油浸式變壓器的幾個重要溫度

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，變壓器油充滿各個間隙。

對于油浸式變壓器而言，溫度是非常重要的一個運行控制參數(shù)。因為，高溫對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行，以某種溫度等級的絕緣材料發(fā)生熱老化而損壞時，規(guī)定變壓器的壽命一般為20年。

我們常見的油浸變壓器，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，絕緣材料的機械強度的降低小于50%；IEEE的定義為在110攝氏度的溫度下，連續(xù)工作65000小時后，絕緣材料的機械強度的降低小于50%；《電氣絕緣耐熱性分級》（GB/T 11021-2007）中也有類似的規(guī)定，標定的耐熱等級為105攝氏度。

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

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

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

四、變壓器的熱點溫度最好不超過140攝氏度。雖然在正常周期性負載和長期急救負載的情況下，變壓器熱點溫度都允許超過98攝氏度，但最好不超過140攝氏度。因為超過140攝氏度，絕緣紙可能會產(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下表，來自DL/T 572《變壓器運行規(guī)程》。

變壓器設(shè)計壽命，是以熱點溫度（可以近似認為是繞組溫度）為98攝氏度為前提的?？紤]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，認為頂層油溫可以代替繞組熱點溫度作為監(jiān)視變壓器運行情況的指標參數(shù)。自冷風冷變壓器，頂層油溫一般不超過95，強油風冷頂層油溫一般不超過85。之所以強油風冷的變壓器頂層油溫限值更低些，我的理解是因為強油風冷變壓器油流速快，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溫度不超限值。

雖然《變壓器運行規(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，但也同時規(guī)定了其頂層油溫一般不宜長期超過85攝氏度。主要的原因我覺得是因為變壓器油常用的是礦物油，超過85攝氏度，其老化的速度會明顯加快。

有一個觀點我想不斷申明。其實頂層油溫只是一個很間接的量，繞組（熱點）溫度才是真正限制變壓器運行的決定因素。基于認為繞組溫度測量不準確的理由，運行規(guī)范里才提出頂層油溫的監(jiān)視。但我認為，頂層油溫是個間接描述的量，雖然我們可以準確地測量到，但這個量值并不能真正準確描述變壓器的運行狀態(tài)。簡單的一個例子，變壓器油的時間常數(shù)是以小時論的，繞組的時間常數(shù)約為幾分鐘。當變壓器負荷激增時（短期急救負載），繞組溫度很快就升起來了，而油溫卻會慢騰騰的增長。真有故障，反應不了。