电气设备的绝缘老化因素

1、本文格式为Word版，下载可任意编辑电气设备的绝缘老化因素 电气设备的绝缘在长期运行过程中会发生一系列如固体介质软化或熔解等形态变化、低分子化合物及增塑剂的挥发等的物理变化和如氧化、电解、电离、生成新物质等的化学变化，致使其电气、机械及其他性能渐渐劣化如电导和介质损耗增大、变脆、开裂等，这些现象统称为绝缘的老化。绝缘老化最终导致绝缘失效，电力设备不能连续运行。所示绝缘材料的寿命与老化时间的关系见图1。 图1绝缘材料的寿命与老化时间的关系促使绝缘老化的缘由许多，主要有热、电和机械力的作用，此外还有水分(潮气)、氧化、各种射线、微生物等因素的作用。绝缘老化的速度与绝缘结构、材料、制造工艺、运行环境

2、、所受电压、负荷状况等有亲密关系。1、热老化电气设备绝缘在运行过程中因四周环境温度过高，或因电气设备本身发热而导致绝缘温度上升。1930年v.m.montsinger首次提出了绝缘寿命与温度之间的阅历关系即10规章，认为温度每上升10则绝缘寿命约减半。但实际上，不同绝缘的老化速度应当不同，因此10规章不能简洁地应用于全部的绝缘系统。1948年Dakin提出的新观点认为热老化实为有聚合链分裂等作用的氧化效应，本质为一种化学反应过程，因此应当遵循化学反应速率方程：Lnl=ln+b/t其中，、b分别是由特定老化反应所打算的常数，l为绝缘寿命，t为肯定温度。该方程的提出，为高温加速老化试验及试验结果的

3、外推供应了理论依据，弥补了Montsinger10规章难以区分不同条件下老化的差异的缺点。在高温作用下，绝缘的机械强度下降，结构变形，因氧化、聚合而导致材料丢失弹性，或者造成耐放电性能降低;因材料裂解而造成绝缘击穿，电老化寿命缩短，由于温度增高时，放电起始电压降低，放电强度增加，放电产生的化学腐蚀增加，热的不稳定性也能在更低的电压与频率下发生。户外电气设备会因热胀冷缩而使密封破坏，水分侵入绝缘;或因瓷绝缘件与金属件的热膨胀系数不同，在温度猛烈变化时，瓷绝缘件裂开。但是有试验数据表明，不能用室温下所得材料耐放电性的试验结果来猜测高温下的性能。2、电老化电气设备绝缘在运行过程中会受到电场的作用。绝

4、缘所承受的电场强度对其寿命有特别大的影响，缘由是，一方面场强增加，放电次数增加;另一方面加快了从局部放电到击穿的过程。绝缘在电场应力作用下的老化行为，尚无定量化描述的理论公式。一般，电老化寿命与场强不是线性关系，而是反幂关系。在雷电过电压和操作过电压的作用下，绝缘中可能发生局部损坏。以后再承受过电压作用时，损坏处渐渐扩大，最终导致完全击穿。电老化是全部的高压电气设备不行避开的一种老化形式，用于高压电气设备的绝缘在制造过程中内部或多或少会存在一些微观尺度甚至宏观尺度的气隙缺陷。当外电场达到气隙的起始放电电压时，就会发生局部放电，破坏绝缘的结构，逐步降低它的绝缘性能。常用的单应力电老化模型有反幂及

5、指数模型分别为L=K-nL=exp(-bE)式中，E为电场强度;k，n，b为试验确定的常数。电老化的机理非常简单，如电场的匀称程度与电压的频率均会对电老化的速度造成影响，当固体绝缘介质处在匀称电场中时，其击穿电压往往较高;而在不匀称的电场中，其击穿电压往往较低。同一种绝缘介质在不同的电压频率下，放电次数随频率成比例增加，因此，除频率特别高引起热击穿外，一般绝缘的电老化寿命与频率成反比。此外，不同材料的寿命一场强曲线是交叉的。不少讨论者认为，当外施电压低于绝缘的局部放电起始放电电压时，材料就不会发生由电场所引起的老化。在温度确定的条件下，绝缘材料的寿命曲线趋向一电场闽值式，当绝缘承受的外加电场低

6、于或接近该电场阐值时，其寿命将趋于无穷。对于上述闻值电场的存在，也有持不同观点的人认为，绝缘介质在外施电场作用下的老化是一个连续的过程，不存在任何明显影响老化进程的电场阐值。一些学者通过对气穴中空气从亚电晕到剧烈电晕过渡过程中非线性电导率的理论计算和实测数据表明，低电压下的微小亚电晕电流将引起气穴中气体和气穴表面温度的上升。随电压的提高，亚电晕放电形式向剧烈电晕放电形式转化，放电源的温度将不断上升，说明绝缘介质在外施电场作用下的老化是一个连续的过程，不存在任何明显影响老化进程的电场阐值。该观点如被更多的试验证明，将因其物理过程清楚，测量方法明确，可能具有更大的劝说力。3、机械力老化在机械负荷、

7、自重、振动、撞击和短路电流电动力的作用下，绝缘会破坏，机械强度下降。另外材料内部存在拉伸应力时，它的耐放电性能下降。但压缩应力对它的耐放电性能影响不大。由于材料在制造和应用过程中常存在残余拉伸应力，因此它对材料老化寿命的影响极为重要。4、湿度老化环境的相对湿度对绝缘材料耐受表面放电的性能有影响。假如绝缘承受表面放电，环境的相对湿度对材料的耐放电性有显著影响。由于在高相对湿度下，放电的结果在材料表面会生成一层半导电层，使放电产生自衰。因此，在表面放电状况下，肯定相对湿度范围内，绝缘材料的电老化寿命随相对湿度的增高而增长;但在较高的相对湿度下，寿命随相对湿度的增高而缩短。假如水分侵入绝缘内部，将会

8、造成介质电损耗增加或击穿电压下降。对于某些绝缘材料，例如聚乙烯，由于水分的存在，在很低的电场强度下也会发生树枝现象。5、化学老化绝缘材料在水分、酸、臭氧、氮的氧化物等的作用下，物质结构和化学性能会转变，以致降低电气和机械性能。例如变压器油在空气中会因氧化产生有机酸，使介质损耗增加:同时还会形成固体沉淀物，堵塞油道，影响对流散热，使绝缘的温度上升而使绝缘性能下降。 6、其他老化因素绝在户外使用的绝缘材料受日光直接照耀，在紫外线作用下也会发生老化。在核反应堆、X射线装置中用的绝缘材料受到辐射作用，均会发生老化。此外，在温热带地区绝缘材料还会受到各种微生物的损害，即所谓微生物老化。绝缘材料在实际应用中往往同时受到多种老化因素的共同作用，其效应并不是各种单一因素老化效应的简洁叠加。它们之间还存在着相互作用，所以老化机理很简单。 6、其他老化因素 绝在户外使用的绝缘材料受日光直接照耀，在紫外线作用下也会发生老化。在核反应堆、X射线装置中用的绝缘材料受到