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关于AP1000核电站主变压器寿命的探讨(1)

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2013/3/19 9:36:08   

  所属频道:  核电    关键词:  核电站 变压器 AP1000

0引言

主变压器是核电站最重要的电气设备之一。在长期的运行中,主变压器受到电动力、热辐射和化学反应的共同作用,其绝缘材料的机械和电气性能将发生衰减,产生绝缘老化现象。如果运行维护不良,将导致主变压器老化严重,一旦发生事故,会给核电站和电网带来重大的损失。

在正常条件下,变压器的预期设计寿命通常为20年~40年[1],而AP1000核电站变压器的设计寿命为60年,能否使AP1000主变压器的寿命达到其设计值?这个问题值得思考。因此,尽早开展AP1000主变压器老化和寿命的研究很有必要。目前三门核电主1号机组主变压器尚未投运,本文提出的措施可以作为AP1000核电站主变压器运行和维护的参考。

1影响变压器运行寿命的因素

1.1热老化

工作温度越高,变压器绝缘材料的化学反应进行得越快,机械强度和电气强度丧失得越快,相对老化率越大,变压器的运行寿命就越短。

根据研究结果,油浸式电力变压器的绕组热点温度在80 ℃~140 ℃范围内时,绕组温度每增加6 ℃,变压器的相对老化率增加1倍,寿命减少1半。因此,过热是大型电力变压器寿命缩短的主要因素之一。

1.2电老化

一般认为局部放电是变压器绝缘老化最主要的原因[2]。近年来,虽然变压器制造工艺水平得到了很大的提升,但是仍然不能避免在变压器油和其他绝缘材料中留有气隙或气泡。气体的介电常数比变压器油和其他绝缘材料小,介电常数越小,电场强度越大,所以气隙和气泡处的场强更强,而气体的击穿场强比变压器油和绝缘材料低,因此很容易首先在气泡中发生局部放电。变压器油中存在微量水分和杂质,在电场的作用下,也容易出现局部放电。另外,由于变压器设计不合理,某些部位的场强比其他位置高,变压器内部连接不良等原因都会引起局部放电。局部放电不断发展,最终导致绝缘击穿,影响变压器的寿命。

1.3水分

在变压器的制造过程中,制造厂严格控制产品的水分。一般变压器要经过煤油气相干燥、真空注油、热油循环等除水工艺,但仍然会残留一定的水分。后期运行,尤其是吊罩大修,也不可避免地侵入一部分水分,同时变压器油热老化后也会分解出水分。变压器中的水分主要积聚在绝缘纸板和绝缘油中,它会恶化变压器油及绝缘纸板的电气性能,使其耐电强度降低,击穿强度随着含水量增加而急剧下降。水分还会与绝缘材料发生降解反应,加速绝缘材料的老化。研究表明,湿度为2%的绝缘纸的老化速度是湿度为0.3%的11倍。

来源:《能源与节能》
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