影響變壓器絕緣性能的主要因素
發(fā)布時(shí)間:2022-09-02 02:07:04
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在變壓器運行過(guò)程中,影響變壓器絕緣性能的主要因素是溫度、濕度、油保護方法和過(guò)電壓效應。因此,將這些因素控制在合理的范圍內,是保證變壓器安全使用的關(guān)鍵要素。
1、溫度的影響
電力變壓器采用油紙絕緣,油紙中的水分在不同溫度下具有不同的平衡曲線(xiàn)。一般情況下,當溫度升高時(shí),紙中的水分會(huì )沉淀到水池中;否則,紙張會(huì )從油中吸收水分。因此,溫度越高,變壓器中絕緣油的含水量越大;反之,含水量小。
當溫度不同時(shí),伴隨氣體產(chǎn)生的纖維素的溶解和斷鏈程度不同。在一定溫度下,CO和CO2的產(chǎn)率是恒定的,即油中CO和CO2的含氣量與時(shí)間呈線(xiàn)性關(guān)系。隨著(zhù)溫度的不斷升高,CO 和 CO 的生成速率呈指數增長(cháng)趨勢。由此可見(jiàn),油中co和CO的含量與絕緣紙的熱老化直接相關(guān),含量變化可以作為判斷密封變壓器中紙層是否異常的標準之一。
變壓器的壽命取決于絕緣的老化程度,而老化程度又取決于工作溫度。在額定負載下,油浸式變壓器繞組平均溫度升至65℃,最高溫度升至78℃。如果平均環(huán)境溫度為20°C,則最熱點(diǎn)溫度為98°C;在這個(gè)溫度下,變壓器可以運行20- 30年,如果變壓器過(guò)載,溫度會(huì )升高,從而縮短壽命。
國際電工委員會(huì )(IEC)認為,A級絕緣變壓器在80 ~140℃的溫度范圍內,溫度每升高6℃ ,變壓器絕緣的有效壽命將加倍。這是6°C規則,它說(shuō)明了熱量的局限性。它比過(guò)去接受的 8°C 規則更嚴格。
2、濕度的影響
水分的存在加速了紙纖維素的降解。因此,CO和CO2的產(chǎn)生也與纖維素材料的水分含量有關(guān)。當濕度恒定時(shí),含水量越高,二氧化碳分解越多。相反,水含量越低,CO分解越多。
絕緣油中的微量水分是影響絕緣性能的重要因素之一。絕緣油中微量水分的存在對絕緣介質(zhì)的電氣和物理化學(xué)性能有很大的危害。水分會(huì )降低絕緣油的火花放電電壓,增加介質(zhì)損耗因數tg8,促進(jìn)絕緣油老化,使絕緣性能變差。設備受潮不僅會(huì )降低電力設備的運行可靠性和使用壽命,還會(huì )造成設備損壞,甚至危及人身安全。
3、防油方式的影響
變壓器油中氧的作用加速了絕緣分解反應,氧的含量與油的保護方式有關(guān)。另外,不同的水池對CO和CO2在油中溶解和擴散的方式也不同。例如,CO的溶解量小,開(kāi)式變壓器CO很容易擴散到油面空間中。因此,開(kāi)式變壓器中CO的體積分數一般不超過(guò)300x10-6。對于密封變壓器,由于油面與空氣絕緣,CO和CO2不易揮發(fā),因此含量較高。
4、過(guò)電壓的影響
(1) 瞬態(tài)過(guò)電壓的影響
三相變壓器正常運行產(chǎn)生的相對地電壓為相電壓的58% ,但發(fā)生單相故障時(shí),中性點(diǎn)接地系統的主絕緣電壓增加30 % ,中性點(diǎn)接地系統的主絕緣電壓增加73%。中性點(diǎn)不接地系統,可能損壞絕緣。
(2) 雷電過(guò)電壓的影響
由于雷電過(guò)電壓波陡峭,縱向絕緣(匝間、平行、絕緣)上的電壓分布很不均勻,可能在絕緣上留下放電痕跡,從而破壞固體絕緣。
(3) 工作過(guò)電壓的影響
由于工作過(guò)電壓頭比較平滑,電壓分布近似線(xiàn)性。當工作過(guò)電壓波從一個(gè)繞組轉移到另一個(gè)繞組時(shí),它與兩個(gè)繞組之間的匝數大致成正比,這很可能導致主絕緣或相間絕緣劣化和損壞。
5、短路電動(dòng)勢的影響
出線(xiàn)短路時(shí)的電動(dòng)勢會(huì )使變壓器繞組變形,使引出線(xiàn)移位,從而改變原來(lái)的絕緣距離,使絕緣發(fā)熱,加速老化或損壞,引起放電、拉弧、短路故障。