ГОСТ Р 54419-2011 (МЭК 60076-12:2008) Трансформаторы силовые. Часть 12. Руководство по нагрузке сухого трансформатора

     5 Термическое старение и срок службы изоляции трансформатора

5.1 Общие положения

Опыт подтверждает, что срок службы трансформатора составляет не более 20 лет. Нельзя сказать точнее, поскольку даже у трансформаторов с одинаковыми эксплуатационными характеристиками срок службы может быть различным. Работа трансформатора со 100%-ным номинальным током, как правило, исключение. Повлиять на срок службы трансформатора могут и другие тепловые факторы, такие как недостаточное охлаждение, чрезмерные гармоники и/или неправильные условия эксплуатации.

При потерях в трансформаторе тепло поступает в систему изоляции и начинается химический процесс, который изменяет молекулярную структуру изоляционных материалов. Чем больше тепла поступает в систему, тем выше скорость термического старения изоляции. Это кумулятивный и необратимый процесс, означающий, что материалы не восстанавливают свою первоначальную молекулярную структуру при прекращении подачи тепла и снижении температуры. Термический индекс системы изоляции трансформатора указан в документах изготовителя (технических условиях и/или техническом паспорте). Повреждение системы изоляции вследствие изменений свойств по причине термического старения может стать причиной выхода из строя трансформатора.

По закону Аррениуса скорость термического старения изменяется в зависимости от температуры (см. приложение А). Согласно закону Аррениуса обе постоянные можно вычислить из уравнения теплостойкости. В случае отсутствия результатов испытаний в руководстве указаны заданные параметры, которые рассчитаны из следующих допущений:

- повышение температуры на 6 °С удваивает скорость термического старения. 6 °С - заданный параметр для всей обмотки, связанный с параметром специальных материалов в обмотке;

- при проверке на теплостойкость всей системы электрической изоляции должно быть использовано другое значение величины, которое удвоит скорость термического старения;

- причиной отключения трансформатора могут стать повреждения в изоляции трансформатора.

5.2 Срок службы

Номинальный срок службы трансформатора , при постоянной термодинамической температуре наиболее нагретой точки, °С, может быть определен по формуле

,                                                          (1)

проще определять по формуле

.                                                       (2)

В формулах может быть использована любая единица времени, в данном случае это час. Значение постоянной , ч, приведено в таблице 1 для разных температур системы изоляции.

Примечания

1 Расчетный срок службы трансформатора нельзя с точностью рассчитать с помощью уравнения. Способность трансформатора выдерживать высокие токи перегрузки, обусловленные токами короткого замыкания в энергосистеме и перенапряжениями, безусловно, снижается по сравнению с новым трансформатором. Продлить срок службы трансформатора можно принятием мер предосторожности и установлением защиты от коротких замыканий и перенапряжений.

2 Для вычисления коэффициентов и при номинальной температуре наиболее нагретой точки обмотки используются следующие уравнения:

,                                       (3)*

,                                         (4)*

_______________

* Формула соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

где - номинальная температура наиболее нагретой точки обмотки.

3 Если температура наиболее нагретой точки ниже номинального параметра, т.е. менее 6 °С, то номинальный срок службы трансформатора сокращается вполовину. Фактический срок службы трансформаторов составляет, как правило, около 20 лет. Таким образом, для таблицы 1 постоянные и были рассчитаны путем деления пополам 180000 ч на постоянную времени 6 К.

Таблица 1 - Постоянные для уравнения расчета срока службы трансформатора