Като доставчик на сухи токоизправителни трансформатори от лята смола имам задълбочен опит и познания за тези забележителни електрически устройства. В този блог ще се задълбоча в механизмите за стареене на изолацията на трансформатори със сух токоизправител от лята смола.
1. Термично стареене
Термичното стареене е един от най-значимите фактори, влияещи върху изолацията на сухи токоизправителни трансформатори от лята смола. Изолационните материали в тези трансформатори, обикновено епоксидна смола, са чувствителни към температура. Когато трансформаторът работи, електрическите загуби, включително загубите на мед в намотките и загубите на желязо в сърцевината, генерират топлина.
Уравнението на Арениус предоставя теоретична основа за разбиране на термичното стареене. Той гласи, че скоростта на химическа реакция (в този случай разграждането на изолационните материали) се удвоява приблизително на всеки 10°C повишаване на температурата в рамките на определен температурен диапазон. С повишаването на температурата молекулярната структура на епоксидната смола започва да се разпада. Напречно свързващите връзки в смолата постепенно се разрушават, което води до намаляване на механичната якост и увеличаване на крехкостта.
С течение на времето тези промени могат да доведат до образуване на пукнатини в изолацията. Пукнатините са изключително опасни, тъй като могат да позволят на влагата и замърсителите да проникнат в изолацията, което допълнително ускорява процеса на стареене. Освен това циклите на термично разширение и свиване, дължащи се на промени в натоварването, могат да влошат образуването на пукнатини. Например, по време на периоди на пиково натоварване, температурата на трансформатора се повишава, което води до разширяване на изолацията. Когато натоварването намалее, изолацията се свива. Повтарящите се цикли на разширяване и свиване оказват напрежение върху изолацията, правейки я по-податлива на напукване.
2. Електрическо стареене
Електрическото стареене е друг решаващ механизъм, който оказва влияние върху изолацията на трансформаторите със сух токоизправител от лята смола. Стресът от високо напрежение е често срещано явление в трансформаторите. Когато върху изолацията се приложи високо напрежение, това може да причини частични разряди. Частични разряди възникват, когато напрегнатостта на електрическото поле в локална област на изолацията надвиши якостта на пробив на газа или празнините в изолацията.
Тези частични разряди генерират електрони и йони с висока енергия. Високоенергийните частици могат да разрушат химическите връзки в изолационния материал, което води до разграждане на смолата. Страничните продукти от частичните разряди, като озон и азотна киселина, също са корозивни за изолацията. Озонът, например, може да реагира с органичните компоненти в епоксидната смола, причинявайки повърхностно окисление и влошаване.
В допълнение, наличието на електрически хармоници в енергийната система може да увеличи електрическото напрежение върху изолацията. Хармониците са несинусоидални компоненти на електрическия ток или напрежение. Те могат да причинят допълнително нагряване в намотките на трансформатора и да увеличат вероятността от частични разряди. Например, петият и седмият хармоник са често срещани в индустриалните енергийни системи и могат значително да повлияят на електрическите характеристики на изолацията на трансформатора.
3. Стареене на околната среда
Средата, в която работи сухият токоизправителен трансформатор от лята смола, има дълбоко влияние върху стареенето на изолацията. Влагата е един от най-вредните фактори на околната среда. Дори малко количество влага може да има пагубен ефект върху изолацията. Влагата може да намали диелектричната якост на изолацията, правейки я по-податлива на електрически пробив. Може също така да реагира с изолационния материал, причинявайки хидролиза на епоксидната смола.
Хидролизата е химическа реакция, при която водните молекули разрушават естерните връзки в смолата. Тази реакция води до образуването на карбоксилни киселини и алкохоли, които могат допълнително да разрушат изолацията. В допълнение, влагата може да насърчи развитието на мухъл и гъбички по повърхността на изолацията. Тези биологични организми могат да отделят ензими, които разграждат органичните компоненти на изолацията, ускорявайки процеса на стареене.
Замърсители в околната среда, като прах, сол и химикали, също могат да повлияят на изолацията. Праховите частици могат да се натрупат върху повърхността на изолацията, намалявайки нейното повърхностно съпротивление. Това може да доведе до повърхностно проследяване, явление, при което се образува проводяща пътека на повърхността на изолацията поради наличието на замърсители и електрическо напрежение. Солта, особено в крайбрежните райони или приложения в морето, може да бъде силно корозивна. Той може да проникне през изолацията и да реагира със смолата, причинявайки разграждане.
4. Механично стареене
Механичното напрежение е често пренебрегван фактор за стареенето на изолацията. По време на производството, транспортирането и експлоатацията на трансформатора, изолацията е подложена на различни механични натоварвания. По време на производството процесът на навиване може да доведе до механично напрежение върху изолацията. Ако напрежението на намотката не се контролира правилно, това може да причини локална деформация на изолацията.
Вибрациите при транспортиране също могат да окажат влияние върху изолацията. Сътресенията и ударите по време на транспортиране могат да доведат до образуване на микропукнатини в изолацията. След като тези микропукнатини са налице, те могат да се разрастнат с течение на времето поради комбинираните ефекти на топлинни, електрически и фактори на околната среда.
По време на работа електромагнитните сили, генерирани от променливия ток в намотките, могат да причинят механични вибрации. Тези вибрации могат да окажат напрежение върху изолацията, особено на интерфейсите между различните компоненти на трансформатора. Например връзката между намотката и сърцевината може да изпита значително механично напрежение поради електромагнитните сили. С течение на времето това може да доведе до разхлабване на изолацията и образуване на празнини, които след това могат да станат места за частични разряди и по-нататъшно стареене.
5. Стратегии за смекчаване
За да се удължи експлоатационният живот на сухите токоизправителни трансформатори от лята смола, могат да се използват няколко стратегии за смекчаване. За термично стареене са от съществено значение правилните охладителни системи. Могат да се използват системи за принудително въздушно охлаждане или течно охлаждане, за да се поддържа температурата на трансформатора в безопасен диапазон. Редовното наблюдение на температурата с помощта на температурни сензори може да помогне за ранно откриване на всяко ненормално повишаване на температурата.
За да се предотврати електрическото стареене, дизайнът на трансформатора трябва да осигури правилна координация на изолацията. Това включва избор на подходящи изолационни материали с висока диелектрична якост и оптимизиране на геометрията на намотките за намаляване на напрежението на електрическото поле. Освен това използването на ограничители на пренапрежение може да защити трансформатора от преходни пренапрежения, намалявайки риска от частични разряди.
За стареене в околната среда могат да се използват защитни мерки като заграждения за екраниране на трансформатора от влага и замърсители. Върху изолационната повърхност могат да се нанесат влагоустойчиви покрития, за да се предотврати проникването на влага. В тежки среди, като офшорни платформи, трансформатори със специално предназначение катоТрансформатор от лята смола за офшорна сондажна платформаса проектирани с повишена защита срещу сол и влага.
За справяне с механичното стареене правилното боравене по време на производство и транспортиране е от решаващо значение. Трансформаторът трябва да бъде надеждно опакован, за да се сведат до минимум вибрациите по време на транспортиране. По време на работа могат да се използват материали за потискане на вибрациите, за да се намали въздействието на електромагнитните вибрации върху изолацията.
Заключение
Разбирането на механизмите за стареене на изолацията на сухи токоизправителни трансформатори от лята смола е от съществено значение за осигуряване на тяхната надеждна работа и дълъг експлоатационен живот. Топлинните, електрическите, екологичните и механичните фактори играят значителна роля в процеса на стареене. Чрез прилагане на подходящи стратегии за смекчаване, ние можем да забавим процеса на стареене и да подобрим работата на тези трансформатори.
Ако сте на пазара за висококачествени токоизправителни трансформатори със суха смола или се нуждаете от повече информация за нашите продукти, като напримерСух изолационен трансформаториSC(B) Сух трансформатор за отливане от епоксидна смола, моля не се колебайте да се свържете с нас за доставка и допълнителни дискусии.
Референции
- Чен, Г. и Ли, Х. (2018). Механизми на стареене и техники за диагностика на изолация от епоксидна смола в сухи трансформатори. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, 25(3), 933 - 941.
- Du, B., & Saha, TK (2016). Преглед на стареенето на изолацията и мониторинг на състоянието на силови трансформатори. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, 23(4), 1722 - 1733.
- Wang, X., & Liu, Y. (2019). Влияние на термичните и електрически напрежения върху стареенето на изолацията от лята смола в сухи трансформатори. Journal of Electrical Engineering & Technology, 14 (2), 733 - 740.