1摘。耍環(huán)褻滕十式，器柬尤。浦，電氣產(chǎn)品，本文前棚樓纟晷胗咖件賬件方面作出闡述，給出整體變壓器的長期耐熱性試驗(yàn)評估，論證了環(huán)氧樹脂澆注干式變速器具有長；余和高可靠的性能優(yōu)勢。

　　1刖目電氣產(chǎn)品的可靠性和使用壽命始終是制造商和用戶共同關(guān)心的課，電氣產(chǎn)品額定壽命的設(shè)計(jì)在不同的電氣應(yīng)用領(lǐng)域和不同的時代有不同的概念和要求，所以，壽命設(shè)計(jì)原則上應(yīng)該在技術(shù)進(jìn)步相對遲緩的有限時段內(nèi)比較大程度地提高產(chǎn)品的可使用時間。

　　電氣產(chǎn)品的壽命設(shè)計(jì)和壽命保障是項(xiàng)系統(tǒng)工程，它涉及下述幾個方面的專結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的設(shè)計(jì)及應(yīng)力作用的力學(xué)老化；電場強(qiáng)度設(shè)計(jì)及電場作用的電老化；溫升控制及其對絕緣結(jié)構(gòu)的熱物理作用的熱老化；絕緣結(jié)構(gòu)的額定初始性能的生命賦予；創(chuàng)傷的修復(fù)自愈或再生工程；電氣產(chǎn)品額定運(yùn)行環(huán)境的保障。任何個環(huán)節(jié)的失效都將導(dǎo)致電氣產(chǎn)品的壽命終結(jié)，而其中變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)在運(yùn)行溫度下的長期熱老化。是制約變壓器使用壽命的比較基本的因素。

　　2樹脂絕緣干式變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)從組成結(jié)構(gòu)上看，樹脂絕緣干式變壓器的壽命由電磁結(jié)構(gòu)的壽命絕緣結(jié)構(gòu)的壽命結(jié)構(gòu)緊固件的壽命部分構(gòu)成。實(shí)踐證明。起決定性作用的要素在于絕緣結(jié)構(gòu)的壽命。對于樹脂絕緣干式電力變壓器，其絕緣結(jié)構(gòu)中除3；02般為玻璃纖維或硅微粉填料無機(jī)材料外，其余全部為有機(jī)高分子材料，且有機(jī)材料環(huán)氧樹脂占絕緣結(jié)構(gòu)體積的4060對3；02材料來說，在屏蔽氧和水以及在有機(jī)物分解溫度以下的工作環(huán)境，其壽命幾乎是永恒線圈絕緣結(jié)構(gòu)中的樹脂部分。

　　3同絕緣材料或絕緣結(jié)構(gòu)長期耐熱性相關(guān)溫度指數(shù)耵及半差托根據(jù)216口標(biāo)準(zhǔn)來衡量絕緣材料的長久耐熱性的兩個指標(biāo)，其基本定義的內(nèi)涵是通過高溫加速熱老化試驗(yàn)，采用數(shù)學(xué)處理外推的方法，獲得某性能衰減并失效的判據(jù)下材料壽命時間為200001對應(yīng)的溫度點(diǎn)；00是在相同的失效判據(jù)前提下，壽命時間縮短或延長倍時對應(yīng)的老化溫度的變化值，通俗講是造成半衰期需要的溫差。

　　性能衰減的終點(diǎn)判據(jù)正0216標(biāo)準(zhǔn)推薦選擇初始值的50或75，或25.性能指標(biāo)可以是力學(xué)指標(biāo)電氣指標(biāo)或其它需要關(guān)注的指標(biāo)。對同種材料，根據(jù)不同的性能指標(biāo)和失效判據(jù)會得到不同的TI值和HIC值，故TI值的比較是有條件的，而旱拇笮≡蚍從沉瞬牧閑閱芩，減的速度。

　　絕緣結(jié)構(gòu)的耐熱等級根據(jù)國標(biāo)30802189電氣絕緣的耐熱性評定和200等若干等級1.標(biāo)準(zhǔn)中簡單使用溫度這個術(shù)語。但通常是基于材料的溫度指數(shù)丁1值劃分的耐熱級別。

　　標(biāo)準(zhǔn)3還指出在電工產(chǎn)品上標(biāo)明的耐熱等級，通常該產(chǎn)品在額定負(fù)載和規(guī)定的其它條件下達(dá)到預(yù)期使用期時能承受的比較高溫度。標(biāo)準(zhǔn)未對預(yù)期使用期給予限定，可以慣指2000，也可以是合同約定的值?？?，使用期長短和耐熱等級低發(fā)生直接關(guān)系。

　　時溫等效原理有機(jī)物普遍遵循的生命法則對有機(jī)高分子材料或結(jié)構(gòu)，其壽命時間的對數(shù)和材料承受的絕對溫度的倒數(shù)存在線性關(guān)系，所以材料承受溫度每下降或上升壽命半差，其壽命相應(yīng)延長或耐熱等級溫度耐熱等級溫度弋縮短倍。

　　不同的材料按相同的診斷因子或相同的材料按不同的診斷因子得到的半差只忙不同，環(huán)氧樹脂體系般為10反左右，也稱10度法則。由此，可以利用高溫加速老化進(jìn)程獲得的數(shù)據(jù)來推測實(shí)際低溫運(yùn)行時的壽命，從而評估電工產(chǎn)品的絕緣熱壽命。

　　入13定律。也稱熱壽命方程用公式為其中為壽命時間為試驗(yàn)材料承受的絕對溫度，6為常數(shù)。由此通過作法很容易得到某種材料的耐熱50為終點(diǎn)判據(jù)得到的入成耶曲線。中45，為試驗(yàn)取得的3個數(shù)據(jù)點(diǎn)1標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，試驗(yàn)比較低溫度點(diǎn)4須保證該溫度下，失效時間大于50001試驗(yàn)比較高溫度點(diǎn)0須保證該溫度下，失效時間不小于1且不得超過材料的性能轉(zhuǎn)變點(diǎn)溫度，0為壽命為20000對應(yīng)的曲線上的外推點(diǎn)，該點(diǎn)對應(yīng)的溫度廠值即為溫度指數(shù)丁1.同樣可以得到對應(yīng)壽命為10000的溫度點(diǎn)6，6點(diǎn)和點(diǎn)的溫同的測定判據(jù)獲得的耵值顯著不同。

　　耵對絕緣結(jié)構(gòu)的耐熱等級劃分有意義，電氣產(chǎn)品般以其絕緣結(jié)構(gòu)為依托采用相同的劃分方案，但必須清楚該意義的內(nèi)涵。

　　個絕緣結(jié)構(gòu)或電氣產(chǎn)品必須同時具備多個性能指標(biāo)要素，那么必須使按每個關(guān)注的指標(biāo)要素獲得的耵值都達(dá)到相應(yīng)耐熱等級溫度點(diǎn)才行。所以，當(dāng)材料供應(yīng)商稱其某種材料為只級或廠級耐熱水平時，不要籠統(tǒng)地接收，定要求提供相應(yīng)的測定耵的方法。

　　僅比較材料的耵來評估材料的耐熱性優(yōu)劣是不夠充分的，還必須兼顧壽命半差1從2中可以看出，不同樹脂體系及不同的測定判據(jù)獲得的HIC值顯著不同。對比純樹脂體系II的HIC，由彎曲強(qiáng)度判據(jù)和由失重判據(jù)獲得的值不同，分別對比2的匯大于材料1的?？紤]到實(shí)際使用溫度，不難理解對相同耵但不同1！的材料優(yōu)選原則若絕緣結(jié)構(gòu)經(jīng)常在耵溫度之上工作，匯值越大的材料越好若在耵溫度之下使用扣值越小的材料越好。

　　電工產(chǎn)品標(biāo)明的耐熱等級，決不意味著該產(chǎn)品絕緣結(jié)構(gòu)中的每種絕緣材料都具有相同的溫度極限。

　　絕緣結(jié)構(gòu)中，種材料可能受到其它組成材料的保護(hù)或由于混雜效應(yīng)導(dǎo)致其耐熱性提高，也可能因材料間不相容而使絕緣結(jié)構(gòu)的溫度極限低于各個組成材料的溫度極限。由不同絕緣等級的材料構(gòu)成的結(jié)構(gòu)或制品?？傮w上達(dá)到的耐熱等級需要試驗(yàn)測定，不可推論和臆測。例如，1級絕緣變壓器在墊塊線塍夾件髹等不同部位的絕緣可以不肖，某些部位可以制8翻料，釀些熱點(diǎn)部位可能需要使用級材料。

　　5有機(jī)固體絕緣材料的力學(xué)性能電性能差即為壽命半差值HIC.

　　4幾個命從上述幾個概念出發(fā)，我們可以推論出以下幾個值得重視的命1孤立地講，丁1是沒有意義的，不同的診斷因子和不同的終點(diǎn)判據(jù)可得到不同的耵結(jié)果，所以必須指出測定丁1時依據(jù)的條件，否則不同材料的耵對比沒有意義。從2中可以看出，不同樹脂體系及不性能指標(biāo)純樹脂體系1純樹脂體系純樹脂體系1純樹脂體系1硅微粉填料環(huán)氧體系1玻璃氈增強(qiáng)環(huán)氧體系由彎曲強(qiáng)度判據(jù)得到的溫度指數(shù)叮由彎曲強(qiáng)度判據(jù)得到的抗熱老化能力的半差由失重判據(jù)得到的溫度指數(shù)耵，由失重判據(jù)得到的熱老化能力的半差10玻璃化轉(zhuǎn)變溫度巧1年年1嘛Y系的介電強(qiáng)度與壽命了的關(guān)系壽命特性曲線及介電強(qiáng)度和時間的老化關(guān)系可以看出，對新生態(tài)的樹脂，在室溫20和溫150丈的擊穿強(qiáng)度有所衰減但差距不大。

　　因此，在運(yùn)行溫度下的材料性能指標(biāo)的降低是產(chǎn)品設(shè)計(jì)靜定值中首要考慮的因素。

　　6樹脂絕緣干式電力變壓器的耐熱等級工作溫度和壽命設(shè)計(jì)對變壓器產(chǎn)品，其耐熱等級的分級就是針對其整個絕緣結(jié)構(gòu)的耐熱等級而言的，其中包括線圈內(nèi)部絕緣和變壓器部件之間的絕緣配合。當(dāng)然，絕緣結(jié)構(gòu)的耐熱性依賴于其組成材料的耐熱性。

　　象單項(xiàng)材料的丁1數(shù)據(jù)獲得方式那樣，變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)的耵獲得也依賴于不同的診斷因子和失效判據(jù)，只有選擇適當(dāng)?shù)脑u判試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)才能比較準(zhǔn)確地推論變壓器的使用壽命。通過對絕緣結(jié)構(gòu)耵和，的測試，獲得變壓器的耐熱或熱壽命方程。

　　環(huán)氧澆注變壓器，并不意味著天生有30年或更長的使用壽命，這需要根據(jù)耐熱或熱壽命方程設(shè)計(jì)和試驗(yàn)評估，但有條是真理材料耐熱等級越局，運(yùn)行溫度越低且偏離其丁1值越遠(yuǎn)，壽命半差只1越小，則使用壽命會越長。事實(shí)上，變壓器的實(shí)際運(yùn)行溫度并不是其耐熱等級對應(yīng)的溫度。舉例說，設(shè)計(jì)丁1為155弋的，級的變壓器，如果其運(yùn)行在155弋假設(shè)此溫度下力學(xué)強(qiáng)度仍然滿足要求，那么其使用壽命只有2000，1折合2年半；再如設(shè)計(jì)耵為170，壽命半差為工作溫度只有120，那么其壽命預(yù)期可達(dá)20000，217012010=640000折合73年。知道了此道理，用戶就可以索取基本數(shù)據(jù)自己來估算變壓器的使用壽命。

　　7變壓器的溫度指數(shù)及壽命評估試驗(yàn)在澆注變壓器線圈結(jié)構(gòu)中，纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂既是絕緣材料。又是力學(xué)結(jié)構(gòu)材料，承擔(dān)雙重責(zé)任，但力學(xué)結(jié)構(gòu)是對絕緣結(jié)構(gòu)完整性的支持。

　　從3外推數(shù)據(jù)顯，即使在150經(jīng)歷30年時間，其介電強(qiáng)度仍然高達(dá)16kVnml，足環(huán)氧樹脂的電絕緣性能之強(qiáng)。由此奠定了環(huán)氧澆注變壓器長壽命的基礎(chǔ)。

　　其實(shí)。固體絕緣結(jié)構(gòu)在溫度場電場和應(yīng)力場的聯(lián)合作用下經(jīng)受長期的老化考驗(yàn)。迄今為止，人類的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得知。只有溫度場的老化才具有規(guī)律性和壽命預(yù)測性。

　　試用整體變壓器以破壞性指標(biāo)作診斷因子的熱老化試驗(yàn)獲得耵或耐熱等級及1匯是不現(xiàn)實(shí)的，試驗(yàn)的程序方法如下設(shè)計(jì)選材時首先保證所有組份材料自身滿足相應(yīng)部位對耐熱溫度等級的預(yù)期；對絕緣結(jié)構(gòu)進(jìn)行縮比件模擬，保證能代變壓器的總體絕緣水平和力學(xué)結(jié)構(gòu)的承力水平，談到有機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)的耐熱性，不能不對其短期耐熱性作出調(diào)查。

　　絕緣材料的電性能和機(jī)械性能均對溫度呈依賴性隨溫度的提高，介電常數(shù)介電損耗增加，絕緣電阻下降，電擊穿強(qiáng)度出現(xiàn)極大值；隨溫度的提高，拉伸強(qiáng)度彎曲強(qiáng)度降低，沖擊韌性增加。3列舉了常溫和100高溫下的部分材料數(shù)據(jù)，以給讀者個概念性認(rèn)識。

　　提高絕緣結(jié)構(gòu)的力學(xué)強(qiáng)度或降低絕緣結(jié)構(gòu)的承力水平，都有利于保持絕緣的完整性和有效性，這就是玻璃纖維力學(xué)增強(qiáng)樹脂電氣絕緣干式變壓器的結(jié)構(gòu)精髓。

　　性能指標(biāo)溫度純樹脂澆注體玻纖增強(qiáng)樹脂彎曲強(qiáng)度拉伸強(qiáng)度介電損耗Tan相對介電體積電阻率pIIcm對縮比件的絕緣結(jié)構(gòu)按所關(guān)注的診斷因子可能是多個因子進(jìn)行測定，并獲得相應(yīng)的熱壽命方程，比較后獲得比較保守的壽命方程，以此作為變壓器的熱壽命方程；用此方程來代變壓器的耐熱特性，并相應(yīng)獲得變壓器耵值。

　　對縮比件模擬獲得的變壓器熱壽命方程的可靠性驗(yàn)證按保守的熱壽命方程和變壓器的實(shí)際運(yùn)行條件確定獲得期望運(yùn)行壽命時整體變壓器必須承受和通過的加速熱老化的試驗(yàn)條件。按此條件進(jìn)行整體變壓器熱老化試驗(yàn)俗稱放大試驗(yàn)，若通過了加速熱老化試驗(yàn)，則可以證明該型號的變壓器有預(yù)期的使用壽命，且熱壽命方程有效。

　　變壓器的耐熱等級試驗(yàn)可參考相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)1我廠設(shè)計(jì)生產(chǎn)的，級變壓器通過嚴(yán)格的試驗(yàn)程序考核，按平均120的實(shí)際運(yùn)行溫度，通過了預(yù)期60年使用壽命的評估試驗(yàn)。

　　8結(jié)束語以固體絕緣為特征的樹脂澆注干式變壓器是種極具生命力的城網(wǎng)終端變壓器。以其長壽命免維護(hù)可靠性不會有災(zāi)難性事故發(fā)生等系列的性能優(yōu)勢快速取代著油浸變壓器。從第臺樹脂澆注干式變壓器的誕生至今已有近半個世紀(jì)的歷史。良好的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和記錄證實(shí)了其生命力。

　　長期熱作用老化是這類變壓器比較主要的老化失效形計(jì)材料選用上都必須給予足夠的重視。

　　血617以1奴136761于海年譯。616他136恤記behaviourofcastepoxyresins繞注環(huán)氧樹脂的電氣及介電特性沈陽遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1997.

　　第作者簡介張長增，男，1966年生，河南人，大學(xué)本科，工程師。研宄領(lǐng)域樹脂絕緣干式變壓器及電抗器固體絕緣技術(shù)的應(yīng)用。已發(fā)論文2篇。

　　編輯滕召旗上接第22頁測試彎曲關(guān)節(jié)系統(tǒng)在閥的出口安裝個壓力傳感器來測量人造關(guān)節(jié)的內(nèi)部壓力，因?yàn)閺椥詺ぽS線形的，直接測量人造關(guān)節(jié)的彎曲角似乎較難，但彈性殼的長度變化和彎曲角度是成線性比例的，而彈性殼的長度變化可以通過個位移傳感器來測試。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)3.數(shù)字閥通過，計(jì)算機(jī)運(yùn)行個控制程序來控制。從壓力傳感器和位移傳感器傳來的信號在紫外線波器中被即時記錄。實(shí)驗(yàn)結(jié)果4.

　　1數(shù)字閥2彈簧3位移傳感器4金屬線5壓力傳感器6關(guān)節(jié)5結(jié)論節(jié)，并且建立了彎曲關(guān)節(jié)的充氣壓強(qiáng)與彎曲角之間的靜態(tài)關(guān)系。由4中可實(shí)驗(yàn)值與理論曲線很接近，從而證明了理論模型的正確性。對于彎曲關(guān)節(jié)的精確控制和實(shí)際應(yīng)用還有待于進(jìn)步研宄。

　　理查德摩雷，李澤湘，夏恩卡薩思特里。機(jī)器人操作的數(shù)學(xué)導(dǎo)論北京機(jī)械工業(yè)出版社，1997.

　　劉鴻文主編。材料力學(xué)。北京高等教育出版社，1992.

　　第作者簡介陳剛，男，1976年生，重慶市人，碩士研究生。研宄領(lǐng)域機(jī)電控制。

　　編輯滕召旗