电气设备绝缘老化的影响因素

有关电气设备的绝缘老化的影响因素，绝缘材料的寿命与老化时间的关系，包括热老化、电老化、机械力老化、湿度老化、化学老化等，绝缘老化最终导致绝缘失效，电力设备不能继续运行。

电气设备的绝缘在长期运行过程中会发生一系列如固体介质软化或熔解等形态变化、低分子化合物及增塑剂的挥发等的物理变化和如氧化、电解、电离、生成新物质等的化学变化，致使其电气、机械及其他性能逐渐劣化如电导和介质损耗增大、变脆、开裂等，这些现象统称为绝缘的老化。

绝缘老化最终导致绝缘失效，电力设备不能继续运行。所示绝缘材料的寿命与老化时间的关系见图1。

图1：绝缘材料的寿命与老化时间的关系

促使绝缘老化的原因很多，主要有热、电和机械力的作用，此外还有水分(潮气)、氧化、各种射线、微生物等因素的作用。绝缘老化的速度与绝缘结构、材料、制造工艺、运行环境、所受电压、负荷情况等有密切关系。

1、热老化

电气设备绝缘在运行过程中因周围环境温度过高，或因电气设备本身发热而导致绝缘温度升高。

1930年v.m.montsinger首次提出了绝缘寿命与温度之间的经验关系即10℃规则，认为温度每升高10℃则绝缘寿命约减半。但实际上，不同绝缘的老化速度应该不同，因此10℃规则不能简单地应用于所有的绝缘系统。

1948年Dakin提出的新观点认为热老化实为有聚合链分裂等作用的氧化效应，本质为一种化学反应过程，因此应当遵循化学反应速率方程：Lnl=lnα b/t

其中，α、b分别是由特定老化反应所决定的常数，l为绝缘寿命，t为绝对温度。

该方程的提出，为高温加速老化试验及试验结果的外推提供了理论依据，弥补了Montsinger10℃规则难以区分不同条件下老化的差异的缺点。

在高温作用下，绝缘的机械强度下降，结构变形，因氧化、聚合而导致材料丧失弹性，或者造成耐放电性能降低;因材料裂解而造成绝缘击穿，电老化寿命缩短，因为温度增高时，放电起始电压降低，放电强度增加，放电产生的化学腐蚀增加，热的不稳定性也能在更低的电压与频率下发生。

户外电气设备会因热胀冷缩而使密封破坏，水分侵入绝缘;或因瓷绝缘件与金属件的热膨胀系数不同，在温度剧烈变化时，瓷绝缘件破裂。但是有试验数据表明，不能用室温下所得材料耐放电性的试验结果来预测高温下的性能。

2、电老化

电气设备绝缘在运行过程中会受到电场的作用。绝缘所承受的电场强度对其寿命有非常大的影响，原因是，一方面场强增加，放电次数增加;另一方面加快了从局部放电到击穿的过程。绝缘在电场应力作用下的老化行为，尚无定量化描述的理论公式。一般，电老化寿命与场强不是线性关系，而是反幂关系。

在雷电过电压和操作过电压的作用下，绝缘中可能发生局部损坏。以后再承受过电压作用时，损坏处逐渐扩大，最终导致完全击穿。

电老化是所有的高压电气设备不可避免的一种老化形式，用于高压电气设备的绝缘在制造过程中内部或多或少会存在一些微观尺度甚至宏观尺度的气隙缺陷。当外电场达到气隙的起始放电电压时，就会发生局部放电，破坏绝缘的结构，逐步降低它的绝缘性能。常用的单应力电老化模型有反幂及指数模型分别为：

L=K-n

L=αexp(-bE)