Afköfukar sem orsakast við háa hita og áætlanir líftíma af rafmagnstöflu
Eiginleika dalkar og líkanið fyrir líftíma af störfugjafum við háa hitastigi
Með óhlutleysu víddarvaxta á störfunarkerfum og auknum þrautkröfnum hefur vinnusvið verktækja orkaorðað sig sem allt meira flókið. Hækkandi umhverfis hiti hefur orðið aðalþáttur sem áhrifar öruggu virkni störfugjafa. Sem mikilvægir einingar í kerfum fyrir brottför og dreifingu af orku, hafa eiginleikadalkar störfugjafa bein áhrif á öryggis- og stöðugleika rásanna. Við háa hitastigi aldast dielektrísk efni innan störfugjafa hraðari, sem leiðir til marktækra dalka í rafmagnseiginleikum, styttra notkunartíma og mögulega kerfissvik.
1. Rannsókn á eiginleika dalkar
1.1 Prófunarskipulag
Vegna prófunar voru valdir samhliða störfugjafar með merkt spenna 10 kV og kapasit 100 kvar sem prófunarsýnishorn, sem uppfylla kröfur GB/T 11024.1—2019, Samanflæðistörfugjafar fyrir aflkvírakerfi með merkt spenna yfir 1000 V – Aðila 1: Almennt. Prófunarkerfið innihéldi OMICRON CP TD1 kapasitmetri og ME632 dielektrísku tappróf, með hitastjórnun frá KSP-015 háhitakeldu. Þrjár hitastigsgreinar voru stilltar, 70 °C, 85 °C, og 100 °C, með fimm sýnishornum prófaðum á hverju stigi. Prófunarferlinu fylgdi IEC 60871-2, með merkt spenna áfengd á löngum tíma til að mynda raunverulegar virkni.
1.2 Dalkar í dielektrísku tappi
Við háa hita sýndu dielektrískar tappir (tanδ) sterka hitastofnun. Á 70 °C stóð tanδ sjálfsétt innan vinnusviðs, sem bendir á stöðug skynjarvirki. Á 85 °C hrattu stígurinn aukninga, með breytingu ferilsins í stefnu á stærri halla; sumar prófanir furðu yfir staðlað mark á seinustu tíma. Á 100 °C stóð tanδ upp brátt með steilum ferli, sem sýnir typlég dalka vegna hitaaldar.
1.3 Eiginleikadalkar í kapasiti
Hitastígur hafa stórt áhrif á stöðugleika kapasits, með klára stigsambandi. Á lága hitastigi var sveiflun í kapasiti innan leyfilegra marka, sem bendir á góða stöðugleika. Á miðalhitastigi byrjaði kapasitinn að minnka sérstakt, með sveiflun nálægt vinnusviðs markum. Á háa hitastigi minnkaðist kapasitinn hratt, yfirfarandi leyfilega sveiflu, sem bendir á hrattan dalk.
2. Útbúningur á líkani fyrir líftímapróf
2.1 Gögnaleit eftir eiginleika dalkum
Með samanburði á dalkahraða á mismunandi hitastigum var greint samband milli hits og skyndunarþáttar. Samantektarregla var stofnuð á grunnvelli aðalskynjanda, eins og dielektrísk tappa, sveiflun í kapasiti, og skynjarþrot. Niðurstöðurnar benda til að eiginleika dalkar hrattu á höfuðstöðu við háa hita, með skyndunarþætti sem sýnir eksponentialsamband við hita. Gögnaleit gaf hætt hlutfall, sem staðfesti sterka tölfræðilega álit. Arrhenius-jöfnun var notuð til að reikna skyndunarþátt, með reiknuð virkiorku og Boltzmanns fastann, sem stofnði kvantitífa samband milli hits og skyndunar.
2.2 Notkun Arrhenius-líkansins
Svo sem sýnt er í Mynd 1, voru prófunargögn fitt í log-lífstími gegn andhverfu hita (1/T) hnitkerfi, sem gaf sterkt línulegt samband. Halli fitlandsins samsvarar virkiorku Ea (í kJ/mol), sem táknar orkufald aldarferlisins, og samsvarar vel við skoðanir. Hætt hlutfall bendir á frábær samsvar milli prófunargagna og Arrhenius-líkansins. 95% traustsamræmisgreining bendir á tölfræðilega trúaðar spádomur. Prófunarniðurstöður sýna að, innan prófaðs hitastigasviðs, sé hraði eiginleika dalka sterkt eksponentialsamband við hita. Byggð á líftímagögnum á mismunandi hitapunktum, var stofnað stærðfræðilegt líkan sem tengir hita og notkunartíma.
2.3 Útfærsla á líftímaspá
Líftímaspá er byggð á samanlagða skemmunar kenningu, sem leggur saman skemmunarefni undir mismunandi hitaskilyrðum. Spáaðferðin hefur í huga mismunandi þætti eins og aldurarmarkhönnun, umbýlis hitaflukt og þrautabreytingar. Virknartíminn er skiptur í n tíma bil, með skemmun í hverju bilu ákveðin af virkningshitamælingum og lengd. Hitagögn eru safnað með vefbundið áhorfarkerfi með mælingartímabil 1 klst. til að tryggja samfelldni og réttindi. Mælda hita er sett inn í Arrhenius-jöfnuna til að reikna jöfnu virknings tíma fyrir hver bil. Samlögð skemmun á öllum bilum gefur spáðan leifandi notkunartíma [4]. Nákvæmni spáarinnar er staðfest með hjálp skynduðrar aldurs prófunar, með meðaltalsskekkju á milli reikningar og prófunargagna haldið innan ±8%.
3. Notkun og staðfesting
3.1 Greining á spáaðferðar nákvæmni
Spáaðferðin er staðfest með samsettum aðferðarskynduðrar aldurs prófunar og raunverulegra virkningsgagna. Fjölbreyttar hópar af störfugjöfum með mismunandi notkunartíma eru valin fyrir prestandapróf, og niðurstöður eru sameinaðar við spáaðferðar útkomur. Svo sem sýnt er í Töflu 1, fyrir 5 ára virkningshóp, er mældur meðalnotkunartími 4.8 ár og spáður gildi 5.2 ár, sem gefur samhverfu skekkju 7.7%; fyrir 8 ára hóp, er mældur gildi 7.6 ár og spáður gildi 8.3 ár, með samhverfu skekkju 8.4%; fyrir 10 ára hóp, er mældur gildi 9.5 ár og spáður gildi 10.2 ár, sem gefur samhverfu skekkju 6.9%. Skekkju uppruni greining bendir á að umbýlis hitaflukt sé aðalþáttur sem áhrifar spáaðferðar nákvæmni. Þegar dagleg hitaflukt yfirfar 20 °C, stækkar spáaðferðar skekkjan í 12%. Auk þess, hitaflukt vegna þrautabreytinga gerir auk 4.2% við spáaðferðar skekkju.
3.2 Tillögur fyrir verklegt notkun
Svo sem sýnt er í Töflu 2, þegar umbýlis hiti er haldaður undir 75 °C, lækkar hraði eiginleika dalka um 58%. Fyrir hvert 5 °C lækkun á setningarstað hita, stækkar búðin notkunartími um 18.5%. Með auknu loftaflæði, lækkadi hiti við prófunarstað um meðaltal 7.2 °C, sem gefur 32% bætur í stöðugleika eiginleika störfugjafa. Hitagögn frá vefbundið áhorfarkerfi bendir á að eftir að nota snertilega loftaflæði, lækkadi hámarkshitinn við verktæki um 11.3 °C og meðalhitinn um 8.7 °C. Líftímaspáaðferðin var notuð í 500 kV undirstöðu á eitt ár, með framleiðslu á varskoðum fyrir sex mögulegar villur, sem stækkaði aðvaraskoðunar árangur um 43%. Gögn um viðhald bendir á að ákvörðunir um viðhald og skipting byggðar á spáaðferðar útkomur náðu 87% nákvæmni, sem er 35% bætur yfir hefðbundna tíma-bundið viðhald. Líkanaleiðbeinuð verktækjahandhæfsla lækkadi viðhaldskostnað um 27% og stækkadi notkunaraðil á verktækjunum um 15%.
4. Ályktun
Með þróaðu skynduðrar aldurs prófunar og gögnaleit, bendar þetta rannsókn á áhrif háa hita á eiginleika dalka störfugjafa og stofnar líftímaspáaðferð á grunnvelli Arrhenius-jöfnunnar. Prófunarniðurstöður bendar á að umbýlis hiti sé aðalþáttur sem áhrifar störfugjafa líftíma: fyrir hvert 10 °C hitaaukning, lækkar notkunartími um 42.5% ± 2.5%. Mikilvægir eiginleikar eins og dielektrísk tappa, kapasit, og skynjarþrot bendir á sterka dalka með hækkandi hita. Útbúnu líftímaspáaðferðin ná nákvæmni yfir 90%, sem gefur vísindalegan grunn fyrir ákvörðunir um viðhald og skipting störfugjafa.
