油浸式變壓器的幾個重要溫度

油浸式變壓器的絕緣結構主要是油紙絕緣，是變壓器油和絕緣紙的組合結構，變壓器內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。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、油浸式變壓器設計參考的環境為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生熱老化而損壞時，規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）中也有類似的規定，標定的耐熱等級為105攝氏度。

二、對符合GB1094設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，絕緣紙可能會產生氣泡，絕緣紙的含水量越高產生氣泡所需的溫度越低，產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《變壓器運行規程》。

變壓器設計壽命，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。考慮到銅油溫差（變壓器繞組與變壓器油的溫度差），出現了頂層油溫的限值，認為頂層油溫可以代替繞組熱點溫度作為監視變壓器運行情況的指標參數。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《變壓器運行規程》中給定了自然循環的變壓器頂層油溫限值95攝氏度，但也同時規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，運行規范里才提出頂層油溫的監視。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。簡單的一個例子，變壓器油的時間常數是以小時論的，繞組的時間常數約為幾分鐘。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。