絕緣材料出現(xiàn)絕緣性能衰退,原因較為復(fù)雜,涉及材料自身特性、外部環(huán)境以及使用工況等多方面因素,具體如下:
材料老化
熱老化:絕緣材料長(zhǎng)期處于高溫環(huán)境,內(nèi)部高分子鏈會(huì)發(fā)生斷裂、交聯(lián)等化學(xué)反應(yīng)。像聚氯乙烯絕緣電線,在持續(xù)高溫下,分子鏈逐漸失去原有規(guī)整性,使得材料變軟、發(fā)黏,絕緣性能大幅下降。當(dāng)溫度遠(yuǎn)超其耐受極限,老化進(jìn)程更是顯著加快,導(dǎo)致絕緣電阻降低、介質(zhì)損耗增大。
光老化:長(zhǎng)期暴露在強(qiáng)光,尤其是紫外線照射下,絕緣材料中的化學(xué)鍵會(huì)被破壞。例如一些戶外使用的橡膠絕緣制品,紫外線能引發(fā)自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng),致使橡膠分子鏈降解,材料變硬、變脆,產(chǎn)生龜裂,空氣與水分趁機(jī)侵入,進(jìn)一步削弱絕緣性。
化學(xué)老化:絕緣材料接觸酸、堿、油類等化學(xué)物質(zhì)時(shí),會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。以環(huán)氧絕緣漆為例,遇到強(qiáng)堿性清洗劑,其化學(xué)結(jié)構(gòu)被腐蝕,涂層完整性受損,絕緣防護(hù)失效。
受潮
環(huán)境濕度高:當(dāng)絕緣材料所處環(huán)境濕度較大,水分容易吸附、滲透其中。水是強(qiáng)極性分子,能在電場(chǎng)作用下電離出離子,大幅提升材料的導(dǎo)電性,使絕緣電阻急劇減小。比如潮濕地下室中的電氣設(shè)備,其絕緣層受潮后,漏電風(fēng)險(xiǎn)迅速攀升。
密封性不佳:若是電氣設(shè)備的密封結(jié)構(gòu)存在缺陷,外界水汽就會(huì)源源不斷侵入。像一些戶外配電柜,柜門密封不嚴(yán),雨水、霧氣進(jìn)入后,內(nèi)部絕緣部件很快受潮,絕緣性能衰退。
機(jī)械損傷
外力擠壓碰撞:絕緣材料受到外部擠壓、撞擊時(shí),內(nèi)部結(jié)構(gòu)會(huì)遭到破壞。例如,電纜敷設(shè)過程中遭受過度彎折、拖拉,絕緣層出現(xiàn)裂縫、破損,不僅破壞了物理完整性,還形成導(dǎo)電通路,絕緣效果大打折扣。
振動(dòng)磨損:在持續(xù)振動(dòng)環(huán)境里,如電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的高頻振動(dòng),絕緣材料反復(fù)摩擦、受力,表面逐漸磨損,材料變薄,絕緣性能難以維持。
電老化
局部放電:絕緣材料內(nèi)部若存在氣隙、雜質(zhì)等缺陷,在電場(chǎng)作用下會(huì)引發(fā)局部放電現(xiàn)象。放電產(chǎn)生的熱、臭氧等會(huì)侵蝕材料,造成絕緣性能劣化。高壓變壓器繞組的絕緣紙,若因制造工藝瑕疵有微小氣隙,長(zhǎng)期局部放電將使其碳化、穿孔。
電暈放電:在高電壓下,電極尖端附近電場(chǎng)強(qiáng)度過高,會(huì)產(chǎn)生電暈放電,釋放出的帶電粒子撞擊絕緣材料,使其表面老化、龜裂,最終降低絕緣能力。