發電機熱絕緣等級賦值與半衰期曲線

康明斯發電機技術公司在本文解釋了發電機熱等級和溫升的含義，并概述了絕緣系統的預期半衰期，僅供康明斯發電機組的用戶及經銷商參考。
熱/絕緣等級
表1總結了iec 60085-2008和ieee std1 -2001所規定的熱等級定義。熱等級是指
與建議的最高連續總溫度（以攝氏度為單位，0c）數值相等的額定溫度。
nema mg1規定的絕緣系統分類，其中根據絕緣系統的耐熱性將其分為四類，用于設置溫度額定值。此等分類依據ieee std1而定。
溫升分為電阻溫升和etd（嵌入式溫度探測器）溫升。
表1：熱等級賦值
電阻溫升通過在低溫和熱穩定性條件下測量溫度加以確定。電阻溫升代表了iec60034-1表7和nema mg1第32部分表32-3所規定的最大溫升（delta t）并基于40ºc的環境溫度。
etd溫升最大值根據iec60034-1和nema mg1第32部分并基于40ºc的環境溫度進行確定。
如果總工作溫度升高10°c，則絕緣系統的預期熱壽命將會縮短50%。
圖1：h類絕緣系統的絕緣半衰期與溫度之間的關系
h類絕緣系統半衰期圖表
underwriters laboratories（ul）已經為所有可用的電氣絕緣材料設定了工作溫度和相關的預期壽命水平，并將這些材料劃分為與電機和設備相關的各種類別。
ul使用阿倫尼烏斯方程來建立時間和溫度之間的關系模型。阿倫尼烏斯方程（用于描述化學反應速率常數的溫度依賴性）可用于建立系統測試壽命與溫度之間的關系模型。通過以自然對數繪制時間與溫度之間的關系圖來簡化阿倫尼烏斯方程。
ul標準所描述的h類絕緣系統半衰期曲線如圖1所示。
■ 為根據h類絕緣系統的最高工作溫度（180ºc）運行系統，該絕緣系統的設計預期壽命為20khr。
■ 為在155ºc的溫度下運行h類絕緣系統，設計預期壽命為120khr。
■ 為在130ºc的溫度下運行h類絕緣系統，設計預期壽命為640khr。
■ 同理，為根據f類絕緣系統的最高工作溫度（155ºc）運行系統，該絕緣系統的設計預期壽命為20khr。
■ 為在130ºc的溫度下運行f類絕緣系統，設計預期壽命為120khr。
■ 綜上所述，在155°c的溫度下運行h類絕緣系統與在1300°c的溫度下運行f類絕緣系統具有相同的使用壽命。在1800°c的溫度下運行h類絕緣系統將與在155°c的溫度下運行f類絕緣系統相同。
半衰期的含義為在180ºc的溫度下（或f類絕緣系統在155°c的溫度下）連續運行時間長達20khr之后，與介電電阻相關的絕緣極限電強度將降至全新狀態時的原始值的一半左右。但這并不代表系統將會在20khr后失靈。
半衰期曲線表明，如果交流發電機的總工作溫度降低10°c，則絕緣系統的預期熱壽命大約延長200%（翻倍）。反之，如若交流發電機的總工作溫度升高10°c，則絕緣系統的預期熱壽命大約縮短50%（減半）。
在實際應用中，外加負載、連接負載或環境條件導致的電壓尖峰、污染、維護實踐等其他外部因素都可能對絕緣系統壽命產生影響，因此了解和限制這些因素將有助于延長絕緣系統和交流發電機的壽命。


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