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变压器如何老化

时间:2023-03-19 阅读:

武汉特高压旗下的变压器变比测试仪可以帮助众多电力工作者更加方便的进行各类电力测试。

变比测试的目的是什么?(图1)

变压器的寿命主要取决于其绝缘系统的寿命。反映变压器中绝缘材料机械强度的更直接参数是绝缘材料的聚合程度。绝缘材料的老化过程也直接关系到变压器的运行状态。对于电力变压器的典型绝缘结构,除了绕组的铜导体和出线装置的绝缘管的纸包绝缘外,变压器中的绝缘材料还包括压板、角环、绝缘垫、支架和绝缘纸筒。

变压器中绝缘材料的组成基本上是纤维素。从纤维素的分子结构可以看出,纤维素在微观水平上是由一个环结构连接的链。绝缘材料的聚合度(DP值)是纤维素分子的链节数。聚合度越大,单个纤维素的长度越长,绝缘材料的机械强度越高。

变压器绝缘的老化模式由CIGRE确定。从这个模型可以看出,变压器油在温度和氧气的作用下被氧化,产生CO和CO2,还有酸(和污泥)。同样,纤维素在温度和氧气的作用下也会氧化,然后在高温下分解,导致分子链断裂,聚合度降低,机械强度降低。同时,在水和酸的作用下,发生水解,解聚也会破坏分子链,降低固体绝缘材料的机械强度。

固体绝缘材料在高温下的分解和水解会产生CO和CO2,以及水、氧和酸,进而继续加剧固体绝缘材料的老化和分解。此外,固体绝缘材料的水解过程中也会产生呋喃型化合物(糠醛)。测量油中糠醛含量可以间接确定绝缘材料的老化程度。

影响变压器中固体绝缘材料寿命的主要因素是温度、湿度和氧气。变压器内部的固体绝缘材料大多是A级绝缘,除了在一些地方使用热稳定纸。IEC中A级绝缘的定义是绝缘材料的机械强度在105°C连续运行7年后将降低不到50%。该定义没有考虑绝缘材料水分含量的影响。研究表明,在高温的共同作用下,水分会加速绝缘材料中纤维素的水解过程,加速绝缘材料的老化,降低变压器的寿命。

目前,大型变压器公司主要采用煤油气相干燥机体干燥,并拥有高性能的真空处理设备。新交付变压器绝缘材料的含水率可控制在0.5%以内。如果能够保持这样的含水量,可以发现变压器的预期寿命在90°C时可以达到40年。但是,当绝缘材料中的含水量达到4%时,在相同温度条件下,变压器的预期寿命将仅为一年。

当然,变压器的实际工作温度会发生变化,水分也会随着温度的变化在变压器油和绝缘材料之间转移。很难简单定量地预测变压器的寿命。当绝缘材料聚合度DP=150~200时,纤维之间的结合力明显减弱,绝缘材料的机械强度保持在20%~40%左右,象征着寿命的结束。


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