油浸式變壓器的幾個(gè)重要溫度

油浸式變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)主要是油紙絕緣，是變壓器油和絕緣紙的組合結(jié)構(gòu)，變壓器內(nèi)部的紙絕緣部分如下圖所示，變壓器油充滿各個(gè)間隙。

對(duì)于油浸式變壓器而言，溫度是非常重要的一個(gè)運(yùn)行控制參數(shù)。因?yàn)椋邷貙?duì)變壓器油和絕緣紙的老化都有明確且明顯的加速作用。

一、油浸式變壓器設(shè)計(jì)參考的環(huán)境為20攝氏度。在外部冷卻空氣為20攝氏度，變壓器以額定電流運(yùn)行，以某種溫度等級(jí)的絕緣材料發(fā)生熱老化而損壞時(shí)，規(guī)定變壓器的壽命一般為20年。

我們常見(jiàn)的油浸變壓器，其絕緣紙為A及絕緣。

A及絕緣的定義：

IEC的定義為在105攝氏度的溫度下，連續(xù)工作7年后，絕緣材料的機(jī)械強(qiáng)度的降低小于50%；IEEE的定義為在110攝氏度的溫度下，連續(xù)工作65000小時(shí)后，絕緣材料的機(jī)械強(qiáng)度的降低小于50%；《電氣絕緣耐熱性分級(jí)》（GB/T 11021-2007）中也有類(lèi)似的規(guī)定，標(biāo)定的耐熱等級(jí)為105攝氏度。

二、對(duì)符合GB1094設(shè)計(jì)的油浸式電力變壓器，在繞組熱點(diǎn)溫度為98攝氏度下相對(duì)熱老化率為1。也就是說(shuō)熱點(diǎn)溫度為98攝氏度時(shí)，變壓器的熱老化滿足上述規(guī)定壽命的要求。

98攝氏度是對(duì)非熱改性絕緣紙而言的，對(duì)于熱改性絕緣紙相對(duì)熱老化率為1的溫度為110攝氏度。

三、六度原則。即熱點(diǎn)溫度每降低六度，絕緣紙的老化速度會(huì)降低一半，相應(yīng)的變壓器的絕緣壽命會(huì)增加一倍。因此我們控制變壓器的運(yùn)行溫度，有著重要的意義。

四、變壓器的熱點(diǎn)溫度最好不超過(guò)140攝氏度。雖然在正常周期性負(fù)載和長(zhǎng)期急救負(fù)載的情況下，變壓器熱點(diǎn)溫度都允許超過(guò)98攝氏度，但最好不超過(guò)140攝氏度。因?yàn)槌^(guò)140攝氏度，絕緣紙可能會(huì)產(chǎn)生氣泡，絕緣紙的含水量越高產(chǎn)生氣泡所需的溫度越低，產(chǎn)生的氣泡有可能會(huì)影響變壓器的絕緣，甚至造成事故。

五、變壓器頂層油溫的限值見(jiàn)下表，來(lái)自DL/T 572《變壓器運(yùn)行規(guī)程》。

變壓器設(shè)計(jì)壽命，是以熱點(diǎn)溫度（可以近似認(rèn)為是繞組溫度）為98攝氏度為前提的。考慮到銅油溫差（變壓器繞組與變壓器油的溫度差），出現(xiàn)了頂層油溫的限值，認(rèn)為頂層油溫可以代替繞組熱點(diǎn)溫度作為監(jiān)視變壓器運(yùn)行情況的指標(biāo)參數(shù)。自冷風(fēng)冷變壓器，頂層油溫一般不超過(guò)95，強(qiáng)油風(fēng)冷頂層油溫一般不超過(guò)85。之所以強(qiáng)油風(fēng)冷的變壓器頂層油溫限值更低些，我的理解是因?yàn)閺?qiáng)油風(fēng)冷變壓器油流速快，銅油溫差大，所以要求頂層油溫的限值更低些才能保證繞組熱點(diǎn)溫度不超限值。

雖然《變壓器運(yùn)行規(guī)程》中給定了自然循環(huán)的變壓器頂層油溫限值95攝氏度，但也同時(shí)規(guī)定了其頂層油溫一般不宜長(zhǎng)期超過(guò)85攝氏度。主要的原因我覺(jué)得是因?yàn)樽儔浩饔统Ｓ玫氖堑V物油，超過(guò)85攝氏度，其老化的速度會(huì)明顯加快。

有一個(gè)觀點(diǎn)我想不斷申明。其實(shí)頂層油溫只是一個(gè)很間接的量，繞組（熱點(diǎn)）溫度才是真正限制變壓器運(yùn)行的決定因素。基于認(rèn)為繞組溫度測(cè)量不準(zhǔn)確的理由，運(yùn)行規(guī)范里才提出頂層油溫的監(jiān)視。但我認(rèn)為，頂層油溫是個(gè)間接描述的量，雖然我們可以準(zhǔn)確地測(cè)量到，但這個(gè)量值并不能真正準(zhǔn)確描述變壓器的運(yùn)行狀態(tài)。簡(jiǎn)單的一個(gè)例子，變壓器油的時(shí)間常數(shù)是以小時(shí)論的，繞組的時(shí)間常數(shù)約為幾分鐘。當(dāng)變壓器負(fù)荷激增時(shí)（短期急救負(fù)載），繞組溫度很快就升起來(lái)了，而油溫卻會(huì)慢騰騰的增長(zhǎng)。真有故障，反應(yīng)不了。