局部放電產(chǎn)生的危害
局部放電是絕緣介質(zhì)中的一種強(qiáng)場(chǎng)效應(yīng),它在電介質(zhì)現(xiàn)象和電氣絕緣領(lǐng)域均有重要意義。通常介質(zhì)在局部放電的作用下能引起電氣性能的老化(電老化)和擊穿,它對(duì)絕緣的嚴(yán)重影響是不容忽視的。大致有以下幾方面的作用:
第一,電的作用,亦既帶電粒子(電子、離子等)的直接轟擊作用?諝庵械木植糠烹姀姆烹娦问娇磳儆诹髦鶢畹母邏狠x光放電,其中產(chǎn)生大量的帶電粒子,在這些粒子的轟擊下,對(duì)于固體介質(zhì)來說,這些粒子在電場(chǎng)作用下加速運(yùn)動(dòng)轟擊介質(zhì)表面,使介質(zhì)發(fā)生老化。由于加速運(yùn)動(dòng)的電子之轟擊作用能使高分子固體介質(zhì)的分子主鍵斷裂而分解成低分子,同時(shí)又使介質(zhì)溫度升高發(fā)生熱降解外,還在介質(zhì)表面形成凹坑且不斷加深,最后導(dǎo)致介質(zhì)擊穿。
第二,熱的作用,在靠近介質(zhì)表面的5×10-17米的局部體積中因發(fā)生一次局部放電,在10-7秒內(nèi)能使介質(zhì)溫度升為170℃,有時(shí)因放電作用甚至達(dá)到1000℃的高溫,因此有可能引起介質(zhì)的熱熔解或化學(xué)分解。
除熱的作用之外,局部放電產(chǎn)生的光作用(主要在紫外線范圍),還能使塑料有機(jī)介質(zhì)發(fā)生光老化、龜裂等現(xiàn)象。
第三, 化學(xué)作用,由于局部放電產(chǎn)生的受激分子或因二次生成物的作用,介質(zhì)受到的侵蝕可能比電、熱的作用結(jié)果更大,聚乙烯的加速老化指出,每次10-11庫的放電量所侵蝕聚乙烯的體積為10-21米3。金屬電極附近的放電比介質(zhì)內(nèi)部氣隙放電的危害大得多,前者的侵蝕能力為后者的10倍左右。原來聚乙烯介質(zhì)在放電作用下,還會(huì)在空氣或氧氣中生成含羰基(CO)的由表及里的氧化層,產(chǎn)生H2O、CO和CO2等分解物。如果有潮氣,則生成二元酸(COOHCOOH),這種分解揮發(fā)速度與放電量成正比(但在純氮或氬氣中幾乎不老化)。在局部放電作用下發(fā)生這些化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果是,所生成的氧離子、受激的氧分子或氧原子對(duì)曝露在外的介質(zhì)表面的作用,發(fā)生氧化使聚乙烯分解出H2O和CO等,表現(xiàn)為重量減輕。因?yàn)檫@些活性氧的壽命很短,所以僅限于對(duì)直接曝露表面的作用,而二次生成的臭氧O3、NO則與聚乙烯反應(yīng)生成羰基化合物,特別是O3與空氣和水分作用所產(chǎn)生的硝酸和亞硝酸等硝基化合物,不僅對(duì)介質(zhì)有強(qiáng)烈的腐蝕破壞作用,而且對(duì)金屬材料如銅導(dǎo)體,能在其表面形成銅綠及硝酸銅粉末等不良后果。
從以上的分析可見,局部放電使絕緣材料老化,所以必須加以防止。其方法就是合理選用材料,確定幾何尺寸和采用嚴(yán)格的工藝過程制造不含氣隙或其他雜質(zhì)的絕緣材料,可是后者往往有很大困難。這就需要采取降低氣隙中電場(chǎng)強(qiáng)度的措施,并期望研制出耐局部放電性能優(yōu)良的介質(zhì)材料和提高耐放電性的添加劑等。