ГОСТ Р 54419—2011
13
Для натурального логарифма справедлива простая формула
T
ln h
=
ln a
+
b
×
1
.
(A.4)
A.2.3.3 График теплостойкости
Диаграмму, на которой значения ln h и 1/T размещены на прямой в декартовой системе координат, называют
графиком теплостойкости (на примере рисунка А.2).
Испытание теплостойкости проводят при температурах выше ожидаемой температуры теплового индекса.
На рисунке А.2 приведены значения температуры 170, 160, 150 и 140
º
С.
Критическое значение исследуемого свойства материала (например, переменное пробивное напряжение)
может быть определено как минимальная абсолютная величина (например, кВ/мм) или как исчисляемая в процен-
тах остаточная величина свойства материала до начала испытания. В стандартах МЭК определены критические
значения характеристик для некоторых типов материалов, но не для всех. Например, в стандарте [3] есть некото-
рые рекомендации для числа показателей свойств материала. В остальных случаях определение критических зна-
чений параметров материала является предметом согласования между производителем материала и заказчиком.
Критическое значение параметра, равное 50 % остаточной величины, может означать выход из строя изо-
ляции трансформатора, но это не должно восприниматься буквально. Определение критических значений пара-
метров изоляционного материала в стандартах МЭК скорее условное, чем функциональное. Износ материала
процесс постепенный, и достижение критического значения параметра не подразумевает резкого разграниче-
ния между нормальным режимом эксплуатации трансформатора и выходом из строя. Достижение критического
значения параметра означает, что определенное свойство материала ухудшается на некоторый процент относи-
тельно первоначального значения. Это означает, что прочность и соответственно эксплуатационная надежность
трансформатора снизилась по сравнению с новым трансформатором. Что касается, например, диэлектрических
свойств, то трансформатор вполне может хорошо функционировать на протяжении многих лет, если не возникнет
серьезных перенапряжений.
Если не возникают высокие токи перегрузки при коротких замыканиях в энергосистеме, то трансформатор
может и дальше функционировать, несмотря на ухудшенные свойства материала.
На рисунке А.2 четыре точки показывают время в часах, необходимое для достижения критических значений
параметра при четырех разных значениях температур 170, 160, 150 и 140
º
С в ходе испытаний на теплостойкость.
Линия регрессии соединяет четыре точки и продлена до ординаты точки 20 000 ч. Пересечение — в точке со зна-
чением температуры 130
º
С.
Следовательно, тепловой индекс для определенного материала составляет 130. Кроме того, по линии ре-
грессии рост установленной температуры на 5
º
С приведет в конечную точку материала после 10 000 ч. Половин-
ный интервал будет равен 5.
Поскольку разные свойства материала могут ухудшаться при различных условиях, необходимо определить
несколько тепловых индексов или половинных интервалов для одного и того же материала.
Подробное описание процесса испытания приведено в стандартах [3]—[10]. На рисунке А.2 приведен упро-
щенный принцип, в действительности результат будет представлять дисперсию образцов материала частично
из-за действительного изменения материала, а частично из-за неточности измерений.
Подробное описание расчета характеристик теплостойкости, на примере экспериментальных данных, приве-
дено в стандарте [6], включая статистические испытания по проверке истинности уравнения Аррениуса. Материа-
лы, состоящие в основном из неорганических компонентов, могут вызывать значительные отклонения в уравнении
Аррениуса.
В руководстве по нагрузке трансформатора за основу взято уравнение Аррениуса.
Температура внутри обмотки трансформатора разная. Одни участки обмотки подвержены более высокому
нагреву, чем другие. В участках с наиболее высокой температурой скорость старения изоляционного материала
происходит быстрее. Такие участки первыми достигают предельного состояния и определяют эксплуатационную
надежность всего трансформатора.
Зависимость температуры наиболее нагретой точки и средней температуры в обмотке может изменяться в
зависимости от конструкции. Уравнения для расчета температуры наиболее нагретой точки являются обобщаю-
щими, что может подразумевать погрешности, и, в свою очередь, влечет неточность расчета срока службы транс-
форматора. Изготовители могут обеспечить более точной информацией о температуре наиболее нагретой точки
именно для производимой ими конструкции трансформатора.
При расчете несущей способности трансформатора, температуру окружающей среды нужно рассматривать
как функцию нагрузки.