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电抗器使用寿命的分析

文章出处:安高电气人气:-发表时间:2016-09-28 08:38【
摘要 : 电抗器在额定负载下长期正常运行的时间,就是电抗器的使用寿命。电抗器使用寿命由制造它的材料所决定。制造电抗器的材料有金属材料和绝缘材料两大类。金属材料耐高温,而绝缘材料长期在较高的温度、电场和磁场作用下,会逐渐失去原有的力学性能和绝缘性能,例如变脆、机械强度减弱、电击穿。这个渐变的过程就是绝缘材料的老化。

电抗器在额定负载下长期正常运行的时间,就是电抗器的使用寿命。电抗器使用寿命由制造它的材料所决定。制造电抗器的材料有金属材料和绝缘材料两大类。金属材料耐高温,而绝缘材料长期在较高的温度、电场和磁场作用下,会逐渐失去原有的力学性能和绝缘性能,例如变脆、机械强度减弱、电击穿。这个渐变的过程就是绝缘材料的老化。温度愈高,绝缘材料的力学性能和绝缘性能减弱得越快;绝缘材料含水分愈多,老化也愈快。电抗器中的绝缘材料要承受电抗器运行产生的负荷和周围环境的作用,这些负荷的总和、强度和作用时间决定绝缘材料的使用寿命。

这些负荷包括热性质的、机械性质的和电气性质的,周围环境的作用指潮湿、化学污染、灰 尘和各种射线。

由于热作用一方面可以引起化学变化,如导致绝缘材料原子结构中的链断裂,分子结构改变,分离反应和交链反应;另一方面由于金属导线和相邻的绝缘材料间的热膨胀差别很大,而产生机械破坏。

因电抗器运行产生的交变磁场而引起的机械负荷有压力、拉力、伸展、振动。强度太高时,绝缘材料会产生撕裂拉断,损耗大会引起发热而产生破坏。周围环境中对电抗器起破坏作用的最普遍的是温度高、温度波动大和相对湿度大;其次有强光照射、灰尘、细沙、烟雾等;另外还有生物(如霉菌和细菌)的影响,以及一些动物(如白蚁)的侵害。在此要提一下各种辐射对绝缘材料均有一定的破坏作用,对于聚合的绝缘材料辐射分子量增加,或者由于链分裂,网状组织导致破坏。

电抗器运行时,它的使用寿命要受到以上各种负荷和环境的影响,其中负荷和环境的影响最大,因此,在保持足够的机械和电气特性下,温度稳定性和热状态均被看作是电抗器设计制造质量的重要指标,温度稳定性和热状态的突出影响是科研人员研究热负荷和寿命之间关系的原因。为此,国际电工委员会(IEC)和国家标准局制定了电抗器的IEC标准和国家标准。表1为干式空心电抗器国家标准规定的温升限值。从表1可以看出,各种绝缘材料的耐热温度与相应温升的差值,随着绝缘等级的提高而增大。这是因为采用不同耐热等级的绝缘材料制造的电抗器,运行时的温升限值是不同的。当温升较高时,电抗器运行时的热流强度就要增大。一般来说,部件中温度的分布随热流强度的增加而趋于不均匀,其平均温度与最热点温度的差值也增大。

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