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(fù)載下能長期運(yùn)行的時(shí)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(dāng)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(huì)燒毀。所以時(shí)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(huì)逐漸失去原有的機(jī)械性能，這種漸變的過程稱為絕緣的老化。經(jīng)許多試驗(yàn)證明，對(duì)于絕緣材料的電氣強(qiáng)度來說，在材料的纖維組織還沒有失去機(jī)械強(qiáng)度的時(shí)候，絕緣強(qiáng)度是不會(huì)降低的。甚至完全失去彈性的纖維絕緣，只要沒有機(jī)械損傷，照樣會(huì)有相當(dāng)高的電氣強(qiáng)度。但是已經(jīng)老化了的絕

2、緣材料，顯得十分干燥而脆弱，在變壓器運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的電磁振動(dòng)和電動(dòng)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(qiáng)度出發(fā)，而應(yīng)由其機(jī)械強(qiáng)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(chǔ)的絕緣材料，最高工作溫度可達(dá)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(jí).顯然，油浸變壓器油屬干A級(jí)絕緣等級(jí)。國家標(biāo)準(zhǔn)GB1094-71中規(guī)定的線圈溫升65度和最高環(huán)境溫度40度，是由A級(jí)絕緣等級(jí)為基礎(chǔ)提出的。65+40=105度，這是變壓器線圈的極限工作溫度。但從變壓器壽命的全部時(shí)間來看，

3、因環(huán)境溫度一般均低于40度，所以變壓器線圈實(shí)際工布在105度的時(shí)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(gè)小時(shí)。出現(xiàn)這種情況時(shí)，不應(yīng)當(dāng)限制變壓器的額定負(fù)載，因?yàn)闇囟?05度在較短的時(shí)間內(nèi)對(duì)線圈的絕緣是沒有直接危險(xiǎn)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(dǎo)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(dǎo)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(yùn)行時(shí)間的增加而提高。(3) 對(duì)于油浸式變壓器，還要考慮到變壓器油中所溶解的氧氣。若油與空氣直接接觸，將使絕緣材料加速

4、老化。上面三個(gè)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(gè)因素都會(huì)促使絕緣老化，但它們是矛盾的對(duì)立統(tǒng)一，溫度高加速了絕緣老化，而同時(shí)也會(huì)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(shí)，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(dāng)含潮率增至3%f且與空氣接觸時(shí)，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(yùn)行經(jīng)驗(yàn)以及許多專門研究的結(jié)果表助，通常線圈沮度連續(xù)地維持在95度的時(shí)候，可以保證變壓器具有適當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)上的合理壽命。這個(gè)壽命在合理的運(yùn)行條件下，一般為20年。在油浸式變壓器的壽命問題上，引起絕緣老化的主要原因是盈度，由

5、此出發(fā)，我們可以確定溫度對(duì)絕緣的作用和絕緣材料的機(jī)械強(qiáng)度降低到最低界限的時(shí)間關(guān)系。把曲線Z做絕緣材料的壽命曲線，這條曲線表示對(duì)應(yīng)每一溫度的對(duì)間的值。由于溫度的作用，在時(shí)間Z內(nèi)足以使絕緣材料的機(jī)械強(qiáng)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(shí)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。可以看出，在95度時(shí)相對(duì)壽命Z為1,若溫度高于或低于95度時(shí)，相對(duì)壽命Z將按照八度定則而增減。上面是對(duì)于A級(jí)絕緣油浸變壓器壽命的討論，至于用其他絕緣等級(jí)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(biāo)采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)，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(shí)間內(nèi)達(dá)到105度），而實(shí)際上變壓器的運(yùn)行溫度是受季節(jié)和負(fù)載變動(dòng)的影響。從變壓器發(fā)熱角度來看，只要在運(yùn)行的任何時(shí)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(fù)載。這樣就引出了變壓器“負(fù)載能力”這一概念。負(fù)載能力的定義