Η αύξηση της θερμοκρασίας ξηρών και ελαιοβρεγμένων μετασχηματιστών, καθώς και το εύρος αύξησης της θερμοκρασίας τους

Υπάρχουν πολλοί παράγοντες που επηρεάζουν τη διάρκεια ζωής των ξηρούς μετατροπείς και μετατροπείς με λύπα Μεταξύ αυτών, η θερμοκρασία είναι ο σημαντικότερος παράγοντας που οδηγεί στη γήρανση της μόνωσης και, κατά συνέπεια, επηρεάζει τη διάρκεια ζωής των μετασχηματιστών. Λόγω της ανομοιόμορφης κατανομής της θερμότητας εντός των μετασχηματιστών, παρατηρούνται σημαντικές διαφορές θερμοκρασίας σε διάφορα μέρη. Ως εκ τούτου, καθορίζεται η επιτρεπόμενη αύξηση της θερμοκρασίας για κάθε μέρος υπό ονομαστικό φορτίο, προκειμένου να διασφαλιστεί η ασφαλής λειτουργία.

---

Ι. Βασικές αρχές και υπολογισμοί της αύξησης της θερμοκρασίας

Κλάση μόνωσης και μέγιστη επιτρεπόμενη θερμοκρασία

Οι συνηθισμένοι μετασχηματιστές εμβυθισμένοι σε λάδι χρησιμοποιούν μόνωση κλάσης Α, και η μέγιστη επιτρεπόμενη θερμοκρασία τους είναι 105°C.

- Υπολογισμός της επιτρεπόμενης αύξησης της θερμοκρασίας (με το πηνίο ως παράδειγμα)

Επιτρεπόμενη αύξηση της θερμοκρασίας = Μέγιστη επιτρεπόμενη θερμοκρασία − Θερμοκρασία περιβάλλοντος (με αναφορά στους 40°C)

Δηλαδή: 105°C − 40°C = 65°C (Επιτρεπόμενη αύξηση της θερμοκρασίας του πηνίου)

- Η σχέση μεταξύ της θερμοκρασίας του λαδιού και της θερμοκρασίας των τυλιγμάτων

Η θερμοκρασία του λαδιού μετασχηματιστή είναι συνήθως περίπου 10℃ χαμηλότερη από αυτήν των τυλιγμάτων. Συνεπώς:

- Η επιτρεπόμενη αύξηση της θερμοκρασίας του λαδιού είναι: 65℃ − 10℃ = 55℃

- Για να αποτραπεί η γήρανση του λαδιού, η αύξηση της θερμοκρασίας της ανώτερης επιφάνειας του λαδιού δεν πρέπει να υπερβαίνει τους 45℃

Το πραγματικό εύρος λειτουργικής θερμοκρασίας

Εάν η θερμοκρασία του λαδιού στην ανώτερη επιφάνεια κυμαίνεται μεταξύ 80℃ και 90℃, τότε η θερμοκρασία των τυλιγμάτων θα είναι περίπου 95℃ έως 105℃. Η παραμονή σε αυτό το εύρος για μεγάλο χρονικό διάστημα θα επιταχύνει τη γήρανση της μόνωσης.

---

Β. Κίνδυνοι λειτουργίας σε υψηλή θερμοκρασία για Μετασχηματιστές ξηρού τύπου και με βυθισμένα σε λάδι

Εξασθένιση του υλικού μόνωσης

Η μακροχρόνια έκθεση σε υψηλές θερμοκρασίες προκαλεί την εντελώς εύθραυστη και ρωγματισμένη συμπεριφορά της μονωτικής χαρτονομίσματος, με απώλεια των μονωτικών της ιδιοτήτων και αύξηση του κινδύνου διάσπασης.

- Γήρανση του μονωτικού λαδιού

Η σοβαρή γήρανση της μόνωσης των τυλιγμάτων θα επιταχύνει την εξασθένιση του μονωτικού λαδιού, μειώνοντας περαιτέρω τη συνολική διάρκεια ζωής του μετασχηματιστή.

- Συμπέρασμα

Συνιστάται να αποφεύγεται η λειτουργία του μετασχηματιστή σε υψηλές θερμοκρασίες, ιδιαίτερα κατά τη διάρκεια παρατεταμένης λειτουργίας σε υψηλή θερμοκρασία.

---

ΙΙΙ. Κατηγοριοποίηση των βαθμών μόνωσης μετασχηματιστών

Η κλάση μόνωσης υποδεικνύει την αντοχή στη θερμότητα του μονωτικού υλικού, ενώ διαφορετικές κλάσεις αντιστοιχούν σε διαφορετικές μέγιστες επιτρεπόμενες θερμοκρασίες.

Μετασχηματιστές βυθισμένοι σε λάδι (με 7 βαθμούς)

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

- Ξηροί μετασχηματιστές (3 διαφορετικοί βαθμοί)

B, F, H

Για παράδειγμα, η κλάση A σημαίνει ότι το άθροισμα της θερμοκρασίας λειτουργίας του μετασχηματιστή και της θερμοκρασίας περιβάλλοντος δεν πρέπει να υπερβαίνει τους 105 ℃· για τις υπόλοιπες κλάσεις ισχύει το ίδιο ακριβώς αρχή.

---

IV. Διάγραμμα Ορίων Αύξησης Θερμοκρασίας (Επεξήγηση)

• Τα όρια αύξησης θερμοκρασίας για τους μετασχηματιστές βυθισμένους σε λάδι φαίνονται στο διάγραμμα.

• Τα όρια αύξησης θερμοκρασίας για τους ξηρούς μετασχηματιστές φαίνονται στο διάγραμμα.

Σημείωση: Το μέγεθος του ορίου αύξησης θερμοκρασίας αντικατοπτρίζει απευθείας την αντοχή στη θερμότητα του μονωτικού υλικού και αποτελεί σημαντική βάση για την επιλογή και την παρακολούθηση της λειτουργίας.

---

V. Αρχές Ασφάλειας Πυρήνα

Εφόσον η αύξηση της θερμοκρασίας δεν υπερβαίνει το επιτρεπόμενο όριο, ο μετασχηματιστής μπορεί να λειτουργεί ασφαλώς εντός της καθορισμένης διάρκειας ζωής, ανεξάρτητα από τις μεταβολές της θερμοκρασίας περιβάλλοντος.