A vida útil do transformador reduzida a metade con cada aumento de 8°C Entendendo os mecanismos de envelhecimento térmico

O tempo durante o cal un transformador pode operar normalmente baixo a tensión nominal e a carga nominal chámase vida útil do transformador. Os materiais utilizados na fabricación de transformadores dividíronse en dúas categorías principais: materiais metálicos e materiais aislantes. Os materiais metálicos xeralmente poden soportar temperaturas relativamente altas sen danos, pero os materiais aislantes envelecen e degradan rapidamente cando a temperatura supera un determinado valor. Polo tanto, a temperatura é un dos principais factores que afectan a vida útil dun transformador. En certo sentido, a vida dun transformador pode dicirse que é a vida dos seus materiais aislantes.

Baixar a temperatura alarga a vida útil do transformador

O tempo durante o cal un transformador pode operar normalmente baixo a tensión nominal e a carga nominal chámase vida útil do transformador. Os materiais utilizados na fabricación de transformadores dividíronse en dúas categorías principais: materiais metálicos e materiais aislantes. Os materiais metálicos xeralmente poden soportar temperaturas relativamente altas sen danos, pero os materiais aislantes envelecen e degradan rapidamente cando a temperatura supera un determinado valor. Polo tanto, a temperatura é un dos principais factores que afectan a vida útil dun transformador. En certo sentido, a vida dun transformador pode dicirse que é a vida dos seus materiais aislantes.

A perda gradual das propiedades mecánicas e aislantes orixinais dos materiais aislantes baixo exposición prolongada a campos eléctricos e altas temperaturas chámase envellecemento. A taxa de envellecemento depende principalmente dos seguintes factores:

• Temperatura do aislamento.

• Contido de humidade do material aislante.

• Para transformadores de inmersión en óleo, tamén debe considerarse a cantidade de oxixe disolvida no óleo.

Estes tres factores determinan a vida útil dun transformador. A práctica e a investigación mostran que se as bobinas poden manter continuamente unha temperatura de 95°C, a vida útil do transformador pode garantirse por 20 anos. Basándose na relación entre a temperatura e a vida, pódese derivar a "regra dos 8°C": tomando a vida a esta temperatura como base, por cada aumento de 8°C na temperatura das bobinas, a vida útil do transformador reducise a metade.

A maioría dos transformadores de potencia en China usan aislamento de óleo e papel, é dicir, aislamento de clase A. Para transformadores con aislamento de clase A, en funcionamento normal, cando a temperatura do aire ambiente é de 40°C, a temperatura máxima de funcionamento das bobinas é de 105°C.

Segundo datos relevantes e práctica:

• Cando a temperatura de funcionamento do aislamento do transformador é de 95°C, a súa vida útil é de 20 anos.

• Cando a temperatura de funcionamento do aislamento do transformador é de 105°C, a súa vida útil é de 7 anos.

• Cando a temperatura de funcionamento do aislamento do transformador é de 120°C, a súa vida útil é de 2 anos.

A temperatura interna do aislamento dun transformador, baixo unha tensión esencialmente constante, depende principalmente da magnitude da corrente de carga: unha corrente de carga máis alta leva a unha temperatura de aislamento máis alta, mentres que unha corrente de carga máis baixa resulta en unha temperatura de aislamento máis baixa.

Cando un transformador está sobrecargado ou opera a carga nominal durante o verán, o seu aislamento interno funciona a temperaturas altas, acelerando a perda de vida. Cando o transformador opera a carga leve ou a carga nominal durante o inverno, o seu aislamento interno funciona a temperaturas máis baixas, reducindo a perda de vida. Polo tanto, para aproveitar ao máximo a capacidade de carga do transformador ao longo do ano sen afectar a súa vida útil normal, a carga mensual pode ser adecuadamente axustada.

A alta tensión acelera o envellecemento do transformador

Por exemplo, as normas estipulan que a tensión de funcionamento dun transformador non debe superar o 5% da súa tensión nominal. Unha tensión excesivamente alta aumenta a corrente de magnetización no núcleo do transformador, pode causar saturación do núcleo, xerar fluxo harmónico, aumentar as perdas no núcleo e provocar o sobrecalentamento do núcleo. Unha tensión excesivamente alta tamén acelera o envellecemento do transformador, reducindo a súa vida útil; polo tanto, a tensión de funcionamento dun transformador non debe ser demasiado alta.

Cando o material aislante envellece ata certo punto, baixo a influencia da vibración operativa e das forzas electromagnéticas, o aislamento pode racharse, facendo máis probable a ocorrência de fallos de ruptura eléctrica e reducindo a vida útil do transformador.

Axustar a carga do transformador para lograr unha vida útil ideal

A temperatura interna do aislamento dun transformador, baixo unha tensión esencialmente constante, depende principalmente da magnitude da corrente de carga: unha corrente de carga máis alta leva a unha temperatura de aislamento máis alta, mentres que unha corrente de carga máis baixa resulta en unha temperatura de aislamento máis baixa.

Cando un transformador está sobrecargado ou opera a carga nominal durante o verán, o seu aislamento interno funciona a temperaturas altas, acelerando a perda de vida. Cando o transformador opera a carga leve ou a carga nominal durante o inverno, o seu aislamento interno funciona a temperaturas máis baixas, reducindo a perda de vida. Polo tanto, para aproveitar ao máximo a capacidade de carga do transformador ao longo do ano sen afectar a súa vida útil normal, a carga mensual pode ser adecuadamente axustada.

Un correcto mantemento axuda a maximizar a vida útil do transformador
É ben coñecido que cando un transformador falla, non só os custos de reparación e os gastos de parada son substanciais, senón que reembrutar unha bobina ou reconstruír un transformador de gran potencia pode levar de 6 a 12 meses. Polo tanto, un programa de mantemento adecuado axudará ao transformador a alcanzar a máxima vida útil.

Tres puntos clave dun bo programa de mantemento

Instalación e operación

A. Asegúrese de que a carga permanece dentro dos límites de deseño do transformador. Para transformadores de refrigeración por óleo, monitoree cuidadosamente a temperatura do óleo superior.
B. O lugar de instalación do transformador debe ser axeitado aos seus estándares de deseño e construción. Se se instala ao aire libre, asegúrese de que o transformador é axeitado para operación ao aire libre.
C. Protexa o transformador de golpes de raio e danos externos.

Ensaio do óleo

A resistencia dieléctrica do óleo do transformador diminúe drasticamente á medida que aumenta o contido de humidade. Tan só un 0,01% de contido de auga pode reducir a súa resistencia dieléctrica case a metade. Excepto para pequenos transformadores de distribución, as mostras de óleo de todos os transformadores deben someterse regularmente a ensaios de ruptura para detectar correctamente a humidade e eliminarla mediante filtrado.

Debe realizarse unha análise de gases de fallo no óleo. Usando un dispositivo de monitorización en liña para oito gases de fallo no óleo do transformador, medir de forma continua a concentración de gases disoltos no óleo á medida que se desenvolve o fallo. Analizando os tipos e concentracións destes gases, pódese determinar o tipo de fallo. Deberían realizarse ensaios de propiedades físicas do óleo anualmente para verificar o seu rendemento aislante, incluíndo ensaios de resistencia a ruptura dieléctrica, acidez, tensión interfacial, etc.