Transformer Levensduur Halverwege bij Elke 8°C Toename? Begrijpen van Thermische Verouderingsmechanismen

De duur dat een transformator normaal kan functioneren onder de nominale spanning en het nominale belasting is bekend als de levensduur van de transformator. De materialen die worden gebruikt in de vervaardiging van transformatoren vallen in twee hoofdcategorieën: metalen materialen en isolerende materialen. Metalen materialen kunnen over het algemeen relatief hoge temperaturen verdragen zonder schade op te lopen, maar isolerende materialen zullen snel verouderen en degradeeren wanneer de temperatuur een bepaalde waarde overschrijdt. Daarom is temperatuur een van de belangrijkste factoren die de levensduur van een transformator beïnvloeden. In zekere zin kan de levensduur van een transformator worden gezien als de levensduur van zijn isolerende materialen.

Het verlagen van de temperatuur verlengt de levensduur van de transformator

De duur dat een transformator normaal kan functioneren onder de nominale spanning en het nominale belasting is bekend als de levensduur van de transformator. De materialen die worden gebruikt in de vervaardiging van transformatoren vallen in twee hoofdcategorieën: metalen materialen en isolerende materialen. Metalen materialen kunnen over het algemeen relatief hoge temperaturen verdragen zonder schade op te lopen, maar isolerende materialen zullen snel verouderen en degradeeren wanneer de temperatuur een bepaalde waarde overschrijdt. Daarom is temperatuur een van de belangrijkste factoren die de levensduur van een transformator beïnvloeden. In zekere zin kan de levensduur van een transformator worden gezien als de levensduur van zijn isolerende materialen.

Het geleidelijke verlies van de oorspronkelijke mechanische en isolerende eigenschappen van isolerende materialen bij langdurige blootstelling aan elektrische velden en hoge temperaturen wordt veroudering genoemd. Het tempo van veroudering hangt voornamelijk af van de volgende factoren:

• Temperatuur van de isolatie.

• Vochtgehalte van het isolatiemateriaal.

• Bij oliegedrenkte transformatoren moet ook rekening worden gehouden met de hoeveelheid zuurstof die is opgelost in de olie.

Deze drie factoren bepalen de levensduur van een transformator. Praktijk en onderzoek tonen aan dat als de winding continu een temperatuur van 95°C kan handhaven, de transformator een levensduur van 20 jaar kan worden gegarandeerd. Op basis van het verband tussen temperatuur en levensduur kan de "8°C-regel" worden afgeleid: met de levensduur bij deze temperatuur als basis, wordt de levensduur van de transformator halverwege voor elke 8°C-stijging in de windingstemperatuur.

De meeste stroomtransformatoren in China gebruiken olie-papierisolatie, oftewel klasse A-isolatie. Voor transformatoren met klasse A-isolatie, bij normaal gebruik, is de maximale werkingstemperatuur van de windingen 105°C wanneer de omgevingstemperatuur 40°C is.

Volgens relevante gegevens en praktijk:

• Wanneer de werkingstemperatuur van de isolatie van de transformator 95°C is, is de levensduur 20 jaar.

• Wanneer de werkingstemperatuur van de isolatie van de transformator 105°C is, is de levensduur 7 jaar.

• Wanneer de werkingstemperatuur van de isolatie van de transformator 120°C is, is de levensduur 2 jaar.

De interne isolatietemperatuur van een transformator, bij grotendeels constante spanning, hangt voornamelijk af van de grootte van de belastingsstroom: hogere belastingsstroom leidt tot hogere isolatietemperatuur, terwijl lagere belastingsstroom leidt tot lagere isolatietemperatuur.

Wanneer een transformator overbelast is of bij nominale belasting in de zomer werkt, loopt de interne isolatie op hoge temperaturen, waardoor het levensduurverlies versnelt. Wanneer de transformator bij lichte belasting of bij nominale belasting in de winter werkt, loopt de interne isolatie op lagere temperaturen, waardoor het levensduurverlies vertraagt. Daarom kan de maandelijkse belasting worden aangepast om de belastingscapaciteit van de transformator gedurende het hele jaar optimaal te benutten zonder de normale levensduur te beïnvloeden.

Hoge spanning versnelt het verouderingsproces van de transformator

Bijvoorbeeld, regelt de voorschriften dat de werkingsspanning van een transformator niet mag overstijgen 5% van de nominale spanning. Een te hoge spanning verhoogt de magnetiseringsstroom in het transformatorkern, kan kernverzadiging veroorzaken, harmonische flux genereren, de kernverliezen verder verhogen en leiden tot overheating van de kern. Een te hoge spanning versnelt ook het verouderingsproces van de transformator, waardoor de levensduur wordt verkort; daarom mag de werkingsspanning van een transformator niet te hoog zijn.

Wanneer isolatiemateriaal tot een bepaald niveau veroudert, kan de isolatie onder invloed van operationele trillingen en elektromagnetische krachten barsten, waardoor elektrische doorbraakfouten meer waarschijnlijk worden en de levensduur van de transformator wordt verminderd.

Aanpassing van de transformatorbelasting om de ideale levensduur te bereiken

De interne isolatietemperatuur van een transformator, bij grotendeels constante spanning, hangt voornamelijk af van de grootte van de belastingsstroom: hogere belastingsstroom leidt tot hogere isolatietemperatuur, terwijl lagere belastingsstroom leidt tot lagere isolatietemperatuur.

Wanneer een transformator overbelast is of bij nominale belasting in de zomer werkt, loopt de interne isolatie op hoge temperaturen, waardoor het levensduurverlies versnelt. Wanneer de transformator bij lichte belasting of bij nominale belasting in de winter werkt, loopt de interne isolatie op lagere temperaturen, waardoor het levensduurverlies vertraagt. Daarom kan de maandelijkse belasting worden aangepast om de belastingscapaciteit van de transformator gedurende het hele jaar optimaal te benutten zonder de normale levensduur te beïnvloeden.

Proper onderhoud helpt de maximale levensduur van de transformator te bereiken
Het is bekend dat wanneer een transformator faalt, niet alleen de reparatiekosten en de kosten van de stilstand aanzienlijk zijn, maar het herwinden van een spoel of herbouwen van een grote stroomtransformator kan 6 tot 12 maanden duren. Daarom zal een goed onderhoudsprogramma helpen de transformator zijn maximale levensduur te bereiken.

Drie sleutelpunten van een goed onderhoudsprogramma

Installatie en bedrijf

A. Zorg ervoor dat de belasting binnen de ontwerplimieten van de transformator blijft. Bij oliegekoelde transformatoren moet de bovenolie-temperatuur zorgvuldig worden bewaakt.
B. De installatielocatie van de transformator moet geschikt zijn voor het ontwerp en de constructiestandaarden. Als hij buiten wordt geïnstalleerd, moet de transformator geschikt zijn voor buitengebruik.
C. Bescherm de transformator tegen blikseminslag en externe schade.

Olietesten

De dielectrica-draagkracht van transformatorolie neemt sterk af naarmate het watergehalte toeneemt. Slechts 0,01% watergehalte kan de dielectrica-draagkracht bijna halveren. Behalve voor kleine distributietransformatoren moeten er regelmatig steekproeven worden genomen van alle transformatoren om de wateraanwezigheid te detecteren en deze te verwijderen door filtratie.

Er moet een foutgasanalyse in de olie worden uitgevoerd. Met behulp van een online monitoringapparaat voor acht foutgassen in transformatorolie, meet u continu de concentratie van de in de olie opgeloste gassen tijdens het ontstaan van fouten. Door de soorten en concentraties van deze gassen te analyseren, kan het type fout worden bepaald. Fysieke eigenschappen van de olie moeten jaarlijks worden getest om de isolerende prestaties te verifiëren, inclusief tests voor dielectrica-doorbraaksterkte, zuurgraad, oppervlakte spanning, enz.