第一節(jié) 產(chǎn)品定義及應(yīng)用特點(diǎn)
一、產(chǎn)品定義
絕緣材料又稱電介質(zhì)，是電阻率高、導(dǎo)電能力低的物資。絕緣材料可用于隔離帶電或不同電位的導(dǎo)體，使電流按一定方向流通。在變壓器產(chǎn)品中，絕緣材料還起著散熱、冷卻、支撐、固定、滅弧、改善電位梯度、防潮、防霉和保護(hù)導(dǎo)體等作用。
絕緣材料按電壓等級(jí)分類：一般分為：Y（90℃）、A（105）、E（120℃）、B（130℃）、F（155℃）、H（180℃）、C（大于180℃）。
變壓器絕緣材料的耐熱等級(jí)是指絕緣材料在變壓器所允許承受的最高溫度。如果正確地使用絕緣材料，就能保證材料20年的使用壽命。否則就會(huì)依據(jù)8℃定律（A級(jí)絕緣溫度每升高8℃，使用壽命降低一半、B級(jí)絕緣是10℃，H級(jí)是12℃。這一規(guī)律被稱為熱老化的8℃規(guī)律）降低使用壽命。由高聚物組成的絕緣材料的耐熱性一半比無機(jī)電介質(zhì)低。
絕緣材料性能與其分子組成和分子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。
變壓器絕緣材料品種很多，按其形態(tài)一般可分氣體絕緣材料、液體絕緣材料和固體絕緣材料。
二、性能特點(diǎn)
變壓器絕緣材料電氣性能的四個(gè)基本參數(shù)包括絕緣電阻、介電系數(shù)、介質(zhì)損耗因數(shù)和絕緣強(qiáng)度。
1、絕緣電阻
1）絕緣電阻的概念
絕緣材料的電阻是指絕緣材料在直流電壓的作用下，加壓時(shí)間較長(zhǎng)，且使線路上的充電電流和吸收電流消失，只有漏電電流通過時(shí)的電阻值/一般規(guī)定為電壓加上一分鐘后，所測(cè)得的電阻值即絕緣電阻值。對(duì)于高電壓大容量的變壓器，測(cè)量絕緣電阻時(shí)規(guī)定為加壓10分鐘。
2）影響絕緣電阻的因素
（1）溫度與絕緣電阻的關(guān)系
隨著溫度的升高，電阻率呈指數(shù)下降，這是因?yàn)楫?dāng)溫度升高時(shí)，分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，分子得平均動(dòng)能增大，使分子動(dòng)能達(dá)到活化能得幾率增加，離子容易轉(zhuǎn)移。
（2）濕度與絕緣電阻得關(guān)系
水分浸入電介質(zhì)中，增加了導(dǎo)電離子，又能促進(jìn)雜質(zhì)及極性分子離解。因此絕緣材料隨著濕度增大而下降，尤其是絕緣紙或絕緣紙板得絕緣電阻下降的幅度更大。
電介質(zhì)表面水分對(duì)其表面電阻影響很靈敏，離子晶體極性材料等親水物資對(duì)水的吸引力大于水分子間的內(nèi)聚力，表面連續(xù)的水層降低表面電阻。因此電器設(shè)備由于受潮引起絕緣電阻降低，造成漏電電流過大而損壞設(shè)備。
（3）雜質(zhì)與絕緣電阻的關(guān)系
電介質(zhì)的雜質(zhì)直接增加了導(dǎo)電離子，使電阻下降，雜質(zhì)又容易混入極性材料中，促進(jìn)極性分子離解使導(dǎo)電離子更多。
電介質(zhì)表面受雜質(zhì)污染，并吸附水分會(huì)使表面電阻率迅速下降、絕緣材料的絕緣電阻是反映材料中雜質(zhì)多少的最靈敏的參數(shù)之一。在絕緣材料的標(biāo)準(zhǔn)中常常用測(cè)量體積電阻率的方法來衡量絕緣材料的雜質(zhì)含量，為了保證絕緣材料的絕緣水平，絕緣材料廠必須嚴(yán)格地控制生產(chǎn)環(huán)境的潔凈度。
（4）電場(chǎng)強(qiáng)度與絕緣電阻的關(guān)系
在電場(chǎng)強(qiáng)度不太高的情況下，電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)離子的轉(zhuǎn)移能力和對(duì)電阻率的影響都很小。當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度增高時(shí)，離子的遷移能力隨電場(chǎng)強(qiáng)度升高而增加，使電阻率下降，當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度升高到使電介質(zhì)臨近擊穿時(shí)，由于出現(xiàn)大量電子遷移，使電阻率呈指數(shù)下降。
2、介質(zhì)損耗
1）電介質(zhì)損耗
在交流電壓作用下，電介質(zhì)中部分電能將轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，這部分能量叫做介質(zhì)損耗，它主要是由導(dǎo)電和緩慢松弛極化引起的，它又是導(dǎo)致電介質(zhì)發(fā)生電擊穿的根源。通常把單位時(shí)間內(nèi)消耗的能量叫做介質(zhì)損耗功率。
2）電介質(zhì)損耗的形式
分為：游離損耗、偶極損耗、電導(dǎo)損耗、不均勻介質(zhì)損耗
3、絕緣老化
1）絕緣老化的概念
在電氣設(shè)備運(yùn)行過程中由于長(zhǎng)期受各種因素作用，絕緣材料發(fā)生一系列不可逆的化學(xué)、物理變化，從而導(dǎo)致了電氣性能和機(jī)械性能的劣化，這種不可逆的變化通常稱為老化。
絕緣老化分為熱老化、環(huán)境老化和電老化。造成老化的因素有熱、電、光、氧、輻射線及微生物等。
2）熱老化
由于熱的原因，使得絕緣材料的老化稱為熱老化。在熱老化過程中，高分子絕緣材料往往發(fā)生熱降解、低分子物產(chǎn)生或逸出。使絕緣材料的絕緣性能和機(jī)械性能下降。
3）電老化
在電氣設(shè)備中，絕緣材料在電場(chǎng)的作用下，性能發(fā)生不可逆的變化直至失效，這個(gè)過程稱為電老化。促使絕緣材料電老化的主要原因是局部放電。由于局部放電產(chǎn)生臭氧，臭氧是強(qiáng)氧化劑，使含雙鍵的大分子起加成反應(yīng)，材料發(fā)生臭氧裂解。
4）環(huán)境老化
環(huán)境老化是指絕緣材料在光、氧、輻射和酸堿等因素的作用下而引起的污染性化學(xué)反應(yīng)，其中陽光中的紫外線是主要因素。
第二節(jié) 變壓器絕緣材料 行業(yè) 發(fā)展歷程
最早使用的絕緣材料為棉布、絲綢、云母、橡膠等天然制品。在20世紀(jì)初，工業(yè)合成塑料酚醛樹脂首先問世，其電性能好，耐熱性高。以后又相繼出現(xiàn)了性能更好的脲醛樹脂、醇酸樹脂。三氯聯(lián)苯合成絕緣油的出現(xiàn)使電力電容器的比特性出現(xiàn)了一次飛躍（但因有害人體健康，后已停止使用）。同期還合成了六氟化硫。
30年代以來人工合成絕緣材料得到了迅速發(fā)展，主要有縮醛樹脂、氯丁橡膠、聚氯乙烯、丁苯橡膠、聚酰胺、三聚氰胺、聚乙烯及性能優(yōu)異稱之為塑料王的聚四氟乙烯等。這些合成材料的出現(xiàn)，對(duì)電工技術(shù)的發(fā)展起了重大作用。如縮醛漆包線用于電機(jī)，使其工作溫度和可靠性提高，而電機(jī)的體積和重量大大降低。玻璃纖維及其編織帶的研制成功及有機(jī)硅樹脂的合成又為電機(jī)絕緣增加了H級(jí)這個(gè)耐熱等級(jí)。
40年代以后不飽和聚酯、環(huán)氧樹脂問世。粉云母紙的出現(xiàn)使人們擺脫了片云母資源匱乏的困境。
50年代以來，合成樹脂為基的新材料得到了廣泛應(yīng)用，如不飽和聚酯和環(huán)氧等絕緣膠可供高壓電機(jī)線圈浸漬用。聚酯系列產(chǎn)品在電機(jī)槽襯絕緣、漆包線及浸漬漆中使用，發(fā)展了E級(jí)和B級(jí)低壓電機(jī)絕緣，使電機(jī)的體積和重量進(jìn)一步下降。六氟化硫開始用于高壓電器，并使之向大容量小型化發(fā)展。斷路器的空氣絕緣及變壓器的油和紙絕緣部分地被六氟化硫所取代。
60年代含雜環(huán)和芳環(huán)的耐熱樹脂得到了大發(fā)展，如聚酰亞胺、聚芳酰胺、聚芳砜、聚苯硫醚等屬H級(jí)及更高耐熱等級(jí)的材料。這些耐熱材料的合成為以后發(fā)展F級(jí)、H級(jí)電機(jī)創(chuàng)造了有利條件。聚丙烯薄膜在這一時(shí)期也成功地用于電力電容器。
70年代以來新材料的開發(fā) 研究 相對(duì)比較少，這一時(shí)期主要是對(duì)現(xiàn)有材料進(jìn)行各種改性及擴(kuò)大應(yīng)用范圍。對(duì)礦物絕緣油采用新方法精制以降低其損耗；環(huán)氧云母絕緣在提高其機(jī)械性能和實(shí)現(xiàn)無氣隙以提高其電性能方面做了很多改進(jìn)。電力電容器由紙膜復(fù)合結(jié)構(gòu)向全膜結(jié)構(gòu)過渡。1000千伏級(jí)特高壓電力電纜開始 研究 用合成紙絕緣取代傳統(tǒng)的天然纖維紙。無公害絕緣材料70年代以來也發(fā)展很快，如以無毒介質(zhì)異丙基聯(lián)苯、酯類油取代有毒介質(zhì)氯化聯(lián)苯，無溶劑漆的擴(kuò)大應(yīng)用等。隨著家用電器的普及，其絕緣材料著火而導(dǎo)致重大火災(zāi)事故屢有發(fā)生，所以對(duì)阻燃材料的 研究 引起了重視。
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