电气知识 - 湿度引起的电气故障

电气知识 - 湿度引起的电气故障
 

表示空气中水气含量多少的物理量，称为湿度。湿度通常有两种表示法。

（1）绝对湿度：是指单位体积湿空气中含有的水气量，即空气中的水气密度，单位是g/m3。

（2）相对湿度：是指空气中实际的水气压与同温度下的饱和水气压之比，用百分数表示。
    
在一般情况下，人们习惯于采用相对湿度表示空气的潮湿程度。电气工程中，相对湿度大于80%，称为高湿；相对湿度小于40%，称为低湿或干燥。
    
湿度对电气设备的影响主要是绝缘强度、霉菌生长、金属腐蚀与磨损等。
    
一、湿度偏高，降低了电气设备绝缘强度．空气的湿度增加，一方面使空气的绝缘强度降低；另一方面，空气中的水分附着在绝缘材料的表面，使电气设备的绝缘电阻降低，特别是当空气中的水分渗透到绝缘材料内部或溶解到绝缘油（如变压器油）中时，材料的绝缘性能大大下降，设备的泄漏电流大大增加，甚至造成绝缘击穿，产生电气故障。
    
例如，常见的荧光灯管，当空气的相对湿度为50%左右时，灯管启辉性能最好；当相对湿度大于80%时，灯管表面泄漏电流大大增加，可能导致灯管启辉困难，甚至不能启辉。又如，常用的电工绝缘纸板，当吸人空气中的潮气3%时，其体积电阻率将下降10⁶倍，其绝缘性能明显降低。
    
二、湿度与长霉  

潮湿的空气有利于霉菌孢子发芽生长。实践表明，温度为25—30℃，相对湿度为75%—95%，是霉菌繁殖的良好气候条件。如果空气不对流，将使霉菌生长大大加快。

因此，在湿度相同、气温相等的情况下，室内设备长霉比室外设备要严重得多。电工产品中有机纤维制品、皮革、胶木制品、某些油漆等长霉最严重，橡胶与聚氯乙烯塑料，甚至一些无机材料亦有长霉现象，因为这些材料本身或者表面脏污，可以提供霉菌生长所必须的养料。
   
 霉菌对电工产品的影响主要有以下几个方面：
    
(1)霉菌细胞中含有大量的水分，当菌丝呈网状布满绝缘体的表面时，产品的绝缘性能将大大降低。对一些多孔性绝缘材料，霉菌根部还能深入到材料的内部，导致绝缘击穿。
    
(2)霉菌的生长使电工产品表面形成霉斑，甚至长出绒毛，影响产品的外观和标志。
   
(3)霉菌在代谢过程中，往往会分泌出一些酸性物质，如二氧化碳、醋酸、柠檬酸等。这些物质与绝缘材料相互作用后会导致产品绝缘性能下降，特别是对印制电路板和精密仪表等的影响较大。
    
(4)霉菌分泌出的一些酸性物质，对金属起腐蚀作用。一些极细的导线，如仪表、继电器的线圈等，在潮湿地区常因长霉而被腐蚀，造成断线事故。
    
在常年湿度较高的地区，霉菌对电工产品的影响是比较严重的。据菜单位一个地下设施的统计，该设施平均湿度为76%，温度为32℃，通风条件较差，在该设施内存放的设备因为长霉，胶木类电器平均每年损坏30%以上，绝缘电线损坏达15%左右，胶木电器的使用寿命一般只有3-5年。
 
三、湿度与金属腐蚀  金属腐蚀是一种常见的现象。电气设备中的导电金属、导磁硅钢片、金属外壳等受到腐蚀后，将严重降低设备的性能和使用寿命，甚至造成电气故障。
    
实践表明，只有当相对湿度达到一定数值后，金属的腐蚀才突然加快，在工程上，把这一湿度称为临界湿度。例如，电工产品中常用金属的临界湿度为：钢铁，70%一80%；铝，65%；锌，60%—65%。
    
一般来说，铜、铝等导电金属具有较好的耐腐性，但当大气中．含有某些腐蚀性气体时，铜、铝的腐蚀也是很严重的。这种腐蚀性气体有的就是由于电工产品本身产生的.在电工产品中，一般使用的塑料热稳定性多在60 - 350℃。在一定的温度下，有些塑料可能分解出氨气和醋酸，遇到湿气就会在金属材料上引起强烈的腐蚀作用；有些塑料（如聚氯乙烯）可能分解出氯化氢( HCl)，与湿气混合成为盐酸，强烈腐蚀金属。
    
电工产品中的金属腐蚀除引起一般破坏作用外，另一方面是使导电金属和电接触材料产生一层晦暗膜。大气湿气形成的水膜和腐蚀生成的晦暗膜，是导致接触电阻增大的重要原因之一。