Tranzformátor élettartama feleződik minden 8°C-os emelkedéssel? A hőmérsékleti öregedés mechanizmusainak megértése

A transzformátor normális működésének ideje a megengedett feszültség és terhelés mellett nevezzük a transzformátor élettartamának. A transzformátorok gyártásában használt anyagok két fő kategóriába tartoznak: fémes anyagok és izoláló anyagok. A fémes anyagok általában viselhetik el a magas hőmérsékleteket, azonban az izoláló anyagok gyorsan öregednek és romlanak, ha a hőmérséklet meghaladja egy bizonyos értéket. Ezért a hőmérséklet az egyik fő tényező, ami befolyásolja a transzformátor élettartamát. Egy bizonyos értelemben, a transzformátor élettartama az izoláló anyagok élettartama.

A hőmérséklet csökkentése meghosszabbítja a transzformátor élettartamát

A transzformátor normális működésének ideje a megengedett feszültség és terhelés mellett nevezzük a transzformátor élettartamának. A transzformátorok gyártásában használt anyagok két fő kategóriába tartoznak: fémes anyagok és izoláló anyagok. A fémes anyagok általában viselhetik el a magas hőmérsékleteket, azonban az izoláló anyagok gyorsan öregednek és romlanak, ha a hőmérséklet meghaladja egy bizonyos értéket. Ezért a hőmérséklet az egyik fő tényező, ami befolyásolja a transzformátor élettartamát. Egy bizonyos értelemben, a transzformátor élettartama az izoláló anyagok élettartama.

Az izoláló anyagok lassú elvesztése eredeti mechanikai és izoláló tulajdonságainak hosszú ideig tartó elektromos mezők és magas hőmérséklet hatására nevezzük öregedésnek. Az öregedési sebesség főleg a következő tényezőktől függ:

• Az izoláló anyag hőmérséklete.

• Az izoláló anyag nedvesség-tartalma.

• Az olajbe ágyazott transzformátorok esetén figyelembe kell venni az olajban oldódó oxigén mennyiségét is.

E három tényező határozza meg a transzformátor élettartamát. A gyakorlat és a kutatások szerint, ha a tekercs folyamatosan 95°C-os hőmérsékletet tud fenntartani, a transzformátor 20 éves élettartamot garantálhat. A hőmérséklet és az élettartam közötti kapcsolat alapján levezethető a "8°C-s szabály": a hőmérséklet minden 8°C-es emelkedésével a transzformátor élettartama feleződik.

Kínában a legtöbb villamosenergia-transzformátor olaj-papír izolációt használ, azaz A osztályú izolációt. Az A osztályú izolációval rendelkező transzformátorok esetén normál működés során, amikor a környező levegő hőmérséklete 40°C, a tekercsek maximális működési hőmérséklete 105°C.

A releváns adatok és a gyakorlat szerint:

• Ha a transzformátor izolációjának működési hőmérséklete 95°C, akkor élettartama 20 év.

• Ha a transzformátor izolációjának működési hőmérséklete 105°C, akkor élettartama 7 év.

• Ha a transzformátor izolációjának működési hőmérséklete 120°C, akkor élettartama 2 év.

A transzformátor belső izolációjának hőmérséklete, lényegében állandó feszültség mellett, főleg a terhelési áram mértékétől függ: a magasabb terhelési áram magasabb izolációs hőmérsékletet eredményez, míg a kevesebb terhelési áram alacsonyabb izolációs hőmérsékletet eredményez.

Amikor a transzformátor túlterhelt vagy nyáron a megengedett terhelés mellett működik, a belső izoláció magas hőmérsékleten működik, ami gyorsítja az élettartam elvesztését. Amikor a transzformátor kevesebb terhelés mellett vagy télen a megengedett terhelés mellett működik, a belső izoláció alacsonyabb hőmérsékleten működik, ami lassítja az élettartam elvesztését. Tehát, hogy teljesen kihasználjuk a transzformátor terhelési képességét az egész évben anélkül, hogy befolyásolnánk a normál élettartamot, a havi terhelést megfelelően lehet igazítani.

A magas feszültség gyorsítja a transzformátor öregedését

Például előírások szerint a transzformátor működési feszültsége nem haladhatja meg 5%-kal a megengedett feszültséget. A túl magas feszültség növeli a transzformátor kerékben lévő indító áramot, ami szenvedheti el a kerék telítését, harmonikus fluxust generál, tovább növeli a kerék veszteségeit, és vezet a kerék túlmelegedéséhez. A túl magas feszültség gyorsítja a transzformátor öregedését, rövidíti az élettartamát; ezért a transzformátor működési feszültsége nem lehet túl magas.

Amikor az izoláló anyag bizonyos mértékig öregedik, a működési rezgések és elektromos erők hatására az izoláció felhasadhat, ami növeli az elektrikus áthatás valószínűségét, és csökkenti a transzformátor élettartamát.

A transzformátor terhelésének igazítása az ideális élettartam elérésére

A transzformátor belső izolációjának hőmérséklete, lényegében állandó feszültség mellett, főleg a terhelési áram mértékétől függ: a magasabb terhelési áram magasabb izolációs hőmérsékletet eredményez, míg a kevesebb terhelési áram alacsonyabb izolációs hőmérsékletet eredményez.

Amikor a transzformátor túlterhelt vagy nyáron a megengedett terhelés mellett működik, a belső izoláció magas hőmérsékleten működik, ami gyorsítja az élettartam elvesztését. Amikor a transzformátor kevesebb terhelés mellett vagy télen a megengedett terhelés mellett működik, a belső izoláció alacsonyabb hőmérsékleten működik, ami lassítja az élettartam elvesztését. Tehát, hogy teljesen kihasználjuk a transzformátor terhelési képességét az egész évben anélkül, hogy befolyásolnánk a normál élettartamot, a havi terhelést megfelelően lehet igazítani.

A megfelelő karbantartás segít maximalizálni a transzformátor élettartamát
Ismeretes, hogy amikor a transzformátor meghibásodik, nem csak a javítási költségek és a leállási idők jelentősek, de egy tekercs újraszerkesztése vagy egy nagy teljesítményű transzformátor újjáépítése 6-12 hónapot vehet igénybe. Ezért a megfelelő karbantartási program segít a transzformátor maximális élettartamának elérésében.

Egy jó karbantartási program három kulcspontja

Telepítés és működtetés

A. Biztosítsa, hogy a terhelés a transzformátor tervezési korlátai között maradjon. Olajhűtött transzformátorok esetén óvatosan figyelje a felső olaj hőmérsékletét.
B. A transzformátor telepítési helye megfeleljen annak tervezési és építési szabványainak. Ha külső telepítésre kerül, győződjön meg róla, hogy a transzformátor alkalmas külső működésre.
C. Védje a transzformátort a villámütközések és külső károsodásoktól.

Olajvizsgálat

A transzformátorolaj dielektrikus ereje drámai módon csökken, ahogy a nedvesség-tartalom növekszik. Már 0,01%-os nedvesség-tartalom isdrámai módon csökkentheti a dielektrikus erejet. Kivéve a kis elosztó transzformátorokat, az összes transzformátor olajmintáit rendszeresen vizsgálni kell, hogy megfelelően érzékeljük a nedvességet, és szűrés révén távolítsuk el azt.

Az olajban lévő hibák gáz elemzése történjen. Online monitorozási eszközzel nyomon követheti a transzformátorolajban feloldódó nyolc hibagáz koncentrációját, ahogy a hibák fejlődnek. A gázok típusának és koncentrációjának elemzésével meghatározható a hiba típusa. Az olaj fizikai tulajdonságainak vizsgálata évente történjen, hogy ellenőrizze a dielektrikus teljesítményét, beleértve a dielektrikus áthatás erejét, savanyúságát, felületi feszültségét stb.