Зависимость числа перегибов Nот температуры изоляции определяется законом Аррениуса, связывающем скорость химической реакции с температурой J, при которой эта реакция происходит.
V º еaJ, (3-1)
где a– коэффициент, постоянный для данной реакции;
В связи с этим срок полного равномерного износа изоляции Т(до момента, при котором прочность ее составляет 20% начальной) на основании (3-1) и согласно опытным данным
Т = B е-aJ, (3-2)
где B- постоянный коэффициент, определяемый классом
изоляции;
J- температура обмоток;
a - постоянный коэффициент, определяющий скорость
старения изоляции.
Величину коэффициента a задает требование ГОСТ 14209-85 известное как 6-градусное правило – увеличение температуры на 60С ведет к уменьшению срока службы изоляции вдвое, то есть
Т(J)/Т(J+6) = B е-aJ/ B е-a (J+6) = 2
е6a = 2или 6a = Ln2,что дает a» 0,1155245.
Исходя из выражения (3-1), и считая процесс старения изоляции равномерным, можно ее износ за время tоценить в долях единицы следующим образом
x = t/Т = (t/B)еaJ . (3-3)
Согласно ГОСТ 11677-85 [л2] нормальный срок службы трансформатора - 25 лет - достигается при постоянной температуре обмотки Jном = 980С, то есть
Тном = B е-a98, (3-4)
xном = t/Тном = (t/B)еa98 (3-5)
В расчетах чаще пользуются не этими величинами, а вводят понятие относительного износа изоляции c при температуре J
c = x/xном = Тном/Т = еa(J-98) (3-6)
При номинальной температуре J= 980С имеем относительный износ изоляции обмоток, равный единице, при температуре 1040С относительный износ станет равным 2,0, а при 920С – 0,5 .
Вопрос – каков будет срок службы трансформатора,
если обмотки работают при температуре
1100С?
Ответ – через 6 лет и 3 месяца механическая прочность
бумажной изоляции обмоток достигнет уровня
20% от первоначальной, и трансформатор при-
дётся менять. Это – расплата за перегрузку,
т. к. изоляция трансформатора как бы "жила"
в 4 раза интенсивнее, в 4 раза быстрее израсхо-
довала свой ресурс.
Так как cне зависит от времени, то эту величину можно рассматривать и как относительный износ, и как относительную скорость износа.
Если температура обмотки изменяется во времени, то разбив каждый участок кривой на более мелкие части Dtk, можно внутри них считать температуру неизменной, и для каждого значения Jпо выражению (3-6) рассчитать значение относительного износа изоляции обмоток ck.
Имея такие значения, например за сутки, можно найти среднесуточное значение cс.
N
cс = 1/1440 åck Dtk . (3-7)