關(guān)鍵詞: 高電壓設(shè)備 電壓 維修
0 引 言
電氣設(shè)備的檢修應(yīng)實行根據(jù)設(shè)備實際狀況進行的“狀態(tài)維修”。只有充分了解絕緣老化的規(guī)律,有針對性地對一些靈敏反映絕緣老化的物理或邏輯參量進行間斷或連續(xù)的在線監(jiān)測,才有可能真正實現(xiàn)狀態(tài)維修。
1 絕緣材料的老化
1.1 熱老化
高壓電氣設(shè)備運行中產(chǎn)生的熱量導(dǎo)致絕緣的溫度升高。1930年首次提出了絕緣壽命與溫度之間的經(jīng)驗關(guān)系即10℃規(guī)則,認(rèn)為溫度每升高10℃則絕緣壽命約減半。但實際上,不同絕緣的老化速度應(yīng)該不同,因此10℃規(guī)則不能簡單地應(yīng)用于所有的絕緣系統(tǒng)。1985年epri針對不同等級的電機絕緣得出的研究結(jié)果見表1。
1948年dakin提出的新觀點認(rèn)為熱老化實為有聚合鏈分裂等作用的氧化效應(yīng),本質(zhì)為一種化學(xué)反應(yīng)過程,因此應(yīng)當(dāng)遵循化學(xué)反應(yīng)速率方程lnl＝lna+b/t,其中,a、b分別是由特定老化反應(yīng)所決定的常數(shù),l為絕緣壽命,t為絕對溫度。該方程的提出,為高溫加速老化試驗及試驗結(jié)果的外推提供了理論依據(jù),彌補了montsinger10℃規(guī)則難以區(qū)分不同條件下老化的差異的缺點。
1.2 電老化
絕緣在電場應(yīng)力作用下的老化行為,尚無定量化描述的理論公式。通常普遍采用倒數(shù)冪關(guān)系的經(jīng)驗公式l=k/en來表示絕緣在外施電場下的老化規(guī)律［1,2］,其中e為外加電場,k為試驗確定的常數(shù),與具體的絕緣系統(tǒng)或材料有關(guān),n為電壓耐受系數(shù),須在一定的電壓和溫度下試驗確定。
不少研究者認(rèn)為,當(dāng)外施電壓低于絕緣的局部放電起始放電電壓時,材料就不會發(fā)生由電場所引起的老化［8］。文［3］通過建立熱—電應(yīng)力聯(lián)合作用下的絕緣概率壽命模型,發(fā)現(xiàn)在溫度確定的條件下,絕緣材料的壽命曲線趨向一電場閾值et,當(dāng)絕緣承受的外加電場低于或接近該電場閾值時,其壽命將趨于無窮。這一臨界電場值可通過對擊穿時間與外施電場大小的weibull統(tǒng)計分析得出［4］。這種存在電場臨界值的觀點與經(jīng)驗和直覺比較一致。通常認(rèn)為電氣擊穿強度是評價絕緣老化的一個最根本的屬性,當(dāng)外施電場遠低于材料的擊穿強度時,相當(dāng)于材料具有非常高的耐電強度,此時絕緣材料將在非常長的時間內(nèi)耐受該電場而不出現(xiàn)擊穿。
對于上述閾值電場的存在,也有持不同觀點的［1］。arminbruning通過對氣穴中空氣從亞電暈(sub-corona)到強烈電暈(intense-corona)過渡過程中非線性電導(dǎo)率的理論計算和實測數(shù)據(jù)表明,低電壓下的微小亞電暈電流將引起氣穴中氣體和氣穴表面溫度的升高。隨電壓的提高,亞電暈放電形式向強烈電暈放電形式轉(zhuǎn)化,放電源的溫度將不斷上升。以上現(xiàn)象說明絕緣介質(zhì)在外施電場作用下的老化是一個連續(xù)的過程,不存在任何明顯影響老化進程的電場閾值。通過測量氣穴表面的溫升有可能利用arrhenius方程在氣體空腔這樣的微小區(qū)域水平上評價絕緣的老化。該觀點如被更多的實驗證實,將因其物理過程清晰,測量方法明確,可能具有更大的說服力。但是這種觀點似乎不好解釋進行交流耐壓等試驗中電壓升高到一定程度時,普遍觀察到的電流急劇上升現(xiàn)象。相比之下,閾值壽命模型更能為經(jīng)驗所接受,且較能體現(xiàn)其對絕緣設(shè)計的指導(dǎo)作用。
1.3多應(yīng)力聯(lián)合老化
經(jīng)驗表明,絕緣老化的程度和老化的速率依材料的物理、化學(xué)特性,外施應(yīng)力的類型和持續(xù)時間,生產(chǎn)過程中采用的工藝而定,故需對絕緣材料在上述應(yīng)力的多種組合作用下的老化行為及各種應(yīng)力的協(xié)同作用進行廣泛深入的研究以求其老化規(guī)律。
電—熱聯(lián)合應(yīng)力老化是目前研究中采用最多的一種應(yīng)力組合方式。建立老化壽命模型主要的手段是將電老化反冪形式經(jīng)驗公式l=ke-n和熱應(yīng)力老化的arrhenius方程l=aexp(b／t)統(tǒng)一起來。而得到絕緣壽命—外施電場—溫度之間的關(guān)系。l(t,e)=k(t)e-n(t)exp(b／t)為ramu得出的電—熱聯(lián)合應(yīng)力下的壽命方程［2］,k和電壓耐受系數(shù)n成為溫度的函數(shù)。
