Transformator živi smanjen za polovinu sa svakim povećanjem temperature za 8°C? Razumevanje mehanizama termalnog starenja

Vreme za koje transformator može normalno raditi pod naponom i opterećenjem po merodavanju naziva se životni vek transformatora. Materijali korišćeni u proizvodnji transformatora pade u dve glavne kategorije: metalički materijali i izolacioni materijali. Metalički materijali obično mogu da izdrže relativno visoke temperature bez oštećenja, ali izolacioni materijali brzo stari i degenerišu kada temperatura premaši određenu vrednost. Stoga je temperatura jedan od glavnih faktora koji utiče na životni vek transformatora. U određenom smislu, životni vek transformatora može se reći da jeste životni vek njegovih izolacionih materijala.

Smanjenje temperature produžava životni vek transformatora

Vreme za koje transformator može normalno raditi pod naponom i opterećenjem po merodavanju naziva se životni vek transformatora. Materijali korišćeni u proizvodnji transformatora pade u dve glavne kategorije: metalički materijali i izolacioni materijali. Metalički materijali obično mogu da izdrže relativno visoke temperature bez oštećenja, ali izolacioni materijali brzo stari i degenerišu kada temperatura premaši određenu vrednost. Stoga je temperatura jedan od glavnih faktora koji utiče na životni vek transformatora. U određenom smislu, životni vek transformatora može se reći da jeste životni vek njegovih izolacionih materijala.

Postepeno gubitak originalnih mehaničkih i izolacionih svojstava izolacionih materijala pod dugotrajnim dejstvom električnih polja i visokih temperatura naziva se starenje. Brzina starenja uglavnom zavisi od sledećih faktora:

• Temperatura izolacije.

• Sadržaj vlage u izolacionom materijalu.

• Za uljane transformatore, mora se uzeti u obzir i količina kiseonika rastvorena u ulju.

Ovi tri faktora određuju životni vek transformatora. Praksa i istraživanja pokazuju da ako se zavojnice mogu neprekidno zadržati na temperaturi od 95°C, transformator može biti garantovan za životni vek od 20 godina. Na osnovu odnosa između temperature i životnog veka, može se izvesti "pravilo 8°C": uzimajući životni vek na toj temperaturi kao temelj, za svaki porast temperature zavojnice za 8°C, životni vek transformatora se smanjuje na polovinu.

Većina naponskih transformatora u Kini koristi uljanopapirnu izolaciju, tj. klase A izolaciju. Za transformatore sa izolacijom klase A, prilikom normalne operacije, kada je temperatura zraka 40°C, maksimalna radna temperatura zavojnice je 105°C.

Prema relevantnim podacima i praksi:

• Kada je radna temperatura izolacije transformatora 95°C, njegov životni vek je 20 godina.

• Kada je radna temperatura izolacije transformatora 105°C, njegov životni vek je 7 godina.

• Kada je radna temperatura izolacije transformatora 120°C, njegov životni vek je 2 godine.

Unutrašnja temperatura izolacije transformatora, pod gotovo konstantnim naponom, uglavnom zavisi od veličine strujnog opterećenja: veće strujno opterećenje dovodi do više temperature izolacije, dok manje strujno opterećenje rezultira nižom temperaturom izolacije.

Kada je transformator preopterećen ili radi na opterećenju po merodavanju tokom leta, unutrašnja izolacija radi na visokim temperaturama, ubrzavajući gubitak životnog veka. Kada transformator radi pod lakšim opterećenjem ili na opterećenju po merodavanju tokom zime, unutrašnja izolacija radi na nižim temperaturama, usporavajući gubitak životnog veka. Stoga, kako bi se iskoristila kapacitet opterećenja transformatora tokom cele godine bez uticaja na njegov normalni životni vek, mesečno opterećenje može se prilagoditi.

Visoki napon ubrzava starenje transformatora

Na primer, propisi navode da radni napon transformatora ne sme premašiti 5% naponske mere. Previsoki napon povećava magnetnu struju u jezgru transformatora, može dovesti do nasitljivosti jezgra, generisanja harmonijskog fluksa, daljeg povećanja gubitaka u jezgru i do grejanja jezgra. Previsoki napon takođe ubrzava starenje transformatora, skraćujući njegov životni vek; stoga radni napon transformatora ne sme biti previsok.

Kada izolacioni materijal stari do određene mere, pod uticajem operativnih vibracija i elektromagnetskih sila, izolacija može puknuti, čime se povećava verovatnoća električnih probija, smanjujući životni vek transformatora.

Prilagođavanje opterećenja transformatora kako bi se postigao idealan životni vek

Unutrašnja temperatura izolacije transformatora, pod gotovo konstantnim naponom, uglavnom zavisi od veličine strujnog opterećenja: veće strujno opterećenje dovodi do više temperature izolacije, dok manje strujno opterećenje rezultira nižom temperaturom izolacije.

Kada je transformator preopterećen ili radi na opterećenju po merodavanju tokom leta, unutrašnja izolacija radi na visokim temperaturama, ubrzavajući gubitak životnog veka. Kada transformator radi pod lakšim opterećenjem ili na opterećenju po merodavanju tokom zime, unutrašnja izolacija radi na nižim temperaturama, usporavajući gubitak životnog veka. Stoga, kako bi se iskoristila kapacitet opterećenja transformatora tokom cele godine bez uticaja na njegov normalni životni vek, mesečno opterećenje može se prilagoditi.

Pravilno održavanje pomaže u maksimiziranju životnog veka transformatora
Dobro je poznato da kada transformator padne, ne samo su troškovi popravke i stanje van radnog stanja znatni, već prenavojevanje zavojnice ili rekonstrukcija velikog naponskog transformatora može potrajati 6 do 12 meseci. Stoga će pravilan program održavanja pomoći transformatoru da dostigne maksimalan životni vek.

Tri ključna tačka dobrog programa održavanja

Instalacija i rad

A. Osigurajte da opterećenje ostane unutar projektantih granica transformatora. Za uljane transformatore, pažljivo pratite temperaturu gornjeg sloja ulja.
B. Lokacija instalacije transformatora treba da bude prikladna za njegov dizajn i standardizovane specifikacije. Ako je instaliran na otvorenom, osigurajte da je transformator prilagođen radu na otvorenom.
C. Zaštiti transformator od udara munje i vanjskog oštećenja.

Testiranje ulja

Dielektrična snaga transformatorskog ulja se značajno smanjuje kako se povećava sadržaj vlage. Čak i 0,01% vlažnosti može smanjiti dielektričnu snagu gotovo za polovinu. Osim kod malih raspodelnih transformatora, uzorci ulja svih transformatora treba redovno da budu podvrgnuti testiranju proloma kako bi se pravilno detektovana vlažnost i uklonjena filtracijom.

Treba izvršiti analizu gasova greške u ulju. Koristeći uređaj za online monitoring osam gasova greške u transformatorskom ulju, kontinuirano merite koncentraciju gasova rastvorenih u ulju kako se razvijaju greške. Analizom vrsta i koncentracija ovih gasova, može se odrediti vrsta greške. Fizički testovi ulja treba da se izvršavaju godišnje kako bi se proverile izolacione performanse, uključujući teste dielektrične snage proloma, kiselosti, interfejsne tenzije itd.