高压绝缘材料(精)

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1、2015 201 绝缘材料 固体绝缘材料 固体绝缘材料 有机固体绝缘材料:绝缘漆、绝缘 胶、绝缘纸、绝缘纤维制品、塑料、 橡胶、漆布漆管及绝缘浸渍纤维制 品、电工用薄膜、复合制品和粘带、 电工用层压制品等。 无机固体绝缘材料:云母、玻璃、陶瓷及其制品等 有机固体绝缘材料 30年代以来人工合成绝缘材料得到了 迅速发展,主要有缩醛树脂、氯丁橡 胶、聚氯乙烯、丁苯橡胶、聚酰胺、 三聚氰胺、聚乙烯及性能优异称之为 塑料王的聚四氟乙烯等。这些合成材 料的出现,对电工技术的发展起了重 大作用。如缩醛漆包线用于电机,使 其工作温度和 可靠性提高,而电机的 体积和重量大大降低。玻璃纤维及其 编织带的研制成功及

2、有机硅树脂的合 成又为电机绝缘增加了H级这个耐热等 级。 绝缘漆:又叫绝缘涂料(insulating coatings ) , 是一种具有优良电绝缘性的 涂料。它有良好的电化性能、热性能、机械 性能和化学性能, 多为清漆, 也有色漆。绝 缘漆是漆类中的一种特种漆。 绝缘漆是以 高分子聚合物为基础,能在一定的条件下固 化成绝缘膜或绝缘整体的重要绝缘材料。 绝缘漆由基料、阻燃剂、固化剂、颜填料、 和溶剂等组成。详细介绍了其组成、使用分 类、等级分类、要求、发展趋势等。 绝缘漆 按照使用范围绝缘漆可以分为浸渍漆、漆包线漆、覆盖漆、硅钢片漆、防电晕漆等五类 浸渍漆分有溶剂漆和无溶剂漆两大类,主要用于浸

3、渍电机、电器的 线圈,以填充其间隙和微孔,且固化后能在被浸渍物的表面形成连续平整 的漆膜,并使之粘结成一个坚硬的整体。 漆包线漆主要用于漆包线芯的涂覆绝缘。由于导线在绕制线圈、嵌 线等过程中,将经受热、化学和多种机械力的作用,因此要求漆包线漆具 有良好的涂覆性(即能均匀涂覆),漆膜附着力强,表面光滑柔软有韧性 ,有一定的耐磨性和弹性,电气性能好,耐热,耐溶性,对导体无腐蚀等 特性。 覆盖漆用于涂覆经浸渍处理的线圈和绝缘零部件,在其表面形成厚 度均匀的绝缘保护层,以防止设备绝缘受机械损伤以及大气、化学药品的 侵蚀,提高表面绝缘强度。 硅钢片漆用于涂覆硅钢片,以降低铁心的涡流损耗,增强耐腐蚀能 力

4、。 防电晕漆一般由绝缘清漆和非金属导体(炭黑、石墨等)粉末混合 而成,主要用于高压线圈作防电晕漆,如用于大型高压电机中电压较高的 线圈端部。 绝缘漆优点: 1) 流动性好,固体含量高,便于渗透和填充被浸渍物,特别是对于 不规则的需要绝缘的电子器件,比如电机,电器的线圈。特别是需要 填充的间隙和微孔。 2) 固化快,干燥性能好,粘结力强,有热弹性。 3) 对导体和其他材料具有良好的相容性。 4)不像绝缘油要在密封的环境下产生作用,适应能力强。 绝缘漆缺点: 1)过于单薄,对于空隙大的绝缘处无法大范围分布。 绝缘纤维制品:绝缘纸,绝缘纤维 布。主要用于电信电缆,电机绝缘, 电容器纸以及包线,线圈捆

5、版,电缆 保护内衬等等。也即用来绕组导线的 被覆盖绝缘物。 天然纤维或合成纤维可以制成纤维纸或 各种纺织品直接用做绝缘材料;或用纸 浸以液体介质后成为浸渍纸用作电容器 介质和电缆绝缘;或浸(涂)以绝缘树 脂(胶)后经热压,卷制成绝缘层压制 品、卷制品作绝缘材料;或用绝缘漆浸 渍制成绝缘漆布(带)、漆绸等用于电 绝缘。天然无机纤维可以单独使用,也 可以同植物纤维或合成纤维结合使用, 作为耐高温绝缘。纤维材料还广泛用作 超导和低温绕组线的绝缘材料,因它具 有如下优点:在超导磁体线圈中,能 使冷却剂浸透所有的截面,增加传热面 积;保证浸渍漆或包封胶直接与超导 纤维及复合层接触。 绝缘纤维制品优点;

6、1)延展性好,对于会产生弯曲 变形的绝缘处能顺利的过度,容 易保持其整体性。 2)其次,化学性质相对稳定, 能承受各类包线所处的自然环境 下保持稳定状态, 3)最后,成本低,能大量生 产。 塑料绝缘材 料 目前用于绝缘的绝缘塑料主要是热固性塑 料。热固性塑料是由合成树脂、填料和其 他添加剂组成的粉状或颗粒状的混合料在 一定的温度和压力下成型,加工固化成各 种形状和规格的电气绝缘零部件。如线圈 骨架,接线板,支架以及用于模制造防爆 电机交流如防爆电机接线盒、引出线及开 关、接触器的防弧罩、防护栅、触头支架 等。最后也应用于家用电线的外包。 塑料优点 大多数塑料质轻,化学性稳定,不会锈蚀; 耐冲击

7、性好; 具有较好的透明性和耐磨耗性; 绝缘性好,导热性低; 一般成型性、着色性好,加工成本低; 塑料缺点 大部分塑料耐热性差,热膨胀率大,易燃烧; 尺寸稳定性差,容易变形,在线路中发生短路时 易引起火灾; 多数塑料耐低温性差,低温下变脆; 容易老化; 某些塑料易溶于溶剂。 固体无机绝缘材料 云母,粉云母,及 云母制品 玻璃、玻璃纤维及 其制品 陶瓷及其制品 1.云母类绝缘材料 云母属于铝硅酸盐矿物 ,其化学分子式为 6SiO23Al2O3K2O2H2O, 它具有很高的电绝缘强度、 耐电 晕、耐热以及良好的 力学性能, 被广泛用作电 子、电力工业上的 绝缘材 料。 1.1 云母带 云母带,又称耐

8、火云母带, 由(云母带机)制作而成,是 一种耐火绝缘材料,按用途可 分为:电机用云母带(以金云 母纸为基材,用塑料薄膜作双 面补强,主要用于电机绝缘 层。 耐火性能差),电缆用云 母带(用玻纤布作单面补强材 料,用于耐火电缆做耐火绝缘 层。耐火性能较好)。按结构 分为:双面带、单面带、三合 一带、双膜带、单膜带等。 1.2 云母片 天然云母片是厚云母片经过剥分、定厚、切制、钻制或冲制而成, 具有一定厚度、一定形状的云母零件,该产品适用于电视机、电力电 容器、热继电器、监视显示器、航天、航空、通讯、雷达、耐热骨架 片等作为原辅材料。因其材料为天然矿制品,具有无污染、绝缘、耐 电压性能好的特点,可

9、根据客户需求冲切各种规格的天然云母片。 1.3 粉云母 云母原矿经粗选后剩余的碎片,及 含云母矿石破碎后选出的云母碎片, 以及生产云母产品剩余的云母碎片的 统称,云母粉具有良好的弹性、韧 性。绝缘性、耐高温、耐酸碱、耐腐 蚀、附着力强等特性,是一种优良的 添加剂。绝缘性能绢云母粉具有极高 的电阻,本身就是最优异的绝缘材 料。与有机硅树脂或有机硅硼树脂形 成复配物,遇到高温时转化为机械强 度和绝缘性能良好的陶瓷性物质,因 此用这类绝缘材料制成的电线、电缆 ,即使在火灾中烧毁之后,仍然保持 原有的绝缘状态。 2 绝缘玻璃 用作电绝缘的玻璃。最普 通的是以二氧化硅为主体加入 氧化硼、氧化铝、氧化铅、

10、氧 化钙、氧化钠等氧化物混合熔 制成高粘性液体,在使其不析 出晶粒的条件下急冷凝固而 成。玻璃具有良好的电性能、 耐热性、化学稳定性及易成型 加工性。 优点: 1.耐油污性:玻璃绝缘子自洁度高,积 垢粘附力小,容易清扫。 2. 抗老化性能:玻璃经钢化处理的,表 面形成压应力,如果玻璃表面有微裂纹 存在,也固应力作用使微裂纹受到压缩 而不致扩展。玻璃的电气强度一般在整 个运行期间保持不变,其老化过程比瓷 缓慢得多 3.玻璃绝缘子自洁度高,积垢粘附力小 ,容易清扫。 4.由于玻璃的透明性,在外形检验时容 易发现细小裂缝以及各种内部缺陷和损 伤。 缺点:质量轻、自破率较高等。 3. 陶瓷 绝缘陶瓷又

11、称为装置 陶瓷,是在电子设备中作为安 装、固定、支撑、保护、绝 缘、隔离及连接各种无线电元 件及器件的陶瓷材料。常见绝 缘陶瓷:美质瓷,氧化铝瓷, 莫来石瓷,改性碳化硅陶瓷, 氮化硅陶瓷,氮化铝陶瓷,硼 酸铅玻璃陶瓷,硼酸锡钡陶瓷 ,氧化铍陶瓷。 优点: 1.陶瓷绝缘子是最早出现的绝缘 子,工艺简单,具有良好的化学稳 定性和热稳定性,几乎不老化变质 ,并具有良好的电气和机械性能。 2.较高的体积电阻率和介电强度 ; 3.良好的介电温度和频率特性; 4.优良的导热性能,机械强度, 断裂韧性,化学稳定性和热稳定 性。 缺点: 容易积污,质量较大,不方便检 测。 液态绝缘材料 液体绝缘材料是用以隔绝

12、不同电位导电体的液体。 又称绝缘油。它主要取代气体,填充固体材料内部或极 间的空隙,以提高其介电性能,并改进设备的散热能 力。液体绝缘材料可以在电容器中提高其介电性能,增 大每单位体积的储能量;在开关中除绝缘作用外,更主 要起灭弧作用。 液体绝缘材料按材料来源可分为矿物绝缘油、合成 绝缘油和植物油 3大类。工程技术上最早使用的是植物油 ,至今仍在使用。为满足各种电工设备的不同要求,又 开发了多种类型的合成绝缘油,并得到广泛应用,如供 高温下使用的硅油以及十二烷基苯、聚丁烯油等。但工 程上使用最多的仍然是矿物绝缘油。 矿物绝缘油,是从石油中提炼精制的液体绝缘材料。简称矿物 油。石油的主要成分是烷

13、烃、环烷烃和芳香烃,这些组分的电气性 能和老化稳定性优良。矿物油是取原油中250400的轻质润滑油 馏分,经酸碱精制、水洗、干燥、白土吸附、加抗氧剂等工序制 得。取原油中不同馏分油,并控制精制中硫酸的浓度、用量、作用 时间及其他有关工艺,可得到用途不同的变压器油、电容器油、电 缆油、开关油等。 矿物油属弱极性介质,相对介电常数r约为2.2。控制 油的馏分,可得到粘度不同的绝缘油。 油的老化主要是热、氧和电老化。为防止油的老化 ,一般可加强散热以降温或隔绝空气,也可加入抗氧化 剂和抗老化添加剂。矿物油具有良好的绝缘性能和导热 性,成本也不高 ,但燃点比较低,生物降解能力差 。 人工合成的液体绝缘

14、材料,简称合成油。由于矿物绝缘油是多 种碳氢化合物的混合物,难以除净降低绝缘性能的组分,且制取工 艺复杂,易燃烧,耐热性低,介电常数不高,因而人们研究、开发 了多种性能优良的合成油。 分类:芳烃合成油,硅油,酯类油,醚类和砜类合成油,聚丁 烯等都是合成绝缘油。 芳烃合成油:稳定性好,特别优良的吸气性,,可选取较高的工 作电强度。主要缺点是低温局部放电性能较差,燃烧性同矿物油相 近。 硅油:耐热性优良,工作温度可达150200,属难燃性绝缘 油。硅油的粘度-温度特性平坦,有高的耐寒性。硅油价格高,仅用于 防火要求较高的场所。 酯类油:属极性液体介质,r为37,酯的极性,易于吸附杂质 和水分,较难

15、净化。缺点是粘度较高,不易浸渍。 醚类和砜类合成油:毒性较大,电气性能和稳定性优良,不燃 烧。 聚丁烯:介电性能和老化稳定性优于矿物油,具有吸气性。改变 聚合度,可得到粘度不同的聚丁烯。为非极性液体, r低。 植物油是由不饱和脂肪酸和甘油化合而成的化合物,广泛分布 于自然界中,是从植物的果实、种子、胚芽中得到的油脂。工程技 术上最早使用的是植物油,如蓖麻油、大豆油、菜籽油等,至今仍 在使用。蓖麻油是优良的脉冲电容器的浸渍剂,与菜籽油一样,都 可用于金属化电容器。 植物油作为一种酯类 ,对水有较 强的吸附能力 ,在油纸绝缘的变 压器中能够保持固体 绝缘的干燥 ,从而延长变压器的使用寿命。此外 植 物油最大的优点在于其生物降解率很高 ,符合环保的 要求 ,具有很 好的应用前景。 气体绝缘材料 气体绝缘气体绝缘 气体绝缘是指用以隔绝不同电位导电体的气体。其特 点是具有高的电离场强和击穿场强,击穿后能迅速恢复 绝缘性能,化学稳定性好,不燃、不爆、不老化,无腐 蚀性,不易为放电所分解,并且比热容大,导热性、 流动性均好。其中空气是用得最广泛的气体绝缘材 料。 除空气、氮气、二氧化碳和六氟化硫气体外, CCl2F2(氟利昂

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