تخمين طول عمر ترانسفورماتورهاي روغني بر مبناي درجه پليمريزاسيون

Lifetime Estimation of Oil-Impregnated Transformers based on Degree of Polymerization

امروزه قابليت اطمينان سيستم قدرت از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. ازاين‌رو وضعيت ترانسفورماتورها به‌عنوان يكي از المان‌هاي حياتي و گران‌قيمت سيستم قدرت مي‌بايست پايش و ارزيابي شود. عامل غالب در محدوديت طول عمر ترانسفورماتور، عايق كاغذي آن است. در اين پژوهش اثر سه پارامتر رطوبت، اكسيژن و دما كه بر وضعيت عايق كاغذي تأثيرگذار هستند، بررسي‌شده‌اند. معيار مورداستفاده براي بررسي وضعيت عايق كاغذي، درجه پليمريزاسيون است كه به‌طور غيرمستقيم مي‌تواند به‌دست آورده شود. با محاسبه دماي نقطه داغ ترانسفورماتور به‌صورت ساعتي و در نظر گرفتن رشد رطوبت ساليانه خطي، طول عمر ترانسفورماتور بر اساس معيار درجه پليمريزاسيون به‌عنوان نمونه براي سه جفت دماي محيطي و ضريب بار تخمين زده‌شده است. طول عمرهاي به‌دست‌آمده از اين تخمين، مطابق طول عمرهاي واقعي ترانسفورماتورها هستند. اين تخمين طول عمر براي دو نوع كاغذ كرافت و كاغذ كرافت تقويت‌شده انجام‌شده است و همچنين مقايسه‌اي بين طول عمر اين دو نوع كاغذ تحت شرايط مختلف محيطي و عملكردي ترانسفورماتور صورت پذيرفته است. درنهايت با توجه به پروفيل درجه پليمريزاسيون به‌دست‌آمده براي عايق كاغذي ترانسفورماتور، زمان بهينه براي انجام كاهش رطوبت عايق كاغذي در قالب سه سناريوي مختلف ارائه‌شده است.

Nowadays, reliability of power system is of great importance. Therefore, the condition of transformers as the expensive and critical components of a power system have to be monitored and assessed. The dominant factor that causes limitation in transformers lifetime is the paper insulation. The influence of moisture, oxygen and temperature that affect the paper insulation have been investigated in this thesis. Degree of polymerization (DP) is the indirect measurable criterion used for assessing paper insulation. With consideration of the calculated hot-spot temperature of transformer in hourly steps along with an annual linear growth rate for the water content, the lifetime of transformer has been estimated with regards to DP criterion for three couple of ambient temperatures and load factors. The resultant lifetimes are in agreement with real lifetime of the transformers. This lifetime estimation has been conducted for Kraft paper and thermally upgraded Kraft paper and lifetime of these two paper types are compared under various operating and environmental conditions. Finally, considering the obtained DP profiles, the optimum time for implementing moisture reduction in the paper insulation has been studied and discussed in form of three scenarios.