這是由電纜自身工作的電場直接導致的老化。
局部放電: 這是最主要的電老化機制。在制造或安裝過程中,絕緣層內部或表面可能存在微小的氣泡、雜質或凸起。這些缺陷處的電場強度會異常增高,擊穿空氣發生微小的、重復性的火花放電(即局部放電)。這種放電雖然能量小,但會持續地侵蝕、腐蝕絕緣材料,如同滴水穿石,最終導致絕緣層被徹底擊穿。
電樹枝化: 在電場集中點(如導體毛刺、雜質處),會開始出現樹枝狀的細微放電通道。這些“電樹枝”會逐漸生長,最終貫通整個絕緣層,形成導電通路,造成短路。
熱量是絕緣材料加速老化的“催化劑”。
長期過熱: 電纜長期過載運行、接頭接觸不良或散熱條件不佳,都會使其運行溫度超過額定值。高溫會加速絕緣材料(如XLPE、PVC)的氧化反應,導致其分子鏈斷裂、交聯,使其變脆、失去彈性、絕緣性能下降。
熱循環: 電纜在運行(發熱)和停機(冷卻)之間循環,這種冷熱交替會使絕緣層和護套反復熱脹冷縮,可能導致絕緣層與導體之間產生微小間隙,進而引發局部放電。
環境中的化學物質會腐蝕或分解絕緣材料。
氧化: 空氣中的氧氣是絕緣老化的主要參與者,尤其是在高溫下,氧化速度會大大加快。
酸雨、臭氧及其他化學品: 暴露在工業污染區(酸雨)、變電站附近(臭氧)或接觸油污、有機溶劑等化學物質,會與絕緣材料發生化學反應,導致其膨脹、解聚或性能劣化。金屬護套的腐蝕產物(如硫化物)也可能滲透并損害絕緣。
物理性的力會破壞絕緣層的完整性。
安裝損傷: 在敷設安裝時過度彎曲、拉扯、壓扁,會給絕緣層造成肉眼難以發現的微裂紋或內部損傷,這些弱點會成為日后電樹枝的起始點。
長期振動: 安裝在橋梁、鐵路附近或大型機械設備旁的電纜,會持續承受振動,導致絕緣材料疲勞、開裂。
擠壓與蠕變: 直埋電纜被石頭擠壓,或電纜橋架上的電纜堆積過厚,都會造成長期機械壓力,導致絕緣層厚度不均或永久變形。
自然環境因素日積月累的作用。
紫外線輻射: 對于直接暴露在陽光下的電纜,太陽光中的紫外線具有很高的能量,能直接破壞許多高分子聚合物(如PVC)的化學鍵,導致絕緣層表面粉化、開裂。
水分和潮氣: 水分是絕緣的“天敵”。如果電纜護套破損,水分滲入絕緣層,不僅會直接降低絕緣電阻,還會在電場作用下形成“水樹枝”(比電樹枝更彌散的分支狀結構),極大地加速老化進程。結冰和融化循環也會造成物理破壞。
總結:
絕緣老化 rarely 是單一因素造成的,通常是熱-電-機械-環境多種因素相互關聯、共同作用的結果。例如,機械損傷為水分侵入和局部放電創造了條件,而過熱又會加速所有這些過程的進行。因此,選擇合適的電纜型號、規范安裝并保持良好的運行環境,是延緩絕緣老化、保障電纜安全運行壽命的關鍵。