1.由擊穿引起的絕緣失效
(1)氣體的擊穿
當電場強度超出一定值時,會造成間隙擊穿。如果間隙過小,也會使電場強度增加而造成氣體擊穿。常見的有,電容器因施加電壓過高而擊穿,因電線裸露而產生的電火花,閉合開關時產生的電弧,出現這些情況均說明其氣體電介質不再具有絕緣性能。
(2)液體電介質的擊穿
液體電介質的電氣強度比標準狀態下氣體的要高得多。若油中含有水分等雜質后,其電氣強度將嚴重下降,極易發生擊穿現象。
(3)固體電介質的擊穿
固體電介質的擊穿形式有:電擊穿、熱擊穿和電化學擊穿。同一種電介質在不同的外界條件下,可以發生不同的擊穿形式。
①電擊穿。由于外電場的存在,電離電子在強電場中積累起足夠能量,使其相互間發生碰撞導致電擊穿。其特點是過程快,擊穿電壓高。
②熱擊穿。擊穿電壓隨溫度和電壓作用時間的延長而迅速下降,這時的擊穿過程與電介質中的熱過程有關,稱為熱擊穿。環境溫度和電壓作用時間增加,熱擊穿電壓下降;電介質厚度增加,平均擊穿場強將下降。
③電化學擊穿。在電場作用下,電介質中可能因此而發生化學變化,不可逆地逐漸增大了電介質的電導,最后導致擊穿,稱為電化學擊穿。由于化學變化通常導致介質損失增加,因而電化學擊穿的最終形式常是熱擊穿。
(4)沿面擊穿
在實際的絕緣結構中,固體介質周圍往往有氣體或液體介質,擊穿常常沿著兩種電介質交界面并在電氣強度較低的一側發生,稱為沿面擊穿。沿面擊穿電壓比單一介質擊穿電壓要低。電容器電極邊緣,電機線(棒)端部絕緣體很容易發生沿面放電,對絕緣的損害很大。
2.老化引起的絕緣失效
(1)熱老化
以電纜、導線為例,隨著溫度升高,絕緣體變軟,其抗剪強度就會喪失。在高溫下如果被其他物體擠壓,則絕緣體有可能會發生塑變甚至使導體外露最終釀成短路;當溫度超過絕緣體的額定值時,將導致絕緣退化(壽命縮短),還可能造成塑變或炭化,引起過度退化;因過熱而老化并硬化的絕緣體如受到彎曲,就有可能出現裂紋。若溫度低于絕緣體的額定值時,如果冷導線或電纜受到劇烈彎曲或沖擊時,絕緣體也會破裂。
線圈短路、燒壞以及絕緣下降在很大程度上皆是由于熱老化而引起的。開關所受的化學作用會隨高溫而加速,開關觸點和接地之間的絕緣電阻會隨溫度升高而降低。高溫還會使觸點和開關機構的腐蝕速度加快。
(2)電氣老化
當絕緣材料承受高壓電場時,絕緣材料的表面或內部空隙會發生放電。屢次放電所產生的離子電弧和離子運動將嚴重侵蝕絕緣材料,使其絕緣性能下降。
(3)環境因素引起的老化
電機周圍有灰塵、腐蝕性氣體、水分、附著的油類和放射線等,使其加速老