Analiza in popravilna merila za izolacijske odpade v električnih transformatorjih

Najpogostejši transformatorji: v naftnem olju in suhi polimeri

Dva najpogostejša vrsta močnih transformatorjev danes sta transformatorji v naftnem olju in suhi polimeri. Izolacijski sistem močnega transformatorja, sestavljen iz različnih izolacijskih materialov, je temelj njegove pravilne delovanja. Življenjska doba transformatorja je predvsem odvisna od življenjske dobe njegovih izolacijskih materialov (naftno-bumazni ali polimerni).

V praksi so večina odpadkov transformatorjev posledica poškodbe izolacijskega sistema. Statistika kaže, da izolacijske težave znašajo preko 85 % vseh nesreč pri transformatorjih. Pravilno vzdrženi transformatorji z pozornostjo k upravljanju izolacije lahko dosežejo zelo dolge življenjske dobe. Zato zaščita normalnega delovanja transformatorja in okrepiti razumno vzdrževanje izolacijskega sistema veliko prispevata k daljši življenjski dobavi transformatorjev, kjer je preventivno in prediktivno vzdrževanje ključno za povečanje dolgovečnosti transformatorjev in zanesljivosti oskrbe z energijo.

1. Odpadki trdne bumazne izolacije

Pri transformatorjih v naftnem olju so glavni izolacijski materiali izolacijsko olje in trdni izolacijski materiali, kot so izolacijska papirja, tlakovanina in lesene bloki. Staranje izolacije transformatorja se nanaša na razgradnjo teh materialov zaradi okoliščinskih dejavnikov, kar povzroči zmanjšanje ali izgubo izolacijske čvrstosti.

Trdna bumazna izolacija je ena izmed glavnih komponent izolacijskega sistema transformatorjev v naftnem olju, ki vključuje izolacijska papirja, plošče, podlage, role in vezalne trake. Njena glavna sestavina je celuloza s kemijsko formulo (C6H10O5)n, kjer n predstavlja stopnjo polimerizacije (DP). Nov papir običajno ima DP okoli 1300, ki se zmanjša na približno 250, ko je mehanska čvrstost zmanjšala za več kot polovico.

Ko je izjemno star s DP 150-200, material doseže svoje končno življenje. Ko se izolacijsko papir staranje, DP in trčna čvrstost postopoma zmanjšujeta, medtem ko se proizvaja voda, CO, CO2 in furfural (furandialdehid). Ti proizvodi starene so veliko škodljivi za električna opremo, zmanjšujejo prebojna napetost in prostorski upor insulanta, povečujejo dielektrične izgube in zmanjšujejo trčna čvrstost, potencialno korode metalne komponente.

Trdna izolacija prikazuje neobratne lastnosti staranja, s poslabšanjem mehanske in električne čvrstosti, ki ni mogoče obnoviti. Ker življenjska doba transformatorja predvsem odvisna od življenjske dobe izolacijskih materialov, morajo imeti izolacijski materiali transformatorjev v naftnem olju odlične lastnosti električne izolacije in mehanske karakteristike, z počasnim zmanjševanjem zmogljivosti skozi leta operativnosti - kar kaže na dobre lastnosti staranja.

1.1 Lastnosti vlaknenih materialov papirja

Izolacijski papirski vlakneni material je najpomembnejša izolacijska komponenta v transformatorjih v naftnem olju. Papirski vlakneni material je osnovna trdna tkivo rastlin. V nasprotju z metali, ki imajo obilje svobodnih elektronov, izolacijski materiali praktično nimajo svobodnih elektronov, z minimalnim tokom, ki je predvsem ionoskopni. Celuloza se sestavlja iz ogljika, vodikov in kisika. Zaradi hidroksilnih skupin v njihovi molekularni strukturi, celuloza ima potencial, da tvori vodo, kar daje papirskim vlaknenim materialom sposobnost absorpcije vlage.

Dodatno, ti hidroksilni centri lahko okoli sebe privlačijo različne polarne molekule (kot so kisline in voda), vezane s vodikovimi vezami, kar vlakna naredi občutljiva za škodo. Papirski vlakna tudi običajno vsebujejo približno 7 % impurifikacij, vključno z vlagoj. Zaradi koloidne narave vlaken, ta vloga ne more biti popolnoma odstranjena, kar vpliva na učinkovitost papirskih vlaken.

Polarna vlaken lahko lažje absorpirajo vlogo (voda je močno polaran medij). Ko papirski vlakna absorpirajo vodo, interakcija med hidroksilnimi skupinami omahne, kar hitro zmanjša mehanska čvrstost pod nestabilnimi pogoji strukture vlaken. Zato se izolacijske komponente papirja običajno pred uporabo sušejo ali vakuumsušejo, nato pa se impregnirajo z oljem ali izolacijskim lakom.

Cilj impregnacije je ohraniti vlakna vlaga, zagotavljati višja izolacijska in kemijska stabilnost skupaj s povečanim mehanskim čvrstost. Dodatno, lakovanje papirja zmanjša absorpcija vlag, preprečuje oxidiranje materiala in izpolnjuje luknje, da bi zmanjšale mehure, ki bi lahko vplivali na izolacijsko zmogljivost in povzročili delni razboj in električni preboj. Vendar, nekateri menijo, da impregnacija s lakom, slednjem z oljem, lahko povzroči, da se nekaj laka postopoma raztopi v olju, kar vpliva na zmogljivost olja, zahteva pa posebna pozornost pri takšnih aplikacijah barvanja.

Seveda, različne sestave vlaknenih materialov in različne kakovosti istih sestav vlaken imajo različne vplive in lastnosti. Na primer, pamet ima najvišji vsebnost vlaken, konopl ima najmočnejše vlakna, in nekateri uvoženi izolacijski tlakovanine z boljšo obrabo pokazujejo znatno boljše zmogljivosti v primerjavi z nekaterimi domačimi papirnatimi ploščami. Večina izolacijskih materialov transformatorjev uporablja različne oblike papirja (kot so papirne trake, tlakovanine in pritiskani papirski komponente) za izolacijo.

Zato je izbira kakovostnih vlaknenih izolacijskih materialov papirja ključna pri izdelavi in vzdrževanju transformatorjev. Vlakneni papir nudijo posebne prednosti, kot so praktičnost, nizka cena, enostavna obraba, enostavna oblika in obraba pri umernih temperaturah, lahkota, umerna čvrstost in enostavna absorpcija impregnacijskih materialov (kot so izolacijski lak in transformatorsko olje).

1.2 Mehanska čvrstost papirskih izolacijskih materialov

Pri izbiri papirskih izolacijskih materialov za transformatorje v naftnem olju, poleg sestave vlaken, gostote, permeabilnosti in enakomernosti, so najpomembnejši faktorji zahtevi glede mehanske čvrstosti, kot so trčna čvrstost, probna čvrstost, rovna čvrstost in trčnost:

• Trčna čvrstost: največja stres, ki ga lahko papirski vlakna preživijo brez prebitja pod tensile obremenitvijo.

• Probna čvrstost: merilo, kako zmožno so papirski vlakna preživeti tlak brez razbitja.

• Rovna čvrstost: sila, ki je potrebna za rovnati papirski vlakna, mora ustrezati relevantnim standardom.

• Trdota: Trdota papirja ob ploščanju ali premske plošče ob uklonu mora zadoščati odgovarjajočim zahtevam.

Značilnosti trde izolacije je mogoče oceniti s vzorčenjem in meritvijo stopnje polimerizacije papirja ali premske plošče ali s kromatografijo visoke zmogljivosti za merjenje vsebnosti furfurala v olju. 

To pomaga analizirati, ali notranji napaki transformatorja vključujejo trdo izolacijo, ali če nizkotemperaturno preseganje povzroča lokalno staranje izolacije navijanja, ali določiti stopnjo staranja trde izolacije. Med delovanjem in vzdrževanjem materialov papirnatih vlaknenih izolacij je treba pozornost posvetiti kontroli nominalne obremenitve transformatorja, zagotavljanju dobre zračne cirkulacije in toplotnega odpovedovanja v okolju delovanja, preprečevanju prevelike temperature transformatorja in manjka olja v rezervoarju. Tudi ukrepi bi morali preprečiti onesnaženost in zastarevanje olja, ki lahko pospeši staranje vlaknenega materiale, zmanjša zmožnost izolacije transformatorja, življenjski čas in varno delovanje.

1.3 Zastarevanje papirnatih vlaknenih materialov

To vključuje predvsem tri vidike:

• Obritanje vlakn: Prekomerna temperatura, ki povzroči ločitev vlage iz vlaknih materialov, pospeši obritanje vlakn. Britvi, odlupljivi papir lahko vodi do odpovedi izolacije in električnih nesreč pod mehansko vibracijo, elektrodinamičnim stresom in operacijskimi valovimi udari.

• Zmanjšanje mehanske trdote vlaknih materialov: Mehanska trdota vlaknih materialov se zmanjša z daljšim seganjem. Ko seganje transformatorja spet iztre vlago iz izolacijskih materialov, se vrednosti izolacijske upornosti lahko povečajo, vendar bo mehanska trdota značilno zmanjšana, zaradi česar izolacijski papir ne more več odtrčiti mehanskih sil od strminskih tokov ali impulsnih obremenitev.

• Skrčenje vlaknih materialov: Po obritanju se vlakna skrčijo, kar zmanjša prijetni tlak in lahko povzroči premik. To lahko vodi do premika navijanja transformatorja in trenja pod elektromagnetno vibracijo ali impulsnim napetostjo, kar poškoduje izolacijo.

2. Napake tekočinske oljne izolacije

Oljni transformator je leta 1887 izumil ameriški znanstvenik Thompson, leta 1892 pa so ga General Electric in drugi promovirali za uporabo v električnih transformatorjih. Tekočinska izolacija, omenjena tukaj, se nanaša na izolacijo s transformatorskim oljem.

2.1 Značilnosti oljnega transformatorja:

① Značilno izboljša električno izolacijsko trdoto, skrči izolacijsko razdaljo in zmanjša prostornino opreme; ② Značilno izboljša učinkovito prenos toplote in odpovedovanje, poveča dovoljeno gostoto toka v vodnikih, zmanjša težo opreme. Toplota, ki izhaja iz delujočega jedra transformatorja, se prenese skozi termično cirkulacijo transformatorskega olja na okroglo ogrinjalo in hladilnik za odpoved, s tem izboljša učinkovito hladilno moč; ③ Oljna zalivanja in zaprtje zmanjšata oksidacijo določenih notranjih komponent in montaž, kar podaljša življenjski čas.

2.2 Lastnosti transformatorskega olja

Delujoče transformatorsko olje mora imeti stabilne, odlične izolacijske in toplotne lastnosti. Ključne lastnosti vključujejo izolacijsko trdoto (tan δ), gostočo, temperaturo teklosti in kislastost. Izolacijsko olje, izrafinirano iz naftina, je mešanica različnih uhlikovodikov, smol, kislain in drugih nečistot, ki nimajo popolnoma stabilnih lastnosti. Pod vplivom temperature, električnega polja in svetlobnega efekta se olje neprestano oksidira. Pri normalnih pogoji ta oksidacijski proces poteka počasi; z pravilnim vzdrževanjem lahko olje do 20 let ohranja potrebno kakovost brez staranja. Vendar pa metal, nečistote in plini, mešani v olje, pospešijo oksidacijo, zmanjšajo kakovost olja, temnejšo barvo, zamenjajo prosojnost, povečajo vsebnost vlage, kislastost in pepel, s tem zmanjšajo lastnosti olja.

2.3 Razlogi za zastarevanje transformatorskega olja

Zastarevanje transformatorskega olja je mogoče razdeliti na faze onesnaženosti in degradacije glede na težavnost.

Onesnaženost se nanaša na mešanje vlage in nečistot v olje - to niso produkty oksidacije. Onesnaženo olje doživi zmanjšano izolacijsko zmogljivost, zmanjšano trdoto električnega polja pri prekinitvi in povečan kot dielektrične izgube.

Degradacija je posledica oksidacije olja. Ta oksidacija se ne nanaša samo na oksidacijo uhlikovodikov v čistem olju, ampak vključuje nečistote v olju, ki pospešujejo oksidacijski proces, zlasti kovinske delce bakra, železa in aluminija.

Kiselek izvira iz zraka znotraj transformatorja. Tudi v popolnoma zaprtih transformatorjih ostane približno 0,25 % kisika prisoten. Kiselek ima visoko rastvorljivost, zato zaseda visok delež med rastvljenimi plinovi v olju.

Med oksidacijo transformatorskega olja vlaga, ki deluje kot katalizator, in toplota, ki pospešuje, povzročita nastanek blata. To vpliva na zmogljivost predvsem tako: veliki delci padavin pod vplivom električnega polja; koncentracija nečistot v najmočnejšem električnem polju, tvorijo prevodne "mostove" preko transformatorske izolacije; neravnomerno padanje tvori ločene dolge pasove, ki se lahko poravnajo s črtami električnega polja, ovirajo odpoved toplote, pospešujejo staranje izolacijskega materiala, zmanjšujejo izolacijsko upornost in zmanjšujejo ravni izolacije.

2.4 Proces zastarevanja transformatorskega olja

Med degradacijo olja glavni produkti vključujejo peroxide, kisline, alkohole, cetone in blato.

Ranen faza degradacije: Olje ustvarjajo peroxide, ki reagirajo s vlaknati izolacijskim materialom in formirajo oksidiran celuloz, zmanjšajo mehansko trdoto izolacijskih vlakn, povzročajo obritanje in sušenje izolacije. Ustvarjene kisline so lepkave mastne kisline. Čeprav so manj korozivne kot mineralne kisline, njihova rast in vpliv na organske izolacijske materiale so značilni.

Kasnejša faza degradacije: Slančevina se oblikuje, ko kisline korodirajo bakar, železo, izolacijsko livado in druge materiale, s čimer nastane slančevina – viskozna, asfaltopodobna polimerna vodilna snov. Delno se raztopi v olju in hitro se oblikuje pod vplivom električnega polja, lepi se na izolacijske materiale ali robove presnilnika, odvija se na oljnih cevih in hladilnih rebrilih, kar poveča delovno temperaturo presnilnika in zmanjša dielektrično trdoto.

Proces oksidacije olja se sestoji iz dveh glavnih reakcijskih stanj: prvo, prekomerno visoka kislastost v presnilniku, ki olje naredi kisloto; drugo, oksidi, ki so raztopljeni v olju, se pretvorijo v spojine, ki niso raztopljive v olju, s čimer postopoma zmanjšujejo kakovost presnilniškega olja.

2.5 Analiza, ocenjevanje in vzdrževanje presnilniškega olja

① Izguba lastnosti izolacijskega olja: Sprememba fizikalnih in kemijskih lastnosti, ki zmanjšujejo električne lastnosti. Preverjanje kislosti olja, površinske napetosti, odvajanja slančevine in vrednosti vodno-raztopljive kisline lahko določi, ali ta vrsta defekta obstaja. Regeneracija olja lahko odstrani proizvode degradacije, čeprav proces lahko tudi odstrani naravne antioksidante.

② Kontaminacija izolacijskega olja z vodo: Voda je močno polarna snov, ki se lahko enostavno jonizira in razloči pod vplivom električnega polja, kar poveča vodilni tok v izolacijskem olju. N celotno vlago znatno poveča dielektrično izgubo v izolacijskem olju. Preverjanje vsebnosti vlage v olju lahko določi to vrsto defekta. Filtriranje olja z uporabo tlaka in vakuma običajno odstrani vlago.

③ Mikrobiološka kontaminacija izolacijskega olja: Med namestitvijo glavnega presnilnika ali dvigom jedra lahko insekti na izolacijskih komponentah ali ostanki človeškega pota nosijo bakterije, ki kontaminirajo izolacijsko olje; ali pa je olje že samo zaraženo z mikroorganizmi. Glavni presnilniki običajno delujejo v okolju z temperaturami med 40-80°C, kar je zelo prijetno za rast in razmnoževanje mikroorganizmov. Ker imajo minerali in beljakovine v mikroorganizmih in njihovih odpadki mnogo slabše izolacijske lastnosti kot izolacijsko olje, povečujejo dielektrično izgubo olja. Ta defekt je težko odpraviti s cirkulacijskim ravnanjem na mestu, ker se nekateri mikroorganizmi vedno ohranjajo na trdnih izolacijskih materialih. Po ravnanju se izolacija presnilnika lahko začasno obnovi, vendar operativno okolje spodbuja ponovno rast mikroorganizmov, kar povzroča letno zmanjševanje izolacije.

④ Alkidna livada z polarne snovi, ki se raztopijo v olju: Pod vplivom električnega polja se polarne snovi podvržeta dipolni relaksacijski polarizaciji, ki porablja energijo med AC polarizacijskimi procesi, kar poveča dielektrično izgubo olja. Čeprav se livada pred zapustitvijo zavaruje, lahko ostane nepopolnoma ravnanje. Po nekaj časa delovanja se nepopolnoma ravnaná livada postopoma raztopi v olju, kar postopoma zmanjšuje izolacijske lastnosti. Čas pojavljanja tega defekta je povezan s tem, kako dobro je bila livada ravnaná; eno ali dve adsorpcijski ravnanji lahko dosežejo določeno učinkovitost.

⑤ Olje, ki je kontaminirano samo z vodo in številnimi nečistoticami: Ta kontaminacija ne spremeni osnovnih lastnosti olja. Vlaga se lahko odstrani s sušenjem; nečistotice se lahko odstranijo s filtriranjem; zrak v olju se lahko odstrani z uporabo vakuma.

⑥ Mešanje dveh ali več različnih virov izolacijskega olja: Lastnosti olja morajo ustrezati relevantnim specifikacijam; specifična teža, točka zamrznitve, globočina in točka zapalitve olja morajo biti podobne; in stabilnost mešanega olja mora ustrezati zahtevam. Za degradirano mešano olje so potrebne kemijske regeneracijske metode, da se ločijo proizvodi degradacije in obnovijo lastnosti.

3. Suha livadna presnilniska izolacija in lastnosti

Suhi presnilniki (v tem primeru se nanaša na epoksidno livadno izolirane presnilnike) se uporabljajo predvsem na mestih z visokimi zahtevami glede varnosti pred požari, kot so visoki stavbi, letališča in naftne skladiščnice.

3.1 Vrste livadne izolacije

Epoksidno livadno izolirani presnilniki se lahko razdelijo na tri vrste glede na značilnosti izdelovalnega procesa: tip z vakuumskim litjem mešanice epoksidne livade in kvarcnega peska, tip z vakuumskim diferencialnim tlakom z armiranimi alkali-breznimi steklenimi vlakeni in tip z obmotom alkali-breznimi steklenimi vlakeni in impregnacijo.

① Vakuumska litja izolacija z mešanico epoksidne livade in kvarcnega peska: Ti presnilniki uporabljajo kvarcni pesek kot plastični dodatek za epoksidno livado. Bobini, obtočene in ravnané z izolacijsko livado, se postavijo v litje forme in vakuumsko lita z mešanico epoksidne livade in kvarcnega peska. Zaradi težav pri izpolnjevanju kakovostnih zahtev v litjem procesu, kot so ostanek mehurcev, lokalna neravnomernost mešanice in možna lokalna termalna napetostna razbitja, ti izolirani presnilniki niso primerni za vlage, vroče okolje in območja z velikimi spremembami obremenitve.

② Vakuumska diferencialna tlakova litja izolacija z armiranimi alkali-breznimi steklenimi vlakeni: To uporablja kratke alkali-brezne steklene vlakne ali steklena mreža kot zunanjega sloja izolacije med ovitaji. Debelina najbolj zunanjega obmotnega sloja izolacije je običajno tanka izolacija od 1-3 mm. Po ustrezni mešanici s gradivom za epoksidno livado se mehurčki odstranijo pod visokim vakuumom pred litjem. Ker je debelina obmotne izolacije tanka, lahko slaba impregnacija enostavno ustvari točke delne razpolačitve. Zato mora biti mešanica litnega materiala popolna, odstranjevanje mehurčkov z vakuumom mora biti temeljito, in nižja globočina in hitrost litja morata biti nadzorovani, da se zagotovi visokokakovostna impregnacija bobinovih paketov med litjem.

③ Obmotna impregnacijska izolacija z alkali-breznimi steklenimi vlakeni: Ti presnilniki hkrati dokončajo ravnanje sloje izolacije in impregnacijo bobin med ovitvijo. Ne zahtevajo oblikovalnih form za ovitve, ki so potrebne v prejšnjih dveh impregnacijskih procesih, ampak zahtevajo livado z nizko globočino, ki ne sme ohranjati mikromehurčkov med ovitvijo in impregnacijo.

3.2 Izolacijske značilnosti in vzdrževanje livadnih presnilnikov

Raven izolacije livadnih presnilnikov ni značilno različna od oljnega presnilnika; ključne razlike so v temperaturnem povečanju in merjenju delne razpolačitve.

① Značilnosti povečanja temperature: Presni transformatorji imajo višje povprečno povečanje temperature v primerjavi z maslinimi transformatorji, kar zahteva uporabo izolacijskih materialov s podobno višjo stopnjo toplotne odpornosti. Vendar povprečno povečanje temperature ne odraža najvišje temperature v vijakih. Če je stopnja toplotne odpornosti izolacijskega materiala izbrana samo na osnovi povprečnega povečanja temperature, ali če je izbrana napačno, ali če presni transformatorji delujejo pod dolgoročnim pretovrščenjem, bo to vplivalo na življenjsko dobo transformatorja.

Ker merjeno povečanje temperature transformatorja pogosto ne odraža najvišje temperature, ko je mogoče, bi se najvišje temperature presnih transformatorjev pri maksimalnem bremenu morali preveriti s infrardečimi termometri. Smer in kot hlajilnih ventilatorjev bi se morali prilagoditi, da bi se kontroliralo lokalno povečanje temperature in zagotovili varno delovanje transformatorja.

② Značilnosti delne razsevanje: Velikost delne razsevanje v presnih transformatorjih je povezana z razporeditvijo električnega polja, enakomernostjo mešanice pektina in z ustreznostjo ostankov puft ali pektnih trsline. Velikost delne razsevanje vpliva na zmogljivost, kakovost in življenjsko dobo presnega transformatorja. Zato merjenje in sprejetje ravni delne razsevanje služi kot celovita ocena proizvodnega procesa in kakovosti. Merjenje delne razsevanje bi se moralo izvesti med prenosom presnega transformatorja in po velikih popravilih, z uporabo sprememb v delni razsevanje za ocenjevanje kakovosti in stabilnosti zmogljivosti.

S tem, ko so suhi transformatorji vse bolj široko uporabljeni, ob izbiri transformatorjev bi morali biti temeljito razumljene struktura proizvodnega procesa, dizajn izolacije in konfiguracija izolacije. Bi se morali izbrati proizvodi od proizvajalcev z kompletnim proizvodnim procesom, strogo sistemi jamstva kakovosti, natančno proizvodno upravljanje in zanesljivo tehnično zmogljivostjo, da bi se zagotovila kakovost in toplinska življenjska doba transformatorjev, s tem pa izboljšana varnost delovanja in zanesljivost oskrbe z energijo.

4. Glavni dejavniki, ki vplivajo na propade izolacije transformatorja

Glavni dejavniki, ki vplivajo na zmogljivost izolacije transformatorja, so: temperatura, vlaga, metode zaščite masla in učinki prepola napetosti.

4.1 Učinki temperature

Energetski transformatorji uporabljajo maslo-papir izolacijo z različnimi ravnovesnimi odnosi med vlažnostjo v maslu in papirju pri različnih temperaturah. Splošno, ko se temperatura poveča, se vlažnost v papirju premika v maslo; obratno, papir absorbira vlažnost iz masla. Torej, pri višjih temperaturah je več mikro-vode v izolacijskem maslu transformatorja; obratno, je manj mikro-vode.

Različne temperature povzročajo različne stopnje odpiranja celuloznih kolobarjev, razbitja verig in pridružene produkcije plinov. Pri določeni temperaturi ostanejo stopnje produkcije CO in CO2 konstantni, kar pomeni, da se vsebnost CO in CO2 v maslu linearno povečuje s časom. Ko se temperatura stalno povečuje, se stopnje produkcije CO in CO2 pogosto povečujejo eksponentno. Torej, vsebnost CO in CO2 v maslu neposredno kaže na toplinsko staranje izolacijskega papirja in lahko služi kot ena merila za ocenjevanje anomalij v slojih zaprtih transformatorjev.

Življenjska doba transformatorja je odvisna od stopnje staranja izolacije, ki je na vrsti od delovne temperature. Na primer, maslini transformator pri predvidenem bremenu ima povprečno povečanje temperature v vijaku 65°C in najvišje povečanje temperature v točki 78°C. Pri povprečni okoliški temperaturi 20°C doseže najvišja temperatura 98°C, kar omogoča 20-30 let delovanja. Če transformator deluje pod pretovrščenjem z povečano temperaturo, se življenjska doba ustrezno skrči.

Mednarodna elektrotehnična komisija (IEC) navaja, da za transformatorje s izolacijo razreda A, ki delujejo med 80-140°C, se za vsako 6°C povečanje temperature hitrost zmanjševanja učinkovite življenjske dobe transformatorjeve izolacije podvoji – znano kot pravilo 6°C, kar kaže na strožje toplinske omejitve v primerjavi s prej sprejetim pravilom 8°C.

4.2 Učinki vlage

Prisotnost vlage pospešuje degradacijo celuloze. Zato je produkcija CO in CO2 povezana z vlažnostjo celuloznega materiala. Pri stalni vlagi, večja vlažnost proizvede več CO2; obratno, manjša vlažnost proizvede več CO.

Slaba vlažnost v izolacijskem maslu je pomemben dejavnik, ki vpliva na lastnosti izolacije. Slaba vlažnost v izolacijskem maslu veliko škoduje električnim in fizikalno-kemijskim lastnostim izolacijskega sredstva. Vlažnost lahko zmanjša napetost iskre v izolacijskem maslu, poveča dielektrični faktor izgub (tan δ), pospeši starenje izolacijskega masla in poslabša zmogljivost izolacije. Izpostavljenost opreme vlagi ne le zmanjša zanesljivost in življenjsko dobo energetske opreme, ampak lahko tudi povzroči poškodbe opreme in celo ogrozi osebno varnost.

4.3 Učinki metod zaščite masla

Kiselik v maslu transformatorja pospeši reakcije razpadu izolacije, kjer je vsebnost kisika povezana z metodami zaščite masla. Poleg tega različne metode zaščite povzročijo različne stanje raztopnine in difuzije CO in CO2 v maslu. Na primer, CO ima nizko rastvorljivost, kar mu omogoča, da se lažje difundira v prostor površine masla v odprti transformatorji, običajno omejujejo volumenski delež CO na ne več kot 300×10-6. V zaprtih transformatorjih, ker je površina masla ločena od zraka, CO in CO2 težko isparjata, kar vodi do višjih nivojev vsebnosti.

4.4 Učinki prepola napetosti

① Učinki trenutnega prepola napetosti: Tri-fazni transformatorji, ki delujejo normalno, ustvarijo napetost faza-do-zemlje, ki je 58% napetosti faza-do-faze. Vendar, med enofaznimi napakami, glavna izolacijska napetost se poveča za 30% v sistemih z neutralno zemljenjem in za 73% v sistemih brez zemljenja, kar lahko poškoduje izolacijo.

② Učinki prepola napetosti zaradi grmljav: Prepole napetosti zaradi grmljav imajo strmi fronti, kar povzroča zelo neravnomerno porazdelitev napetosti po longitudinalni izolaciji (vijak-do-vijaka, sloj-do-sloja, disk-do-diska), kar lahko zapusti sledi razsevanja na izolaciji in poškoduje trdo izolacijo.

③ Učinki preklopnih prenapetosti: Preklopne prenapetosti imajo relativno počasne valovne fronte, kar vodi v skoraj linearno porazdelitev napetosti. Ko se preklopni valovi prenapietosti prenašajo s enega vikla na drugega, je napetost približno sorazmerna z razmerjem med številom viklov dveh viklov, kar lahko enostavno povzroči opadanje in poškodbo glavne izolacije ali faza-do-faza izolacije.

4.5 Elektrodinamični učinki pri kratkem zaprtju

Elektrodinamične sile med izhodnimi kratkimi zaprtji lahko deformirajo vikle transformatorja in premaknejo vode, kar spremeni prvotne razdalje izolacije, povzroči segrevanje izolacije, pospeši staranje ali poškodbo, kar vodi v razbije, luknje in kratične napake.

5.Zaključek

V zaključku razumevanje zmogljivosti izolacije močnega transformatorja in uvedba razumnih operativnih in vzdrževalskih postopkov neposredno vpliva na varnost, življenjsko dobo in zanesljivost oskrbe s strmo. Kot ključno osnovno opremo v sistemih za zagotavljanje strme morajo osebje, ki opravlja vzdrževanje in upravljanje transformatorjev, razumeti in obvladovati strukturo izolacije, lastnosti materialov, kakovost postopka, metode vzdrževanja in znanstvene diagnostične tehnologije transformatorjev. Le z optimalnim in razumnim operativnim upravljanjem je mogoče zagotoviti učinkovitost, življenjsko dobo in zanesljivost oskrbe s strmo transformatorjev.