Բարձր ջերմաստիճանի պայմաններում էլեկտրաէներգիայի կոնդենսատորների կարգավիճակի պակասի հատկությունները և կյանքի ժամկետի կանխահաշվումը

Բարձր ջերմաստիճանի պայմաններում էլեկտրական կոնդենսատորների հանգամանքի բնութագիրը և ծառայումը նախատեսելու մոդելը

Էլեկտրական համակարգերի շարունակական ընդլայնման և բեռնավորումների պահանջների աճի հետ էլեկտրական սարքավորումների աշխատանքային պայմանները դառնում են ավելի բարդ։ Միջավայրի ջերմաստիճանի աճը դարձել է էլեկտրական կոնդենսատորների ավարտային աշխատանքի հիմնական գործոնը։ Որպես էլեկտրաէներգիայի փոխանցման և բաշխման համակարգերի կարևոր կազմակերպիչներ, էլեկտրական կոնդենսատորների հանգամանքը անմիջապես ազդում է էլեկտրաէներգետիկ ցանցի անվտանգության և կայունության վրա։ Բարձր ջերմաստիճանի պայմաններում կոնդենսատորների դիէլեկտրիկ նյութերը ավելի արագ ծաղկում են, ինչը առաջ է բերում էլեկտրական հանգամանքի նշանակալի վատացման, ծառայումը կրճատելու և համակարգի հանգամանքի հնարավորության մեջ առաջընթաց։

1. Հանգամանքի բնութագիրը ուսումնասիրելու հետազոտություն
1.1 XCTest-ի կազմակերպումը

Նշված է 10 կՎ նորմալ լարման և 100 կվար բացարձակ գումարով զուգահեռ էլեկտրական կոնդենսատորները՝ GB/T 11024.1—2019 պահանջներին համապատասխանող, 志强不翻译术语IEE-Business։ Թեստային համակարգը ներառում է OMICRON CP TD1 կոնդենսատորի թեստերի սարք և ME632 դիէլեկտրիկ կորուստի անալիզատոր, ջերմաստիճանը կարգավորվում է KSP-015 բարձր ջերմաստիճանի ծաղկման հետազոտական խորանարդով։ Կազմակերպվել են երեք ջերմաստիճանի մակարդակներ՝ 70 °C, 85 °C և 100 °C, յուրաքանչյուր մակարդակում փորձարկվող հինգ նմուշ։ Թեստային գործընթացը հետևում է IEC 60871-2-ին, նորմալ լարումը շարունակական կիրառելով ծաղկման ժամանակ, ինչպես իրական աշխատանքային պայմանների սիմուլյացիա։

1.2 Դիէլեկտրիկ կորուստի հանգամանքը

Բարձր ջերմաստիճաններում դիէլեկտրիկ կորուստը (tanδ) ցուցաբերում է նշանակալի ջերմաստիճանի կախվածություն։ 70 °C ջերմաստիճանում tan&δ;-ն դանդաղ աճում է ժամանակի ընթացքում, մնալով աշխատանքային սահմաններում, ինդիկատոր է կայուն դիէլեկտրիկ հանգամանքի մասին։ 85 °C ջերմաստիճանում աճի արագությունը արագացում է, կորի գնահատականը դառնում է ավելի թեք, որոշ նմուշներ ավելի ուշ գերազանցում են ստանդարտ սահմանները։ 100 °C ջերմաստիճանում tanδ-ն աճում է նշանակալիորեն հետ գնահատականով կորով, ցուցաբերելով ջերմային ծաղկման կարևոր բնութագիրը։

1.3 Կոնդենսատորության փոփոխությունները

Ջերմաստիճանի աճը նշանակալիորեն ազդում է կոնդենսատորության կայունության վրա, ցուցաբերելով կարևոր փոփոխություններ։ Ավելի ցածր ջերմաստիճաններում կոնդենսատորության շեղումը մնում է թույլատրելի սահմաններում, ցույց տալիս լավ կայունություն։ Միջին ջերմաստիճաններում կոնդենսատորությունը սկսում է նշանակալիորեն կորունալ, շեղումը մոտենում է աշխատանքային սահմաններին։ Բարձր ջերմաստիճաններում կոնդենսատորությունը կրճատվում է արագ, գերազանցելով թույլատրելի շեղումը, ցուցաբերելով արագ հանգամանքը։

2. Ծառայումը նախատեսելու մոդելի զարգացում
2.1 Հանգամանքի տվյալների վերլուծություն

chiedian shuju de fenxi bu tong wen du shuiping de huai hua su du jin xing le bi jiao fen xi，fen xi le wen du he ji su yin zi zhi jian de guan xi。ji yu die dian suo shi、rong liang pian yi he ju xue di zu deng guan jian can shu，jian li le zong he gu zhang zhun ze。jie guo biao ming，gao wen xia de xing neng huai hua ji su jin xing jia kuai，ji su yin zi yu wen du cheng zhi zhi guan xi。shi ju ni he de xie ding xi shu gao，zheng ming le qiang de tong ji xian zhuang xing。shi yong Ahrhenius fang cheng jin xing le ji su yin zi de ji suan，bao han shi yan cai de huo xing neng he Boltzmann chang shu，yi ci jian li le wen du-he ji su yin zi de ding liang guan xi。

2.2 Ahrhenius mokeli de ying yong

Rishe tu 1 suo shi，shi yan shu ju zai dui shu wen du（1/T）zu biao xi tong zhong jin xing ni he，de dao le qiang de xian xing xiang guan xing。ni he xian de po du dui ying yu hu huo neng Ea（dan wei kJ/mol），biao shi lao hua guo cheng de neng liang zhang ai，yu li lun qi dai xiang yi zhi。gao de xie ding xi shu zheng ming le shi yan shu ju yu Ahrhenius mokeli zhi jian you xiu xiu de yi zhi xing。95% xin ren qu fen xi biao ming，yu ce jie guo jiu tong ji xue er yan shi ke kao de。shi yan jie guo biao ming，在测试温度范围内，性能退化率与温度显著呈指数关系。基于不同温度点的寿命数据，建立了温度与使用寿命之间的数学模型。

2.3 寿命预测的实施
寿命预测基于累积损伤理论，该理论叠加了不同温度条件下的损伤效应。预测方法综合考虑了材料老化速率、环境温度波动和负载变化等因素。运行周期被划分为n个时间间隔，每个间隔的损伤由工作温度和持续时间确定。通过在线监测系统以1小时的采样间隔获取温度数据，确保数据的连续性和准确性。将测得的温度输入Arrhenius方程，计算每个间隔的等效运行时间。所有间隔的累积损伤得出预测的剩余使用寿命[4]。使用加速老化试验结果验证预测精度，模型计算与实验数据之间的平均偏差保持在±8%以内。

3. 应用与验证
3.1 预测精度分析

通过加速老化试验和实际运行数据相结合的方法验证预测模型。选取多个不同服役年限的电力电容器批次进行性能测试，并将结果与模型预测值进行比较。如表1所示，对于5年运行组，实测平均寿命为4.8年，预测值为5.2年，相对误差为7.7%；对于8年组，实测值为7.6年，预测值为8.3年，相对误差为8.4%；对于10年组，实测值为9.5年，预测值为10.2年，相对误差为6.9%。误差源分析表明，环境温度波动是影响预测精度的主要因素。当日温差超过20°C时，模型预测误差增加到12%。此外，负载变化引起的温度波动也会导致预测误差增加4.2%。

3.2 工程应用建议

如表2所示，当环境温度保持在75°C以下时，设备寿命退化率降低58%。安装位置温度每降低5°C，预期使用寿命增加18.5%。通过改善通风，测试现场的环境温度平均降低了7.2°C，电容器性能参数的稳定性提高了32%。在线监测系统的温度数据显示，实施智能通风后，设备周围的最高温度下降了11.3°C，平均温度下降了8.7°C。该寿命预测模型在某500kV变电站中应用了一年，成功发出了六次潜在故障预警，预防性维护效率提高了43%。维护数据分析表明，基于模型预测的维护和更换决策准确率达到87%，比传统的时间基维护提高了35%。模型指导的设备管理策略使维护成本降低了27%，设备可用性提高了15%。

4. 结论

通过系统的加速老化试验和数据分析，本研究揭示了高温环境对电力电容器性能退化的影响，并基于阿伦尼乌斯方程建立了寿命预测模型。实验结果表明，环境温度是影响电容器寿命的关键因素：温度每升高10°C，使用寿命减少42.5% ± 2.5%。关键性能参数如介质损耗、电容和绝缘电阻随着温度升高显示出显著的退化趋势。开发的寿命预测模型达到了90%以上的预测精度，为电力电容器的维护和更换决策提供了科学依据。