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　　眾所周知，纖維素材料的耐溫極限為105超過這一溫度，這些材料將會加速老化，從而產(chǎn)生水和有害性氣體如一氧化碳（CO）和二氧化碳（C2），這些產(chǎn)物終會降低礦物油的質(zhì)量。這個過程對變壓器有2個主要影響：①它會降低壽命和過早出現(xiàn)故障；②給定變壓器的設(shè)計容量或功率密度受到繞組溫度需保持在10555K或65K溫升）以下的限制。

　　如果通過用篼溫芳族聚酰胺紙?zhí)鎿Q匝絕緣用的牛皮紙可消除這一老化過程，那么系統(tǒng)壽命就可延長并可以提篼功率密度，這時礦物油的溫度變成了新的耐溫限制。文章將對這方面的多個例子進行評論，并將評論對礦物油和絕緣系統(tǒng)的其他部分的影響。

　　1固體絕緣分析目前，大多數(shù)常規(guī)變壓器繞組的設(shè)計溫升為55K或65K.如果我們采用IEC或ANSI/IEEE規(guī)則來確定這些系統(tǒng)的壽命，用40t作高環(huán)境溫度，然后至少增加10 ~15<娜鵲閿肴譜櫧驕露炔睢U庖馕蹲牛諶惹蛑校Fぶ皆謖8漢商跫攏一般需承受105~120t的溫度。這樣篼的溫度已足以加速纖維素的老化。然而，許多電力公司將需要定期在應(yīng)急情況或峰值負荷時給這些設(shè)備加載超過銘牌容量的10~25，甚至更高的短期負荷，這會使熱點溫度出現(xiàn)在140~ 150t的范圍內(nèi)，這些對纖維素的影響可能是破壞性的。

　　與此相反，許多研究已表明，芳族聚酰胺和礦物油系統(tǒng)在極篼溫度（繞組熱點溫度達到180丈）下仍然具有極長的壽命。這樣便可以如標(biāo)準(zhǔn)中所概括的那樣，設(shè)計出繞組平均溫升為95K甚至在礦物油中達105K的電力變壓器。在IEEE 1276指南中提供了芳族聚酰胺材料在礦物油中的老化壽命曲線。

　　除了在較篼溫度下具有更長壽命外，當(dāng)芳族聚酰胺聚合物開始老化時，不會分解為像水和氣體那樣的次要成分。由于聚合物具有極強的穩(wěn)定性，因此它只是長分子鏈斷裂為短分子鏈，從而減小了它的分子量，在達到高于700t的溫度之前，不會逸出任何氣體。因此，繞組熱點的溫升篼到180 ~190丈對絕緣系統(tǒng)幾乎沒有什么影響。在混合絕緣系統(tǒng)中，對繞組平均溫升為95K并運行數(shù)年后的電力變壓器，進行油氣體分析時，顯示溢出氣體減少。混合系統(tǒng)采用芳族聚酰胺材料替換用做匝絕緣和繞組中油道的牛皮紙，變壓器其余的和較冷的區(qū)域中的絕緣仍用牛皮紙材料設(shè)計而成的。這一系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)，見。

　　混合絕緣線圈的固體絕緣2混合系統(tǒng)中的礦物油分析采用混合絕緣系統(tǒng)，繞組中固體芳族聚酰胺絕緣可以承受很高的溫度，所以現(xiàn)在的設(shè)計限制就轉(zhuǎn)移到礦物油上。因為它是變壓器中的主體油的熱部位，所以油溫限值的正常指標(biāo)就是對頂層油溫的評估，混合絕緣系統(tǒng)設(shè)計仍需要遵守標(biāo)準(zhǔn)頂層油溫升限值，IEC規(guī)定為60K，而IEEE則規(guī)定為65K.即使有這種限制，繞組中也允許顯著地提高電流密度而升篼溫度。因此，頂層油溫升和繞組平均溫升之間的三角形變化將會增大。IEEE 1276-1998的圖表概括了這些差別并復(fù)制在表1中。

　　表1絕緣系統(tǒng)的離度限值絕緣系統(tǒng)溫度65K溫升系統(tǒng)篼溫升混合系統(tǒng)環(huán)境溫度下的線平均溫升/K環(huán)境溫度下的線圈熱點溫升/K環(huán)境溫度（大值）/線圈熱點溫度/在環(huán)境溫度下油頂層溫升/K環(huán)境溫度下頂層油溫度/T纖維素紙熱點溫升/K纖維素紙熱點溫度/因為繞組溫度較篼，對于這種系統(tǒng)常見問題是繞組熱區(qū)域中礦物油的溫度。幾項研究已表明，通過導(dǎo)線周圍的絕緣能比較顯著地降低導(dǎo)線至位于紙表面附近的礦物油的溫度。中概括了這個溫降的采樣。

　　~180丈的范圍內(nèi)導(dǎo)體熱點可以降低10~20K.絕緣表面旁邊的油會受到油道中的主體油的影響。由瑞士的H威德曼開發(fā)的有限元素分析程序所獲得的數(shù)據(jù)表明，在油道中的較短距離內(nèi)，油溫會進一步降低約20~30K.這表明，熱的繞組的熱油道中的油溫，將降至實際導(dǎo)體溫度下的30~50：。因此，對于一個熱點溫度為170：的混合體系而言，熱的油溫范圍將在120~140：之內(nèi)。然而，這部分油與變壓器中大量的主體油相比顯得極少。

　　從導(dǎo)線通過絕緣到礦物油的溫度降礦物油的燃點是150當(dāng)然，要使礦物油燃燒，需要具備3種條件：溫度、火源和供燃燒用的適當(dāng)氧氣。因為繞組內(nèi)部沒有大量的氧氣源，而且也沒有任何火源，所以這并不是需要考慮的問題。事實上，在對190丈的溫度下礦物油的長期研究表明，只要無氧氣存在，就不會產(chǎn)生任何有害影響。

　　絕緣系統(tǒng)的另一個常見問題是在高溫下油起泡。另一項研究已經(jīng)表明，熱變壓器中起泡的主要原因是絕緣材料中含有水。在芳族聚酰胺老化過程中沒有水生成，即可消除此問題的源頭。

　　3變壓器負荷常規(guī)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)負載導(dǎo)則提供了負荷對變壓器壽命的影響指標(biāo)。對于混合絕緣設(shè)計而言，可從IEEE指南1276- 1997中到這一數(shù)據(jù)。該指南的提供了礦物油中的芳族聚酰胺材料的老化速率曲線，以及常規(guī)55K和65K系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)曲線。文章的中復(fù)制的就是這些老化曲線。在這些系統(tǒng)之間可以進行直接比較以確定在什么條件下系統(tǒng)具有相等的壽命。

　　舉一個例子，我們假定一臺溫升為65K的常規(guī)變壓器在銘牌容量下運行，則其產(chǎn)生的熱點溫度為110丈。從曲線上我們可以確定此系統(tǒng)的預(yù)期壽命將為約18500011（21.2年）。對于繞組采用芳族聚酰胺絕緣的變壓器，在相等絕緣壽命時，從曲線上推斷的熱點溫度約為174這就是說，這一熱點溫度可以獲得相同的預(yù)期壽命。

　　然而，對于溫升為95K的混合系統(tǒng)而言，預(yù)算的熱點溫度可能比170丈低得多。對一臺37.5/47MVA，ONAN/ONAF條件下，溫升95K的變壓器進行了工廠熱試驗。結(jié)果表明，在額定負荷時，平均繞組溫升高于環(huán)境溫度94K，熱點溫升約為112K.在40SC的篼環(huán)境溫度時，熱點溫度等于152t.如果我們返回中看一下預(yù)期壽命，會發(fā)現(xiàn)其相對應(yīng)的壽命超過112年。顯而易見，可能有其他因素會影響變壓器的壽命，但是純從絕緣系統(tǒng)觀點看，變壓器能獲得很長的壽命。

　　我們還可以使用這些曲線來確定所謂的倍增“。通過度量溫度差，來確定系統(tǒng)壽命成倍的變化。根據(jù)老化曲線的斜率，芳族聚酰胺/礦物油絕緣絕緣系統(tǒng)的預(yù)期壽命曲線系統(tǒng)的倍增溫度約為9.8丈。因此，上述熱點為152t的系統(tǒng)運行時會使其熱點降至142系統(tǒng)壽命將延長一倍。相反，如果在162的熱點溫度上運行，則系統(tǒng)壽命將會縮短一半，約為56年。如在約172的熱點上運行，則系統(tǒng)壽命將再降低一半，約為28年。

　　4應(yīng)用實例這種混合絕緣技術(shù)的商業(yè)應(yīng)用實例有許多。過去18年里常見的產(chǎn)品一直是輕型、高容量移動式變壓器，它比相同尺寸和重量的變壓器平均多出50 ~70的容量。這樣移動式變壓器就能夠滿足公路運輸?shù)囊螅梢栽诰o急情況下，擴大電網(wǎng)。其中，突出的應(yīng)用是使用混合技術(shù)對出事故和到壽命的變壓器進行維修和增容。平均增容率一般為50，其范圍大致在20~100之間，視老化和設(shè)計方式而定w.通過減少油道，同時提高繞組溫升，可在鐵心窗口中增加銅量。這些維修過的設(shè)備可供用戶在原來的負荷上選擇運行方式，損耗降低20；或者在新額定容量下運行，獲得其電網(wǎng)的額外功率容量；或者可在二者之間運行，用比原來的設(shè)備中的相等負荷稍微高一些的負荷來降低損耗，同時可額外獲得更多的備用容量。

　　近已證明，采用這種技術(shù)的鐵路系統(tǒng)用站用牽引變已顯現(xiàn)出新的優(yōu)勢，這些軌道旁的變壓器必須滿足電網(wǎng)的短期負荷的需要，80或更多時間都在很低的負荷上運行，可能僅使用了50或更少額定容量。通過采用這一技術(shù)可將站用牽引變按照平均負荷（而不是接近大負荷）所需要的規(guī)格制作。

　　利用芳族聚徼胺系統(tǒng)可使每天的短期大負荷篼達200運行幾分鐘，而不會引起絕緣的顯著老化。在中國的南方某鐵路局采用這種方法后，已為其節(jié)省了可觀的商業(yè)費用。

　　此外，利用這一技術(shù)優(yōu)勢還可以給變壓器提供一個“雙額定值”系統(tǒng)。變壓器可具有65K/95K的額定值。平常在65K溫升下運行以降低損耗，而對持續(xù)緊急情況或大負荷期間如娛樂場所的暑假篼峰時間段使用95K的溫升。

　　5結(jié)論本文對混合絕緣型變壓器的絕緣系統(tǒng)提供了比較詳細的論述，對絕緣和油的分析提供了指導(dǎo)，并給出了幾個確定極端情況的例子。這些變壓器可以制造成具有更好的壽命特性，并減少對油處理的維修和氣體分析的測量。為了好地滿足電力公司不斷變化的需要，可以用各種方法設(shè)定額定值和加載。

　　當(dāng)發(fā)生緊急情況時，可低或消除短期重負荷帶來的壽命減少，實踐證明，在全世界這種變壓器將會得到越來越廣泛的應(yīng)用。