Degradaciakarakterizaĵoj kaj vivdaŭroprognozo de elektraj kondensatoroj en alta temperaturo kondiĉoj

Karakterizaĵoj de Prestaĵmalpliiĝo kaj Vivo-Prognozo de Enerĝikondensiloj en Alttemperatura Kondiĉo

Kun la daŭra vastiĝo de energisistemoj kaj pligrandiganta ŝarĝdemando, la operaciuma medio por elektraj aparatoj estas iĝinta ĉiam pli komplika. La altiĝo de la ĉirkaŭa temperaturo estas aperinta kiel klava faktoro afektanta la fidan operacion de enerĝikondensiloj. Kiel esencaj komponantoj en transdonaj kaj distribuaj sistemoj, la malpliiĝo de la prestaĵoj de enerĝikondensiloj direktas impakton al la sekureco kaj stabileco de la reto. Sub alttemperataj kondiĉoj, la dielektrikaj materialoj ene de kondensiloj veturas pli rapide, kondukante al signifa malbonigo de la elektra prestaĵo, mallongigita servoperiodo, kaj eble sistemo-falprovo.

1. Studo pri Karakterizaĵoj de Prestaĵmalpliiĝo
1.1 Eksperimenta Aranĝo

Paralelaj enerĝikondensiloj kun nombrita tensio de 10 kV kaj kapacito de 100 kvar estis elektitaj kiel testspecimenoj, kontentigantaj la postulojn de GB/T 11024.1—2019, Shunt Capacitors for a.c. power systems with a rated voltage above 1000 V – Part 1: General. La testa sistemo inkludis OMICRON CP TD1 kapacitan testilon kaj ME632 dielektrikan perdon analizilon, kun temperaturo regita per KSP-015 alta-temperatura veturĉambro. Tri temperaturniveloj—70 °C, 85 °C, kaj 100 °C—estis agorditaj, kun kvin specimenoj testitaj je ĉiu nivelo. La testa proceduro sekvis IEC 60871-2, aplikante nombritan tension kontinue dum veturo por simuli realajn operaciujn kondiĉojn.

1.2 Degradado de Dielektrika Perdo

Sub altaj temperaturoj, dielektrika perdo (tanδ) montris signifan temperaturdependon. Je 70 °C, tan&δ; pligrandiĝis malrapide tra tempo, restante en operaciaj limoj, indikante stabilan izoladprestaĵon. Je 85 °C, la rapidumo de pligrandiĝo akcelis, kun la pendeco de la kurbo iĝanta pli dura; kelkaj specimenoj superis normajn limojn en la lastaj stadioj. Je 100 °C, tan&δ; pligrandiĝis akre kun dura kurbo, montrante tipajn karakterizaĵojn de termala veturo.

1.3 Karakterizaĵoj de Kapacitokvanto-Variado

Temperaturaltiro signife afektais la stabilecon de kapacitokvanto, kun klara stadiodependa konduto. Je malaltaj temperaturoj, la kapacitokvanto-devio restis en tolerindaj limoj, montrante bonan stabilecon. En la mezatemperatura gamo, la kapacitokvanto komencis notinde malkreski, kun devio proksimiĝanta al operaciaj limoj. Sub altaj temperaturoj, la kapacitokvanto rapide malkreskis, superante tolerindan devion, indikante akcelitan malbonigon.

2. Disvolvi Modelon de Vivo-Prognozo
2.1 Analizo de Prestaĵmalpliiĝodatumoj

Komparante malpliiĝorapidumojn inter diversaj temperaturniveloj, la rilato inter temperaturo kaj akcelofaktoro estis analizita. Kompleta defektkriterio estis starigita bazita sur klavaj parametroj kiel dielektrika perdo, kapacitokvanto-devio, kaj izolada rezisto. La rezultoj indikis ke la prestaĵmalpliiĝo akcelis signife sub altaj temperaturoj, kun la akcelofaktoro montranta eksponentan rilaton kun temperaturo. Datumkonformigo donis altan korelaciokoefficienton, konfirmante fortan statistikan signifon. La Arrhenius-ekvacio estis uzita por kalkuli la akcelofaktoron, inkluzive eksperimente derivitan aktivigon kaj Boltzmannan konstanton, do starigante kvantan temperaturo-akcelrelacion.

2.2 Apliko de la Arrhenius-Modelo

Kiel montras Figuro 1, eksperimentaj datumoj estis konformigitaj en log-lifetime kontraŭ inversa temperaturo (1/T) koordinatsistemo, donante fortan linearan korelacon. La pendeco de la konformigita linio korespondas al la aktiviga energio EaEa (en kJ/mol), reprezentanta la energian barieron de la veturproceso, kaj konvenas bone kun teoriaj atendoj. Alta korelaciokoefficiento konfirmas ekscelan konformon inter la eksperimentaj datumoj kaj la Arrhenius-modelo. 95% fidintervalanalizo indikas statistike fidindajn prognozojn. Eksperimentaj rezultoj montras ke, en la testita temperaturgamo, la rapidumo de prestaĵmalpliiĝo estas signife eksponente rilata al temperaturo. Bazita sur vivdatumoj je diversaj temperaturpunktoj, matematika modelo rilatanta temperaturon kaj servoperiodon estis starigita.

2.3 Realigo de Vivo-Prognozo
La vivo-prognozo estas bazita sur la kumulativa danĝeroteorio, kiu supermetas danĝeroefektojn sub diversaj temperaturaj kondiĉoj. La prognozometodo komprene konsideras faktorojn kiel materiala veturrapidumo, temperaturfluktuoj de la medio, kaj ŝarĝvariaĵoj. La operaciuma ciklo estas divida en n tempintervaloj, kun la danĝero en ĉiu intervalo determinata de la operacia temperaturo kaj daŭro. Temperaturodatenoj estas akiritaj per enreta monitoradosistemo kun provintervalo de 1 h por certigi datenkontinuecon kaj akuratecon. La mezuritaj temperaturoj estas enmetitaj en la Arrhenius-ekvacion por kalkuli la ekvivalentan operaciuman tempon por ĉiu intervalo. La akumulita danĝero tra ĉiuj intervaloj donas la prognozitan restantan servoperiodon [4]. La prognoza akurateco estas validigita per akcelitaj veturtestrezultoj, kun la meza devio inter modelkalkuloj kaj eksperimentaj datumoj tenita en ±8%.

3. Apliko kaj Kontrolo
3.1 Analizo de Prognoza Akurateco

La prognozmodelon estas kontrolita per kombinita metodo de akcelitaj veturtestoj kaj realaj operaciuj datumoj. Multaj partoj de enerĝikondensiloj kun diversaj servoperiodoj estas elektitaj por prestaĵotesto, kaj la rezultoj estas komparitaj kun modelprognozoj. Kiel montras Tablo 1, por la 5-jara operaciuma grupo, la mezurita meza vivo estas 4.8 jaroj kaj la prognozvaloro estas 5.2 jaroj, donante relativan eraron de 7.7%; por la 8-jara grupo, la mezurita valoro estas 7.6 jaroj kaj la prognozvaloro estas 8.3 jaroj, kun relativa eraro de 8.4%; por la 10-jara grupo, la mezurita valoro estas 9.5 jaroj kaj la prognozvaloro estas 10.2 jaroj, rezultante en relativa eraro de 6.9%. Erarsource-analizo montras ke temperaturfluktuoj de la medio estas la ĉefa faktoro afektanta prognozan akuratecon. Kiam la taga temperaturvario superas 20 °C, la modela prognozeraro pligrandiĝas al 12%. Aldone, temperaturfluktuoj kaŭzitaj de ŝarĝvariaĵoj kontribuas al pligrandiĝo de prognozeraro je 4.2%.

3.2 Ingeniera Apliko Rekomendoj

Kiel montras Tablo 2, kiam la ĉirkaŭa temperaturo estas tenita sub 75 °C, la rapidumo de aparataro-veturo malpliiĝas je 58%. Por ĉiu 5 °C malpliiĝo de instalado-loka temperaturo, la atendata servoperiodo pligrandiĝas je 18.5%. Per plibonigo de ventilo, la ĉirkaŭa temperaturo je la testlokajo estis malpliigita je averaĝe 7.2 °C, rezultante en 32% plibonigo de la stabileco de kondensil-prestaĵparametroj. Temperaturdatumoj de la enreta monitoradosistemo indikas ke post la realigo de inteligenta ventilo, la maksimuma temperaturo ĉirkaŭ la aparatoj malpliigis je 11.3 °C kaj la averaĝa temperaturo je 8.7 °C. La vivo-prognozmodelon estis aplikita en 500 kV substacio dum unu jaro, sukcese eldonante fruaĵvarnejon por ses potencialaj defektoj, pligrandigante la efikecon de preventiva manteno je 43%. Mantendatumanalizo montras ke mantena kaj anstataŭigdecidoj bazitaj sur modelprognozoj atingis akuratecon de 87%, reprezentante 35% plibonigon super tradicia tempo-bazita manteno. La model-gvidita aparataradministrstraategio malpliigis mantenkostojn je 27% kaj pligrandigis aparatarhaveblecon je 15%.

4. Konkludo

Per sisteme akcelitaj veturtestoj kaj datumanalizo, ĉi tiu studo reveles la influon de alta-temperatura medioj sur la prestaĵmalpliiĝon de enerĝikondensiloj kaj starigas vivoprognozmodelon bazitan sur la Arrhenius-ekvacio. Eksperimentaj rezultoj montras ke la ĉirkaŭa temperaturo estas klava faktoro afektanta la kondensil-vivon: por ĉiu 10 °C pligrandiĝo de temperaturo, la servoperiodo malpliigas je 42.5% ± 2.5%. Klavaj prestaĵparametroj kiel dielektrika perdo, kapacitokvanto, kaj izolada rezisto montras signifan malbonigotrendon kun altiĝo de temperaturo. La disvolvita vivoprognozmodelo atingas prognozan akuratecon super 90%, provizante sciencajn bazon por mantena kaj anstataŭigdecidoj de enerĝikondensiloj.