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电抗器运用寿数的剖析

2017-10-29 21:30分类:电子元器件 阅读:

 

电抗器在额外负载下长时刻正常作业的时刻,便是电抗器的运用寿数。电抗器运用寿数由制作它的资料所决议。制作电抗器的资料有金属资料和绝缘资料两大类。金属资料耐高温,而绝缘资料长时刻在较高的温度、电场和磁场效果下,会逐步失掉原有的力学功用和绝缘功用,例如变脆、机械强度削弱、电击穿。这个突变的进程便是绝缘资料的老化。温度愈高,绝缘资料的力学功用和绝缘功用削弱得越快;绝缘资料含水分愈多,老化也愈快。电抗器中的绝缘资料要接受电抗器作业发作的负荷和周围环境的效果,这些负荷的总和、强度和效果时刻决议绝缘资料的运用寿数。

这些负荷包含热性质的、机械性质的和电气性质的,周围环境的效果指湿润、化学污染、灰 尘和各种射线。

因为热效果一方面能够致使化学改动,如致使绝缘资料原子构造中的链开裂,分子构造改动,别离反响和交链反响;另一方面因为金属导线和相邻的绝缘资料间的热胀大纷歧样很大,而发作机械损坏。

因电抗器作业发作的交变磁场而致使的机械负荷有压力、拉力、拓宽、振荡。强度太高时,绝缘资料会发作撕裂拉断,损耗大会致使发热而发作损坏。周围环境中对电抗器起损坏效果的最遍及的是温度高、温度不坚决大和相对湿度大;其次有强光照耀、尘土、细沙、烟雾等;别的还有生物(如霉菌和细菌)的影响,以及一些动物(如白蚁)的损害。在此要提一下各种辐射对绝缘资料均有必定的损坏效果,关于聚合的绝缘资料辐射分子量添加,或许因为链割裂,网状组织致使损坏。

电抗器作业时,它的运用寿数要遭到以上各种负荷和环境的影响,其间负荷和环境的影响最大,因而,在坚持满意的机械和电气特性下,温度安稳性和热心况均被看作是电抗器方案制作质量的首要方针,温度安稳性和热心况的杰出影响是科研人员研讨热负荷和寿数之间联络的要素。为此,世界电工委员会(IEC)和国家规范局拟定了电抗器的IEC规范和国家规范。表1为干式空心电抗器国家规范规矩的温升限值。从表1能够看出,各种绝缘资料的耐热温度与相应温升的差值,跟着绝缘等级的跋涉而增大。这是因为选用纷歧样耐热等级的绝缘资料制作的电抗器,作业时的温升限值是纷歧样的。当温升较高时,电抗器作业时的暖流强度就要增大。通常来说,部件中温度的散布随暖流强度的添加而趋于不均匀,其均匀温度与最抢手温度的差值也增大。

表1 干式空心电抗器国家规范规矩的温升限值

绝缘等级 绝缘的温度等级 /℃电阻法测得的均匀值) 温升限值/K
A 十5 60
E 120 75
B 130 85
F 155 十0
H 180 125
C 220 150

电抗器作业时,它的绕组既是导热介质,又是热源,它的温度通常来说在空间上老是按必定规矩呈曲线散布。这么就有了最抢手温升和均匀温升之分,电抗器的发热极限以最抢手温升为准,均匀温升是查验方案是不是合理和经济功用好坏的首要方针。均匀温升与最抢手温升之间有必定的规矩性联络。能够用均匀温升来衡量电抗器的发热心况,电抗器绕组绝缘的热寿数和绝缘是不是受损应由绕组最抢手温升来决议,而不是均匀温度来决议。干式空心电抗器的运用寿数依据蒙特申格尔 (Montsinger)的寿数规矩来核算

T=Ae-αθ (1)

式中 T——绝缘资料的运用寿数

A——常数(依据电抗器所用绝缘资料的等级断定)

α——常数,约为0.88

θ——绝缘资料的温度

关于蒙特申格尔寿数规矩的半对数θ=f(lnT),得到富含方向常数-1/α的直线,该直线如图所示,这便是绕组的寿数(绕组耐热等级为A、B和H)与绕组作业温度的函数联络。

图 A、B和H耐热等级绝缘绕组的寿数与绕组作业温度的函数联络

从式(1)和图中能够看出,每种绝缘资料都有一个固定的温度改动值。在某一核算期内,若电抗器的最抢手温度比所用绝缘资料的最高容许温度低,则绝缘老化缓慢,寿数延伸。反之,则绝缘老化加速,寿数缩短。关于电抗器的悉数寿数而言,这一寿数的延伸或缩短便构成了寿数的抵偿。每种绝缘资料的寿数减小到一半或寿数添加一倍的温度改动值是固定不变的。该温度改动值关于A级为8℃,关于B级为 8~十℃,关于H级为12℃。因为A级的Δθ= 8℃,因而蒙特申格尔寿数规矩还称为8℃规矩,H级通常称为12℃规矩。

咱们知道,每种绝缘资料均有其耐热的必定最高温度(见表2),当跨过其必定最高温度时, 绝 缘资料将活络碳化而失掉绝缘功用和力学功用。因而若电抗器常常过负荷作业时,必定要在 订购时与制作厂洽谈,在方案和制作进程中思考常常过负荷的作业状况。

表2 绝缘等级和必定最高温度的联络

绝缘等级温度/℃ 十5(A) 120(E) 130(B) 155(F) 180(H) 220(C)
必定最高温度/℃ 150 175 185 2十 235 260

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