Электрическая аналогия нагрева однородного тела
Вопрос – Как рассчитать температуру обмотки –
может быть, по этому методу? Тогда где
взять C и Rт?
Ответ – Метод хорош для установившихся процессов,
когда теплоемкости как бы и нет, только P, Rт
и = P Rт.
Вопрос – Годится ли это для трансформатора?
Ответ – Если метод непригоден для неустановившихся
процессов, то вести тепловой расчет масляного
трансформатора по такому методу нельзя.
Работа масляного трансформатора - это не-
прерывный переходный процесс.
3. Тепловые процессы в масляных трансформаторах и старение изоляции обмоток
3.1. Влияние температуры на состояние изоляции
Выше было сказано, что все силовые трансформаторы являются масляными, то есть имеют в качестве изоляции трансформаторное масло.
Но помещенные в это масло обмотки трансформаторов должны иметь не только изоляцию от заземленных частей (гетинакс, фарфор, деревянные брусья в масле), но и изоляцию, защищающую один виток обмотки от другого, причём ЭДС витка современных трансформаторов достигает сотен Вольт. Эта изоляция выполняется из кабельной бумаги, намотанной на обмоточный провод перед его намоткой вокруг стержня магнитопровода.
Опыт показывает, что лимитирует срок службы трансформатора не масло, которое можно сушить, защитить ингибиторами или даже полностью заменить, не дерево или гетинакс, а бумажная межвитковая изоляция, замена которой означала бы или капитальный ремонт трансформатора или даже полную его замену.
Под воздействием температуры, кислорода воздуха, влаги и других факторов физико-химические свойства бумажной изоляции претерпевают изменения. Если электрическая прочность бумажной изоляции, находящей-ся в масле, со временем почти не меняется, то прочность механическая меняется существенно. Изоляция становится
хрупкой. Этот процесс называется старением изоляции.
Поэтому все тепловые расчеты масляных трансформаторов ориентируются или на температуру верхних слоев масла (ВСМ) или на температуру верхней – наиболее нагретой точки обмотки. Допустимая температура трансформаторного масла в верхних слоях согласно ГОСТ 14209-85 [л1] составляет для систематических нагрузок 95 градусов, а допустимая температура наиболее нагретых точек обмоток (ННТО) установлена 1400С.
Показателем старения является механическая прочность изоляции (рис. 3.1). С течением времени она снижается. Измеряется эта прочность числом перегибов N, выдерживаемых изоляцией при испытании. При неизменной температуре трансформатора прочность изоляции уменьшается равномерно, затем, достигнув значения примерно 20% начального, она снижается очень медленно. Однако к этому времени межвитковая изоляция уже не пригодна для дальнейшей эксплуатации.
N
1 ном
100%
2 < ном
ном
20%
T1<Tном Tном T2>Tном t
Рис. 3.1.