تکه‌ای از عمر ترانسفورماتور با هر افزایش ۸ درجه سانتیگراد نصف می‌شود؟ درک مکانیزم‌های پیری حرارتی

مدت زمانی که ترانسفورماتور می‌تواند تحت ولتاژ و بار اسمی به طور عادی عمل کند، عمر مفید ترانسفورماتور نامیده می‌شود. مواد استفاده شده در ساخت ترانسفورماتور به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند: مواد فلزی و مواد عایق. مواد فلزی عموماً می‌توانند در دماهای نسبتاً بالا بدون آسیب باقی بمانند، اما مواد عایق وقتی دمای آنها از مقدار مشخصی تجاوز می‌کند به سرعت پیر می‌شوند و تخریب می‌پذیرند. بنابراین دما یکی از عوامل اصلی تأثیرگذار بر عمر مفید ترانسفورماتور است. در معنایی خاص، می‌توان گفت عمر ترانسفورماتور همان عمر مواد عایق آن است.

کاهش دما عمر مفید ترانسفورماتور را افزایش می‌دهد

مدت زمانی که ترانسفورماتور می‌تواند تحت ولتاژ و بار اسمی به طور عادی عمل کند، عمر مفید ترانسفورماتور نامیده می‌شود. مواد استفاده شده در ساخت ترانسفورماتور به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند: مواد فلزی و مواد عایق. مواد فلزی عموماً می‌توانند در دماهای نسبتاً بالا بدون آسیب باقی بمانند، اما مواد عایق وقتی دمای آنها از مقدار مشخصی تجاوز می‌کند به سرعت پیر می‌شوند و تخریب می‌پذیرند. بنابراین دما یکی از عوامل اصلی تأثیرگذار بر عمر مفید ترانسفورماتور است. در معنایی خاص، می‌توان گفت عمر ترانسفورماتور همان عمر مواد عایق آن است.

کاهش تدریجی ویژگی‌های مکانیکی و عایقی مواد عایق تحت تأثیر مداوم میدان‌های الکتریکی و دماهای بالا را پیری می‌نامند. نرخ پیری عمدتاً به عوامل زیر بستگی دارد:

• دمای عایق.

• محتوای رطوبتی ماده عایق.

• برای ترانسفورماتورهای غوطه‌ور در روغن، مقدار اکسیژن حل شده در روغن نیز باید در نظر گرفته شود.

این سه عامل عمر مفید ترانسفورماتور را تعیین می‌کنند. تجربه و تحقیقات نشان می‌دهند که اگر پیچش می‌تواند به طور مداوم دمای ۹۵ درجه سانتیگراد را حفظ کند، ترانسفورماتور می‌تواند عمر مفید ۲۰ ساله را تضمین کند. بر اساس رابطه بین دما و عمر، قاعده "۸ درجه سانتیگراد" قابل استخراج است: با در نظر گرفتن عمر در این دما به عنوان پایه، برای هر ۸ درجه سانتیگراد افزایش در دمای پیچش، عمر مفید ترانسفورماتور نصف می‌شود.

بیشتر ترانسفورماتورهای قدرت در چین از عایق روغن-کاغذ، یعنی عایق کلاس A استفاده می‌کنند. برای ترانسفورماتورهای با عایق کلاس A، در عملکرد عادی، وقتی دمای هوا محیطی ۴۰ درجه سانتیگراد است، دمای حداکثر عملکرد پیچش ۱۰۵ درجه سانتیگراد است.

بر اساس داده‌های مرتبط و تجربه:

• وقتی دمای عملکرد عایق ترانسفورماتور ۹۵ درجه سانتیگراد است، عمر مفید آن ۲۰ سال است.

• وقتی دمای عملکرد عایق ترانسفورماتور ۱۰۵ درجه سانتیگراد است، عمر مفید آن ۷ سال است.

• وقتی دمای عملکرد عایق ترانسفورماتور ۱۲۰ درجه سانتیگراد است، عمر مفید آن ۲ سال است.

دمای داخلی عایق ترانسفورماتور، تحت ولتاژ تقریباً ثابت، عمدتاً به مقدار جریان بار بستگی دارد: جریان بار بالاتر منجر به دمای عایق بالاتر می‌شود، در حالی که جریان بار پایین‌تر منجر به دمای عایق پایین‌تر می‌شود.

وقتی ترانسفورماتور در بار بیش از حد یا با بار اسمی در تابستان عمل می‌کند، عایق داخلی آن در دماهای بالا کار می‌کند که منجر به افزایش سریع تلفات عمر می‌شود. وقتی ترانسفورماتور با بار کم یا با بار اسمی در زمستان عمل می‌کند، عایق داخلی آن در دماهای پایین‌تر کار می‌کند که منجر به کند شدن تلفات عمر می‌شود. بنابراین، برای بهره‌برداری کامل از ظرفیت بار ترانسفورماتور در طول سال بدون تأثیر بر عمر مفید عادی آن، می‌توان بار ماهانه را به طور مناسب تنظیم کرد.

ولتاژ بالا پیری ترانسفورماتور را تسریع می‌کند

به عنوان مثال، مقررات می‌گویند که ولتاژ عملکرد ترانسفورماتور نباید بیش از ۵٪ ولتاژ اسمی آن باشد. ولتاژ بیش از حد جریان مغناطیسی را در هسته ترانسفورماتور افزایش می‌دهد، ممکن است هسته را اشباع کند، جریان‌های هارمونیک ایجاد کند، ضایعات هسته را افزایش دهد و منجر به گرم شدن هسته شود. ولتاژ بیش از حد همچنین پیری ترانسفورماتور را تسریع می‌کند و عمر مفید آن را کوتاه می‌کند؛ بنابراین، ولتاژ عملکرد ترانسفورماتور نباید خیلی بالا باشد.

وقتی ماده عایق تا حدی خاص پیر شود، تحت تأثیر ارتعاشات عملکردی و نیروهای الکترومغناطیسی، ممکن است عایق ترک خورد که احتمال وقوع خطاها الکتریکی را افزایش می‌دهد و عمر مفید ترانسفورماتور را کاهش می‌دهد.

تنظیم بار ترانسفورماتور برای دستیابی به عمر مفید ایده‌آل

دمای داخلی عایق ترانسفورماتور، تحت ولتاژ تقریباً ثابت، عمدتاً به مقدار جریان بار بستگی دارد: جریان بار بالاتر منجر به دمای عایق بالاتر می‌شود، در حالی که جریان بار پایین‌تر منجر به دمای عایق پایین‌تر می‌شود.

وقتی ترانسفورماتور در بار بیش از حد یا با بار اسمی در تابستان عمل می‌کند، عایق داخلی آن در دماهای بالا کار می‌کند که منجر به افزایش سریع تلفات عمر می‌شود. وقتی ترانسفورماتور با بار کم یا با بار اسمی در زمستان عمل می‌کند، عایق داخلی آن در دماهای پایین‌تر کار می‌کند که منجر به کند شدن تلفات عمر می‌شود. بنابراین، برای بهره‌برداری کامل از ظرفیت بار ترانسفورماتور در طول سال بدون تأثیر بر عمر مفید عادی آن، می‌توان بار ماهانه را به طور مناسب تنظیم کرد.

نگهداری صحیح کمک می‌کند عمر مفید ترانسفورماتور را به حداکثر برساند
众所周之，一旦变压器发生故障，不仅维修成本和停机费用高昂，而且重绕线圈或重建大型电力变压器可能需要6到12个月。因此，一个适当的维护计划将有助于变压器实现最长的使用寿命。

一个好的维护计划的三个关键点

安装与运行

A. 确保负载在变压器的设计范围内。对于油冷变压器，仔细监测顶层油温。
B. 变压器的安装位置应符合其设计和建造标准。如果安装在户外，确保变压器适合户外运行。
C. 保护变压器免受雷击和外部损坏。

油测试

随着水分含量的增加，变压器油的介电强度急剧下降。即使只有0.01%的水分也会使其介电强度降低近一半。除了小型配电变压器外，所有变压器的油样都应定期进行击穿试验，以正确检测水分并通过过滤去除。

应对油中的故障气体进行分析。使用变压器油中八种故障气体的在线监测装置，连续测量油中溶解气体的浓度，随故障的发展而变化。通过分析这些气体的类型和浓度，可以确定故障类型。每年应对油的物理性能进行测试，以验证其绝缘性能，包括介电击穿强度、酸度、界面张力等测试。