Análise e Medidas Correctivas para Fallos de Aislamento en Transformadores Eléctricos

As transformadores de potencia máis utilizadas: as transformadoras de óleo e as transformadoras de resina seca

As dúas transformadoras de potencia máis utilizadas hoxe son as transformadoras de óleo e as transformadoras de resina seca. O sistema de aislamento dunha transformadora, composto por diversos materiais aislantes, é fundamental para o seu correcto funcionamento. A vida útil dunha transformadora depende principalmente da duración dos seus materiais aislantes (óleo-papel ou resina).

Na práctica, a maioría das fallos nas transformadoras resultan de danos no sistema de aislamento. As estatísticas mostran que os fallos relacionados co aislamento representan máis do 85% de todos os accidentes en transformadoras. As transformadoras correctamente mantidas, prestando atención ao xestión do aislamento, poden lograr vidas útiles excepcionalmente longas. Polo tanto, protexer o funcionamento normal das transformadoras e fortalecer a manutención razonable do sistema de aislamento pode asegurar en gran medida unha maior duración das transformadoras, sendo a manutenção preventiva e predictiva clave para mellorar a longevidade das transformadoras e a fiabilidade do suministro eléctrico.

1.Fallos no aislamento de papel sólido

Nas transformadoras de óleo, os principais materiais aislantes son o óleo aislante e os materiais aislantes sólidos, incluíndo papel aislante, cartón prensado e bloques de madeira. O envellecemento do aislamento das transformadoras refírese á descomposición destes materiais debido a factores ambientais, resultando nunha redución ou perda da resistencia aislante.

O aislamento de papel sólido é un dos componentes principais dos sistemas de aislamento das transformadoras de óleo, incluíndo papel aislante, tableros, almofadas, rolos e cintas de ligadura. O seu componente principal é a celulosa, con fórmula química (C6H10O5)n, onde n representa o grao de polimerización (DP). O papel novo típicamente ten un DP de arredor de 1300, que diminúe a aproximadamente 250 cando a forza mecánica diminúi máis da metade.

Cando está extremadamente envellecido con un DP de 150-200, o material alcanza o fin da súa vida útil. Conforme o papel aislante envellece, o seu DP e a forza de tracción diminúen gradualmente, producindo auga, CO, CO2 e furfural (aldeído furano). Estes subproductos do envellecemento son en gran medida prejudiciais para o equipo eléctrico, reducindo a tensión de ruptura e a resistencia volumétrica do papel aislante, mentres aumentan a perda dieléctrica e diminúe a forza de tracción, poidendo corroer os compoñentes metálicos.

O aislamento sólido presenta características de envellecemento irreversibles, coa degradación da forza mecánica e dieléctrica sen posibilidade de recuperación. Dado que a vida útil da transformadora depende principalmente da duración dos materiais aislantes, os materiais de aislamento sólido das transformadoras de óleo deben poseer excelentes propiedades de aislamento eléctrico e características mecánicas, con unha degradación lenta do rendemento ao longo dos anos de operación, indicando boas características de envellecemento.

1.1 Propiedades dos materiais de fibra de papel

O material de fibra de papel aislante é o compoñente aislante máis importante nas transformadoras de óleo. A fibra de papel é o compoñente tisular sólido básico das plantas. Ao contrario dos conductores metálicos con abundantes electróns libres, os materiais aislantes case non teñen electróns libres, coa corrente de conducción mínima principal procedente da conducción iónica. A celulosa está composta de carbono, hidróxeno e oxíxeno. Debido aos grupos hidroxilo na súa estrutura molecular, a celulosa ten o potencial de formar auga, dándolle ao papel de fibra características de absorción de humidade.

Ademais, estes grupos hidroxilo poden considerarse centros rodeados por varias moléculas polares (como ácidos e auga), unidos por ligações de hidróxeno, facendo que as fibras sexan susceptibles a danos. As fibras de papel tamén suelen conter aproximadamente un 7% de impurezas, incluíndo humidade. Debido á natureza coloidal das fibras, esta humidade non pode ser eliminada completamente, afectando o rendemento das fibras de papel.

As fibras polares absorben facilmente humidade (a auga é un medio altamente polar). Cando as fibras de papel absorben auga, a interacción entre os grupos hidroxilo debilitase, provocando un deterioro rápido da forza mecánica baixo condicións de estrutura de fibra inestable. Polo tanto, os compoñentes de aislamento de papel xeralmente son sometidos a tratamentos de secado ou secado a vacío antes de ser empapados con óleo ou barniz aislante.

O obxectivo do empapado é manter as fibras humedecidas, asegurando unha maior aislación e estabilidade química, así como unha forza mecánica mellorada. Ademais, selar o papel con barniz reduce a absorción de humidade, prevén a oxidación do material e enche os bocados para minimizar as burbujas que poden afectar o rendemento do aislamento e causar descargas parciais e roturas eléctricas. No entanto, algúns creen que o empapado con barniz seguido da imersión en óleo pode causar que algunha parte do barniz se disolva gradualmente no óleo, afectando o rendemento do óleo, polo que é necesario prestar atención a tales aplicacións de pintura.

Naturalmente, diferentes composicións de material de fibra e diferentes niveis de calidade de fibras da mesma composición teñen diferentes impactos e propiedades. Por exemplo, o algodón ten o maior contido de fibra, o cáñamo ten as fibras máis fortes, e certos cartóns aislantes importados con mellor procesado exhiben un rendemento significativamente superior en comparación con algúns cartóns nacionais. A maioría dos materiais aislantes de transformadoras usan varias formas de papel (como fita de papel, cartón prensado e compoñentes de papel prensado) para o aislamento.

Polo tanto, seleccionar materiais de papel aislante de alta calidade baseados en fibras é crucial durante a fabricación e manutención das transformadoras. O papel de fibra ofrece vantaxes especiais, incluíndo practicidade, baixo custo, procesado conveniente, conformación e tratamento simples a temperaturas moderadas, peso lixeiro, forza moderada e fácil absorción de materiais de empapado (como barniz aislante e óleo de transformadora).

1.2 Forza mecánica dos materiais de aislamento de papel

Para as transformadoras de óleo que seleccionan materiais de aislamento de papel, os factores máis importantes máis alá da composición de fibra, densidade, permeabilidade e uniformidade inclúen os requisitos de forza mecánica como a forza de tracción, a forza de punxón, a forza de rasgamento e a tenacidade:

• Forza de tracción: A máxima tensión que as fibras de papel poden soportar baixo carga de tracción sen romperse.

• Forza de punxón: Unha medida da capacidade das fibras de papel para soportar presión sen fracturarse.

• Forza de rasgamento: A forza necesaria para rasgar as fibras de papel debe cumprir coas normas pertinentes.

• Resistencia: A forza do papel cando se dobrega ou da prensa cando se curva debe satisfacer os requisitos correspondentes.

O rendemento do aislamento sólido pode avaliarse mediante muestreo para medir o grao de polimerización do papel ou da prensa, ou utilizando cromatografía líquida de alta resolución para medir o contido de furfural no aceite. 

Isto axuda a analizar se as fallos internas do transformador implican o aislamento sólido ou se o sobrecalentamento a baixa temperatura está causando un envellecemento localizado do aislamento dos devandos, ou para determinar o grao de envellecemento do aislamento sólido. Para os materiais de aislamento de fibras de papel durante a operación e manutención, debe prestar-se atención ao control da carga nominal do transformador, garantindo unha boa circulación de aire e dissipación de calor no ambiente de operación, evitando un aumento excesivo da temperatura do transformador e a falta de aceite no tanque. Tamén deben tomarse medidas para evitar a contaminación e deterioro do aceite que poden acelerar o envellecemento das fibras, comprometendo o rendemento do aislamento, a vida útil e a seguridade na operación do transformador.

1.3 Degradación dos Materiais de Fibras de Papel

Isto inclúe principalmente tres aspectos:

• Embritallamento das Fibras: O calor excesivo que causa a separación da humidade dos materiais de fibras acelera o embritallamento das fibras. O papel fráxil e descascado pode levar a fallos de aislamento e accidentes eléctricos baixo vibración mecánica, estrés electrodinámico e impactos de ondas operativas.

• Disminución da Resistencia Mecánica dos Materiais de Fibras: A resistencia mecánica dos materiais de fibras diminúe co tempo de calentamento prolongado. Cando o calentamento do transformador volve a expulsar a humidade dos materiais de aislamento, os valores de resistencia de aislamento poden aumentar, pero a resistencia mecánica disminuirá significativamente, facendo que o papel aislante non poida soportar as forzas mecánicas de correntes de cortocircuíto ou cargas de impulso.

• Contracción dos Materiais de Fibras: Despois do embritallamento, os materiais de fibras contraense, reducindo a forza de aperto e podendo causar movementos de desprazamento. Isto pode levar a un desprazamento e froito dos devandos do transformador baixo vibración electromagnética ou tensión de impulso, danando o aislamento.

2. Fallos de Aislamento Líquido de Aceite

O transformador mergullo en aceite foi inventado polo científico americano Thompson en 1887 e promovido para aplicacións de transformadores de potencia por General Electric e outros en 1892. O aislamento líquido a que se fai referencia aquí é o aislamento con aceite de transformador.

2.1 Características dos Transformadores Mergullados en Aceite:

① Melhora significativamente a forza de aislamento eléctrico, acorta a distancia de aislamento e reduce o volume do equipo; ② Mejora enormemente a transferencia e dissipación de calor eficaz, aumentando a densidade de corrente permitida nos conductores, reducindo o peso do equipo. O calor do núcleo do transformador en funcionamento transférise a través da circulación térmica do aceite de transformador ao casco do transformador e ao radiador para dissipación, mellorando así o refrixeramento eficaz; ③ O mergullo en aceite e o sellado reducen a oxidación de certos compoñentes e ensamblaxes internos, prolongando a vida útil.

2.2 Propiedades do Aceite de Transformador

O aceite de transformador en funcionamento debe poseer propiedades de aislamento e conductividade térmica estables e excelentes. As propiedades clave inclúen a forza de aislamento (tan δ), viscosidade, punto de fluidez e valor ácido. O aceite aislante refinado do petróleo é unha mezcla de varios hidrocarburos, resinas, ácidos e outras impurezas con propiedades non totalmente estables. Baixo efectos de temperatura, campo eléctrico e luz, o aceite oxida continuamente. En condicións normais, este proceso de oxidación procede lentamente; con unha manutención adecuada, o aceite pode manter a calidade requireda sen envellecer ata 20 anos. No entanto, os metais, impurezas e gases misturados no aceite aceleran a oxidación, deteriorando a calidade do aceite, escurecendo a cor, nublando a transparencia e aumentando o contido de humidade, valor ácido e contido de cinzas, degradando así as propiedades do aceite.

2.3 Causas da Deterioración do Aceite de Transformador

A deterioración do aceite de transformador pode dividirse en etapas de contaminación e degradación segundo a súa gravidade.

A contaminación refírese á mezcla de humidade e impurezas no aceite—estas non son produtos de oxidación. O aceite contaminado experimenta un deterioro do rendemento do aislamento, unha redución da forza de campo eléctrico de ruptura e un aumento do ángulo de perdas dieléctricas.

A degradación resulta da oxidación do aceite. Esta oxidación non se refire só á oxidación de hidrocarburos no aceite puro, senón que implica que as impurezas no aceite aceleran o proceso de oxidación, especialmente partículas metálicas como cobre, ferro e aluminio.

O oxíxeno orixinase do aire dentro do transformador. Incluso en transformadores completamente selados, permanece aproximadamente o 0,25% de oxíxeno. O oxíxeno ten unha solubilidade alta, ocupando así unha proporción alta entre os gases disoltos no aceite.

Durante a oxidación do aceite de transformador, a humidade actúa como catalizador e o calor como acelerador, provocando que o aceite de transformador produza lodo. Isto afecta principalmente ao rendemento a través de: partículas grandes de precipitado baixo a influencia do campo eléctrico; a precipitación de impurezas concentrándose nas rexións de campo eléctrico máis forte, formando "pontes" conductivos a través do aislamento do transformador; a precipitación desigual formando bandas elongadas que poden alinear con as liñas de campo eléctrico, obstaculizando a dissipación de calor, acelerando o envellecemento dos materiais de aislamento e causando unha diminución da resistencia de aislamento e un nivel de aislamento reducido.

2.4 Proceso de Deterioración do Aceite de Transformador

Durante a degradación do aceite, os subproductos primarios inclúen peróxidos, ácidos, álcoois, cetonas e lodo.

Etapa inicial de degradación: O aceite xera peróxidos que reaccionan con os materiais de fibra aislantes para formar celulosa oxidada, reducindo a resistencia mecánica das fibras aislantes, causando embritallamento e contracción do aislamento. Os ácidos xerados son ácidos graxos viscosos. Aínda que son menos corrosivos que os ácidos minerais, a súa taxa de crecemento e o seu impacto nos materiais aislantes orgánicos son significativos.

Etapa posterior de degradación: A formación de lodo ocorre cando os ácidos corroen o cobre, o ferro, o verniz aislante e outros materiais, reaccionando para formar lodo, unha substancia polimérica conductora viscosa e asfáltica. Díssase moderadamente no aceite e forma rapidamente baixo a influencia do campo eléctrico, aderindo aos materiais aislantes ou bordos do tanque do transformador, depositándose nos tubos de aceite e aletas do radiador, aumentando a temperatura de funcionamento do transformador e reducindo a resistencia dieléctrica.

O proceso de oxidación do aceite consiste en dúas condicións de reacción principais: primeiro, un valor ácido excessivamente alto no transformador, facendo que o aceite sexa ácido; segundo, os óxidos disueltos no aceite transformáronse en compoñentes insolúveis no aceite, deteriorando gradualmente a calidade do aceite do transformador.

2.5 Análise, Avaliación e Mantemento do Aceite do Transformador

① Deterioro do Aceite Aislante: Cambian tanto as propiedades físicas como químicas, degradando o rendemento eléctrico. A proba do valor ácido do aceite, a tensión interfacial, a precipitación de lodo e o valor do ácido solúvel en auga poden determinar se existe este tipo de defecto. O tratamento de regeneración do aceite pode eliminar os produtos de deterioro, aínda que o proceso tamén poida eliminar os antioxidantes naturais.

② Contaminación por Agua do Aceite Aislante: A auga é unha substancia fortemente polar que se ioniza e descompón facilmente baixo campos eléctricos, aumentando a corrente conductiva no aceite aislante. Incluso unha mínima humidade aumenta significativamente a perda dieléctrica no aceite aislante. A proba do contido de humidade do aceite pode identificar este tipo de defecto. Xeralmente, a filtración de aceite baixo presión e vacío elimina a humidade.

③ Contaminación Microbiana do Aceite Aislante: Durante a instalación do transformador principal ou a elevación do núcleo, os insectos nos componentes aislantes ou os residuos de suor humano poden transportar bacterias, contaminando o aceite aislante; ou o propio aceite xa pode estar infectado con microorganismos. Os transformadores principais xeralmente operan en entornos de 40-80°C, moi favorables para o crecemento e reproducción microbiana. Dado que os minerais e proteínas dos microorganismos e súas excrecións teñen propiedades aislantes moito menores que o aceite aislante, aumentan a perda dieléctrica do aceite. Este defecto é difícil de abordar co tratamento de circulación in situ, xa que algúns microorganismos sempre permanecen no aislamento sólido. Despois do tratamento, o aislamento do transformador pode recuperarse temporalmente, pero o entorno de funcionamento favorece o recresemento microbiano, causando un deterioro anual do aislamento.

④ Verniz Aislante de Resina Alquídica con Substancias Polares Disueltas no Aceite: Baixo a influencia do campo eléctrico, as substancias polares experimentan unha polarización de relaxación de dipolo, consumindo enerxía durante os procesos de polarización AC, aumentando a perda dieléctrica do aceite. Aínda que o verniz aislante sofre un curado antes de saír da fábrica, pode quedar un trato incompleto. Despois de operar durante algún tempo, o verniz non completamente tratado dissolve gradualmente no aceite, degradando progressivamente o rendemento aislante. O momento de aparición deste defecto está relacionado coa exhaustividade do tratamento do verniz; un ou dous tratamentos de adsorción poden lograr certa eficacia.

⑤ Aceite Contaminado Só con Agua e Impurezas: Esta contaminación non cambia as propiedades básicas do aceite. A humidade pode eliminarse mediante secado; as impurezas poden limparse mediante filtración; o aire no aceite pode eliminarse mediante bombeo de vacío.

⑥ Mezcla de Dois ou Mais Orixes de Aceite Aislante: As propiedades do aceite deben cumprir as especificacións pertinentes; a densidade específica, a temperatura de conxelación, a viscosidade e o punto de inflamación do aceite deben ser similares; e a estabilidade do aceite mezclado debe cumprir os requisitos. Para o aceite mezclado degradado, son necesarios métodos de regeneración química para separar os produtos de deterioro e restaurar as propiedades.

3. Aislamento e Características dos Transformadores de Resina Secos

Os transformadores secos (refiriéndose aquí a transformadores aislados con resina epoxi) úsanse principalmente en lugares con altos requisitos de seguridade contra incendios, como edificios de gran altura, aeropertos e depósitos de petróleo.

3.1 Tipos de Aislamento de Resina

Os transformadores aislados con resina epoxi poden clasificarse en tres tipos baseándose nas características do proceso de fabricación: fundición a vacío de mistura de resina epoxi e sílice, fundición a diferencial de presión de resina epoxi reforzada con fibra de vidrio alcali-free e impregnación de envoltura de fibra de vidrio alcali-free.

① Aislamento de Fundición a Vacío de Mistura de Resina Epoxi e Sílice: Estes transformadores usan sílice como recheo para a resina epoxi. As bobinas envoltas e tratadas con verniz aislante colócanse en moldes de fundición e fundíronse a vacío con unha mistura de resina epoxi e sílice. Debido ás dificultades do proceso de fundición para cumprir os requisitos de calidade, como as burbujas residuais, a non uniformidade local da mistura e a posible fractura por estrés térmico local, estes transformadores aislados non son adecuados para entornos húmidos e cálidos e áreas con variacións significativas de carga.

② Aislamento de Fundición a Diferencial de Presión de Resina Epoxi Reforzada con Fibra de Vidrio Alcali-Free: Isto usa fibras curtas de vidrio alcali-free ou manta de vidrio como aislamento externo entre as capas de bobinado. O grosor de envoltura de aislamento máis externo é xeralmente un aislamento fino de 1-3mm. Despois de mesturar co material de fundición de resina epoxi en proporcións adecuadas, eliminanse as burbujas de aire baixo alto vacío antes da fundición. Dado que o grosor de envoltura de aislamento é fino, unha mala impregnación pode formar facilmente puntos de descarga parcial. Polo tanto, a mistura do material de fundición debe ser completa, a desgasificación ao vacío debe ser exhaustiva, e a viscosidade baixa e a velocidade de fundición deben controlarse para asegurar unha impregnación de alta calidade das bobinas durante a fundición.

③ Aislamento de Envoltura e Impregnación de Fibra de Vidrio Alcali-Free: Estes transformadores completan o tratamento de aislamento por capas e a impregnación das bobinas simultaneamente durante o bobinado. Non requiren moldes de conformación de bobinado necesarios nos dous procesos de impregnación anteriores, pero requiren resina de baixa viscosidade que non debe retener microburbujas durante o bobinado e a impregnación.

3.2 Características de Aislamento e Mantemento dos Transformadores de Resina

O nivel de aislamento dos transformadores de resina non é significativamente diferente dos transformadores sumergidos en aceite; as diferenzas clave están na subida de temperatura e nas medidas de descarga parcial.

① Características do aumento de temperatura: Os transformadores de resina teñen un nivel medio de aumento de temperatura superior ao dos transformadores de óleo, requirendose materiais de aislamento de grado de resistencia ao calor máis elevado. No obstante, o aumento de temperatura medio non reflicte a temperatura do punto máis quente nas bobinas. Se o grao de resistencia ao calor do material de aislamento se selecciona só baseándose no aumento de temperatura medio, ou se selecciona incorrectamente, ou se os transformadores de resina operan baixo condicións de sobrecarga a longo prazo, a vida útil do transformador verase afectada.

xa que o aumento de temperatura medido no transformador adoita non reflicir a temperatura do punto máis quente, cando sexa posible, deben utilizarse termómetros infravermellos para comprobar os puntos máis quentes dos transformadores de resina baixo a máxima carga de funcionamento. A dirección e o ángulo dos ventiladores de refrigeración deben axustarse en consecuencia para controlar o aumento de temperatura local e asegurar a seguridade na operación do transformador.

② Características da descarga parcial: A magnitude da descarga parcial nos transformadores de resina relacionase coa distribución do campo eléctrico, a uniformidade da mezcla de resina e se existen burbujas residuais ou fisuras na resina. A magnitude da descarga parcial afecta ao rendemento, calidade e vida útil do transformador de resina. Polo tanto, medir e aceptar os niveis de descarga parcial serve como unha avaliación comprensiva do proceso de fabricación e da calidade. As medidas de descarga parcial deben realizarse durante a recepción e entrega dos transformadores de resina e despois das grandes reparacións, utilizando as cambios na descarga parcial para avaliar a estabilidade da calidade e do rendemento.

A medida que os transformadores secos se fan cada vez máis xerais, ao seleccionar transformadores, debe entenderse completamente a estrutura do proceso de fabricación, o deseño de aislamento e a configuración de aislamento. Deben seleccionarse produtos de fabricantes con procesos de produción completos, sistemas ríxidos de garantía de calidade, xestión de produción rigorosa e rendemento técnico fiable para asegurar a calidade do produto transformador e a vida térmica, mellorando así a seguridade na operación e a fiabilidade no suministro de enerxía.

4. Factores principais que afectan as fallos de aislamento do transformador

Os factores principais que afectan ao rendemento do aislamento do transformador inclúen: temperatura, humidade, métodos de protección do óleo e efectos da sobretensión.

4.1 Efectos da temperatura

Os transformadores de potencia utilizan aislamento de óleo-papel cunhas relacións de equilibrio diferentes entre o contido de humedad no óleo e no papel a distintas temperaturas. Xeralmente, cando a temperatura aumenta, a humedad no papel migra ó óleo; por contra, o papel absorbe a humedad do óleo. Polo tanto, a temperaturas máis altas, o contido de micro-agua no óleo aislante é maior; polo contrario, o contido de micro-agua é menor.

As diferentes temperaturas provocan distintos graos de apertura de anéis de celulosa, ruptura de cadeas e xeración de gases. A unha determinada temperatura, as taxas de xeración de CO e CO2 permanecen constantes, significando que o contido de CO e CO2 no óleo aumenta linearmente co tempo. Cando a temperatura aumenta continuamente, as taxas de xeración de CO e CO2 adoitan aumentar exponencialmente. Polo tanto, o contido de CO e CO2 no óleo está directamente relacionado co envellecemento térmico do papel aislante e pode servir como un criterio para xuzgar as anomalias nas capas de papel dos transformadores selados.

A vida útil do transformador depende do grao de envellecemento do aislamento, que, a súa vez, depende da temperatura de funcionamento. Por exemplo, un transformador de óleo baixo carga nominal ten un aumento de temperatura medio nas bobinas de 65°C e un aumento de temperatura no punto máis quente de 78°C. Con unha temperatura ambiente media de 20°C, a temperatura no punto máis quente alcanza 98°C, permitindo 20-30 anos de funcionamento. Se o transformador opera sobrecargado cun aumento de temperatura, a vida útil acortase en consecuencia.

A Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) indica que para os transformadores de aislamento de clase A que operan entre 80-140°C, por cada aumento de 6°C na temperatura, a taxa de redución da vida útil efectiva do aislamento do transformador duplica, coñecido como a regra dos 6°C, indicando limitacións térmicas máis estrictas que a anteriormente aceptada regra dos 8°C.

4.2 Efectos da humidade

A presenza de humidade acelera a degradación da celulosa. Polo tanto, a xeración de CO e CO2 relacionase co contido de humidade do material de celulosa. A humidade constante, un maior contido de humidade xerará máis CO2; polo contrario, un menor contido de humidade xerará máis CO.

A humidade traza no óleo aislante é un factor significativo que afecta ás características de aislamento. A humidade traza no óleo aislante perjudica enormemente as propiedades eléctricas e físico-químicas do medio aislante. A humidade pode reducir a tensión de descarga de chispa no óleo aislante, aumentar o factor de perda dieléctrica (tan δ), acelerar o envellecemento do óleo aislante e deteriorar o rendemento do aislamento. A exposición ao equipamento a humidade non só reduce a fiabilidade operativa e a vida útil do equipo de enerxía, senón que tamén pode causar danos no equipo e incluso poner en perigo a seguridade persoal.

4.3 Efectos dos métodos de protección do óleo

O oxixe no óleo do transformador acelera as reaccións de descomposición do aislamento, co contido de oxixe relacionado cos métodos de protección do óleo. Ademais, diferentes métodos de protección causan diferentes condicións de disolución e difusión para CO e CO2 no óleo. Por exemplo, o CO ten baixa solubilidade, permitindo que se difunda facilmente ó espazo superficial do óleo nos transformadores abertos, xeralmente limitando a fracción volumétrica de CO a non máis de 300×10-6. Nos transformadores selados, xa que a superficie do óleo está aislada do aire, o CO e CO2 non se volatilizan facilmente, resultando en niveis de contido máis altos.

4.4 Efectos da sobretensión

① Efectos da sobretensión transitória: Os transformadores trifásicos que operan normalmente xeran unha tensión fase-a-terra do 58% da tensión fase-a-fase. No entanto, durante as fallas monofásicas, a tensión principal de aislamento aumenta un 30% nos sistemas terra-neutro e un 73% nos sistemas neutro non terra, podendo danar o aislamento.

② Efectos da sobretensión por raio: As sobretensiones por raio teñen frentes de onda escarpados que causan unha distribución de tensión moi desigual a lo largo do aislamento longitudinal (bobina a bobina, capa a capa, disco a disco), deixando posibles rastros de descarga no aislamento e danando o aislamento sólido.

③ Efectos de sobretensión por conmutación: As sobretensiones por conmutación teñen frentes de onda relativamente graduais, resultando nunha distribución de tensión case linear. Cando as ondas de sobretensión por conmutación se transfiren dun enrolamento a outro, a tensión é aproximadamente proporcional á relación entre os dous enrolamentos, provocando facilmente o deterioro e o dano da aislación principal ou da aislación entre fases.

4.5 Efectos electrodinámicos de curto circuito

As forzas electrodinámicas durante os cortocircuitos salientes poden deformar os enrolamentos do transformador e desprazar os conductores, alterando as distancias de aislamento orixinais, provocando o calentamento do aislamento, acelerando o envellecemento ou o dano que resulta en descargas, arcos eléctricos e fallos de curto circuito.

5.Conclusión

En resumo, a comprensión do rendemento do aislamento dos transformadores de potencia e a implementación de unha operación e mantemento razonables afectan directamente a seguridade, a vida útil e a fiabilidade do suministro de enerxía dos transformadores. Como equipo principal crítico nos sistemas de enerxía, o persoal de operación, mantemento e xestión dos transformadores de potencia debe entender e dominar a estrutura do aislamento, as propiedades dos materiais, a calidade do proceso, os métodos de mantemento e as tecnoloxías diagnósticas científicas. Só mediante unha xestión operativa optimizada e razonable pode garantirse a eficiencia, a vida útil e a fiabilidade do suministro de enerxía dos transformadores de potencia.