絕緣耐熱等級

中文名稱

絕緣耐熱等級

英文名稱

thermal class for electric machine insulation

定　　義

電機在規(guī)定工況下長期、連續(xù)運行不影響繞組絕緣壽命的最高溫度。

應(yīng)用學(xué)科

電力（一級學(xué)科），汽輪發(fā)電機（二級學(xué)科）

正文

耐熱等級表示絕緣的最高允許工作溫度。絕緣材料在此溫度下工作，能在預(yù)定使用期內(nèi)保持其性能不超出允許的范圍。

絕緣耐熱等級 　絕緣材料的耐熱等級和對應(yīng)的工作溫度如表?！∧蜔岬燃壱话愀鶕?jù)常規(guī)熱老化試驗確定。常規(guī)熱老化試驗方法是通過提高溫度使絕緣加速老化，通常在三個或四個溫度下求取絕緣的壽命,并作出熱壽命曲線。根據(jù)經(jīng)驗,結(jié)合理論指導(dǎo)，可以從阿倫尼烏斯方程導(dǎo)出絕緣壽命的對數(shù)與其熱力學(xué)溫度的倒數(shù)呈線性關(guān)系式中L為絕緣壽命(小時),T為熱力學(xué)溫度(K)，A、B為常數(shù)。眾熱壽命線外推到工作溫度可求出絕緣的壽命，也可以外推到規(guī)定的壽命值以求出耐熱等級。

熱老化試驗 　絕緣的熱老化試驗有以下兩種。①絕緣結(jié)構(gòu)的熱老化試驗：用模擬樣品（如模型線圈）或?qū)崢?如小電機)作試樣。除提高運行溫度外，常增加熱沖擊、機械振動、受潮等組成老化周期，如以升溫→熱暴露→降溫→機械振動→受潮試驗為一個循環(huán)。為使熱以外的因素保持恒定，不同老化溫度下的循環(huán)數(shù)應(yīng)相等或接近相等。一般根據(jù)材料的主要用途采用試樣在試驗中某一關(guān)鍵功能參數(shù)(例如絕緣被擊穿)來標志壽終。②絕緣材料的熱老化試驗：用單一材料（如薄膜）或材料的簡單組合（如漆包線）作試樣。在恒溫下老化，選用絕緣材料在使用中所承擔的主要功能參數(shù)作為壽終的判據(jù)。當所選評定壽命的參數(shù)下降到規(guī)定值時，試驗所經(jīng)歷的時間即為該溫度下的壽命。材料的壽命試驗一般只能求取相對壽命。只有用已知耐熱等級的材料與之同時進行試驗并進行對比才能求得其耐熱等級。例如，用耐熱等級為B級(130℃)的材料K與被測材料M同時進行熱老化試驗，得出熱壽命圖。圖中L為材料的工作溫度下的壽命。由圖知，材料M的耐熱等級為180℃，即H級。

各種絕緣結(jié)構(gòu)與絕緣材料的熱老化試驗的試樣、試驗條件和評定壽命的參數(shù)等均按相關(guān)標準規(guī)定。

長期耐熱性參數(shù) 　由于電工設(shè)備中不同部位的絕緣并不都在最高設(shè)計溫度下運行，所以應(yīng)根據(jù)各部位的實際工作溫度選擇相應(yīng)耐熱等級的絕緣材料組成絕緣系統(tǒng)，以提高經(jīng)濟合理性。為區(qū)分絕緣材料和絕緣結(jié)構(gòu)的長期耐熱性，又提出了以下幾種評定材料長期耐熱性的參數(shù)。①溫度指數(shù)(TI):這是指熱壽命圖上對應(yīng)于一定壽命(通常取20000小時)的溫度值。②相對溫度指數(shù)(RTI):當被測材料與溫度指數(shù)已知的參考材料承受相同的老化程序和診斷手段的比較試驗時，從已知TI所對應(yīng)的時間獲得。K是參考材料，其TI為130℃,則被測材料M的相對溫度指數(shù)為180℃。③半壽命溫差(HIC)：在熱壽命圖上對應(yīng)于TI(或RTI)的壽命與半壽命的溫度之差

HIC=TI-(TI)┡

式中(TI)┡為對應(yīng)于半壽命的溫度。HIC與壽命線的斜率有關(guān)，這一斜率與材料的活化能有關(guān)。

進展 　以上諸參數(shù)也都通過常規(guī)熱老化試驗確定。由于常規(guī)試驗費時太長（約1年）,又研究、開發(fā)了一些新的加速熱老化試驗方法,其中較為成熟的是熱重法,其依據(jù)是材料熱老化過程中因化學(xué)或物理變化會引起重量或熱量變化。熱重法中的點斜法系利用熱分析技術(shù)求得熱老化反應(yīng)的活化能，由此可求得壽命線的斜率，同時選一高溫點做一功能性壽命，即可做出熱壽命圖；或配合一常規(guī)試驗可求出材料的溫度指數(shù)。此法所需試驗時間短（約需一個月），但可靠性不如常規(guī)法。

此外，絕緣的熱行為（包括機械的、電氣的和化學(xué)的）在低溫或超溫下常有很大變化。隨著超導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展，以超導(dǎo)工作溫度為參考點的低溫電工絕緣的熱性能試驗也越來越受到重視。2100433B