鲁达 如果调查工程师对电气设备的预期寿命，答案可能从最短 20 年到最长趋于无穷大不等。发现一个古老的开放式断路器安装在 50mm厚的岩板上，50 年后仍然承载电流，这并非闻所未闻。
然而，这个重要问题的答案并不像引用统计数据或给出设定数字那么简单。工程师只需环顾极端范围的操作条件和环境，以及过去维护的不同级别，即可意识到试图得出一个数字答案是徒劳的。如果电气设备位于高层现代办公楼中，则很有可能总体清洁度高且温度适中。另一方面，考虑在造纸厂或在充满灰尘的环境中使用相同的设备，甚至可能在热带地区，预期寿命不可能相同。
很明显，需要良好的维护计划和定期检查才能使电气设备保持良好的工作状态，就像一辆精美的汽车一样。还有另一个影响长寿的因素值得比通常更多的关注。
这个因素就是温度。金属封闭开关设备的标准将大多数母线导体的总温度限制在 105 °C。这是由 40 °C 的最大设计环境温度加上 65 °C 的允许温升造成的。因此，大多数绝缘材料将暴露的最高连续温度为 105 °C。
但是，如果设备每年 365 天、每天 24 小时连续在其全温度范围内运行，则绝缘材料的预期寿命将非常短。如果是这样，为什么我们会看到电气设备安装 40 年或更长时间后仍在使用的示例？
考虑高温对绝缘的影响。绝缘寿命遵循基于温度的物理关系，由 Arrhenius† 方程表示：
k =Ae -Ea/RT
在这种形式中，方程并不是非常有用。但是，如果我们取自然对数并重新排列各项，它就变成了一条直线的广义表达式：
lnk = ln A – (Ea/R) * (1/T)
由于 A、Ea 和 R 是常数，因此它变成了一条直线，斜率为 (Ea/R) 与温度 (1/T) 的倒数作图。
该表达式的实际用途是估计电气绝缘的寿命，即 Arrhenius 表达式中的值“k”。开关设备中使用的绝缘材料种类繁多，但一般的经验法则是，绝缘平均温度每升高 10 °C，电气绝缘的寿命就会减少一半。电绝缘寿命最常用的指标是介电能力，因此Arrhenius表达式成为介电寿命的指标。
这就是加速寿命测试的完成方式。绝缘材料被放置在受控烘箱中并保持在升高的温度以压缩失效时间。
当故障确实发生时，工程师会反向工作以建立正常温度下的平均故障时间 (MTTF)。
让我们看一下这些概念的实际示例以及对电气设备绝缘预期寿命的影响。假设我们有一种材料在 125 °C 下的预期寿命为 20,000 小时。在其他温度下它的大概寿命是多少？
在此示例中，如果该材料用于额定连续电流下最高总温度为 105 °C 的开关设备，则其 MTTF 为 9.1 年。另一方面，如果总温度降低 20°C，寿命将增加到 36 年以上。
母线的温度以及支撑和围绕母线的绝缘材料的温度是母线周围环境温度和负载平方的函数。因此，如果 100% 的电流产生 65 °C 的温升，则 80% 的负载将产生 65 °C 的64%，或 42 °C 的温升。这比 100% 负载时的温度降低了 23 °C，从而使预期寿命从 9 年增加到约 40 年。
这个例子说明了温度作为绝缘寿命的决定因素的主导地位，并解释了为什么保守应用的电气设备在 40 多年后仍在使用。环境温度也很重要，但不太重要，因为它的影响不是平方关系。
当我们设计开关设备时，我们的目标是在 ANSI/IEEE 标准定义的通常使用条件下以合理保守的方式应用时，设备的绝缘寿命将超过 30 年。
当然，维护质量和安装环境都会有非常显着的影响。
用户无法改变物理定律，但用户确实对电气产品的应用条件有一些输入。环境温度、负载、维护和环境条件都在用户的控制范围内。