局部放電雖然是在介質的局部位置發生,不會立即形成整個絕緣的貫通性擊穿或閃絡,但在局部放電長期的、累積的作用下,電氣絕緣特性會逐漸被損耗和破壞。在局部放電的長期作用下,介質的電氣性能會逐漸老化,而絕緣和老化又會進一步誘發局部放電,從而形成惡性循環,導致電纜最后被擊穿。其對絕緣的影響主要有以下幾方面。
第一,電的作用。局部放電首先是電的過程,在其間會產生大量的帶電粒子,這些粒子在局部電場的作用下獲得加速,進而高速地轟擊介質,使聚乙烯等高分子介質的分子主鍵斷裂,化學結構破壞,分解成低分子。帶電粒子轟擊介質的過程又同時會使局部溫度升高,進而使介質材料發生熱降解。因此,帶電粒子的長期的、直接的轟擊作用不僅會使介質加速老化,還會在介質表面激發凹坑,凹坑逐步擴大,最后導致介質被擊穿。
第二,熱的作用。局部放電既是電的過程,也是熱的過程,其放電過程也伴隨著能量的釋放。局部放電在介質中的局部體積中發生,在幾百納秒級的短暫的時間內能使介質溫度急劇上升,如果放電能量較大,甚至可以達到攝氏一千度以上的高溫。因此,長期的局部放電是引起介質的熱熔解或化學分解的一大誘因,破壞性極強。除此之外,局部放電產生的紫外光,還能使有機介質發生龜裂、降解、光老化等現象。
第三,化學作用。局部放電發生時會伴隨化學反應,在其放電過程會產生受激分子,以及臭氧、一氧化氮等活性氣體和二次生成物,這些物質會與聚乙烯材料發生反應,生成撥基化合物、二元酸和水汽,對介質有強烈的腐蝕破壞作用,會大大加速聚乙烯材料
的老化。另外,臭氧還會與空氣、水分作用,生成硝酸、亞硝酸和硝基甲苯等硝基化合物,能在金屬材料表面形成銅綠和硝酸銅粉末,對金屬導體同樣有著不小的破壞和威脅。
從以上的分析可見,局部放電使絕緣材料老化,導致絕緣性能下降,影響安全運行。電氣設備在長期的嚴重的局部放電的作用下,甚至會發生絕緣擊穿,如圖所示。統計資料指出,高壓電氣設備在運行中發生事故多是由局部放電的發生引起的,嚴重的局部放電給電網的運行造成了不小的安全隱患,影響生產,因此,必須加強預防措施。
電纜擊穿