Transformerlivet halveras vid varje 8°C-ökning? Förståelse för termiska åldrande-mekanismer

Tiden en transformator kan fungera normalt under angivet spänning och angivet last är kallad transformatorns drifttid. Material som används i transformatorernas tillverkning faller inom två huvudkategorier: metalliska material och isolerande material. Metalliska material kan generellt tåla relativt höga temperaturer utan skada, men isolerande material åldras och försämras snabbt när temperaturen överskrider ett visst värde. Därför är temperatur ett av de huvudsakliga faktorerna som påverkar transformatorns drifttid. I viss mening kan man säga att livslängden för en transformator är samma som livslängden för dess isolerande material.

Sänkt temperatur förlänger transformatorns drifttid

Tiden en transformator kan fungera normalt under angivet spänning och angivet last är kallad transformatorns drifttid. Material som används i transformatorernas tillverkning faller inom två huvudkategorier: metalliska material och isolerande material. Metalliska material kan generellt tåla relativt höga temperaturer utan skada, men isolerande material åldras och försämras snabbt när temperaturen överskrider ett visst värde. Därför är temperatur ett av de huvudsakliga faktorerna som påverkar transformatorns drifttid. I viss mening kan man säga att livslängden för en transformator är samma som livslängden för dess isolerande material.

Den gradvisa förlusten av de ursprungliga mekaniska och isolerande egenskaperna hos isolerande material under långvarig exponering för elektriska fält och höga temperaturer kallas åldring. Åldringstakten beror huvudsakligen på följande faktorer:

• Temperaturen på isoleringen.

• Fuktinnehållet i det isolerande materialet.

• För oljebaserade transformatorer måste också mängden löst syre i oljan beaktas.

Dessa tre faktorer bestämmer transformatorns drifttid. Praxis och forskning visar att om vindningen kan hålla en temperatur på 95°C kontinuerligt, kan transformatorn garanteras en drifttid på 20 år. Baserat på sambandet mellan temperatur och livslängd kan "8°C-regeln" härledas: med livslängden vid denna temperatur som grund, halveras transformatorns drifttid för varje 8°C ökning av vindningstemperaturen.

De flesta strömförsörjningstransformatorer i Kina använder olja-papperisolering, dvs. klass A-isolering. För klass A-isolerade transformatorer, vid normal drift, är den maximala drifttemperaturen för vindningarna 105°C när yttre lufttemperaturen är 40°C.

Enligt relevanta data och praxis:

• När transformatorns isoleringsdrifttemperatur är 95°C är dess drifttid 20 år.

• När transformatorns isoleringsdrifttemperatur är 105°C är dess drifttid 7 år.

• När transformatorns isoleringsdrifttemperatur är 120°C är dess drifttid 2 år.

Transformatorns interna isoleringstemperatur, vid i stort sett konstant spänning, beror huvudsakligen på storleken på belastningsströmmen: högre belastningsström leder till högre isoleringstemperatur, medan lägre belastningsström resulterar i lägre isoleringstemperatur.

När en transformator överbelastas eller driftas vid angiven last under sommaren, kör dess interna isolering vid höga temperaturer, vilket accelererar livsförlusten. När transformatorn driftas vid lätt last eller angiven last under vintern, kör dess interna isolering vid lägre temperaturer, vilket bromsar livsförlusten. Därför, för att fullt utnyttja transformatorns lastkapacitet under hela året utan att påverka dess normala drifttid, kan månatlig last anpassas.

Hög spänning accelererar transformatorns åldring

Till exempel anger regler att driftspänningen för en transformator inte får överstiga 5% av dess angivna spänning. Fört hög spänning ökar magnetiseringsströmmen i transformatorns kärna, kan orsaka kärnmetallsättning, generera harmoniska flöden, öka kärnförluster och leda till kärnöverhettning. Fört hög spänning accelererar också transformatorns åldring, vilket förkortar dess drifttid; därför får driftspänningen för en transformator inte vara för hög.

När isolerande material åldras till viss grad, kan isoleringen spricka på grund av driftvibrationer och elektromagnetiska krafter, vilket ökar risken för elektriska genombrott och minskar transformatorns drifttid.

Justering av transformatorlast för att uppnå idealisk drifttid

Transformatorns interna isoleringstemperatur, vid i stort sett konstant spänning, beror huvudsakligen på storleken på belastningsströmmen: högre belastningsström leder till högre isoleringstemperatur, medan lägre belastningsström resulterar i lägre isoleringstemperatur.

När en transformator överbelastas eller driftas vid angiven last under sommaren, kör dess interna isolering vid höga temperaturer, vilket accelererar livsförlusten. När transformatorn driftas vid lätt last eller angiven last under vintern, kör dess interna isolering vid lägre temperaturer, vilket bromsar livsförlusten. Därför, för att fullt utnyttja transformatorns lastkapacitet under hela året utan att påverka dess normala drifttid, kan månatlig last anpassas.

Riktig underhåll hjälper till att maximera transformatorns drifttid
Det är väl känt att när en transformator misslyckas, inte bara är reparationsskostnaderna och nedtidskostnaderna betydande, utan att omslinda en spole eller bygga om en stor strömförsörjningstransformator kan ta 6 till 12 månader. Därför kommer ett riktigt underhållsprogram att hjälpa transformatorn att uppnå maximal drifttid.

Tre nyckelpunkter i ett bra underhållsprogram

Installation och drift

A. Se till att lasten hålls inom transformatorns designgränser. För oljesvalda transformatorer, övervaka noggrant toppoljetemperaturen.
B. Transformatorns installationsplats bör vara lämplig för dess design och konstruktionsstandarder. Om den installeras utomhus, se till att transformatorn är lämplig för utomhusdrift.
C. Skydda transformatorn från blixtar och externa skador.

Oljetester

Transformatoroljens dielektriska styrka sjunker drastiskt med ökad fuktinnehåll. Så lite som 0,01% vatteninnehåll kan reducera dess dielektriska styrka med nästan hälften. Förutom små distributionstransformatorer bör provtagningar av olja från alla transformatorer regelbundet genomgå brytningstester för att korrekt upptäcka fukt och ta bort den genom filtrering.

Felsgasanalys i olja bör utföras. Genom att använda en onlineövervakningsenhet för åtta felsgaser i transformatorolja, mät koncentrationen av gaser som lösts i oljan kontinuerligt när fel utvecklas. Genom att analysera typerna och koncentrationerna av dessa gaser kan typen av fel fastställas. Fysikaliska egenskapsprov av oljan bör genomföras årligen för att verifiera dess isolerande prestanda, inklusive tester för dielektrisk brytningsstyrka, syra, gränsspanning etc.