变压器是怎样老化的万芳鄂尔多斯

2020-02-14 02:57

变压器的寿命主要决定于其绝缘系统的寿命。反映变压器内绝缘材料的机械强度的比较直接的参数是绝缘材料的聚合度。 绝缘材料的老化进程与变压器的运行状态也直接相关。一台电力变压器的典型绝缘结构, 除了绕组的铜导线的纸包绝缘和出线装置的绝缘管外,变压器中的绝缘材料还包括压板、角环、绝缘垫块、撑条及绝缘纸筒等。

变压器中的绝缘材料组成从根本上讲主要是纤维素。 从纤维素的分子结构可以看出,纤维素在微观上就是一条由一个个环状结构连起来的链,平时所说的绝缘材料的聚合度(DP 值)就是纤维素分子的链环的数目。 聚合度越大说明单根纤维素的长度越长,绝缘材料的机械强度也就越高。

国际大电网会议(CIGRE)确定的变压器绝缘的老化模式。从这个模式中可以看出,变压器油在温度和氧的作用下发生氧化,产生 CO 和 CO2,还会产生酸(和油泥)。 同样纤维素在温度和氧的作用下也会发生氧化,然后发生高温分解,引起分子链断裂,聚合度变小,导致机械强度降低。 同时在水和酸的作用下,发生水解,解聚作用也会使分子链断裂,使固体绝缘材料的机械强度降低。

固体绝缘材料的高温分解和水解作用会产生 CO 和 CO2, 同时会产生水、氧和酸,这些产物反过来又会继续加剧固体绝缘材料的老化分解。另外在固体绝缘材料的水解过程中还会产生呋喃型化合物(糠醛),测量油中的糠醛含量可以间接地判断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、水分和氧。变压器内部的固体绝缘材料除个别地方使用热稳定纸之外,绝大部分的绝缘材料都为 A 级绝缘。IEC 中 A 级绝缘的定义是: 在 105°的温度下,连续工作 7 年后, 绝缘材料的机械强度的降低小于50%。 这个定义没有考虑绝缘材料含水量的影响,研究表明水分会加速绝缘材料中纤维素的水解过程,在高温的共同作用下,加速绝缘材料的老化,降低变压器的预期寿命。

目前大型变压器公司主要采用煤油气相干燥来干燥器身,同时有高性能的真空处理设备,新出厂的变压器的绝缘材料的含水量一般可以控制在 0.5%以内。 如果能保持这样的含水量,从中可以查出在 90°C 情况下,变压器的预期寿命可以达到 40 年。但是当绝缘材料中的含水量达到 4%时,在同样的温度条件下,变压器的预期寿命将只有一年。

当然,实际的变压器的运行温度会发生变化,水分也会随着温度的变化在变压器油和绝缘材料间转移,很难简单定量地来预测变压器的寿命。当绝缘材料的聚合度DP=150~200 时, 纤维之间的结合力明显变弱, 绝缘材料的机械强度剩余约20%~40%,象征着寿命的结束。

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