�*收稿日期:2006-12-25电力电容器的热老化周存和(桂林电力电容器有限责任公司,桂林541004)摘�要:对电力电容器用绝缘材料的热老化规律,以及它与热性能的区别进行了讨论。并对绝缘材料热老化的理论基础�阿仑尼乌斯公式,以及不同绝缘等级的寿命减半的规则作了简单介绍。还对今后电容器的研究重点,提出了四点意见。关键词:电容器;�绝缘材料;�热性能;�热老化;�热寿命中图分类号:TM531.40�文献标识码:B�文章编号:1002-0349(2007)06-20-03TheThermalAgingofPowerCapacitorZHOUCun-he(GuilinPowerCapacitorCo.,Ltd,Guilin541004,China)Abstract:Thearticlediscussedthermalagingruleofinsulatingmaterialofpowercapacitorandthedifferencebetweenthermalcharacterandaging.TheArrheniusformulaisintroducedthatistheoret-icalfoundationofinsulationmaterialagingandthedifferentinsulationclassesrulesofitslifecuttingdownhalfsimply.Foursuggestionsofcapacitorresearchesemphasisinfuturearepresented.Keywords:Capacitor;Insulatingmateria;lThermalcharacter;Thermalaging;Thermallife��随着电容器投运时间的增长,在电、温度变化以及其它因素(例如微量水分、残余氧气等等)的联合作用下,它的各方面性能总会逐渐下降而接近它的寿命终点,这就是通常说的所谓�老化�。电力电容器的老化可以简单地分为两大类:电老化与热老化。本文就其中之一的热老化进行讨论。电力电容器中容易老化的绝缘材料主要有聚丙烯薄膜、浸渍用油(现阶段多为芳香族化合物)、电缆纸。瓷套使用得当时,一般寿命远比以上材料长得多,在此不予讨论。热(温度)对电力电容器的影响,严格地讲应分为两方面:一是其绝缘材料短时间的行为,理应把它视为热性能为宜;另一是长时间才能显露出来的、由量变到质变的累积行为,即热老化。所谓热性能,是说随着温度的变化,该性能指标也将随之同步变化,即使在最高允许使用温度以下的正常范围内也是这样,而且几乎不需要时间,如果某项性能随着温度的升高而变坏,它还会随温度的回归而恢复,自然就谈不上所谓老化。比如铝金属化膜介电强度与温度的关系(图1)[1],以及某两种型号(分别由二异丙基萘和PCB浸渍)电容器(图2)电阻的热性能就非常典型,应当属于这一类。图1�铝膜电容器的介电强度与温度的关系而绝缘材料热老化则是完全与此不同的。如果说上面的热性能可以归之为物理行为的话,那么热老化应该划归化学行为的范畴,因为该类行为包括大分子的主链与侧基断裂、热氧化裂解、水解,以及固体材料弹性下降进而脆化等化学反应。大家知道,绝缘材料热老化的理论基础正是化学反应动力学中的阿仑尼乌斯(Arrhenius)公�20�第28卷�第6期2007年12月�������������电力电容器PowerCapacitor���������������Vo.l28�No.6Dec.2007图2�某两种型号电容器电阻与温度的关系式。即化合物的化学反应速率常数k可由下式来描述:k=Ae-�E/RT(1)式中��E�化学反应活化能,卡;R�玻尔兹曼气体常数,1.98卡/克分子/�;T�凯尔文温度,即�+273;A�特定常数,它是分子热运动时碰撞频率的量度。对(1)式两边同时取自然对数,则有:lnk=-�E/RT+lnA(2)而k值,按热力学与统计力学的观点,对单一化合物分子而言,可视为其活化能大于�E的分子个数n(即将起化学反应的分子数)与总分子数N之比,即:k=n/N(3)所以说k越大,参与化学反应的分子就越多,绝缘材料的老化程度也就越深,该材料离寿命终点也就越近,因此它的大小就可以代表该材料的老化寿命L,若令B=�E/R(如改为常用对数,则此数为�E/2.3R),D=lnA,则有:L=-B/T+D(4)对每一种特定的绝缘材料而言,B、D均为常数,即绝缘材料的热老化寿命L,在半对数(纵)坐标图上,与1/T(横坐标)的关系是斜率为负值的线性函数,它的典型直线见图3。而它的斜率,亦即化学反应活化能(与玻尔兹曼气体常数之比)值,则需要通过相应的加速热老化试验来得到,这类试验亦有相应的指导规程来规范,在此不予讨论。图3�某代表性绝缘材料的热老化寿命函数图解图3中上、下置信限分别代表了对试验数据进行处理时,对寿命可信度进行回归分析采用的95%置信区间线。与电力电容器的设计寿命含义相同,...
