Umur Transformator Berkurang Separuh dengan Setiap Peningkatan 8°C? Memahami Mekanisme Penuaan Termal

Tempoh masa yang boleh beroperasi secara normal bagi transformer di bawah voltan dan beban yang ditetapkan dipanggil sebagai jangka hayat transformer. Bahan yang digunakan dalam pembuatan transformer terbahagi kepada dua kategori utama: bahan logam dan bahan insulator. Bahan logam umumnya dapat menahan suhu yang agak tinggi tanpa mengalami kerosakan, tetapi bahan insulator akan cepat menjadi tua dan merosot apabila suhu melebihi nilai tertentu. Oleh itu, suhu adalah salah satu faktor utama yang mempengaruhi jangka hayat transformer. Dalam erti tertentu, jangka hidup transformer boleh dikatakan sebagai jangka hidup bahan insulatonya.

Menurunkan suhu memperpanjang jangka hidup transformer

Tempoh masa yang boleh beroperasi secara normal bagi transformer di bawah voltan dan beban yang ditetapkan dipanggil sebagai jangka hidup transformer. Bahan yang digunakan dalam pembuatan transformer terbahagi kepada dua kategori utama: bahan logam dan bahan insulator. Bahan logam umumnya dapat menahan suhu yang agak tinggi tanpa mengalami kerosakan, tetapi bahan insulator akan cepat menjadi tua dan merosot apabila suhu melebihi nilai tertentu. Oleh itu, suhu adalah salah satu faktor utama yang mempengaruhi jangka hidup transformer. Dalam erti tertentu, jangka hidup transformer boleh dikatakan sebagai jangka hidup bahan insulatonya.

Pelan-pelan kehilangan sifat mekanikal dan insulasi asal bahan insulator akibat paparan lama kepada medan elektrik dan suhu tinggi dipanggil penuaan. Kadar penuaan ini bergantung pada faktor-faktor berikut:

• Suhu isolasi.

• Kandungan air bahan insulator.

• Untuk transformer yang direndam dengan minyak, jumlah oksigen yang larut dalam minyak juga perlu dipertimbangkan.

Tiga faktor ini menentukan jangka hidup transformer. Praktek dan penelitian menunjukkan bahawa jika gulungan dapat terus-menerus mengekalkan suhu 95°C, transformer tersebut dapat dijamin memiliki jangka hidup 20 tahun. Berdasarkan hubungan antara suhu dan hidup, "peraturan 8°C" dapat diperoleh: mengambil hidup pada suhu ini sebagai dasar, setiap kenaikan suhu gulungan sebanyak 8°C, jangka hidup transformer berkurang separuhnya.

Sebahagian besar transformer tenaga di China menggunakan insulasi minyak-kertas, iaitu insulasi Kelas A. Untuk transformer insulasi Kelas A, dalam operasi normal, apabila suhu udara sekitar adalah 40°C, suhu operasi maksimum untuk gulungan adalah 105°C.

Berdasarkan data dan praktek relevan:

• Apabila suhu operasi insulasi transformer adalah 95°C, jangka hidupnya adalah 20 tahun.

• Apabila suhu operasi insulasi transformer adalah 105°C, jangka hidupnya adalah 7 tahun.

• Apabila suhu operasi insulasi transformer adalah 120°C, jangka hidupnya adalah 2 tahun.

Suhu insulasi dalaman transformer, di bawah voltan yang hampir malar, terutamanya bergantung pada besarnya arus beban: arus beban yang lebih tinggi menyebabkan suhu insulasi yang lebih tinggi, manakala arus beban yang lebih rendah menghasilkan suhu insulasi yang lebih rendah.

Apabila transformer berbeban berlebihan atau beroperasi pada beban yang ditetapkan semasa musim panas, insulasi dalaman transformer berjalan pada suhu yang tinggi, mempercepatkan kehilangan jangka hidup. Apabila transformer beroperasi pada beban ringan atau beban yang ditetapkan semasa musim sejuk, insulasi dalaman transformer berjalan pada suhu yang lebih rendah, mengurangkan kehilangan jangka hidup. Oleh itu, untuk memanfaatkan kapasitas beban transformer sepanjang tahun tanpa mempengaruhi jangka hidup normalnya, beban bulanan boleh disesuaikan dengan tepat.

Voltan tinggi mempercepatkan penuaan transformer

Sebagai contoh, peraturan menetapkan bahawa voltan operasi transformer tidak boleh melebihi 5% voltan yang ditetapkan. Voltan yang terlalu tinggi meningkatkan arus magnetisasi dalam inti transformer, mungkin menyebabkan saturasi inti, menghasilkan fluks harmonik, lebih jauh lagi meningkatkan kerugian inti, dan menyebabkan inti overheat. Voltan yang terlalu tinggi juga mempercepatkan penuaan transformer, memendekkan jangka hidupnya; oleh itu, voltan operasi transformer tidak boleh terlalu tinggi.

Apabila bahan insulator menjadi tua hingga tahap tertentu, di bawah pengaruh getaran operasi dan daya elektromagnet, insulasi mungkin retak, membuat kegagalan breakdown elektrik lebih mungkin terjadi dan mengurangi jangka hidup transformer.

Menyesuaikan beban transformer untuk mencapai jangka hidup ideal

Suhu insulasi dalaman transformer, di bawah voltan yang hampir malar, terutamanya bergantung pada besarnya arus beban: arus beban yang lebih tinggi menyebabkan suhu insulasi yang lebih tinggi, manakala arus beban yang lebih rendah menghasilkan suhu insulasi yang lebih rendah.

Apabila transformer berbeban berlebihan atau beroperasi pada beban yang ditetapkan semasa musim panas, insulasi dalaman transformer berjalan pada suhu yang tinggi, mempercepatkan kehilangan jangka hidup. Apabila transformer beroperasi pada beban ringan atau beban yang ditetapkan semasa musim sejuk, insulasi dalaman transformer berjalan pada suhu yang lebih rendah, mengurangkan kehilangan jangka hidup. Oleh itu, untuk memanfaatkan kapasitas beban transformer sepanjang tahun tanpa mempengaruhi jangka hidup normalnya, beban bulanan boleh disesuaikan dengan tepat.

Pemeliharaan yang betul membantu memaksimumkan jangka hidup transformer
Adalah diketahui bahawa sekiranya transformer gagal, bukan sahaja kos pembaikan dan kos downtime adalah besar, tetapi juga pembungkusan ulang kumparan atau pembinaan semula transformer tenaga besar boleh mengambil masa 6 hingga 12 bulan. Oleh itu, program pemeliharaan yang betul akan membantu transformer mencapai jangka hidup maksimum.

Tiga titik penting dalam program pemeliharaan yang baik

Pemasangan dan operasi

A. Pastikan beban tetap dalam had reka bentuk transformer. Untuk transformer pendingin minyak, pantau dengan teliti suhu minyak atas.
B. Lokasi pemasangan transformer harus sesuai dengan piawai reka bentuk dan konstruksinya. Jika dipasang di luar, pastikan transformer sesuai untuk operasi di luar ruangan.
C. Lindungi transformer daripada sambaran petir dan kerosakan luaran.

Ujian minyak

Kekuatan dielektrik minyak transformer menurun tajam seiring dengan meningkatnya kandungan air. Hanya 0.01% kandungan air dapat mengurangi kekuatan dielektriknya hampir setengah. Kecuali untuk transformer distribusi kecil, sampel minyak dari semua transformer harus dites secara berkala untuk mendeteksi kelembaban dan menghilangkannya melalui penyaringan.

Analisis gas kesalahan dalam minyak harus dilakukan. Menggunakan peranti pemantauan dalam talian untuk lapan gas kesalahan dalam minyak transformer, ukur secara berterusan kepekatan gas-gas yang terlarut dalam minyak seiring perkembangan kesalahan. Dengan menganalisis jenis dan kepekatan gas-gas ini, jenis kesalahan dapat ditentukan. Ujian sifat fizikal minyak harus dilakukan setiap tahun untuk mengesahkan prestasi insulasinya, termasuk ujian kekuatan breakdown dielektrik, keasaman, tegangan permukaan, dll.