5-液体和固体介质的电气特性.ppt

5.5 绝缘的老化 高电压工程基础 电气设备中的绝缘材料在运行过程中，由于受到各种因素的长期作用，会发生一系列不可逆的变化，从而导致其物理、化学、机械和电气等性能的劣化，这种不可逆的变化称为绝缘的老化。 促使绝缘老化的因素： （1）物理因素：电、热、光、机械力等； （2）化学因素：氧气、臭氧、盐雾、酸、碱、潮湿等； （3）生物因素：微生物、霉菌等。 高电压工程基础 1、热老化 在较高温度的长期作用下，绝缘性能也会发生不可逆的劣化，这就是电介质的热老化。 温度越高，绝缘老化越快，寿命越短。 介质的热老化过程： 固体介质的热老化过程 受热→带电粒子热运动加剧→载流子增多→电导和极化损耗增大→介质温度升高→加速老化 液体介质的热老化过程 油温升高→氧化加速→油裂解→分解出多种能溶与油的微量气体→绝缘破坏 高电压工程基础 热老化的象征： 大多表现为介质失去弹性、变脆、发生龟裂，机械强度降低，也有些介质表现为变软、发黏、失去定形、液体酸价升高。同时介质的电气性能变坏。 高电压工程基础 热老化的程度主要决定于温度及热作用的时间。 为使绝缘材料有一个经济合理的工作寿命，应找出与之相应的最高允许工作温度。 所谓最高允许工作温度，指绝缘即使持续地在此温度下工作，仍有一定的、经济合理的工作寿命。 最高允许工作温度须经综合经济技术比较后才能大致确定。国际电工委员会将各种电工绝缘材料按其耐热程度划分等级，并确定各等级绝缘材料的最高允许工作温度，即：O级90℃、A级105℃、E级120℃、B级130℃、F级155℃、H级180℃、C级180℃。 高电压工程基础 热老化规则：绝缘材料的使用温度超过规定温度，则劣化加速。 热老化8℃规则：对A级绝缘介质，如果使用温度超过规定值8℃时，寿命约缩短一半。 相应的对B级绝缘和H级绝缘则分别为10℃和12℃。 高电压工程基础 电介质在电场的长期作用下，其物理、化学性能发生劣化，导致其耐电强度降低的现象，称为电老化。 介质电老化的主要原因是介质中的局部放电。 2、电老化 局部放电引起固体介质腐蚀、老化、损坏的原因有： 局部电场畸变。使局部介质承受过高的电压； 带电质点撞击气泡壁，造成绝缘物分解； 化学腐蚀。气隙电离产生O3、NO、NO2等气体，遇水会产生硝酸或亚硝酸，对绝缘材料和金属有氧化和腐蚀作用； 高电压工程基础 在局部放电区，产生高能辐射线，引起材料分解； 局部温度升高。造成热裂解，气隙膨胀而使固体绝缘开裂、分层、脱壳，且使该部分绝缘的电导和介质损耗增加。 直流电压下的局部放电较交流电压下的弱 高电压工程基础 各种绝缘材料耐局部放电的性能有很大差别： 云母、玻璃纤维等无机材料有很好的耐局部放电能力。旋转电机采用云母、树脂作为绝缘材料； 有机高分子聚合物等绝缘材料的耐局部放电的性能比较差。 由于各种上述原因，许多高压电气设备都将其局部放电水平作为检验其绝缘质量的重要指标之一。 高电压工程基础 固体介质在各种机械力的作用下会产生裂缝并逐渐扩大，从而导致介质的绝缘性能下降。 若裂缝中发生局部放电，介质损坏速度加快。 对于绝缘子来说，温度的突变也会产生内部应力。 对于电机绝缘来说，机械力的作用对绝缘老化也有很大的影响。 3、机械老化 高电压工程基础 也称大气老化，包括光氧老化、臭氧老化、盐雾酸碱等污染性化学老化。对有机绝缘物，环境老化尤为显著，必须给予充分的重视。 太阳光到达地面时，紫外光辐射仍很强烈。若有机绝缘物吸收的紫外线能量大于其化学键的电离能，则键断裂，造成老化。当存在氧气或臭氧时，还会引发高分子的氧化降解反应，称为光氧化反应。 4、环境老化 高电压工程基础 在高压电气装置的某些部分，常存在不同程度的电晕或局部放电，此处的臭氧含量较高。臭氧与某些有机绝缘物相互作用，可生成氧化物或过氧化物，导致主键断裂，造成老化。 含有酸、碱、盐类成分的污秽尘埃与雨、露、雪、霜结合对绝缘物有腐蚀作用。 延缓环境老化的方法：改善绝缘材料本身的性能。如在材料中加光稳定剂（反射或吸收紫外线）、抗氧化剂以及使用防护腊等。此外应注意加强高压电气设备的防晕、防局部放电的措施。 高电压工程基础 电气设备的使用寿命一般取决其绝缘的寿命，后者与老化过程密切相关。 绝缘老化的原因主要有热、电和机械力的作用，此外还有水分、氧化、各种射线、微生物等因素的作用。 各种原因同时存在、彼此影响、互相加强，加速老化过程。 5、小结 谢谢大家！ * 电击穿的主要特征： 击穿电压高，击穿时间短； 与周围环境温度无关； 除时间很短的情况，与电压作用时间关系不大； 介质发热不显著； 电场均匀程度对击穿有显著影响； 体积效应：击穿场强数据分散性很大，与材料不均匀性有关。加大试样的面积或体积，使材料弱点出现的概率增大，会使击穿场强降低。 高电压工程基础 固体介质