材料在外界應力作用下，隨著(zhù)時(shí)間的延續，原有功能性逐漸喪失，這是材料的老化現象。當材料某項主要功能降低到某一數值，不能適應實(shí)際使用條件時(shí)，標志該材料已達到它的耐久性極限或稱(chēng)為壽命終了。一般使用條件的應力作用下材料老化到壽命終止的時(shí)間，通常需要3~5a，甚至更長(cháng)時(shí)間。如電機使用壽命一般為20a。為此不能待實(shí)際應用后來(lái)確定絕緣材料的作用，而是必須要有一種合理、較短的時(shí)間內獲得絕緣材料老化壽命的試驗方法，也就加速老化耐久性試驗，以滿(mǎn)足絕緣結構設計要求，提供材料篩選的依據。絕緣材料用于各種不同的電工產(chǎn)品，可起到某些方面的功能作用，例如浸漬漆在絕緣結構中主要是起到加強絕緣部件的整體性，防護絕于在哪結構受外界環(huán)境因素的侵蝕等作用。薄層絕緣材料主要用作隔電的襯墊和包扎。一種材料可能有幾種用途，在不同的應用場(chǎng)合起著(zhù)不同的功能作用，因而在老化壽命評定上也有不同的耐久性試驗指標。材料耐久性試驗，是一種模擬性試驗，是用增加施加的老化應力的強度或頻率，使之加速老化以縮短實(shí)驗室時(shí)間的方法，但加強的程度以不改變原來(lái)的老化機理為限度，即耐久性試驗結果與正常應力下實(shí)際壽命時(shí)間之間，應有一個(gè)穩定的轉換關(guān)系。材料耐久性試驗提供的只是“規定條件下的簡(jiǎn)單比較數據”，用于進(jìn)行材料之間的比較，它不同于絕緣結構的壽命試驗，不存在材料之間的形容性問(wèn)題。進(jìn)行材料之間比較，必須在同一條件下試驗才有效，試驗條件不同，試驗方法不同，試驗結果就不同，缺乏可比性。
低壓電器設備材料的老化主要由熱引起，評定絕緣材料長(cháng)期耐熱性的方法在不斷發(fā)展，很長(cháng)時(shí)間是用A、E、B、F、H、200℃、220℃、250℃級來(lái)劃分絕緣材料和絕緣結構的耐熱等級。隨著(zhù)絕緣材料和電工產(chǎn)品發(fā)展，絕緣材料和絕緣結構的耐熱性既有聯(lián)系又有區別，有必要分別來(lái)表示。1974年國際電工委員會(huì )推薦采用溫度指數和耐熱概貌來(lái)表達絕緣材料的長(cháng)期耐熱性。溫度指數是在特定試驗條件下，規定的熱壽命時(shí)間所對應的溫度，一般指相當于20000h的攝氏溫度。到1982年國際電工委員會(huì )提出耐熱指數，由兩個(gè)溫度值組成，第一個(gè)溫度值是溫度指數；第二個(gè)是半壽命溫差。半壽命溫差是耐熱關(guān)系中，溫度指數對應的壽命減少一半時(shí)，相應溫度的差值。耐熱指數更便于材料進(jìn)行比較。熱老化試驗的理論依據 提高溫度可以加速材料的老化。熱老化試驗是將材料暴露在比預計工作溫度高的溫度下，測定其某些性能隨時(shí)間的變化，來(lái)取得熱壽命，從而確定熱性關(guān)系。再用外推法求取材料溫度指數和半壽命溫差。也可將被試材料與已有使用經(jīng)驗的參考材料，同時(shí)在相同條件下進(jìn)行對比老化試驗，有參考材料耐熱關(guān)系，允許使用溫度中，求取被測試材料的溫度指數，成為相對溫度指數。常規法評定材料的耐熱指數 國內外長(cháng)期沿用的試驗方法是常規老化法（CA），通常是在三個(gè)溫度老化，最好是四個(gè)溫度老化而得到相應的壽命，這樣可以通過(guò)一元線(xiàn)性回歸分析計算出式中的兩個(gè)常數，得到被測試材料的壽命線(xiàn)性方程，再外推到20000h，所對應的溫度即為該材料長(cháng)期最高工作溫度，即溫度指數和相應半壽命溫差。耐熱指數用TI-HIC來(lái)表示。
常規老化法評定的試驗程序如下：正確選用老化烘箱及制備試樣 老化烘箱應能保持試驗溫差±2℃以?xún)?，其換氣量范圍在100~150次/h。正確選定參數和實(shí)效標準 選擇作為評定材料熱壽命的性能參數要與絕緣材料在使用中承擔的主要功能相一致，同時(shí)能反應老化過(guò)程中主要變化。由于老化過(guò)程中各種性能的老化速率不等，因此材料應根據使用場(chǎng)所和老化機理來(lái)選擇一個(gè)或幾個(gè)評定熱壽命的性能參數。選擇合適的老化溫度和周期 為了統計、檢驗耐熱關(guān)系是否呈線(xiàn)性，以及保證溫度外推的可靠性。選用溫度不應過(guò)高，試驗至少在三個(gè)或四個(gè)老化溫度下進(jìn)行。選擇的最低老化溫度實(shí)效時(shí)間中值應不少于5000h。最高老化溫度實(shí)效時(shí)間中值不少于100h，各相鄰老化溫度的差值通常取20K。如果最高老化溫度超過(guò)材料的熔點(diǎn)或軟化點(diǎn)，則差值可減少，但不要少于10K。為求取溫度指數，外推不超過(guò)25K。對周期性老化方式，最好在各老化溫度下，是試樣實(shí)效前，經(jīng)歷大致相等的周期數。熱老化試驗由中溫開(kāi)始為宜，可以起到探索試驗的作用，判斷材料的耐熱性與實(shí)現估計是否相符。如果估計高了，將此溫度點(diǎn)作為最高溫度點(diǎn)的試驗，再向低溫選取老化溫度。數據處理及溫度指數、半差值、耐熱指數的求出 常規法評定的溫度指數用TI表示，必須要表明老化性能參數和失效標準，因為不同的老化性能參數和失效標準，基耐熱指數不一定相同，國內對材料評定常用溫度指數TI代表，而且經(jīng)常忽略半差值HIC，因此表達不夠完整，但均為同行業(yè)所理解。熱重點(diǎn)寫(xiě)法評定材料的耐熱指數 常規老化法（CA）是國際上公認的壽命試驗方法，有較高的可靠性，但是試驗要一年左右的時(shí)間，消耗大量的人力和物力，這對新型絕緣材料的應用很不利，為了減少試驗時(shí)間，國際上對于快速方法研究進(jìn)行了40余年，國際也報道了多種快速方法。熱重點(diǎn)斜法（TPS）是其中相對正確、可靠的方法，并已上升為原第一機械工業(yè)部部頒標準方法，它是采用統計數學(xué)的方法在熱重分析（TG）與CA之間建立了定量的關(guān)系式，從而可以通過(guò)TG曲線(xiàn)直接計算，即熱壽命線(xiàn)的斜率。割線(xiàn)法 本方法可真喲喂絕緣浸漬漆和漆布熱老化性能的快速篩選配方之用，但不能作評定材料溫度指數的依據。熱重割線(xiàn)法師有TG曲線(xiàn)直接計算而得，優(yōu)點(diǎn)是十分簡(jiǎn)便和快速，結果可以表征材料的化學(xué)穩定性，尚能大致反映出耐熱性，可以作為配方的篩選和與己知溫度指數的材料做對比，但不能老評定材料的溫度指數。與CA相比，誤差過(guò)大，準確度僅為±30℃。由于熱重割線(xiàn)法以化學(xué)穩定性為依據，而功能系數對新材料很難覆蓋，誤差甚大，不能作評定材料的依據，其中155漆用點(diǎn)斜法測定Td與用割線(xiàn)法測定Tzg可相差27℃之大。
絕緣材料在外界電應力長(cháng)期作用下，導致各種性能逐漸下降的現象稱(chēng)為材料的電老化。產(chǎn)生老化的因素很多，有電導電流，介質(zhì)損耗，電磁力，局部放電等多種因素。但從目前實(shí)際應用情況中反映，影響材料電老化壽命的主要是局部放電，產(chǎn)生原因是由于在制造過(guò)程中包含了一部分比絕緣介質(zhì)容易擊穿的氣隙或其他雜質(zhì)，在外加電壓升高時(shí)，造成這部分空氣或其他成分的局部擊穿而產(chǎn)生局部放電。局部放電對絕緣材料的損害很大，但對不同材料，由于材料結構不同，局部放電使材料損壞的過(guò)程也不盡相同，如聚乙烯用于高壓電纜的制造，局部放電使它加速裂解；對發(fā)電機線(xiàn)圈的云母絕緣則認為加劇離子轟擊是損壞的主要原因。一般都用放電條件下材料的擊穿場(chǎng)強評定電老化參數。局部放電對絕緣材料的破壞過(guò)程中，總是留下不可逆的破壞痕跡，在材料的介電、力學(xué)性能方面反映出明顯的變化。放電產(chǎn)生的低分子極性物質(zhì)或酸類(lèi)滲透到材料內容，使材料體積電阻下降，損耗角正切上升，這類(lèi)變化在油浸紙絕緣中尤為明顯。使材料喪失彈性、發(fā)脆或開(kāi)裂。放電以后有氣體和粒子遺留下來(lái)，從而使材料放電起始電壓逐漸降低，改變了各種放電特性。
影響局部放電的因素 產(chǎn)生局部放電，材料內部的因素主要是氣隙和雜質(zhì)；影響局部放電的外部因素主要是頻率、場(chǎng)強、溫度和濕度。頻率提高往往會(huì )加速老化，在變頻電機中不耐電暈的材料壽命甚短，而只有專(zhuān)門(mén)為變頻電機生產(chǎn)的電磁線(xiàn)才能經(jīng)受變頻引起的電老化。場(chǎng)強很高，放電次數增加，加速了放電擊穿的進(jìn)度。溫度提高，使有機絕緣材料耐放電能力下降，這是因為絕緣材料的電阻隨溫度上升而下降。所以材料的放電起始電壓隨溫度增加而降低，放電產(chǎn)生化學(xué)腐蝕以及熱不穩定性都隨之增加，因而縮短了它的電老化壽命。但個(gè)別材料在高溫下耐放電性反而有所提高。相對濕度提高，材料的電老化壽命縮短，因為絕緣電老化過(guò)程中濕度加速材料化學(xué)降解。但在一定濕度范圍內，材料表面形成一層使表面放電減弱的半導體薄膜層，從而提高了材料的耐放電壽命。因此，局部放電的試驗都必須在上述四個(gè)因子的作用下進(jìn)行，才能使試驗數據有較好的重復性和可比性。如電痕化的老化就必須規定工頻電壓、污染也之下進(jìn)行；熱電老化必須在規定工頻電壓、溫度、相對濕度下進(jìn)行。電老化試驗方法恒壓電老化實(shí)驗法是根據IEC出版物343和ASTM D2275-75，在規定試樣厚度、規定電極[Ф（6±0.3)mm]和試驗環(huán)境條件（室溫15~35℃，相對濕度不超過(guò)20%的干燥空氣、空氣流量不小于0.5L/min）下進(jìn)行試驗，至少在三個(gè)實(shí)驗電壓下確定壽命與電壓關(guān)系、最高試驗電壓下試樣壽命不小于相當工頻下100h，最低試驗電壓試樣壽命不小于相當工頻下5000h。如在高頻下進(jìn)行，則驗證材料壽命與頻率成反比，而后計算工頻下等值壽命。質(zhì)量損失法是在電場(chǎng)恒定下進(jìn)行電老化試驗的方法，主要測量材料在一定放電強度下，質(zhì)量隨試驗時(shí)間變化曲線(xiàn)，通常用來(lái)評定薄膜的放電性能。絕緣強度方法是根據性能與時(shí)間的關(guān)系方程推導出的一種電老化試驗方法，用若干組試樣在形同場(chǎng)強下老化，經(jīng)受不同的老化時(shí)間取出，測定其擊穿強度的平均值，作出絕緣材料的擊穿強度與老化時(shí)間的曲線(xiàn)，取一組未經(jīng)老化的試樣進(jìn)行勻速升壓擊穿試驗，記錄擊穿強度及擊穿試驗時(shí)間。等效老化法是根據電場(chǎng)強度改變只影響老化速度而不影響老化機理的前提推導出來(lái)的方法，即老化總量相等的老化時(shí)間是等效的。電老化終點(diǎn)標志 電老化試驗通常以電擊穿作為試樣壽命終點(diǎn)的標志，但也可采用質(zhì)量損失、彈性喪失、脆性增加、電導的增加、tanδ的上升、介電強度的下降等作為材料其他性能參數變化考核的依據。這將按實(shí)驗目的而定。
B級絕緣高壓線(xiàn)圈全粉云母帶的電熱老化試驗線(xiàn)圈絕緣結構 ①匝間絕緣結構 0.9mm×2.83mm高強度聚酯漆包雙玻璃絲、包扁線(xiàn)雙排并繞。②對地絕緣 5438-1環(huán)氧桐油酸酐粉云母帶0.14mm，端部手工半疊包7~8層，搭接出成正錐體，單邊絕緣厚度為2.25mm。熱電老化試驗 ①試驗方法 在烘箱溫度130℃，電壓21kV下進(jìn)行（線(xiàn)圈表面溫度為130℃，因線(xiàn)圈加壓后升溫5℃），考慮試驗電壓高，時(shí)間長(cháng)，進(jìn)行了防暈處理。熱電老化后防暈層的介質(zhì)損耗成倍增加，但去防暈層則幾乎沒(méi)有多大影響。在高壓下，線(xiàn)圈絕緣的電暈老化是影響壽命的因素之一。絕緣結構內部的游離放電時(shí)絕緣內部的氣隙造成的，起始游離電壓、游離放電能量等隨氣隙大小不同而增減。線(xiàn)圈經(jīng)熱電老化后其起始游離電壓和熄滅游離電壓有所提高，但都在允許范圍之內。熱電老化時(shí)間對匝間擊穿電壓影響不大，但對地則顯著(zhù)下降。對地絕緣主要是環(huán)氧桐油酸酐粉云母帶的絕緣，但離熱老化的壽命終點(diǎn)13.2kV/min還余度很大。熱老化試驗結果顯示，高線(xiàn)圈達到高壓線(xiàn)圈質(zhì)量評定中電熱老化試驗的優(yōu)等品要求，即130℃，21kV，>500h。當繼續至1540時(shí)線(xiàn)圈性能老化前后相近，保持良好。由于絕緣材料在高能電離輻射環(huán)境中的應用日益增多，工程上需要可以評價(jià)絕緣材料耐輻射能力的試驗方法，不僅要詳細了解輻射對絕緣材料的影響和效應，而且要了解不同類(lèi)別輻射，包括電磁波、電子、中子等，與物質(zhì)相互作用的機理，目前這方面工作正處于不斷開(kāi)發(fā)和逐步完善階段。 環(huán)氧樹(shù)脂 - wap.ssteashop.cn -(責任編輯：admin) |