高电压设备绝缘老化及状态维修的实现

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2、上f…高电压设备绝缘老化及状态维修的实现AgingofHVEquipmentInsulation&RealizationofCondition—basedMaintenance西安交通太学(西安710049)尚勇拔政杨敏中严璋,,llt摘要筒介了高压电气设备绝缘系统在多种应力联台作—2弋mI用F的老化规律及各种寿命模型.概述了基于绝缘老化在线监测的状态维修的必要性,实现方法和当前的研究状况.Ab~trltetMutttractoragingofHVequipmentinsulationsy-8

3、crtlisintroducedinthispaper,a旦wella旦,.~.riouslifemod—elsofinsulationmateriaisandsystems?Followingtheabovc.theneeessitYofcondition—bemedmaintenancetwithaccurateinterpretationintothemechanis[171ofiosulationag—ing.iss【ressed.Aiso,【berealizatlonmethodismen【

4、ionedandthe8【ateofRr[isdescribed.关键词绝缘老化状态维修监测Key_wd,irlsultjonaging~indition—basedm~dmenaneemonitoring电气设备的检修应实行根据设备实际状况进行的.状态维修”.只有充分了解绝缘老化的规律,有针对性地对一些灵敏反映绝缘老化的物理或逻辑参量进行1u日J断或连续的在线监测,才有可能真正实现状态维修.1绝缘材料的老化1.1热老化高压电气设备运行中产生的热量导致绝缘的温度升高.1930年vMMontsinger

5、首次提出了绝缘寿命与温度之问的经验关系即1O’C规则.认为温度每升高10℃则绝缘寿命约减半.但实际I,同绝缘的老化速度应该不同,困此】0℃规则不能简单地应用于所有的绝缘系统l985年EPRI针对同等级的电机绝缘得出的研究结果见表l.表1不同等级的电机绝缘寿命藏半对应的温升绝缘荨级ABFHC允许工作温度/’c105130155180220半寿命对应温升/k14.0I109.38.01001948年DaMn提出的新观点认为热老化实为有聚台链分裂等作用的氧化效应,本质为一种化学反应过程.困此应当遵循化学反应

6、速率方程lnL—InA+B/T,其中,A,B分别是由特定老化反应所决定的常数,工为绝缘寿命,为绝对温度该方程的提出,为高温加速老化试验及试验结果的外推提供了理论依据,弥补了Montsinger10”t2规则难以区分同条件F老化的差异的缺点.绝缘在电场应力作用F的老化行为,尚无定量化描述的理论公式.通常普遍采用倒数幂关系的经验公式L—K/E来表示绝缘在外施电场下的老化规律[1’”],其中层为外加电场,为试验确定的常数,与具体的绝缘系统或材料有关,为电压耐受系数,须在一定的电压和温度下试验确定.步研究者认

7、为,当外施电压低于绝缘的局部放电起始放电电压时,材料就不会发生由电场所引起的老化文I-s3通过建立热一电应力联台作用_F的绝缘概率寿命模型,发现在温度确定的条件下,绝缘材料的寿命曲线趋向一电场阈值F,当绝缘承受的外加电场低于或接近该电场阈值时其寿命将趋于无穷这一临界电场值可通过对击穿时间与外施电场大小的Weibull统计分析得出一.这种存在电场临界值的观点与经验和直觉比较一致.通常认为电气击穿强度是评价绝缘老化的一个最根本的属性,当外施电场远低于材料的击穿强度时,相当于材料具有非常高的耐电强度,此时绝

8、缘材料将在非常长的时问内耐受该电场面不出现击穿.对于上述阈值电场的存在,也有持同观点的口一.ArminBruning通过对气定中空气从亚电晕(SubcoTona)到强烈电晕(intense—corona)过渡过程中非线性电导率的理论计算和实测数据表明,低电压r的微小亚电晕电流将引起气穴中气体和气穴表面温度的升高.随电压的提高,亚电晕放电形式向强烈电晕放电形式转化,放电源的温度将断J:升以现象说明绝缘介质在外施电场作用F的老化是一个连续的过程,不存在任何明