Nárůst teploty suchých a olejem chlazených transformátorů a jejich rozsah nárůstu teploty

Existuje mnoho faktorů, které ovlivňují životnost suchých transformátorů a olejově imerzní transformátory Mezi nimi je teplota nejdůležitějším faktorem způsobujícím stárnutí izolace a následně ovlivňujícím životnost transformátorů. Kvůli nerovnoměrnému rozložení tepla uvnitř transformátorů dochází k významným teplotním rozdílům v jednotlivých částech. Proto je pro každou část za jmenovitého zatížení stanoveno povolené zvýšení teploty, aby byla zajištěna bezpečná provozní podmínka.

---

I. Základní principy a výpočty teplotního vzestupu

Třída izolace a maximální povolená teplota

Běžné olejem chlazené transformátory používají izolaci třídy A, jejíž maximální povolená teplota činí 105 ℃.

- Výpočet povoleného teplotního vzestupu (na příkladu vinutí)

Povolený teplotní vzestup = Maximální povolená teplota − okolní teplota (referenční hodnota 40 ℃)

Tedy: 105 ℃ − 40 ℃ = 65 ℃ (povolený teplotní vzestup vinutí)

- Vztah mezi teplotou oleje a teplotou vinutí

Teplota oleje v transformátoru je obvykle přibližně o 10 ℃ nižší než teplota vinutí. Proto:

- Povolený nárůst teploty oleje je: 65 ℃ – 10 ℃ = 55 ℃

- Aby se zabránilo stárnutí oleje, nesmí nárůst teploty horní hladiny oleje překročit 45 ℃

Skutečný provozní teplotní rozsah

Je-li teplota horní hladiny oleje v rozmezí 80 ℃ až 90 ℃, bude teplota vinutí přibližně 95 ℃ až 105 ℃. Dlouhodobý pobyt v tomto rozmezí urychlí stárnutí izolace.

---

II. Nebezpečí provozu za vysoké teploty u Suchých a olejem chlazených transformátorů

Zhoršení izolačního materiálu

Dlouhodobé vystavení vysokým teplotám způsobí, že izolační papírová deska ztratí pružnost, stane se křehkou a náchylnou ke vzniku trhlin, čímž ztratí své izolační vlastnosti a zvýší se riziko průrazu.

- Stárnutí izolačního oleje

Závažné stárnutí izolace vinutí urychlí degradaci izolačního oleje a dále zkrátí celkovou životnost transformátoru.

– Závěr

Je vhodné vyhnout se provozu transformátoru za vysokých teplot, zejména při dlouhodobém provozu za vysokých teplot.

---

III. Klasifikace tříd izolace transformátorů

Třída izolace udává tepelnou odolnost izolačního materiálu; různé třídy odpovídají různým maximálním povoleným teplotám.

Olejové transformátory (7 tříd)

A, E, B, F, H, N, C

– Suché transformátory (3 různé třídy)

B, F, H

Jako příklad uveďme třídu A: Součet provozní teploty transformátoru a teploty okolí nesmí překročit 105 °C; pro ostatní třídy platí stejné pravidlo.

---

IV. Diagrama limitu nárůstu teploty (vysvětlení)

• Limit nárůstu teploty pro olejem chlazené transformátory je uveden v diagramu.

• Limit nárůstu teploty pro suché transformátory je uveden v diagramu.

Poznámka: Velikost limitu nárůstu teploty přímo odráží tepelnou odolnost izolačního materiálu a je důležitým kritériem pro výběr a provozní monitorování.

---

V. Zásady bezpečnosti jádra

Pokud nárůst teploty nepřekročí povolený limit, může transformátor bezpečně pracovat po celou dobu stanovené životnosti bez ohledu na změny okolní teploty.