[科普中国]-电介质老化

电老化是由电介质内部的局部放电引起的。在强电场作用下，电介质中存在的气隙等杂质发生局部放电。这种局部放电属非完全击穿，并不立即形成贯穿性放电通道，但在持续电压的作用下局部放电逐步发展，最后导致击穿。

机理局部放电引起电介质老化损伤的机理如下：

(1)带电粒子不断撞击电介质表面，破坏分子结构，使分子裂解；

(2)放电产生的热能引起电介质局部温度上升，高温使材料产生热裂解，还可能因气隙膨胀而使材料开裂；

(3)局部放电产生的活性气体O3、NO、NO2等强氧化剂和腐蚀剂，能使高分子材料发生化学腐蚀；

(4)在局部放电区，由于强烈的离子复合放射高能辐射线，引起材料分解，分子结构发生变化。1

电介质的热老化热老化是指电介质在长期受热的情况下，其性能逐渐发生不可逆转的劣化，如变压器油的酸价逐渐升高，颜色逐渐加深；漆膜、橡皮逐渐发脆、开裂等。热老化的原因是内部发生分子热裂解、氧化裂解，产生交联，低分子挥发物逸出等过程；其外在主要表现为机械强度降低，电介质失去弹性、变脆，绝缘性能降低。

电介质热老化的程度主要取决于温度及热作用时间。温度越高，电介质的热老化速率越高，寿命也越短。在一定温度下，电介质不发生热损坏的时问称为电介质的寿命。在确定的寿命条件下，电介质不发生热损坏的最高容许温度即是它的长期耐热性，温度过高会引起热击穿和寿命的急剧下降。因此，耐热性是绝缘材料的一个斗‘分重要的指标，电气设备绝缘电介质的工作温度由其耐热性能决定。2

环境老化对有机绝缘电介质，特别是暴露在户外大气中的固体有机绝缘，环境老化是主要因素之一。环境老化的机理主要表现在以下几方面：

(1)光老化。太阳光中部分紫外线的能量大于多数有机绝缘物中主价键的键能，使分子键断裂，因而多数有机绝缘物在紫外光的作用下会逐渐老化。当高分子电介质吸收紫外光能量后，有部分分子被激励；当存在氧气或臭氧时，还会引发高分子材料的氧化降解反应，称为光氧化反应。

(2)臭氧老化。大气中的臭氧是氧气受光辐射或放电作用形成的。当臭氧与某些有机绝缘物相互作用时，会生成氧化物或过氧化物，导致高分子材料主键的断裂，造成老化。

(3)化学老化。有酸、碱、盐类成分的污秽尘埃，与雨、露、霜、雪等相结合后，在长期作用时，会对绝缘物(特别是有机绝缘物)产生腐蚀。2

化学老化化学老化是一种不可逆的化学反应，绝缘材料在水分、溶剂、酸、碱、臭氧、氮的氧化物等作用下，其物质结构和化学性能会发生改变，以致降低电气和机械性能。例如，塑料的脆化、橡胶的龟裂、纤维的变黄，以及变压器油在空气中会因氧化产生有机酸，使介质损耗角增加，并形成固体沉淀物，堵塞油道，影响对流散热，使绝缘的温度上升导致绝缘性能下降。

化学老化可以分为降解和交联两种类型。降解是指高分子绝缘材料受紫外线、热、机械力等因素的作用而发生分子链的断裂，其结果使高分子分子量下降，材料变软发黏，抗拉强度和模量降低。交联是指高分子碳一氢键断裂，产生的高分子自由基相互结合，形成网状结构，使得高分子绝缘材料变硬变脆，伸长率下降等。1

本词条内容贡献者为:

黎明 - 副教授 - 西南大学