Transformator čiji je životni vijek smanjen za polovicu s svakim porastom temperature za 8°C? Razumijevanje mehanizama toplinskog starenja

Vrijeme koje transformator može normalno raditi pod nominalnom naponskom i opterećenju zove se servisni život transformatora. Materijali korišteni u proizvodnji transformatora pripadaju dvjema glavnim kategorijama: metalni materijali i izolacijski materijali. Metalni materijali općenito mogu izdržati relativno visoke temperature bez oštećenja, ali izolacijski materijali brzo stari i degeneriraju kada temperatura premaši određenu vrijednost. Stoga je temperatura jedan od glavnih faktora koji utječe na servisni život transformatora. U nekom smislu, život transformatora može se reći da je život njegovih izolacijskih materijala.

Smanjenje temperature produžuje servisni život transformatora

Vrijeme koje transformator može normalno raditi pod nominalnom naponskom i opterećenju zove se servisni život transformatora. Materijali korišteni u proizvodnji transformatora pripadaju dvjema glavnim kategorijama: metalni materijali i izolacijski materijali. Metalni materijali općenito mogu izdržati relativno visoke temperature bez oštećenja, ali izolacijski materijali brzo stari i degeneriraju kada temperatura premaši određenu vrijednost. Stoga je temperatura jedan od glavnih faktora koji utječe na servisni život transformatora. U nekom smislu, život transformatora može se reći da je život njegovih izolacijskih materijala.

Postepeno gubitak originalnih mehaničkih i izolacijskih svojstava izolacijskih materijala tijekom dugog izlaganja električnim poljima i visokim temperaturama zove se starenje. Brzina starenja uglavnom ovisi o sljedećim faktorima:

• Temperatura izolacije.

• Vlažnost izolacijskog materijala.

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

Ovi tri faktora određuju servisni život transformatora. Praksa i istraživanja pokazuju da ako se vitičnice mogu kontinuirano održavati na temperaturi od 95°C, transformator može biti garantiran za servisni život od 20 godina. Na osnovu odnosa između temperature i života, može se izvesti "8°C pravilo": uzimajući život na toj temperaturi kao bazu, za svaki porast temperature vitičnice za 8°C, servisni život transformatora smanjuje se na pola.

Većina elektroenergetskih transformatora u Kini koristi uljano-papirnatu izolaciju, tj. klase A izolaciju. Za transformatore s izolacijom klase A, tijekom normalne operacije, kada je zrak oko 40°C, maksimalna radna temperatura vitičnica je 105°C.

Prema relevantnim podacima i praksi:

• Kada je radna temperatura izolacije transformatora 95°C, njegov servisni život je 20 godina.

• Kada je radna temperatura izolacije transformatora 105°C, njegov servisni život je 7 godina.

• Kada je radna temperatura izolacije transformatora 120°C, njegov servisni život je 2 godine.

Unutarnja temperatura izolacije transformatora, pod gotovo konstantnim naponom, uglavnom ovisi o veličini 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 nominalnom opterećenju tijekom ljeta, njegova unutarnja izolacija radi na visokoj temperaturi, ubrzavajući gubitak života. Kada transformator radi na laganim opterećenjima ili na nominalnom opterećenju tijekom zime, njegova unutarnja izolacija radi na nižoj temperaturi, usporavajući gubitak života. Stoga, kako bi se iskoristila potpuna kapacitet opterećenja transformatora tijekom cijele godine bez utjecaja na njegov normalni servisni život, mjesecno opterećenje može se prilagoditi.

Visoki napon ubrzava starenje transformatora

Na primjer, propisi navode da radni napon transformatora ne smije premašiti 5% njegovog nominalnog napona. Previsoki napon povećava magnetizacijsku struju u jezgru transformatora, može dovesti do nasitljena jezgra, generirati harmonijske fluks, dodatno povećati gubitke jezgra i dovesti do pregrejanja jezgra. Previsoki napon također ubrzava starenje transformatora, skraćujući njegov servisni život; stoga radni napon transformatora ne smije biti previsok.

Kada izolacijski materijal dostigne određeni stupanj starenja, pod utjecajem operativnih vibracija i elektromagnetskih sila, izolacija može puknuti, čime se povećava vjerojatnost električnih propusta i smanjuje servisni život transformatora.

Prilagodba opterećenja transformatora kako bi se postigao idealni servisni život

Unutarnja temperatura izolacije transformatora, pod gotovo konstantnim naponom, uglavnom ovisi o veličini 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 nominalnom opterećenju tijekom ljeta, njegova unutarnja izolacija radi na visokoj temperaturi, ubrzavajući gubitak života. Kada transformator radi na laganim opterećenjima ili na nominalnom opterećenju tijekom zime, njegova unutarnja izolacija radi na nižoj temperaturi, usporavajući gubitak života. Stoga, kako bi se iskoristila potpuna kapacitet opterećenja transformatora tijekom cijele godine bez utjecaja na njegov normalni servisni život, mjesecno opterećenje može se prilagoditi.

Pravilno održavanje pomaže u maksimiziranju servisnog života transformatora
Dobro je poznato da kada transformator izazove propust, ne samo su troškovi popravka i troškovi zaustavljanja radnog vremena visoki, nego ponovno namotavanje vitičnice ili obnova velikog snagačkog transformatora može trajati 6 do 12 mjeseci. Stoga će pravilan program održavanja pomoći transformatoru da postigne maksimalan servisni život.

Tri ključne točke dobrog programa održavanja

Instalacija i operacija

A. Osigurajte da opterećenje ostaje unutar projektiranih granica transformatora. Za uljane transformatore, pažljivo nadgledajte temperaturu gornjeg ulja.
B. Lokacija instalacije transformatora trebala bi biti prikladna za njegov dizajn i standardi izrade. Ako je instaliran vani, osigurajte da je transformator prikladan za vanjsku upotrebu.
C. Zaštiti transformator od udara munje i vanjskog oštećenja.

Testiranje ulja

Električna otpornost transformatorskog ulja drastično pada s porastom vlažnosti. Čak i 0,01% vlažnosti može smanjiti njegovu električnu otpornost skoro za polovicu. Osim malih distribucijskih transformatora, uzorci ulja sva transformatora trebali bi redovito podvrgnuti testiranju razrjeđivanja kako bi se pravilno otkrila vlažnost i uklonila filtracijom.

Trebalo bi provesti analizu gasova grešaka u ulju. Koristeći uređaj za online nadzor osam gasova grešaka u transformatorskom ulju, kontinuirano mjerite koncentraciju gasova rastvorenih u ulju tijekom razvoja grešaka. Analizirajući vrste i koncentracije ovih gasova, može se odrediti vrsta greške. Fizička ispitivanja ulja trebala bi se provoditi godišnje kako bi se provjerila njegova izolacijska performansa, uključujući ispitivanje električne otpornosti, kiseline, interfejsne napetosti itd.