電氣設備絕緣失效及預防措施

時間:2012-11-28 07:33 來源:未知

1.由擊穿引起的絕緣失效

　　(1)氣體的擊穿

　　當電場強度超出一定值時，會造成間隙擊穿。如果間隙過小，也會使電場強度增加而造成氣體擊穿。常見的有，電容器因施加電壓過高而擊穿，因電線裸露而產生的電火花，閉合開關時產生的電弧，出現這些情況均說明其氣體電介質不再具有絕緣性能。

　　(2)液體電介質的擊穿

　　液體電介質的電氣強度比標準狀態下氣體的要高得多。若油中含有水分等雜質後，其電氣強度將嚴重下降，極易發生擊穿現象。

　　(3)固體電介質的擊穿

　　固體電介質的擊穿形式有：電擊穿、熱擊穿和電化學擊穿。同一種電介質在不同的外界條件下，可以發生不同的擊穿形式。

　　①電擊穿。由於外電場的存在，電離電子在強電場中積累起足夠能量，使其相互間發生碰撞導致電擊穿。其特點是過程快，擊穿電壓高。②熱擊穿。擊穿電壓隨溫度和電壓作用時間的延長而迅速下降，這時的擊穿過程與電介質中的熱過程有關，稱為熱擊穿。環境溫度和電壓作用時間增加，熱擊穿電壓下降;電介質厚度增加，平均擊穿場強將下降。③電化學擊穿。在電場作用下，電介質中可能因此而發生化學變化，不可逆地逐漸增大了電介質的電導，最後導致擊穿，稱為電化學擊穿。由於化學變化通常導致介質損失增加，因而電化學擊穿的最終形式常是熱擊穿。

　　(4)沿麵擊穿

　　在實際的絕緣結構中，固體介質周圍往往有氣體或液體介質，擊穿常常沿著兩種電介質交界麵並在電氣強度較低的一側發生，稱為沿麵擊穿。沿麵擊穿電壓比單一介質擊穿電壓要低。電容器電極邊緣，電機線(棒)端部絕緣體很容易發生沿麵放電，對絕緣的損害很大。

　　2.老化引起的絕緣失效

　　(1)熱老化

　　以電纜、導線為例，隨著溫度升高，絕緣體變軟，其抗剪強度就會喪失。在高溫下如果被其他物體擠壓，則絕緣體有可能會發生塑變甚至使導體外露最終釀成短路;當溫度超過絕緣體的額定值時，將導致絕緣退化(壽命縮短)，還可能造成塑變或炭化，引起過度退化;因過熱而老化並硬化的絕緣體如受到彎曲，就有可能出現裂紋。若溫度低於絕緣體的額定值時，如果冷導線或電纜受到劇烈彎曲或衝擊時，絕緣體也會破裂。

　　線圈短路、燒壞以及絕緣下降在很大程度上皆是由於熱老化而引起的。開關所受的化學作用會隨高溫而加速，開關觸點和接地之間的絕緣電阻會隨溫度升高而降低 高溫還會使觸點和開關機構的腐蝕速度加快。

　　(2)電氣老化

　　當絕緣材料承受高壓電場時，絕緣材料的表麵或內部空隙會發生放電。屢次放電所產生的離子電弧和離子運動將嚴重侵蝕絕緣材料，使其絕緣性能下降。

　　(3)環境因素引起的老化

　　電機周圍有灰塵、腐蝕性氣體、水分、附著的油類和放射線等，使其加速老化。

　　由於雜質離子的存在更容易產生離子電流和發生離子碰撞，因此一般的電線等導體表麵會加防護套或塗防護漆，一方麵起絕緣作用，另一方麵可以保護導體不受周圍灰塵、氣體的侵蝕。

　　(4)機械老化

　　受啟動—運行—停車或負荷變動所造成的交變負荷和交變衝擊的影響，絕緣材料與導電體之間因溫差及膨脹係數差而產生的反複應力與變形，會使絕緣性能下降。另外受電磁力、離心力、振動和重力的作用，絕緣劣化也會加速，這方麵尤以轉子繞組更明顯。

　　機械衝擊一般會造成銜鐵變形，以致在受到衝擊時不能保持定位。高頻振動將使彈性元件疲勞或產生共振作用，如果在開關觸點閉合時，便會使觸點反跳造成閉合不嚴，使電氣設備無法正常工作。

　　3.絕緣失效的預防

　　根據以上分析，絕緣失效的預防主要應在提高絕緣材料的電阻率和增強電介質的擊穿場強兩方麵入手。

　　(1)液體電介質的預防

　　保持液體電介質的純淨度，防止雜質混入。在配製蓄電池電解液時應選用蓄電池用硫酸和純水。盛裝電解液的容器必須是陶瓷、玻璃、耐酸塑料或純鉛容器。切不可用銅、鐵容器盛裝電解液。同時，調配和加注電解液時應嚴防雜質混入。這就相對減少了電介質中的自由離子，從而降低了電介質工作時的電流密度。

　　(2)固體電介質的預防

　　固體電介質絕緣失效主要由以下4方麵原因造成：一是絕緣材料本身的內在原因，比如製作時材料的純度不夠以及固體內部產生了一些結構缺陷等。二是外電場的場強過大或者電場兩極間距離太小。三是導體發熱造成的電介質材料老化引起絕緣失效。四是酸、堿、鹽、濕度以及交變磁場和交變應力、冷熱衝擊等環境因素。

　　因此，為防止固體電介質絕緣失效，應避免電介質受到振動、衝擊、壓力和其他環境因素所產生的應力，防止固體電介質變形、移位;應使固體電介質遠離酸、堿等腐蝕性很強的液體，或免受強烈射線的照射;電介質所處環境溫度不能過高，這就要求電氣設備超負荷工作時間不能過長。

　　此外，應盡量避免在不均勻電場使用固體電介質，防止固體電介質的電擊穿。在選擇絕緣材料時也應有所側重，比如聚合物絕緣體在高溫環境下趨向於加速退化，而熱固性塑料絕緣材料如酚醛塑料比ABS、聚碳酸脂、聚丙烯或乙縮醛樹脂等工作性能好。

　　(3)氣體電介質的預防

　　對於某些電氣設備內部需要真空介質的情況，必須確保設備的嚴格密封，保持其真空度;保持電介質工作環境無汙染、無粉塵等顆粒性物質。

　　濕氣和汙物積聚會形成腐蝕性物質，損害電容器和其他電子元器件。即使是在標準濕度的大氣條件下，濕氣也很可能圍繞汙物積聚起來。如果不工作時設備還要承受潮濕侵蝕，必須有充分的防濕措施(如塗層)來加以保護。

　　根據擊穿理論可知，在某些情況下，即使電容器電壓不是很高，也會發生擊穿現象，就是因為兩極板之間的距離太小。因此，保持正負兩極板間的距離不過小，也是防止氣體擊穿的重要手段。

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