在電力傳輸與分配系統(tǒng)中，電線電纜絕緣性能關乎系統(tǒng)安全。耐電痕試驗能評估絕緣材料在電氣應力和環(huán)境作用下，抵抗表面電痕化的能力。明晰電弧放電到絕緣失效的過程，對提升電線電纜可靠性、優(yōu)化材料設計及保障電力系統(tǒng)安全運行意義重大。

一、電弧放電的起始

1.1 表面缺陷與電場畸變

電線電纜絕緣材料表面有微小凹凸、雜質顆粒、裂紋等缺陷，會引發(fā)局部電場畸變，使缺陷處電場強度遠超周圍。依據(jù)電場分布理論，當電場強度達閾值，空氣或吸附氣體分子就會電離。像尖銳雜質顆粒尖端，電場強度能是周圍數(shù)倍，為電弧放電創(chuàng)造條件。

1.2 水分與導電物質的影響

環(huán)境水分及表面吸附的導電物質（如灰塵里的金屬離子、鹽類）會降低絕緣材料表面電阻。表面電阻降低到一定程度，在電場作用下形成泄漏電流，其產生的焦耳熱升高溫度，加速氣體電離，促使電弧放電。潮濕環(huán)境下，表面水膜中的離子成為導電介質，大幅增加電弧放電可能。

二、電痕的形成與發(fā)展

2.1 初期電痕的形成

電弧放電的高溫會分解絕緣材料表面的有機高分子，生成碳化物和揮發(fā)性氣體。碳化物形成微小導電通道，即初期電痕，呈微米級的細小黑色痕跡。以聚氯乙烯絕緣材料為例，電弧作用下，聚氯乙烯分子中的氯原子脫離，產生氯化氫氣體，碳鏈斷裂生成碳化物，積累形成電痕。

2.2 電痕的持續(xù)發(fā)展

電弧持續(xù)放電，初期電痕處電場增強，更多絕緣材料被分解碳化。電痕內高溫使周圍絕緣材料熱降解，形成新導電通道，電痕向內部和表面擴展，且具有自加速特性。放電使電痕導電性能增強，吸引更多電流，引發(fā)更強烈的電弧放電和材料分解。電痕發(fā)展產生的氣體壓力會使材料表面出現(xiàn)裂紋，為水分和導電物質侵入提供通道，加速電痕發(fā)展。

三、絕緣性能的逐漸下降

3.1 材料結構的破壞

電痕持續(xù)發(fā)展，絕緣材料分子結構被破壞，高分子鏈斷裂，機械強度和絕緣性能下降。如交聯(lián)聚乙烯絕緣材料，電痕破壞其交聯(lián)結構，分子鏈變松散，拉伸強度和電氣強度降低。同時，電痕改變材料介電常數(shù)，使電場分布更不均勻，加劇絕緣性能下降。

3.2 局部放電的加劇

電痕形成的導電通道引發(fā)局部放電，其產生的高頻電磁波、機械振動和化學腐蝕會損傷絕緣材料。高頻電磁波使偶極子高頻振蕩產生摩擦熱，加速材料老化；機械振動產生微小裂紋；化學腐蝕源于局部放電產生的臭氧、氮氧化物等活性氣體，與材料發(fā)生化學反應，破壞分子結構。局部放電加劇，絕緣材料損傷范圍擴大，性能持續(xù)惡化。

四、絕緣失效的最終階段

電痕發(fā)展到一定程度，絕緣材料內部形成貫通導電通道，絕緣性能喪失，引發(fā)絕緣失效。這會導致電線電纜短路，可能引發(fā)火災。如電力電纜絕緣失效，強大短路電流使電纜溫度急劇升高，甚至燃燒，威脅電力系統(tǒng)安全，還可能損壞電氣設備，影響供電可靠性。

五、影響耐電痕性能的關鍵因素

5.1 材料特性

絕緣材料的化學組成、分子結構和物理性能決定耐電痕性能。硅橡膠、環(huán)氧樹脂等具有高穩(wěn)定性分子結構、耐電弧性和抗碳化能力的材料，耐電痕性能較好。硅橡膠分子中的硅氧鍵鍵能高，電弧高溫下穩(wěn)定，不易分解碳化。材料的表面能、吸水性等物理性能也有影響，表面能低、吸水性小的材料不易吸附水分和導電物質，降低電痕形成可能。

5.2 環(huán)境因素

環(huán)境溫度、濕度、污穢程度顯著影響電線電纜耐電痕性能。高溫加速絕緣材料老化和熱降解；高濕度增加表面導電性，促進電弧放電和電痕發(fā)展；污穢物質中的導電顆粒和化學物質在表面形成導電層，引發(fā)局部放電和電痕化。不同環(huán)境條件下，電線電纜耐電痕性能表現(xiàn)不同。

5.3 電氣應力

施加的電壓大小、頻率、波形等電氣應力參數(shù)影響耐電痕性能。高電壓導致強電場，加速電弧放電和電痕發(fā)展；高頻電壓使局部放電更頻繁，加劇絕緣材料損傷；非正弦波形電壓含諧波成分，引起電場分布畸變，增加電痕化風險。

通過對電線電纜耐電痕試驗機理的解析，可明晰影響絕緣性能的關鍵因素，為研發(fā)高性能絕緣材料、優(yōu)化電線電纜設計及制定運行維護策略提供理論依據(jù)。