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油浸式变压器的几个重要温度

更新时间:2023-08-29      点击次数:317

油浸式变压器的绝缘结构主要是油纸绝缘,是变压器油和绝缘纸的组合结构,变压器内部的纸绝缘部分如下图所示,变压器油充满各个间隙。

对于油浸式变压器而言,温度是非常重要的一个运行控制参数。因为,高温对变压器油和绝缘纸的老化都有明确且明显的加速作用。

一、油浸式变压器设计参考的环境为20摄氏度。在外部冷却空气为20摄氏度,变压器以额定电流运行,以某种温度等级的绝缘材料发生热老化而损坏时,规定变压器的寿命一般为20年。

我们常见的油浸变压器,其绝缘纸为A及绝缘。

A及绝缘的定义:

IEC的定义为在105摄氏度的温度下,连续工作7年后,绝缘材料的机械强度的降低小于50%;IEEE的定义为在110摄氏度的温度下,连续工作65000小时后,绝缘材料的机械强度的降低小于50%;《电气绝缘耐热性分级》(GB/T 11021-2007)中也有类似的规定,标定的耐热等级为105摄氏度。

二、对符合GB1094设计的油浸式电力变压器,在绕组热点温度为98摄氏度下相对热老化率为1。也就是说热点温度为98摄氏度时,变压器的热老化满足上述规定寿命的要求。

98摄氏度是对非热改性绝缘纸而言的,对于热改性绝缘纸相对热老化率为1的温度为110摄氏度。

三、六度原则。即热点温度每降低六度,绝缘纸的老化速度会降低一半,相应的变压器的绝缘寿命会增加一倍。因此我们控制变压器的运行温度,有着重要的意义。

四、变压器的热点温度最好不超过140摄氏度。虽然在正常周期性负载和长期急救负载的情况下,变压器热点温度都允许超过98摄氏度,但最好不超过140摄氏度。因为超过140摄氏度,绝缘纸可能会产生气泡,绝缘纸的含水量越高产生气泡所需的温度越低,产生的气泡有可能会影响变压器的绝缘,甚至造成事故。

变压器设计寿命,是以热点温度(可以近似认为是绕组温度)为98摄氏度为前提的。考虑到铜油温差(变压器绕组与变压器油的温度差),出现了顶层油温的限值,认为顶层油温可以代替绕组热点温度作为监视变压器运行情况的指标参数。自冷风冷变压器,顶层油温一般不超过95,强油风冷顶层油温一般不超过85。之所以强油风冷的变压器顶层油温限值更低些,我的理解是因为强油风冷变压器油流速快,铜油温差大,所以要求顶层油温的限值更低些才能保证绕组热点温度不超限值。

虽然《变压器运行规程》中给定了自然循环的变压器顶层油温限值95摄氏度,但也同时规定了其顶层油温一般不宜长期超过85摄氏度。主要的原因可能是因为变压器油常用的是矿物油,超过85摄氏度,其老化的速度会明显加快。

有一个观点在不断申明。其实顶层油温只是一个很间接的量,绕组(热点)温度才是真正限制变压器运行的决定因素。基于认为绕组温度测量不准确的理由,运行规范里才提出顶层油温的监视。但顶层油温是个间接描述的量,虽然我们可以准确地测量到,但这个量值并不能真正准确描述变压器的运行状态。简单的一个例子,变压器油的时间常数是以小时论的,绕组的时间常数约为几分钟。当变压器负荷激增时(短期急救负载),绕组温度很快就升起来了,而油温却会慢腾腾的增长。真有故障,反应不了。



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