固體絕緣材料的主要性能

一、固體絕緣材料的主要性能

1、絕緣電阻

1）泄漏電流

絕緣材料的電阻率雖然很高，但在一定的電壓作用下，總有微小電流流過，這種電流稱為泄漏電流，泄漏電流由兩部分組成，一部分流經(jīng)絕緣材料內(nèi)部，另一部分沿絕緣材料表面流動。

2）表面電阻率和體積電阻率

同一種絕緣材料，隨著溫度的升高體積電阻值將下降；隨著表面的積污表面電阻值會下降；絕緣材料受潮后，體積電阻值和表面電阻值都會下降。

2、擊穿強(qiáng)度

絕緣材料在高于某一數(shù)值的電場強(qiáng)度作用下會被損壞而失去絕緣性能，這種現(xiàn)象稱為擊穿。絕緣材料被擊穿時的電場強(qiáng)度稱為擊穿強(qiáng)度，單位為kV/mm。

絕緣材料的擊穿可分為：

1）電擊穿

在強(qiáng)電場作用下，電介質(zhì)內(nèi)部帶電質(zhì)點劇烈運(yùn)動，發(fā)生碰撞電離，破壞分子結(jié)構(gòu)，增加電導(dǎo)，以致最后擊穿。

2）熱擊穿

在強(qiáng)電場作用下，電介質(zhì)內(nèi)部由于介質(zhì)損耗而產(chǎn)生熱量，如果不能及時散發(fā)出去，就會使電介質(zhì)內(nèi)部溫度升高，導(dǎo)致分子結(jié)構(gòu)破壞而被擊穿。

3）放電擊穿

在強(qiáng)電場作用下，電介質(zhì)內(nèi)部包含的氣泡首先發(fā)生碰撞電離而放電，雜質(zhì)也因受電場加熱而汽化，產(chǎn)生氣泡，于是氣泡放電進(jìn)一步發(fā)展，導(dǎo)致整個絕緣材料被擊穿。

3、耐熱性

電氣設(shè)備在運(yùn)行過程中，其絕緣材料長期在熱態(tài)下工作，所以選用的絕緣材料必須具備一定的耐熱性能。由于造成絕緣材料老化的主要因素是溫度，所以根據(jù)各種絕緣材料的耐熱性能，規(guī)定了他們在使用過程中的最高溫度，以保證電氣產(chǎn)品的使用壽命，避免使用時溫度過高而加速絕緣材料老化。

電工絕緣材料按其允許最高溫度分為七個耐熱等級：

1）Y級

極限溫度為90℃，主要絕緣材料有木材、棉花、紙、纖維等天然的紡織品，還有醋酸纖維和聚酰胺為基礎(chǔ)的紡織品和易于熱分解和溶化點較低的塑料等。

2）A級

極限溫度為105℃，主要絕緣材料有工作于礦物油中的Y級材料，用油或油樹脂復(fù)合膠浸過的Y級材料，漆包線、濾布、瀝青漆等。

3）E級

極限溫度120℃，主要絕緣材料有聚酯薄膜和A級材料復(fù)合、玻璃布、油性樹脂漆、乙酸乙烯耐熱漆包線等。

4）B級

極限溫度130℃，主要絕緣材料有聚酯薄膜，經(jīng)合適樹脂黏合式浸漬復(fù)涂的云母、玻璃纖維、石棉等制品、聚酯漆包線等。

5）F級

極限溫度155℃，主要絕緣材料有以有機(jī)纖維材料補(bǔ)強(qiáng)的云母片制品、玻璃纖維和石棉、玻璃漆布等。

6）H級

極限溫度180℃，主要絕緣材料有無補(bǔ)強(qiáng)或以無機(jī)材料補(bǔ)強(qiáng)的云母制品、加厚的F級材料、硅有機(jī)漆、硅有機(jī)橡膠等。

7）C級

極限溫度180℃以上，主要絕緣材料有不采用任何有機(jī)黏合劑及浸漬劑的無機(jī)礦物，如石英、石棉、云母、玻璃和電瓷材料等。

4、機(jī)械強(qiáng)度

根據(jù)各種絕緣材料的具體要求，相應(yīng)規(guī)定抗張、抗壓、抗彎、抗剪、抗撕、抗沖擊等各種強(qiáng)度指標(biāo)，各種不同的絕緣材料還應(yīng)有各種不同的性能指標(biāo)，如滲透性、耐油性、伸張率、收縮率、耐溶劑性和耐電弧等。

5、絕緣材料的老化

電氣設(shè)備中的絕緣材料在運(yùn)行過程中，由于電、熱等多種原因發(fā)生一系列不可逆的化學(xué)、物理變化，從而導(dǎo)致電性能和機(jī)械性能的劣化，這種不可逆的變化成為老化。老化產(chǎn)生的原因有：

1）電介質(zhì)中存在低分子揮發(fā)性成分的逸出。

2）解聚和氧化裂解，在熱和氧的作用下，生成游離基的引發(fā)反應(yīng)。

3）熱裂解，產(chǎn)生有害物質(zhì)氯化氫對某些材料產(chǎn)生催化作用。

4）水解，在熱的作用下水分與絕緣材料產(chǎn)生反應(yīng)引起水解。

5）分子鏈繼續(xù)聚合，導(dǎo)致絕緣材料變脆。

二、固體絕緣材料的應(yīng)用

1、絕緣漆

絕緣漆可分為浸漬漆、覆蓋漆和硅鋼片漆。

1）浸漬漆

主要用來浸漬電機(jī)、電器線圈和絕緣零部件，以填充其間隙和微孔，提高其電氣及力學(xué)性能。常用的有醇酸浸漬漆、三聚氰胺醇酸浸漬漆。這兩種都是烘干漆，都具有較好的耐油性及耐電弧性，漆膜平滑而有光澤。

2）覆蓋漆

有清漆和瓷漆兩種，是用來涂覆經(jīng)浸漬處理后的線圈和絕緣零部件，在其表面形成連續(xù)而均勻的漆膜，作為絕緣保護(hù)層，以防機(jī)械損傷和大氣、潤滑油及化學(xué)藥品的侵蝕。

2、絕緣紙

絕緣紙是紙和油組合的絕緣材料，包繞好的電纜紙經(jīng)過干燥處理，在真空下浸漬電纜油，形成油紙復(fù)合絕緣結(jié)構(gòu)。電纜紙由木質(zhì)纖維組成，木質(zhì)纖維具有較高的電氣性能，化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。新型的聚丙烯木纖維紙具有介質(zhì)損耗低的優(yōu)良特性。

3、塑料絕緣電纜的絕緣層

塑料絕緣電纜的絕緣層是擠包絕緣。擠包絕緣是將塑料、橡膠等高分子聚合物，運(yùn)用擠包工藝設(shè)備將其緊密地擠包在導(dǎo)體上，形成均勻的絕緣層結(jié)構(gòu)。常用擠包絕緣材料有聚氯乙烯、聚乙烯、交聯(lián)聚乙烯和乙丙橡膠等。

1）聚氯乙烯（PVC）

聚氯乙烯的電氣性能和機(jī)械強(qiáng)度較好，具有耐酸、耐堿和耐油特性，不延燃，工藝性能較好。缺點是耐熱性能較低，絕緣電阻小，介質(zhì)損耗大。

2）聚乙烯（PE）

聚乙烯具有優(yōu)良的電氣性能，介質(zhì)損耗較小。加入適量的添加劑，可提高聚乙烯的耐電暈、耐熱性能和機(jī)械強(qiáng)度，并使環(huán)境應(yīng)力開裂性得到改善。

3）交聯(lián)聚乙烯

交聯(lián)聚乙烯耐熱性能好，但抗電暈、游離放電性能較差。交聯(lián)聚乙烯電纜容許溫升較高，允許載流量較大，適用于各種電壓，可用于高落差敷設(shè)，安裝維護(hù)簡便。

4）乙丙橡膠（XLPE）

橡膠絕緣柔軟性好，易彎曲，有彈性，但耐電暈、耐臭氧、耐熱、耐油的性能較差。橡膠絕緣電纜可以在嚴(yán)寒的氣候下使用，適用于多次拆裝的線路，但只能做低壓電纜使用，不適合用于固定敷設(shè)的線路。