Die Lebensdauer eines Transformators halbiert sich bei jeder 8°C-Erhöhung? Verstehen der Mechanismen thermischer Alterung

Die Dauer, während die ein Transformatoren normal bei Nennspannung und Nennlast arbeiten kann, wird als Lebensdauer des Transformers bezeichnet. Die in der Transformatorherstellung verwendeten Materialien fallen in zwei Hauptkategorien: Metallmaterialien und Isolierstoffe. Metallmaterialien können im Allgemeinen relativ hohe Temperaturen ohne Schaden aushalten, aber Isolierstoffe altern und degenerieren rasch, wenn die Temperatur einen bestimmten Wert überschreitet. Daher ist die Temperatur einer der Hauptfaktoren, die die Lebensdauer eines Transformers beeinflussen. In gewissem Sinne kann man sagen, dass das Leben eines Transformers das Leben seiner Isolierstoffe ist.

Senkung der Temperatur verlängert die Lebensdauer des Transformers

Die Dauer, während die ein Transformatoren normal bei Nennspannung und Nennlast arbeiten kann, wird als Lebensdauer des Transformers bezeichnet. Die in der Transformatorherstellung verwendeten Materialien fallen in zwei Hauptkategorien: Metallmaterialien und Isolierstoffe. Metallmaterialien können im Allgemeinen relativ hohe Temperaturen ohne Schaden aushalten, aber Isolierstoffe altern und degenerieren rasch, wenn die Temperatur einen bestimmten Wert überschreitet. Daher ist die Temperatur einer der Hauptfaktoren, die die Lebensdauer eines Transformers beeinflussen. In gewissem Sinne kann man sagen, dass das Leben eines Transformers das Leben seiner Isolierstoffe ist.

Der allmähliche Verlust der ursprünglichen mechanischen und isolierenden Eigenschaften von Isolierstoffen bei längerer Exposition an elektrischen Feldern und hohen Temperaturen wird als Alterung bezeichnet. Die Rate der Alterung hängt hauptsächlich von den folgenden Faktoren ab:

• Temperatur der Isolierung.

• Feuchtigkeitsgehalt des Isoliermaterials.

• Für ölgetränkte Transformer muss auch die Menge an gelöstem Sauerstoff im Öl berücksichtigt werden.

Diese drei Faktoren bestimmen die Lebensdauer eines Transformers. Praxis und Forschung zeigen, dass, wenn die Wicklung kontinuierlich eine Temperatur von 95°C aufrechterhalten kann, dem Transformer eine Lebensdauer von 20 Jahren garantiert werden kann. Basierend auf dem Zusammenhang zwischen Temperatur und Lebensdauer kann die "8°C-Regel" abgeleitet werden: mit der Lebensdauer bei dieser Temperatur als Basis, wird die Lebensdauer des Transformers bei jedem 8°C-Anstieg der Wicklungstemperatur halbiert.

Die meisten Stromtransformer in China verwenden Ölpapier-Isolation, d. h. Klasse-A-Isolation. Für Transformer mit Klasse-A-Isolation beträgt die maximale Betriebstemperatur der Wicklungen bei Umgebungslufttemperatur von 40°C 105°C.

Laut relevanten Daten und Praxis:

• Wenn die Betriebstemperatur der Isolation des Transformers 95°C beträgt, beträgt seine Lebensdauer 20 Jahre.

• Wenn die Betriebstemperatur der Isolation des Transformers 105°C beträgt, beträgt seine Lebensdauer 7 Jahre.

• Wenn die Betriebstemperatur der Isolation des Transformers 120°C beträgt, beträgt seine Lebensdauer 2 Jahre.

Die interne Isolationstemperatur eines Transformers, bei im Wesentlichen konstanter Spannung, hängt hauptsächlich von der Größe des Laststroms ab: Ein höherer Laststrom führt zu einer höheren Isolationstemperatur, während ein geringerer Laststrom zu einer niedrigeren Isolationstemperatur führt.

Wenn ein Transformer überlastet oder bei Nennlast im Sommer betrieben wird, läuft seine interne Isolation bei hohen Temperaturen, was das Altern beschleunigt. Wenn der Transformer bei geringer Last oder bei Nennlast im Winter betrieben wird, läuft seine interne Isolation bei niedrigeren Temperaturen, was das Altern verlangsamt. Daher, um die Lastkapazität des Transformers das ganze Jahr über voll auszuschöpfen, ohne seine normale Lebensdauer zu beeinträchtigen, kann die monatliche Last entsprechend angepasst werden.

Hohe Spannung beschleunigt das Altern des Transformers

Zum Beispiel legen Vorschriften fest, dass die Betriebsspannung eines Transformers nicht mehr als 5% der Nennspannung überschreiten darf. Zu hohe Spannung erhöht den Magnetisierungsstrom im Transformerkern, kann zur Kernsättigung führen, harmonische Fluss erzeugen, die Kernverluste weiter erhöhen und zu Überhitzung des Kerns führen. Zu hohe Spannung beschleunigt auch das Altern des Transformers, verkürzt seine Lebensdauer; daher darf die Betriebsspannung eines Transformers nicht zu hoch sein.

Wenn Isolierstoffe bis zu einem bestimmten Grad gealtert sind, können sie unter dem Einfluss von Betriebsvibrationen und elektromagnetischen Kräften rissig werden, was elektrische Durchschlagsfehler wahrscheinlicher macht und die Lebensdauer des Transformers reduziert.

Anpassung der Transformatorenladung, um eine ideale Lebensdauer zu erreichen

Die interne Isolationstemperatur eines Transformers, bei im Wesentlichen konstanter Spannung, hängt hauptsächlich von der Größe des Laststroms ab: Ein höherer Laststrom führt zu einer höheren Isolationstemperatur, während ein geringerer Laststrom zu einer niedrigeren Isolationstemperatur führt.

Wenn ein Transformer überlastet oder bei Nennlast im Sommer betrieben wird, läuft seine interne Isolation bei hohen Temperaturen, was das Altern beschleunigt. Wenn der Transformer bei geringer Last oder bei Nennlast im Winter betrieben wird, läuft seine interne Isolation bei niedrigeren Temperaturen, was das Altern verlangsamt. Daher, um die Lastkapazität des Transformers das ganze Jahr über voll auszuschöpfen, ohne seine normale Lebensdauer zu beeinträchtigen, kann die monatliche Last entsprechend angepasst werden.

Angemessene Wartung hilft, die Lebensdauer des Transformers zu maximieren
Es ist bekannt, dass, sobald ein Transformer ausfällt, nicht nur die Reparaturkosten und Stillstandszeiten erheblich sind, sondern auch das Neuwickeln einer Spule oder der Neuaufbau eines großen Starkstromtransformers 6 bis 12 Monate dauern kann. Daher hilft ein angemessenes Wartungsprogramm, den Transformer seine maximale Lebensdauer erreichen zu lassen.

Drei Schlüsselpunkte eines guten Wartungsprogramms

Installation und Betrieb

A. Stellen Sie sicher, dass die Last innerhalb der Konstruktionsgrenzen des Transformers bleibt. Bei ölgekühlten Transformern sollten Sie die Oberschichtöltemperatur sorgfältig überwachen.
B. Der Installationsort des Transformers sollte seinen Konstruktions- und Bauvorschriften entsprechen. Wenn er im Freien installiert wird, stellen Sie sicher, dass der Transformer für den Außenbereich geeignet ist.
C. Schützen Sie den Transformer vor Blitzschlag und externen Schäden.

Öltests

Die elektrische Festigkeit von Transformatoröl sinkt stark, wenn der Feuchtigkeitsgehalt zunimmt. Bereits 0,01% Wassergehalt kann die elektrische Festigkeit fast halbieren. Abgesehen von kleinen Verteilungstransformern sollten Proben aller Transformatoröle regelmäßig auf Durchschlag getestet werden, um Feuchtigkeit angemessen zu erkennen und durch Filtration zu entfernen.

Sollte eine Gasanalyse im Öl durchgeführt werden. Mit einem Online-Monitoring-Gerät für acht Fehlergase im Transformatoröl können kontinuierlich die Konzentrationen der in Lösung befindlichen Gase während der Entwicklung von Fehlern gemessen werden. Durch die Analyse der Arten und Konzentrationen dieser Gase kann der Typ des Fehlers bestimmt werden. Physikalische Eigenschaftstests des Öls sollten jährlich durchgeführt werden, um seine isolierende Leistung zu überprüfen, einschließlich Tests für die elektrische Durchschlagsfestigkeit, Säurezahl, Grenzflächenspannung usw.