Закон теплового старения изоляции трансформатора

Во время работы трансформатора происходит износ отдельных его частей. Наиболее существенным является деградация, или старение изоляции. Старение целлюлозной изоляции сопровождается ухудшением ее механических характеристик и, в частности, прочности на разрыв. Обычно старение изоляции определяют степенью ее полимеризации (СП), т. е. количеством одинаковых циклических структур в молекуле целлюлозы. По мере старения, происходит расщепление молекул, и средняя степень полимеризации молекул уменьшается. Для изоляции в состоянии поставки СП равна около 1300. Считают, что к концу срока эксплуатации трансформатора прочность изоляционной бумаги на разрыв может снизиться вдвое. При этом степень полимеризации уменьшается примерно до 400.
Скорость старения зависит от температуры, согласно следующему уравнению, предложенному Монтзингером.
Скорость старения = к * е^-рθ
где к и р — постоянные, θ — температура, °С.
Количественное значение постоянных зависит от многих причин, таких как химический состав целлюлозы, наличие влаги и кислорода и др. причин.
Однако независимо от влияния этих факторов величина параметра р может быть принята постоянной для интересующею нас интервала температуры от 80 до 140°С. Эта величина такова, что скорость старения удваивается при каждом повышении температуры на 6°С. Это принято за основу для руководства по нагрузочной способности. При температуре ниже 80 °С старение изоляции пренебрежимо мало.
Скорость старения изоляции трансформатора определяется температурой наиболее нагретой точки обмотки.
Для трансформаторов, в которых соблюдаются нормы МЭК 60076-2, относительная скорость теплового старения определяется по отношению к скорости старения в течение одного нормального дня.
Таким днем считается день работы трансформатора при номинальной нагрузке при окружающей температуре 20 °С. При этом температура наиболее нагретой точки составляет 98 °С.
В тех случаях, когда в трансформаторе применяется изоляция повышенной нагревостойкости, температура наиболее нагретой точки и другие тепловые характеристики могут быть установлены соглашениями между изготовителем и заказчиком трансформатора. Во многих случаях трансформаторы с такой изоляцией имеют нормальный ожидаемый срок службы при температуре наиболее нагретой точки 110°С.