在變壓器運行過程中,影響變壓器絕緣性能的主要因素有溫度、濕度、油保護方法和過電壓效應。因此,將這些因素控制在合理的范圍內(nèi),是保證變壓器安全使用的關鍵要素。
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。一般情況下,當溫度升高時,紙中的水分會析出到水池中;否則,紙張會吸收油中的水分。因此,當溫度較高時,變壓器中絕緣油的水分含量較大;反之,含水量小。
當溫度不同時,伴隨氣體產(chǎn)生的纖維素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的含氣量與時間呈線性關系。當溫度繼續(xù)升高時,CO 和 CO? 的產(chǎn)生速率往往呈指數(shù)增長。因此,油中CO和CO?的含量與絕緣紙的熱老化直接相關,含量變化可作為密封變壓器中紙層是否異常的判斷標準之一。
變壓器的壽命取決于絕緣的老化程度,而絕緣的老化又取決于工作溫度。油浸式變壓器在額定負載下,繞組平均溫升為65℃,最熱點溫升為78℃。如果平均環(huán)境溫度為20C,則最熱點溫度為98°C;在這個溫度下,變壓器可以運行20—30年,如果變壓器過載,溫度會升高,從而縮短壽命。
國際電工委員會(1EC)認為,絕緣變壓器在80~140℃的溫度范圍內(nèi),溫度每升高6℃,變壓器絕緣的有效壽命將增加一倍。這就是6℃法則,說明熱量的局限。它比過去*的 8°C 規(guī)則更嚴格。
2、濕度的影響
水分的存在會加速紙纖維素的降解。因此,CO和CO 2 的產(chǎn)生也與纖維素材料的含水量有關。當濕度恒定時,含水量越高,分解的二氧化碳就越多。反之,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1。絕緣油中微量水分的存在對絕緣介質(zhì)的電氣和物理化學性能有很大的危害。水分會使絕緣油的火花放電電壓降低,介質(zhì)損耗因數(shù)tg8增大,促進絕緣油老化,使絕緣性能變差。. 設備受潮不僅會降低電力設備的運行可靠性和使用壽命,還會造成設備損壞,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會加速絕緣分解反應,氧含量與油的保護方法有關。此外,不同的水池保護方式使CO和CO?在油中溶解和擴散的方式不同。例如,CO的溶解量很小,這使得開放式變壓器CO很容易擴散到油面空間中。因此,開式變壓器中CO的體積分數(shù)一般不超過300x10-6。密封變壓器,由于油面與空氣絕緣,使CO和CO?不易揮發(fā),所以它們的含量比較高。
4、過電壓的影響
?、偎矐B(tài)過電壓的影響
三相變壓器正常運行所產(chǎn)生的相對地電壓為相電壓的58%,但當發(fā)生單相故障時,主絕緣電壓會增加30%用于中性點接地系統(tǒng),73 用于中性點不接地系統(tǒng)。%,這可能會損壞絕緣層。
②雷電過電壓的影響
由于雷電過電壓波陡峭,縱向絕緣(匝間、平行、絕緣)上的電壓分布很不均勻,可能會在絕緣上留下放電痕跡,從而破壞固體絕緣。
?、酃ぷ鬟^電壓的影響
由于工作過電壓的波頭比較平滑,所以電壓分布近似線性。當工作過電壓波從一個繞組轉(zhuǎn)移到另一個繞組時,它與兩個繞組之間的匝數(shù)大致成正比,這很可能導致主絕緣或相間絕緣的劣化和損壞。
5、短路電動勢的影響
出線短路時的電動勢可能使變壓器繞組變形,引出線移位,從而改變原有絕緣距離,使絕緣發(fā)熱,加速老化或損壞,引起放電、飛弧、短路故障。