构造电气装备绝缘老化的因素
装置绝缘在作业进程中因周围环境温度较高,或因电气装置自身发热而导致绝缘温度添加。1930年v.m.montsinger初度提出了绝缘寿数与温度之间的履历联络即10℃规矩,以为温度每添加10℃则绝缘寿数约折半。但实习上,纷歧样绝缘的老化转速应该纷歧样,因而10℃规矩无法简略地应用于悉数的绝缘体系。1948年Dakin提出的新观念以为热老化实为有聚合链割裂等效果的氧化效应,实质为一种化学反响进程,因而应当遵从化学反响速率方程:
其间,α、b 别离是由特定老化反响所挑选的常数,l为绝缘寿数,t为必定温度。该方程的提出,为高温加速老化试验及试验效果的外推提供了理论依据,抵偿了Montsinger 10℃规矩难以区别纷歧样条件下老化的区分的缺点。
在高温效果下,绝缘的机械强度下降,结构变形,因氧化、聚合而导致资料扔掉弹性,或许构造耐放电功用下降;因资料裂解而构成绝缘击穿,电老化寿数缩短,由于温度增高时,放电开端电压下降,放电强度添加,放电发作的化学腐蚀添加,热的不安稳性也能在更低的电压与频率下发作。野外电气装置会因热胀冷缩而使密封损坏,水分侵入绝缘;或因瓷绝缘件与金属件的热胀大系数纷歧样,在温度剧烈改动时,瓷绝缘件决裂。可是有试验数据标明,无法用室温下所得资料耐放电性的试验效果来猜想高温下的用途。
电气设备绝缘在工作进程中会遭到电场的效果。绝缘所接受的电场强度对其寿数有非常大的影响,条件是,一方面场强添加,放电次数添加;另一方面加马上从有些放电到击穿的进程。绝缘在电场应力效果下的老化做法,尚无定量化描绘的理论公式。通常,电老化寿数与场强不是线性联络,而是反幂联络。在雷电过电压和操作过电压的效果下,绝缘中或许发作有些损坏。往后再接受过电压效果时,损害处逐渐拓宽,终究致使彻底击穿。
电老化是悉数的高压电气设备不可避免的一种老化方法,用于高压电气装置的绝缘在制造进程中内部或多或少会存在一些微观规范乃至微观规范的气隙缺点。当外电场抵达气隙的开端放电电压时,就会发作有些放电,损坏绝缘的组成,逐渐下降它的绝缘功能。常载的单应力电老化模型有反幂及指数模型别离为
电老化的原理非常杂乱,如电场的均匀程度与电压的频率均会对电老化的转速构成影响,当固体绝缘介质处在均匀电场中时,其击穿电压通常偏高;而在不均匀的电场中,其击穿电压一般过低。同一种绝缘介质在纷歧样的电压频率下,放电次数随频率成份额添加,因而,除频率非常高引起热击穿外,通常绝缘的电老化寿数与频率成反比。此外,纷歧样资料的寿数一场强曲线是交织的。
不少研讨者以为,当外施电压低于绝缘的有些放电开端放电电压时,资料就不会发作由电场合致使的老化。在温度断定的条件下,绝缘资料的寿数曲线趋向一电场闽值式,当绝缘接受的外加电场低于或挨近该电场阐值时,其寿数将趋于无量。针对上述闻值电场的存在,也有持纷歧样观念的人以为,绝缘介质在外施电场效果下的老化是一个接连的进程,不存在任何显着影响老化进程的电场阐值。一些专家经过对气穴中空气从亚电晕到剧烈电晕过渡进程中非线性电导率的理论核算和实测参数标明,低电压下的纤细亚电晕电流将引起气穴中气体和气穴外表温度的添加。随电压的行进,亚电晕放电途径向剧烈电晕放电途径转化,放电源的温度将不断上升,简述绝缘介质在外施电场效果下的老化是一个接连的进程,不存在任何显着影响老化进程的电场阐值。该观念如被更多的试验证实,将因其物理进程通晓,丈量办法领会,或许具有更大的压服力。
在机械负荷、自重、振荡、碰击和短路电流电动力的效果下,绝缘会损坏,机械强度下降。别的资料内部存在拉伸应力时,它的耐放电用途下降。但紧缩应力对它的耐放电作用影响不大。因为资料在制造和应用进程中常存在剩下拉伸应力,因而它对资料老化寿数的影响极为首要。
环境的相对湿度对绝缘资料耐受外表放电的功能有影响。假定绝缘接受外表放电,环境的相对湿度对资料的耐放电性有显着影响。因为在高相对湿度下,放电的效果在资料外表会生成一层半导电层,使放电发作自衰。因而,在外表放电现象下,必定相对湿度方案内,绝缘资料的电老化寿数随相对湿度的增高而添加;但在较高的相对湿度下,寿数随相对湿度的增高而缩短。假定水分侵入绝缘内部,将会构成介质电损耗添加或击穿电压下降。关于某些绝缘资料,例如聚乙烯,由于水分的存在,在很低的电场强度下也会发作树枝景象。
绝缘资料在水分、酸、臭氧、氮的氧化物等的效果下,物质构造和化学用途会改动,致使下降电气和机械功能。例如发电机变压器油在空气中会因氧化发作有机酸,使介质损耗添加:一起还会构成固体堆积物,阻塞油道,影响对流散热,使绝缘的温度上升而使绝缘作用下降。
绝在野外应用的绝缘资料受日光直接照耀,在紫外线效果下也会发作老化。在核反响堆、X射线设备顶用的绝缘资料遭到辐射效果,均会发作老化。此外,在温热带区域绝缘资料还会遭到各种微生物的损害,即所谓微生物老化。
绝缘资料在实习运用中通常一起遭到多种老化因素的一起效果,其效应并不是各种单一因素老化效应的简略迭加。它们之间还存在着彼此效果,所以老化原理很杂乱。
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