油浸式變壓器的壽命與絕緣老化

1、油浸式變壓器的壽命與絕緣老化油浸式變壓器 在額定負載下能長期運行的時間，稱變壓器的壽命。眾 所周知，組成變壓器的材料有金屬材料和絕緣材料兩大類，雖然金屬材料 能耐住較高的溫度不致?lián)p壞，可是當溫度超過某一定值后，絕緣材料將很 快的損壞。在某些高溫下，線圈的絕緣在幾秒鐘內(nèi)就會燒毀。所以時間和 溫度是影響變壓器壽命的主要因素。絕緣材料在長期的溫度和電場作用下，會逐漸失去原有的機械性能，這種漸變的過程稱為絕緣的老化。經(jīng)許多試驗證明，對于絕緣材料的電氣 強度來說，在材料的纖維組織還沒有失去機械強度的時候，絕緣強度是不 會降低的。甚至完全失去彈性的纖維絕緣，只要沒有機械損傷，照樣會有 相當高的電氣強度。但

2、是已經(jīng)老化了的絕緣材料，顯得十分干燥而脆弱， 在變壓器運行時產(chǎn)生的電磁振動和電動力的作用下，很容易損壞。由此可見，判斷絕緣材料的老化程度不能單由電氣強度出發(fā)，而應由 其機械強度的降低情況來決定。不同種類的絕緣材料，所允許的最高工作溫度也不同，一般油浸電纜 紙或紙板的最高工作溫度為105度,而云母、石棉、玻璃等為基礎的絕緣材料，最高工作溫度可達 130度。為了區(qū)別絕緣材料的耐熱性能，把它分 為若干絕緣等級顯然，油浸變壓器 是屬于A級絕緣等級。國家標準 GB1094-71中規(guī)定 的線圈溫升65度和最咼環(huán)境溫度40度,是由A級絕緣等級為基礎提出的。 65+40=105度,這是變壓器線圈的極限工作溫度

3、。但從變壓器壽命的全部時間來看，因環(huán)境溫度一般均低于40度,所以變壓器線圈實際工布在 105度 的時間內(nèi)是很少的，每年僅在七、八月份的某些日子里的一天中出現(xiàn)幾個小時。出現(xiàn)這種情況時，不應當限制變壓器的額定負載，因為溫度105度在較短的時間內(nèi)對線圈的絕緣是沒有直接危險的。油浸式變壓器 的壽命是由絕緣材料老化程度決定的，而絕緣材料的老化程度主要取決于下列因素:(1) 導線的溫度。這里不僅要考慮空氣的最高溫度和日平均溫度，而且也要考慮年平均沮度。(2) 導線絕緣材料的含潮率。水分越多，絕緣材料老化越快。含潮 率的百分值是隨運行時間的增加而提高。(3) 對于油浸式變壓器，還要考慮到變壓器油中所溶解的氧

4、氣。若油與空氣直接接觸，將使絕緣材料加速老化。上面三個因素的綜合作用，決定著變壓器的使用年限一壽命。雖然溫度和含潮率二個因素都會促使絕緣老化，但它們是矛盾的對立統(tǒng)一，溫度高加速了絕緣老化，而同時也會降低紙的含潮率。曾有人論證過，在89度下，絕緣含潮率為 0.3%時，并且不與空氣接觸，變壓器的壽命約為40年。在同樣的溫度下，當含潮率增至3%并且與空氣接觸時，澎命縮短到原 來的1/20，也就是說壽命約為 20年。根據(jù)變壓器多年的運行經(jīng)驗以及許多專門研究的結果表助，通常線圈沮度連續(xù)地維持在 95度的時候，可以保證變壓器具有適當?shù)慕?jīng)濟上的合 理壽命。這個壽命在合理的運行條件下，一般為 20年。在油浸式

5、變壓器的壽命問題上，引起絕緣老化的主要原因是盈度，由 此出發(fā)，我們可以確定溫度對絕緣的作用和絕緣材料的機械強度降低到最低界限的時間關系。把曲線Z做絕緣材料的壽命曲線，這條曲線表示對應每一溫度的對間的值。由于溫度的作用，在時間Z內(nèi)足以使絕緣材料的機械強度下降到極限值。若絕緣材料受某一溫度作用日；間超過壽命曲線所給出的時間，則就絕緣材料本身的物理狀態(tài)來說，它已經(jīng)不能再適用了?？梢钥闯觯?5度時相對壽命Z為1,若溫度高于或低于95度時， 相對壽命Z將按照八度定則而增減。上面是對于A級絕緣油浸變壓器壽命的討論，至于用其他絕緣等級材料制成的干式變壓器的壽命，也有類似的情況，不再贅述。用不同絕緣材料制成變壓器的壽命曲線。這些曲線均特合公式，只因縱坐標采用對數(shù)坐標，使按指數(shù)規(guī)律變化的壽命曲線變成了一條直線。討論變壓器壽命是假定變壓器的絕緣材料的工作溫度經(jīng)常維持在95度（僅在很少的時間內(nèi)達到 105度），而實際上變壓器的運行溫度是受季節(jié)和負 載變動的影響。從變壓器發(fā)熱角度來看，只要在運行的任何時間，其絕緣 材料不超出允許的極限溫度，變壓器則可以帶任意的負載。這樣就引出了 變壓器“負載能力”這一概念。負載能力的定義如下:變壓器的負載能