Izolācijas trūkumu analīze un novēršanas pasākumi elektrotransformatoros
Visplašākie enerģijas pārveidotāji: eļļas apglabātie un sūkņu pārveidotāji
Divi visplašāk izmantotie enerģijas pārveidotāji šodien ir eļļas apglabātie pārveidotāji un sūkņu pārveidotāji. Pārveidotāja izolācijas sistēma, kas sastāv no dažādiem izolējošiem materiāliem, ir fundamentāla tā pareizai darbībai. Pārveidotāja izmantošanas ilgums galvenokārt nosaka izolējošo materiālu (eļļa-papīrs vai sūkņi) ilgumu.
Praksē lielākā daļa pārveidotāju kļūdu rezultātā rodas no izolācijas sistēmas bojājumiem. Statistikas rāda, ka izolācijas saistītas kļūdas veido vairāk nekā 85% no visiem pārveidotāju negadījumiem. Pareizi uzturēti pārveidotāji, pievēršot uzmanību izolācijas pārvaldībai, var sasniegt ļoti ilgu izmantošanas laiku. Tādēļ, aizsargājot normālo pārveidotāja darbību un stiprinot izolācijas sistēmas loģisku uzturēšanu, var būtiski nodrošināt ilgāku pārveidotāju izmantošanas laiku, ar proaktīvo un prognozējošo uzturēšanu būtiski uzlabojot pārveidotāju ilgumu un elektrosniedzības drošumu.
1. Solidās papīra izolācijas kļūdas
Eļļas apglabātos pārveidotājos galvenie izolējošie materiāli ir izolējošā eļļa un solidi izolējošie materiāli, tostarp izolējošais papīrs, preses plāksnes un koka gabali. Pārveidotāja izolācijas novecošana attiecas uz šo materiālu sadalīšanos dēļ vides faktoriem, kas noved pie samazinātās vai zaudētās izolācijas spējas.
Solidā papīra izolācija ir viens no galvenajiem komponentiem eļļas apglabāto pārveidotāju izolācijas sistēmā, tostarp izolējošais papīrs, plāksnes, polsteri, rulli un sašķidrināšanas virvi. Tā galvenais sastāvdaļa ir celulōze ar ķīmisko formulu (C6H10O5)n, kur n atspoguļo polimerizācijas pakāpi (DP). Jauns papīrs parasti ir ar DP aptuveni 1300, kas samazinās līdz aptuveni 250, kad mehāniskā stipruma samazinājums pārsniedz pusē.
Kad ļoti novecojis ar DP 150-200, materiāls sasniedz savu dzīves beigu punktu. Kā izolējošais papīrs noveco, tā DP un trauksmes stipruma gadijumos samazinās, ražojot ūdeni, CO, CO2 un furfural (furan aldehīds). Šie novecošanas sekundārie produkti ir lielā mērā kaitīgi elektriskajam aprīkojumam, samazinot izolējošā papīra sprieguma un tilpuma reozivitāti, palielinot dielektriskas zudumu un samazinot trauksmes stiprumu, potenciāli korodējot metāla komponentus.
Solidā izolācija parāda neatgriezeniskas novecošanas raksturības, ar mehāniskā un elektriskā stipruma degradāciju, kas nav atgriezeniska. Tā kā pārveidotāja izmantošanas ilgums galvenokārt atkarīgs no izolējošo materiālu ilguma, eļļas apglabāto pārveidotāju solidās izolācijas materiāliem jābūt labiem elektriskajiem izolācijas raksturībām un mehāniskajām īpašībām, ar lēnu veiktspējas degradāciju pēc daudzu gadu darbības—kas norāda labas novecošanas raksturības.
1.1 Papīra fibru materiālu īpašības
Izolējošais papīra fibru materiāls ir svarīgākais izolējošais komponents eļļas apglabātos pārveidotājos. Fibru materiāls ir pamatā augu solidās audini. Atšķirībā no metāla vadītājiem, kuriem ir daudz brīvo elektronu, izolējošie materiāli praktiski nemaz nav brīvu elektronu, ar minimālām strāvas straumes, galvenokārt jonu strāvām. Celulōze sastāv no oglekļa, hidrā, un skābekļa. Tās molekulārā struktūrā ir hidroxil grupas, kas dod papīra fibru ūdens absorbējošas raksturības.
Turklāt šīs hidroxil grupas var tikt uzskatītas par centriem, kas apkārtieti dažādiem polāriem molekuliem (piemēram, rūgumiem un ūdenim), savienotiem ar hidrogena saitiem, padarot fibrus iejaukšanās viegli nomirstām. Papīra fibrās parasti ietver aptuveni 7% impuritates, tostarp ūdens. Daudzās koloidālās raksturības dēļ šis ūdens nevar tikt pilnībā noņemts, ietekmējot papīra fibru veiktspēju.
Polāras fibras viegli absorbu ūdens (ūdens ir stipri polārs vidējs). Kad papīra fibras absorbu ūdens, hidroxil grupu interakcija samazina, izraisot mehāniskā stipruma strauju pasliktināšanos nestabilās fibras struktūras stāvoklī. Tādēļ, papīra izolācijas komponenti parasti tiek izsildīti vai vakuumā izsaldīti, pēc tam notīkst apcelsnis ar eļļu vai izolējošu lakstīgu pirms lietošanas.
Apcelsņa mērķis ir uzturēt fibras mitras, nodrošinot augstāku izolāciju un ķīmisko stabilitāti, kā arī uzlabotu mehānisku stiprumu. Tāpat lakstīga apcelsnis papīram samazina ūdens absorbēšanu, novērš materiāla oksidēšanos un aizpilda tukšumus, lai samazinātu burbuli, kas varētu ietekmēt izolācijas veiktspēju un izraisīt daļēju izlādēšanos un elektrisku bojājumu. Tomēr daži domā, ka pēc lakstīga apcelsņa un eļļas apglabāšanas, dažas lakstīgas varētu samierināties ar eļļu, ietekmējot eļļas veiktspēju, prasīstot uzmanību šādām krāsojuma aplikācijām.
Protams, dažādas fibru materiālu sastāvdaļas un vienas sastāvdaļas dažādas kvalitātes fibras ir dažādas ietekmes un raksturības. Piemēram, māta ir ar visaugstāko fibru satura, konopis ir ar visstiprāko fibru, un dažas importētās izolējošās preses plāksnes ar labāku apstrādi parāda būtiski labāku veiktspēju salīdzinājumā ar dažām vietējām papīra plāksnēm. Lielākā daļa pārveidotāju izolācijas materiāli izmanto dažādas papīra formas (piemēram, papīra virvi, preses plāksnes un spiediena formētas papīra komponentes) izolācijai.
Tādēļ, izvēloties kvalitatīvus fibru balstītus izolējošos papīrus pārveidotāju ražošanā un uzturēšanā, ir būtiski. Fibru papīri piedāvā īpašas priekšrocības, tostarp praktiskumu, zemu cenu, vieglumu apstrādāt, vienkāršu formēšanu un apstrādi vidējā temperatūrā, gaišu svaru, vidēju stiprumu un vieglumu apcelsņa materiālu (piemēram, izolējošo lakstīgu un pārveidotāju eļļu) absorbēšanai.
1.2 Papīra izolācijas materiālu mehāniskais stiprums
Eļļas apglabāto pārveidotāju izvēles procesā, papīra izolācijas materiālu izvēlei, svarīgākie faktori, kas pārsniedz fibru sastāvu, blīvumu, caurumdzīvību un vienmērību, ietver mehāniskās stipruma prasības, piemēram, trauksmes stiprumu, pīkstu stiprumu, trauksmes stiprumu un elastību:
Trauksmes stiprums: Maksimālā sprieguma, ko papīra fibras var izturēt trauksmes slodzes dēļ, nebojājoties.
Pīkstu stiprums: Mērs, kas atspoguļo papīra fibras spēju izturēt spiedienu bez sadalīšanās.
Trauksmes stiprums: Spēks, kas nepieciešams, lai izplūstu papīra fibras, jāatbilst atbilstošiem standartiem.
Cietums: Papīra cietums pie sāknēšanas vai prestrakts pie liekšanas jāatbilst atbilstošiem prasībām.
Sākotnēko izolācijas veicināšanu var novērtēt, ņemot paraugu, lai mērītu papīra vai prestrakta polimerizācijas pakāpi, vai izmantojot augstas veiktspējas šķīdināmo kromatogrāfiju, lai mērītu furfurala daudzumu eļļā.
Tas palīdz analizēt, vai transformatora iekšējās kļūdas ietver sākotnēko izolāciju, vai zemas temperatūras pārsildīšanās izraisa lokālu apgaismojuma izolācijas novecošanos, vai noteikt sākotnējās izolācijas novecošanas pakāpi. Papīra fibru izolācijas materiāliem darbības un uzturēšanas laikā jāpievērš uzmanība transformatora nomālajam slodzei, nodrošinot labu gaisa plūsmu un siltuma izdalīšanos darbības vidē, novēršot pārmērīgu transformatora temperatūras pieaugumu un eļļas trūkumu rezervuarā. Jāņem arī tādi pasākumi, kas novērš eļļas piesārņojumu un pasliktināšanos, kas var paātrināt fibrulu novecošanos, saasinot transformatora izolācijas veiktspēju, izmantošanas ilgumu un drošu darbību.
1.3 Papīra fibrulu materiālu degradācija
Šis ietver galvenokārt trīs aspektus:
Fibrulu sprāgošanās: Pārmērīga siltums, kas izraisa mitruma atdalīšanos no fibrulu materiāliem, paātrina fibrulu sprāgošanos. Sprāgas, nospiežoties, papīrs var izraisīt izolācijas traucējumus un elektriskus negadījumus mehāniskās vibrācijas, elektrodinamiskā stresa un darbības viļņu ietekmē.
Fibrulu materiālu mehāniskās spējas samazināšanās: Fibrulu materiālu mehāniskās spējas samazinās ar ilgstošu sildīšanu. Kad transformatora sildīšanā no izolācijas materiāliem tiek izslēgts mitrums, izolācijas pretestības vērtības var palielināties, bet mehāniskās spējas būtiski samazināsies, padarot izolācijas papīru nevēlams izturēt mehāniskas spējas no īssaites strāvas vai impulsa slodzes.
Fibrulu materiālu saziešanās: Pēc sprāgošanās fibrulu materiāli sažņaudz, samazinot klampēšanas spēku un varēdams izraisīt nobīdīšanos. Tas var izraisīt transformatora vijumu nobīdīšanos un triecienus elektromagnētiskās vibrācijas vai impulsu sprieguma ietekmē, kaitējot izolācijai.
2. Ūdensnesējo eļļas izolācijas traucējumi
Amerikāņu zinātnieks Tomsons 1887. gadā izgudroja eļļas apglabāto transformatoru, un 1892. gadā General Electric un citi to popularizēja enerģijas transformatoru lietojumos. Šeit minētā ūdensnesēja izolācija ir transformatora eļļas izolācija.
2.1 Eļļas apglabāto transformatoru īpašības:
① Būtiski uzlabo elektrisko izolācijas stiprumu, saīsina izolācijas attālumu un samazina aprīkojuma tilpumu; ② Lieliski uzlabo efektīvo siltuma nodošanu un izdalīšanu, palielinot atļauto strāvas blīvumu vadāmajos, samazinot aprīkojuma svaru. Darbības laikā transformatora kodols siltumu nodod caur transformatora eļļas termiskajiem applūdiem transformatora ķermenim un radiatoriām, uzlabojot efektīvo dzesēšanu; ③ Eļļas apglabāšana un izolēšana samazina dažu iekšējo komponentu un komplektu oksidēšanos, palielinot izmantošanas ilgumu.
2.2 Transformatora eļļas īpašības
Darbības laikā transformatora eļļa jābūt stabili, izcilai izolācijas un siltuma izplatīšanas īpašībai. Galvenās īpašības ietver izolācijas stiprumu (tan δ), viskozitāti, izliešanas temperatūru un skābekļa vērtību. No naftas rafinētā izolācijas eļļa ir dažādu hidrokarbonu, rezu, skābju un citu piesārņojumu maisījums, ar īpašībām, kas nav pilnībā stabiles. Temperatūras, elektromagnētiskā lauka un gaismas ietekmē eļļa nepārtraukti oksidējas. Normālās apstākļos šis oksidācijas process notiek lēni; ar pareizu uzturēšanu eļļa var uzturēt nepieciešamo kvalitāti bez novecošanas līdz pat 20 gadiem. Tomēr metāli, piesārņojumi un gāzes, kas misējas eļļā, paātrina oksidāciju, pasliktinot eļļas kvalitāti, tumšojot krāsu, mākojot caurspīdību un palielinot mitruma, skābekļa un smilša daudzumu, turklāt pasliktinot eļļas īpašības.
2.3 Transformatora eļļas pasliktināšanās cēloņi
Transformatora eļļas pasliktināšanos var sadalīt kontaminācijas un degradācijas stadijās, atkarībā no smaguma.
Kontaminācija attiecas uz mitruma un piesārņojumu iekšējo misēšanos eļļā—tie nav oksidācijas produkti. Kontaminētā eļļa pieredz izolācijas veiktspējas pasliktināšanos, samazinātu salauzuma elektriskā lauka stiprumu un palielinātu dielektrikālo zudumu leņķi.
Degradācija rodas no eļļas oksidācijas. Šī oksidācija neattiecas tikai uz tīras eļļas hidrokarbonu oksidāciju, bet gan uz eļļas piesārņojumiem, kas paātrina oksidācijas procesu, īpaši ar medību, dzelzs un aluminia metāla daļiņu palīdzību.
Skābeklis nāk no gaisa transformatora iekšpusē. Pat pilnīgi izolētos transformatoros aptuveni 0,25% skābeklis paliek parastā situācijā. Skābeklis ir augsti šķīdināms, tāpēc tas ieņem lielu daļu no šķīdinātajiem gāzēm eļļā.
Transformatora eļļas oksidācijas laikā mitruma kā katalizators un siltums kā paātrinātājs izraisa transformatora eļļas blāvaskāju radīšanos. Tas ietekmē veiktspēju galvenokārt šādi: lieli blāvaskāju daudzumi elektriskā laukā; piesārņojumu blāvaskāju koncentrēšanās visspēcīgākajā elektriskajā laukā, veidojot vedinošus "tilpumus" pāri transformatora izolācijai; nevienmērīgs blāvaskāju nosedzēšanās, formējot atsevišķus garus joslas, kas var savienoties ar elektriskajiem laukiem, traucējot siltuma izdalīšanai, paātrinot izolācijas materiālu novecošanos, samazinot izolācijas pretestību un izolācijas līmeni.
2.4 Transformatora eļļas degradācijas process
Degradācijas laikā galvenie sekundārie preki ir peroksidi, skābes, alkoholi, cetoni un blāvaskāji.
Degradācijas agrā stadija: Eļļa ražo peroxīdus, kas reaģē ar izolācijas fibrulu materiāliem, veidojot oksidēto celulōzu, samazinot izolācijas fibrulu mehāniskās spējas, izraisot sprāgošanos un izolācijas saziešanos. Izveidotās skābes ir blakus skābes. Lai arī tās ir mazāk korozīvas nekā minerālās skābes, tos audzēšanās tempam un ietekmei uz organiskajiem izolācijas materiāliem ir nozīmīga.
Vēlākais degradācijas stadija: Sūkalve notiek, kad ķieviens, dzelzs, izolējošs lakstīgums un citi materiāli tiek iekorodoti, reaģējot ar sūkalvu - blakus, asfalta līdzīgu polimēru, kas ir vadošs. Tas mēreni šķīdina olā un ātri veidojas elektromagnētiskā laukā, piesaistoties izolējošiem materiāliem vai transformatora tvertnes malām, nogalinot olu caurules un rādieru zariņus, palielinot transformatora darbības temperatūru un samazinot dielektiskās spējas.
Olas oksidācijas process sastāv no diviem galvenajiem reakcijas apstākļiem: pirmais, pārāk augsts skābekļa daudzums transformatorā, padarotolu skābekļainu; otrkšķit, olā šķīdinātie oksidi pārveidojas par olā neskaidrināmajiem savienojumiem, pastāvīgi pasliktinot transformatora olas kvalitāti.
2.5 Transformatora Olas Analīze, Novērtēšana un Uzturēšana
① Izolējošas Olas Pasliktināšanās: Mainās gan fiziskās, gan ķīmiskās īpašības, pasliktinot elektriskās īpašības. Testējot olas skābekļa vērtību, saskarsmes tensiju, sūkalves nogalināšanu un ūdensskābekļa vērtību, var noteikt, vai šāda defekta veids eksistē. Olu regenerācijas procedūra var izdzēst pasliktināšanās produktus, tomēr šis process varētu arī novērst dabiskos antioksidantus.
② Izolējošas Olas Ūdens Kontaminācija: Ūdens ir stipri polārs materiāls, kas viegli jonizē un sadalās elektromagnētiskā laukā, palielinot vedošo strāvu izolējošajā olā. Pat minimāla mitruma daudzums būtiski palielina dielektisko zaudējumu izolējošajā olā. Testējot olas mitruma daudzumu, var identificēt šādu defekta veidu. Spiediena vakuumolafiltrācija vispārēji eliminē mitrumu.
③ Mikrobioloģiskā Izolējošas Olas Kontaminācija: Lielā transformatora instalācijas vai kodola pacelšanas laikā, putni uz izolējošajiem elementiem vai cilvēka sviedra atlikumi var nodzēst bakterijas, kontaminējot izolējošo olu; vai pat pašā olā var atrasties mikroorganismi. Galvenie transformatori parasti darbojas 40-80°C vidē, kas ļoti piemērots mikroorganismu augšanai un reprodukcijai. Tā kā mikroorganismos un to exkrēmentos esošie minerāli un proteini ir daudz mazāk izolējoši nekā izolējošā oleja, tie palielinās olas dielektiskās zaudējumus. Šis defekts nav viegli labojams vietas cirkulācijas procedūrā, jo daži mikroorganismi vienmēr paliek uz solidā izolācija. Pēc procedūras transformatora izolācija var pagaidu laikā atjaunoties, bet darbības vide veicina mikroorganismu regenerāciju, izraisot izolācijas pasliktināšanos gada pa gadam.
④ Alkidresifīnā izolējošā lakstīguma polāros vielu šķīdināšanās olā: Elektromagnētiskā lauka ietekmē polārās vielas piedzīvo dipoļu relaksācijas polarizāciju, patērējot enerģiju AC polarizācijas procesos, palielinot olas dielektiskās zaudējumus. Lai arī izolējošais lakstīgums tiek apstrādāts pirms izrašanas, var palikt nepabeigts. Pēc dažu laika darbības nepilnīgi apstrādāts lakstīgums pieaugoši šķīdina olā, progresīvi pasliktinot izolācijas veiktspēju. Šāda defekta veida notikšanas laiks saistīts ar lakstīguma apstrādes pilnīgumu; viena vai divas adsorbēšanas procedūras var sasniegt noteiktas efektivitātes līmenis.
⑤ Ola, kas tikai kontaminita ar ūdeni un blāvas: Šāda kontaminācija neatdala olas pamata īpašības. Mitrums var tikt noņemts, izmantojot izsauskāšanu; blāvas var tikt noņemtas, izmantojot filtrāciju; gāze olā var tikt noņemta, izmantojot vakuumu.
⑥ Divu vai vairāku atsevišķu avotu izolējošās olas maisība: Olas īpašības jāatbilst attiecīgajiem standartiem; olas blīvums, saldenuma temperatūra, vizkozitāte un izsprūdes temperatūra jābūt līdzīgam; un maisītās olas stabilitātei jāatbilst prasībām. Degenerētām maisītām olām ir nepieciešamas ķīmiskās regenerācijas metodes, lai atdalītu degenerācijas produktus un atjaunotu īpašības.
3. Sauss Rēķina Transformatora Izolācija un Īpašības
Sauss transformators (šeit attiecinās uz epoksidrēķina apglabāto transformatoru) tiek galvenokārt izmantots atrašanās vietās ar augstiem ugunsdrošības prasībām, piemēram, augstās ēkas, lidostas un naftas krājumi.
3.1 Rēķina Izolācijas Veidi
Epoksidrēķina apglabātie transformatori var tikt sadalīti trīs veidos, balstoties uz ražošanas procesa raksturlielumiem: epoksīds-kvartsdzelzs maisījuma vakuumdegvīzes tipa, epoksīds-sāls bez sāls stikla fibru armēto vakuumdefferecijas spiediena degvīzes tipa, un bez sāls stikla fibru apkārtapglabāšanas tipa.
① Epoksidrēķina-Kvartsdzelza Maisījuma Vakuumdegvīzes Izolācija: Šie transformatori izmanto kvartsdzelzu kā pieplūstu epoksidrēķinam. Apglabātās un apstrādātas izolējošā lakstīguma apgaismojumu sakārtotas spirāles tiek ievietotas formā un vakuumdegvīzē ar epoksidrēķina un kvartsdzelza maisījumu. Tā kā degvīzes procesa grūtības, lai sasniegtu kvalitātes prasības, piemēram, atlikušie burbuli, lokāla nevienmērība maisījumā un potenciālās lokālas termiskās deformācijas, šie izolētie transformatori nav piemēroti mitruma, karstuma vides un teritorijām ar lielu slodzes maiņu.
② Epoksidrēķina Bez Sāls Stikla Fibru Armēto Vakuumdefferecijas Spiediena Degvīzes Izolācija: Šeit tiek izmantota īss bez sāls stikla fibra vai stikla mati kā ārējā izolācija starp apgaismojumu slāņiem. Ārējā izolācijas apgaismojuma debess ir parasti 1-3mm smalka izolācija. Pēc proporcijās maisījuma ar epoksidrēķina degvīzes materiālu, gaisa burbuli tiek noņemti augstā vakuumā pirms degvīzes. Tā kā apgaismojuma apgaismojuma debese ir smalka, sliktā impregnācija viegli var veidot daļēju emisiju punktus. Tāpēc degvīzes materiāla maisījums jābūt pilnīgam, vakuumdegasāšana jābūt pilnīgai, un zema vizkozitāte un degvīzes ātrums jākontrolē, lai nodrošinātu augstas kvalitātes impregnāciju apgaismojumu paketes laikā degvīzes.
③ Bez Sāls Stikla Fibru Apkārtapglabāšanas Impregnācijas Izolācija: Šie transformatori vienlaikus veic slāņa izolācijas apstrādi un apgaismojuma impregnāciju laikā apgaismojuma sakārtotas. Tie nerequire formas formu, kas nepieciešama iepriekš minētajām divām impregnācijas procedūrām, bet prasa zemu vizkozitāti, kas nevar saglabāt mikroburbulis laikā apgaismojuma sakārtotas un impregnācijas.
3.2 Rēķina Transformatoru Izolācijas Īpašības un Uzturēšana
Rēķina transformatoru izolācijas līmenis nav būtiski atšķirīgs no olas apglabāto transformatoru; galvenās atšķirības ir temperatūras kāpums un daļējā emisija mērījumi.
① Siltums augšanas raksturojums: Dzēriena transformatoru vidējais siltuma pieauguma līmenis ir augstāks nekā eļļas pūstos transformatoros, tāpēc tie prasa augstāku siltumnoturības klasi izolācijas materiāliem. Tomēr vidējais siltuma pieaugums nereflectē vairojumu akmeņa siltuma punktu. Ja izolācijas materiāla siltumnoturības klase tiek izvēlēta tikai balstoties uz vidējo siltuma pieaugumu, vai tā ir izvēlēta nepareizi, vai dzēriena transformatori darbojas ilgstoši pārmērīgā slodzē, transformatora izmantošanas laiks tiks ietekmēts.
Jo mērītā transformatora siltuma pieaugums bieži nereflectē vairojumu akmeņa siltuma punktu, tad, ja iespējams, infrasarkanas termometrs vajadzētu pārbaudīt dzēriena transformatoru akmeņa siltuma punktus maksimālas slodzes darbībā. Jāpielāgo dzesēšanas ventilatora virziens un leņķis, lai kontrolētu vietējo siltuma pieaugumu un nodrošinātu drošu transformatora darbību.
② Daļējās izplūdes raksturojums: Dzēriena transformatoru daļējās izplūdes lielums saistīts ar elektriskā lauka sadalījumu, dzēriena maisījuma vienmērību un to, vai paliek atlikušas būļas vai dzēriens ir spraucis. Daļējās izplūdes lielums ietekmē dzēriena transformatoru veiktspēju, kvalitāti un izmantošanas laiku. Tāpēc daļējo izplūdu līmeņa mērīšana un pieņemšana ir visaptverošs novērtējums ražošanas procesam un kvalitātei. Daļējo izplūdu mērījumi jāveic dzēriena transformatoru pārdevēšanas pieņemšanā un pēc lielākiem remontiem, izmantojot daļējo izplūdu izmaiņas, lai novērtētu kvalitāti un veiktspējas stabilitāti.
Kā saldējamie transformatoru kļūst arvien plašāk izplatīti, izvēloties transformatorus, jāsaprot ražošanas procesa struktūra, izolācijas dizains un izolācijas konfigurācija. Vajadzētu izvēlēties ražotāju produktus, kuriem ir pilns ražošanas process, stingrs kvalitātes nodrošināšanas sistēmas, rūpīga ražošanas pārvalde un uzticama tehniska veiktspēja, lai nodrošinātu transformatoru produktu kvalitāti un siltuma dzīveslaiku, tādējādi uzlabojot drošu darbību un elektrosniedzības drošumu.
4. Galvenie faktori, kas ietekmē transformatoru izolācijas trūkumus
Galvenie faktori, kas ietekmē transformatoru izolācijas veiktspēju, ietver: temperatūru, mitrumu, eļļas aizsardzības metodes un pārspraudījumu efektus.
4.1 Temperatūras efekts
Elektroenerģijas transformatoros tiek izmantota eļļa-papīra izolācija ar dažādiem mitruma saturu eļļā un papīrī dažādās temperatūrās. Parasti, kad temperatūra paaugstinās, papīrī esošais mitruma satura pārvietojas uz eļļu; otrādi, papīrs absorbē mitrumu no eļļas. Tāpēc, augstākās temperatūrās, transformatora izolācijas eļļas mikromitruma satura daudzums ir lielāks; otrādi, mikromitruma satura daudzums ir mazāks.
Dažādas temperatūras izraisa dažādu cellulōza gredzena atvēršanu, šķēršanos un saistīto gaismu radīšanu. Noteiktā temperatūrā CO un CO2 radīšanas ātrums paliek nemainīgs, nozīmējot, ka eļļas CO un CO2 satura daudzums palielinās lineāri ar laiku. Kad temperatūra turpina paaugstināties, CO un CO2 radīšanas ātrumi bieži palielinās eksponenciāli. Tāpēc, eļļas CO un CO2 satura daudzums tieši saistīts ar izolācijas papīra siltuma novecēšanos un var tikt izmantots kā viens kritērijs, lai novērtētu aizslēgtu transformatoru papīra slāņu neatbilstības.
Transformatoru izmantošanas laiks atkarīgs no izolācijas novecēšanās pakāpes, kas savukārt atkarīga no darbības temperatūras. Piemēram, eļļas pūstā transformatorā ar normatīvo slodzi vidējais vairojumu temperatūras pieaugums ir 65°C, bet akmeņa temperatūras pieaugums ir 78°C. Ar vidējo apkārtējo temperatūru 20°C, akmeņa temperatūra sasniedz 98°C, ļaujot 20-30 gadu darbības periodu. Ja transformators darbojas pārmērīgā slodzē ar paaugstinātu temperatūru, izmantošanas laiks attiecīgi saīsinās.
Starptautiskā Elektrotehnikas Komisija (IEC) norāda, ka A klases izolācijas transformatoriem, kas darbojas starp 80-140°C, katram 6°C temperatūras paaugstinājumam, transformatora izolācijas efektīvā izmantošanas laika samazināšanās ātrums dubultojas – zināma kā 6°C likums, kas norāda stingrākas siltumas ierobežojumus par iepriekš pieņemto 8°C likumu.
4.2 Mitruma efekts
Mitruma klātbūtne paātrina cellulōzas degradāciju. Tāpēc CO un CO2 radīšana saistīta ar cellulōzas materiāla mitruma satura daudzumu. Konstantā mitruma līmenī, augstāks mitruma satura daudzums radīs vairāk CO2; otrādi, zemāks mitruma satura daudzums radīs vairāk CO.
Izolācijas eļļas mirkļmitruma satura daudzums ir nozīmīgs faktors, kas ietekmē izolācijas raksturojumus. Izolācijas eļļas mirkļmitruma satura daudzums būtiski kaitē gan elektriskajām, gan fizikokimiskajām īpašībām izolācijas vidē. Mitruma klātbūtne var samazināt izolācijas eļļas spuldzes izdalīšanas spriegumu, palielināt dielektisko zaudējumu koeficientu (tan δ), paātrināt izolācijas eļļas novecēšanos un pasliktināt izolācijas veiktspēju. Tehnikas mitruma iedarbība ne tikai samazina enerģētiskā aprīkojuma darbības drošumu un izmantošanas laiku, bet var arī izraisīt tehnikas bojājumu un pat apdraudēt cilvēka drošību.
4.3 Eļļas aizsardzības metožu efekts
Transformatora eļļas skābeklis paātrina izolācijas sadalīšanās reakcijas, un skābekļa saturs ir saistīts ar eļļas aizsardzības metodēm. Turklāt, dažādas aizsardzības metodes izraisa dažādas CO un CO2 eļļā šķidrības un difuzijas stāvokļus. Piemēram, CO ir zema šķidrība, ļaujot tam viegli difundēt uz eļļas virsmas telpu atvērtajos transformatoros, parasti ierobežojot CO tilpuma frakciju līdz 300×10-6. Aizslēgtajos transformatoros, jo eļļas virsma ir atdalīta no gaisa, CO un CO2 nesasniedz viegli, rezultējot augstākā saturs.
4.4 Pārspraudījumu efekts
① Pagaidu pārspraudījumu efekts: Normālā darbībā trīs fāzes transformatoru fāze-tālumam izveidojas 58% fāzes-fāzes sprieguma. Tomēr, vienas fāzes defektā galvenās izolācijas spriegums palielinās par 30% neitrāla zemes sistēmā un par 73% neitrālu nezemes sistēmā, potenciāli iznīcinot izolāciju.
② Mijiedarbības pārspraudījumu efekts: Mijiedarbības pārspraudījumi ir ar aizrādīgu frentu, kas izraisa ļoti nevienmērīgu sprieguma sadalījumu gar vertikālo izolāciju (apliec-am liec, slānis-slānim, disk-disks), potenciāli atstājot izolācijā izplūdes pēdas un bojājot stiprus izolācijas materiālus.
③ Pārslēguma pārsprieguma efekti: Pārslēguma pārspieņumi ir salīdzinoši lēni, tādējādi izraiso gandrīz lineāru sprieguma izkliedes. Kad pārslēguma pārspieņumu vilnis pāriet no viena vijas uz otru, spriegums ir aptuveni proporcionāls divu viju vijas attiecībai, viegli izraisot galvenās vai fāzes starpnieka izolācijas pasliktināšanos un bojājumus.
4.5 Īsās slodzes elektrodinamiskie efekti
Elektrodinamiskās spēks izraugojoties īsajā slodzē var deformēt transformatora vijas un novietot vedienus, mainot sākotnējos izolācijas attālumus, izraisojot izolācijas sildīšanos, paātrinot novecošanu vai bojājumus, kas izraisa izlašanos, arkus un īsu slodzi.
5.Sekos
Kopumā, izpratne par transformatora izolācijas veiktspēju un saprātīga operācijas un uzturēšanas ieviešana tieši ietekmē transformatora drošību, darbības ilgumu un elektroenerģijas piegādes uzticamību. Kā būtisks galvenais aprīkojums enerģētikas sistēmā, transformatoru operācijas, uzturēšanas personālam un vadītājiem jāsaprot un jāizprot transformatoru izolācijas struktūra, materiālu īpašības, procesa kvalitāte, uzturēšanas metodes un zinātniskas diagnostikas tehnoloģijas. Tikai optimizētu un saprātīgu operāciju pārvaldību var garantēt transformatoru efektivitāti, ilgumu un elektroenerģijas piegādes uzticamību.
