Трансформаторното животно се намалява наполовина при всяко 8°C увеличение? Разбиране на механизми на термално стареене
Времето, за което трансформатор може да работи нормално при номинално напрежение и номинална нагрузка, се нарича срок на полезно действие на трансформатора. Материалите, използвани в производството на трансформатори, се делят на две основни категории: метални материали и изолиращи материали. Металните материали обикновено могат да издържат сравнително високи температури без повреда, но изолиращите материали бързо стареят и се деградират, когато температурата надхвърли определена стойност. Следователно, температурата е един от основните фактори, влияещи върху срока на полезно действие на трансформатора. В известен смисъл, животът на трансформатора може да се каже, че е животът на неговите изолиращи материали.
Времето, за което трансформатор може да работи нормално при номинално напрежение и номинална нагрузка, се нарича срок на полезно действие на трансформатора. Материалите, използвани в производството на трансформатори, се делят на две основни категории: метални материали и изолиращи материали. Металните материали обикновено могат да издържат сравнително високи температури без повреда, но изолиращите материали бързо стареят и се деградират, когато температурата надхвърли определена стойност. Следователно, температурата е един от основните фактори, влияещи върху срока на полезно действие на трансформатора. В известен смисъл, животът на трансформатора може да се каже, че е животът на неговите изолиращи материали.
Постепенната загуба на оригиналните механични и изолиращи свойства на изолиращите материали при продължително излагане на електрически полета и високи температури се нарича стареене. Темпото на стареене главно зависи от следните фактори:
Температурата на изолацията.
Съдържанието на влага в изолиращия материал.
За маслонапълнените трансформатори, трябва да се вземе предвид и количеството растворен кислород в маслото.
Тези три фактора определят срока на полезно действие на трансформатора. Практиката и изследванията показват, че ако витниците могат постоянно да поддържат температура от 95°C, трансформаторът може да бъде гарантиран за срок на полезно действие от 20 години. На базата на връзката между температурата и срока на полезно действие, може да се изведе "правилото на 8°C": като се вземе за база срока на полезно действие при тази температура, за всяко увеличение на температурата на витниците с 8°C, срока на полезно действие на трансформатора се разполовява.
Большинството електроенергийни трансформатори в Китай използват масло-бумага изолация, т.е. клас A изолация. За трансформатори с клас A изолация, при нормална работа, когато температурата на околната среда е 40°C, максималната оперативна температура на витниците е 105°C.
Според съответните данни и практика:
Когато температурата на изолацията на трансформатора е 95°C, срока на полезно действие му е 20 години.
Когато температурата на изолацията на трансформатора е 105°C, срока на полезно действие му е 7 години.
Когато температурата на изолацията на трансформатора е 120°C, срока на полезно действие му е 2 години.
Вътрешната температура на изолацията на трансформатора, при съществено постоянна напряжение, в основни линии зависи от големината на тока на нагрузката: по-висок ток на нагрузката води до по-висока температура на изолацията, докато по-нисък ток на нагрузката води до по-ниска температура на изолацията.
Когато трансформаторът е пренатоварен или работи при номинална нагрузка през лятото, вътрешната му изолация работи при висока температура, ускорявайки загубата на срока на полезно действие. Когато трансформаторът работи при лека нагрузка или при номинална нагрузка през зимата, вътрешната му изолация работи при по-ниска температура, забавяйки загубата на срока на полезно действие. Следователно, за да се използва максимално капацитета на трансформатора през цялата година, без да се засяга неговият нормален срок на полезно действие, месечената нагрузка може да бъде подходящо регулирана.
Високото напрежение ускорява стареенето на трансформатора
Например, правилата поставят, че работното напрежение на трансформатора не трябва да надхвърля 5% от номиналното напрежение. Прекомерно високо напрежение увеличава намагничаващия ток в ядрото на трансформатора, може да причини насыщение на ядрото, генерира хармонично магнитно поле, допълнително увеличава загубите в ядрото и води до прекомерно затопляне на ядрото. Прекомерно високо напрежение също ускорява стареенето на трансформатора, намалявайки неговия срок на полезно действие; следователно, работното напрежение на трансформатора не трябва да бъде прекомерно високо.
Когато изолиращият материал старее до определена степен, под влияние на операционните вибрации и електромагнитни сили, изолацията може да се разцепи, правейки електрическите пробиви по-вероятни и намалявайки срока на полезно действие на трансформатора.
Регулиране на нагрузката на трансформатора за достигане на идеален срок на полезно действие
Вътрешната температура на изолацията на трансформатора, при съществено постоянна напряжение, в основни линии зависи от големината на тока на нагрузката: по-висок ток на нагрузката води до по-висока температура на изолацията, докато по-нисък ток на нагрузката води до по-ниска температура на изолацията.
Когато трансформаторът е пренатоварен или работи при номинална нагрузка през лятото, вътрешната му изолация работи при висока температура, ускорявайки загубата на срока на полезно действие. Когато трансформаторът работи при лека нагрузка или при номинална нагрузка през зимата, вътрешната му изолация работи при по-ниска температура, забавяйки загубата на срока на полезно действие. Следователно, за да се използва максимално капацитета на трансформатора през цялата година, без да се засяга неговият нормален срок на полезно действие, месечената нагрузка може да бъде подходящо регулирана.
Правилното поддръжка помага за максимизиране на срока на полезно действие на трансформатора
Е добре известно, че веднъж трансформаторът спре да работи, не само ремонтните разходи и разходите за простой са значителни, но и намотването на нова витница или реконструирането на голям енергиен трансформатор може да отнеме от 6 до 12 месеца. Следователно, правилна програма за поддръжка ще помогне на трансформатора да постигне максималния си срок на полезно действие.
Три ключови точки на добра програма за поддръжка
Инсталация и експлоатация
A. Обеспечете, че нагрузката остава в рамките на проектните ограничения на трансформатора. За маслонапълнените трансформатори, внимателно наблюдавайте горната температура на маслото.
B. Местонахождението на инсталацията на трансформатора трябва да е подходящо за неговия проект и стандарти на изграждане. Ако е инсталиран в открито, уверете се, че трансформаторът е подходящ за използване в открито.
C. Закрийте трансформатора от удари на мълнии и външни повреди.
Тестове на маслото
Диелектричната сила на трансформаторното масло рязко намалява с увеличаването на съдържанието на влага. Дори 0,01% съдържание на вода може да намали диелектричната му сила почти наполовина. Освен малките разпределителни трансформатори, проби от маслото на всички трансформатори трябва периодично да бъдат подложени на пробивни тестове, за да се установи влагата и да се премахне чрез филтриране.
Трябва да се извърши анализ на газовете на дефект в маслото. Използвайки онлайн устройство за мониторинг на осемте газа на дефект в маслото на трансформатора, непрекъснато се измерва концентрацията на газовете, разтворени в маслото, докато дефектите се развива. Чрез анализ на видовете и концентрациите на тези газове, може да се определи типа на дефекта. Физическите свойства на маслото трябва да бъдат проверявани ежегодно, за да се потвърди неговата изолираща способност, включително тестове за диелектрична пробивна сила, киселина, повърхностно напрежение и т.н.
