機理
局部放電引起電介質老化損傷的機理如下:
(1)帶電粒子不斷撞擊電介質表面,破壞分子結構,使分子裂解;
(2)放電產生的熱能引起電介質局部溫度上升,高溫使材料產生熱裂解,還可能因氣隙膨脹而使材料開裂;
(3)局部放電產生的活性氣體O、NO、NO等強氧化劑和腐蝕劑,能使高分子材料發生化學腐蝕;
(4)在局部放電區,由於強烈的離子複合放射高能輻射線,引起材料分解,分子結構發生變化。
電介質的熱老化
熱老化是指電介質在長期受熱的情況下,其性能逐漸發生不可逆轉的劣化,如變壓器油的酸價逐漸升高,顏色逐漸加深;漆膜、橡皮逐漸發脆、開裂等。熱老化的原因是內部發生分子熱裂解、氧化裂解,產生交聯,低分子揮發物逸出等過程;其外在主要表現為機械強度降低,電介質失去彈性、變脆,絕緣性能降低。
電介質熱老化的程度主要取決於溫度及熱作用時間。溫度越高,電介質的熱老化速率越高,壽命也越短。在一定溫度下,電介質不發生熱損壞的時問稱為電介質的壽命。在確定的壽命條件下,電介質不發生熱損壞的最高容許溫度即是它的長期耐熱性,溫度過高會引起熱擊穿和壽命的急劇下降。因此,耐熱性是絕緣材料的一個斗‘分重要的指標,電氣設備絕緣電介質的工作溫度由其耐熱性能決定。
環境老化
對有機絕緣電介質,特別是暴露在戶外大氣中的固體有機絕緣,環境老化是主要因素之一。環境老化的機理主要表現在以下幾方面:
(1)光老化。太陽光中部分紫外線的能量大於多數有機絕緣物中主價鍵的鍵能,使分子鍵斷裂,因而多數有機絕緣物在紫外光的作用下會逐漸老化。當高分子電介質吸收紫外光能量後,有部分分子被激勵;當存在氧氣或臭氧時,還會引發高分子材料的氧化降解反應,稱為光氧化反應。
(2)臭氧老化。大氣中的臭氧是氧氣受光輻射或放電作用形成的。當臭氧與某些有機絕緣物相互作用時,會生成氧化物或過氧化物,導致高分子材料主鍵的斷裂,造成老化。
(3)化學老化。有酸、鹼、鹽類成分的污穢塵埃,與雨、露、霜、雪等相結合後,在長期作用時,會對絕緣物(特別是有機絕緣物)產生腐蝕。
化學老化
化學老化是一種不可逆的化學反應,絕緣材料在水分、溶劑、酸、鹼、臭氧、氮的氧化物等作用下,其物質結構和化學性能會發生改變,以致降低電氣和機械性能。例如,塑膠的脆化、橡膠的龜裂、纖維的變黃,以及變壓器油在空氣中會因氧化產生有機酸,使介質損耗角增加,並形成固體沉澱物,堵塞油道,影響對流散熱,使絕緣的溫度上升導致絕緣性能下降。
化學老化可以分為降解和交聯兩種類型。降解是指高分子絕緣材料受紫外線、熱、機械力等因素的作用而發生分子鏈的斷裂,其結果使高分子分子量下降,材料變軟發黏,抗拉強度和模量降低。交聯是指高分子碳一氫鍵斷裂,產生的高分子自由基相互結合,形成網狀結構,使得高分子絕緣材料變硬變脆,伸長率下降等。