Wzrost temperatury transformatorów suchych i olejowych oraz zakres ich wzrostu temperatury

Istnieje wiele czynników wpływających na czas eksploatacji transformatory suchego typu i transformatory zanurzone w oleju Wśród nich temperatura jest najważniejszym czynnikiem powodującym starzenie się izolacji i w konsekwencji wpływającym na czas życia transformatorów. Ze względu na nieregularny rozkład ciepła wewnątrz transformatorów występują istotne różnice temperatur w poszczególnych jego częściach. Dlatego też określono dopuszczalny wzrost temperatury każdej części przy obciążeniu znamionowym, aby zapewnić bezpieczną pracę.

---

I. Podstawowe zasady i obliczenia wzrostu temperatury

Klasa izolacji oraz maksymalna dopuszczalna temperatura

Ogólnie stosowane transformatory olejowe wykorzystują izolację klasy A, której maksymalna dopuszczalna temperatura wynosi 105 ℃.

– Obliczanie dopuszczalnego wzrostu temperatury (na przykładzie uzwojenia)

Dopuszczalny wzrost temperatury = Maksymalna dopuszczalna temperatura – Temperatura otoczenia (przyjęta jako punkt odniesienia: 40 ℃)

Czyli: 105 ℃ – 40 ℃ = 65 ℃ (dopuszczalny wzrost temperatury uzwojenia)

– Związek między temperaturą oleju a temperaturą uzwojenia

Temperatura oleju transformatorowego jest zwykle o około 10℃ niższa niż temperatura uzwojeń. Dlatego też:

– dopuszczalny wzrost temperatury oleju wynosi: 65℃ – 10℃ = 55℃

– aby zapobiec starzeniu się oleju, wzrost temperatury górnej powierzchni oleju nie może przekroczyć 45℃

Rzeczywisty zakres temperatur pracy

Jeśli temperatura górnego warstwy oleju mieści się w przedziale od 80℃ do 90℃, to temperatura uzwojeń będzie wynosić mniej więcej od 95℃ do 105℃. Przebywanie w tym zakresie przez dłuższy czas przyspiesza starzenie się izolacji.

---

II. Zagrożenia związane z eksploatacją w wysokiej temperaturze Transformatorów suchych i zanurzonych w oleju

Zatrucie materiału izolacyjnego

Długotrwałe narażenie na wysokie temperatury powoduje, że papier izolacyjny staje się kruchy i podatny na pęknięcia, traci swoje właściwości izolacyjne oraz zwiększa ryzyko przebicia.

– starzenie się oleju izolacyjnego

Silne starzenie się izolacji uzwojenia przyspieszy degradację oleju izolacyjnego, co dalej skróci całkowitą żywotność transformatora.

– Wniosek

Zaleca się unikanie eksploatacji transformatora w wysokich temperaturach, zwłaszcza przez dłuższy czas przy wysokiej temperaturze.

---

III. Klasyfikacja klas izolacji transformatorów

Klasa izolacji wskazuje na odporność cieplną materiału izolacyjnego; poszczególne klasy odpowiadają różnym maksymalnym dopuszczalnym temperaturom.

Transformatory olejowe (7 klas)

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

– Transformatory suche (3 różne klasy)

B, F, H

Przykładem może być klasa A: suma temperatury pracy transformatora i temperatury otoczenia nie powinna przekraczać 105 °C; dla pozostałych klas zasada jest taka sama.

---

IV. Diagram ograniczeń wzrostu temperatury (objaśnienie)

• Ograniczenia wzrostu temperatury dla transformatorów zanurzanych w oleju przedstawiono na diagramie.

• Ograniczenia wzrostu temperatury dla transformatorów suchych przedstawiono na diagramie.

Uwaga: Wielkość ograniczenia wzrostu temperatury bezpośrednio odzwierciedla odporność cieplną materiału izolacyjnego i stanowi ważną podstawę do doboru oraz monitorowania pracy.

---

V. Zasady bezpieczeństwa rdzenia

Dopóki wzrost temperatury nie przekroczy dopuszczalnego limitu, transformator może bezpiecznie pracować w określonym czasie życia użytkowego, niezależnie od zmian temperatury otoczenia.