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电气设备绝缘失效的原因和避免措施

2020-07-21

电气设备安全中,绝缘破坏即绝缘失效是主要的防护风险之一,这大多是由于电场、热、化学、机械、生物等因素的综合作用,使绝缘材料的绝缘性能降低,最终致使绝缘性能被破坏。 通常来说,绝缘失效包括绝缘击穿、绝缘老化和绝缘损坏。

 

1.由击穿致使的绝缘失效 

 

(1)气体的击穿 

 

  当电场强度超出必定值时,会构成空位击穿。假设空位过小,也会使电场强度添加而构成气体击穿。多见的有,电容器因施加电压过高而击穿,因电线显露而发作的电火花,闭合开关时发作的电弧,呈现这些状况均阐明其气体电介质不再具有绝缘功用。

 

(2)液体电介质的击穿 

 

  液体电介质的电气强度比规范状况下气体的要高得多。若油中富含水分等杂质后,其电气强度将严峻降低,很简略发作击穿景象。

 

(3)固体电介质的击穿 

 

  固体电介质的击穿办法有:电击穿、热击穿和电化学击穿。同一种电介质在不一样的外界条件下,能够发作不一样的击穿办法。

 

  ①电击穿。由于外电场的存在,电离电子在强电场中堆集起满意能量,使其彼此间发作磕碰致使电击穿。其特征是进程快,击穿电压高。 

 

  ②热击穿。击穿电压随温度和电压效果时刻的延伸而活络降低,这时的击穿进程与电介质中的热进程有关,称为热击穿。环境温度和电压效果时刻添加,热击穿电压降低;电介质厚度添加,均匀击穿场强将降低。

  

  ③电化学击穿。在电场效果下,电介质中或许因而而发作化学改动,不行逆地逐步增大了电介质的电导,终究致使击穿,称为电化学击穿。由于化学改动通常致使介质丢掉添加,因而电化学击穿的终究办法常是热击穿。

 

(4)沿面击穿  

 

  在实习的绝缘构造中,固体介质周围通常有气体或液体介质,击穿常常沿着两种电介质交界面并在电气强度较低的一侧发作,称为沿面击穿。沿面击穿电压比单一介质击穿电压要低。电容器电极边际,电机线(棒)端部绝缘体很简略发作沿面放电,对绝缘的危害很大。

  

2.老化致使的绝缘失效。

  

(1)热老化  

 

  以电缆、导线为例,跟着温度添加,绝缘体变软,其抗剪强度就会丢掉。在高温下假设被别的物体揉捏,则绝缘体有或许会发作塑变乃至使导体显露终究变成短路;当温度逾越绝缘体的额外值时,将致使绝缘退化(寿数缩短),还或许构成塑变或炭化,致使过度退化;因过热而老化并硬化的绝缘体如遭到曲折,就有或许呈现裂纹。若温度低于绝缘体的额外值时,假设冷导线或电缆遭到剧烈曲折或冲击时,绝缘体也会决裂。 

 

  线圈短路、烧坏以及绝缘降低在很大程度上皆是由于热老化而致使的。开关所受的化学效果会随高温而加快,开关触点和接地之间的绝缘电阻会随温度添加而降低。高温还会使触点和开关安排的腐蚀速度加快。  

 

(2)电气老化  

 

  当绝缘资料接受高压电场时,绝缘资料的外表或内部空位会发作放电。多次放电所发作的离子电弧和离子运动将严峻腐蚀绝缘资料,使其绝缘功用降低。 

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(3)环境要素致使的老化 

 

  电机周围有尘土、腐蚀性气体、水分、附着的油类和放射线等,使其加快老化。

 

  由于杂质离子的存在更简略发作离子电流和发作离子磕碰,因而通常的电线等导体外表会加防护套或涂防护漆,一方面起绝缘效果,另一方面能够维护导体不受周围尘土、气体的腐蚀。 


(4)机械老化

 

  受发动—作业—泊车或负荷改动所构成的交变负荷和交变冲击的影响,绝缘资料与导电体之间因温差及胀大系数差而发作的重复应力与变形,会使绝缘功用降低。别的受电磁力、离心力、振荡和重力的效果,绝缘劣化也会加快,这方面尤以转子绕组更显着。

 

机械冲击通常会构成衔铁变形,致使在遭到冲击时不能坚持定位。高频振荡将使弹性元件疲惫或发作共振效果,假设在开关触点闭合时,便会使触点反跳构成闭合不严,使电气设备无法正常作业。

 

3.绝缘失效的避免 

 

  依据以上剖析,绝缘失效的避免首要应在行进绝缘资料的电阻率和增强电介质的击穿场强两方面下手。

 

(1)液体电介质的避免

 

坚持液体电介质的纯洁度,避免杂质混入。在制造蓄电池电解液时应选用蓄电池用硫酸和纯水。盛装电解液的容器有必要是陶瓷、玻璃、耐酸塑料或纯铅容器。切不行用铜、铁容器盛装电解液。一同,分配和加注电解液时应谨防杂质混入。这就相对削减了电介质中的自在离子,然后降低了电介质作业时的电流密度。

 

(2)固体电介质的避免 

 

  固体电介质绝缘失效首要由以下4方面要素构成:一是绝缘资料自身的内涵要素,比方制造时资料的纯度不行以及固体内部发作了一些构造缺点等。二是外电场的场强过大或许电场南北极间阻隔太小。三是导体发热构成的电介质资料老化致使绝缘失效。四是酸、碱、盐、湿度以及交变磁场和交变应力、冷热冲击等环境要素。

 

  因而,为避免固体电介质绝缘失效,应避免电介质遭到振荡、冲击、压力和别的环境要素所发作的应力,避免固体电介质变形、移位;应使固体电介质远离酸、碱等腐蚀性很强的液体,或免受剧烈射线的照耀;电介质地址环境温度不能过高,这就恳求电气设备超负荷作业时刻不能过长。

 

此外,应尽量避免在不均匀电场运用固体电介质,避免固体电介质的电击穿。在挑选绝缘资料时也应有所偏重,比方聚合物绝缘体在高温环境下趋向于加快退化,而热固性塑料绝缘资料如酚醛塑料比ABS、聚碳酸脂、聚丙烯或乙缩醛树脂等作业功用好。

 

(3)气体电介质的避免 

 

 关于某些电气设备内部需求真空介质的状况,有必要保证设备的严峻密封,坚持其真空度;坚持电介质作业环境无污染、无粉尘等颗粒性物质。

 

  湿气和污物堆集会构成腐蚀性物质,危害电容器和别的电子元器材。即便是在规范湿度的大气条件下,湿气也很或许盘绕污物堆集起来。假设不作业时设备还要接受湿润腐蚀,有必要有充沛的防湿办法(如涂层)来加以维护。

 

  依据击穿理论可知,在某些状况下,即便电容器电压不是很高,也会发作击穿景象,便是由于南北极板之间的间隔太小。因而,坚持正负南北极板间的间隔不过小,也是避免气体击穿的首要手法。