电气设备常用绝缘材料特性分析

摘 要 在电力系统中，电气设备是否拥有良好的绝缘性能将直接关系到电网的安全运行。而加强对电缆、电机和电力电子设备常用绝缘材料的特性分析，则能够通过合理选用绝缘材料确保设备的绝缘性能。基于这种认识，本文对电气设备常用绝缘材料特性展开了分析，从而为关注这一话题的人们提供参考。

关键词 电气设备；常用绝缘材料；特性

中图分类号 TM92 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）170-0186-02

在电网运行的过程中，电气设备故障的发生时常会引发电网大面积停电，以至于将给国民经济和社会带来突发性灾难。而在众多的电气设备故障中，绝缘故障是常见的故障类型。因此，有关人员还应该对电气设备的常用绝缘材料特性展开研究，以便通过合理选取绝缘材料确保电气设备的稳定运行。

1 常见电线电缆绝缘材料的特性分析

1.1 常见电线电缆绝缘材料

在高压输配电网络中，电缆在配电和用电端得到了广泛应用。而常见的电线电缆绝缘材料有聚氯乙烯、交联聚乙烯和氟塑料等。其中，聚氯乙烯具有良好的物理机械性能和耐油耐腐蚀性，并且价格相对便宜。但相较于其他绝缘材料，聚氯乙烯的绝缘性能一般，被广泛的应用在1kV以下的低压电线电缆上。在高温或光照条件下，材料将加速老化。而该种材料虽然具有一定的阻燃性，但是也能够燃烧并释放有毒烟气。交联聚乙烯材料则具有良好的电绝缘性、耐热性和机械性能，在中、高压电力电缆制造上得到了应用。使用该材料进行电缆制造，可以使电缆具有较大硬度和强度的绝缘层，并且燃烧时不会释放大量毒气。但该材料对紫外线照射敏感，需要使用聚氯乙烯制作电缆外护套。

1.2 电线电缆绝缘材料特性

在对电线电缆绝缘材料特性展开分析，主要需要对其阻燃性和耐火性进行分析。就目前来看，可以将电缆使用的绝缘材料划分成含卤型和无卤型两种。含卤型绝缘材料由含卤素的碳氢化合物组成，需要在制作过程中添加氯化石蜡等阻燃剂，从而提高材料的阻燃性能。在受热的过程中，该类材料会进行卤化氢的释放，从而使活性自由基OH根得到捕捉，继而使材料的燃烧得到延缓甚至熄灭。无卤型绝缘材料由不含卤素的碳氢化合物构成，燃烧时会进行水和二氧化碳的释放。由于该种绝缘材料本身不具有阻燃性，所以需要添加阻燃剂进行加工。但是，由于添加了大量的阻燃剂，这类绝缘电缆的电气性能、耐水性和机械强度也将遭到降低，通常只能达到0.6/1kV电压等级。除了分析电线电缆绝缘材料的阻燃性，还要对其耐火性展开分析。按照绝缘材质，可以将耐火电缆划分成有机型和无机型两类。其中，有机型电缆使用聚氯乙烯或交联聚乙烯为绝缘层，能够耐800℃高温[1]。如果加入隔氧层，还可以使其耐受950℃的高温。无机型绝缘电缆为矿物绝缘电缆，由铜芯铜护套氧化镁构成，常规工作温度为250℃。由于氧化镁的熔点为2 800℃，所以经过火灾后该种绝缘电缆仍然可以重复使用。

2 电机设备绝缘材料的特性分析

2.1 电机设备的绝缘材料

在输配电网络中，电机设备使用的绝缘材料主要有3种，即电磁线、浸渍漆和槽绝缘。而这3种材料的绝缘性能将对电机绝缘结构产生影响，材料的选用也将对电机的安全使用产生影响。其中，电磁线的生产只需通过3C安全认证，但是在传统电机上使用时需要经过温度指数测试。在变频电机上使用电磁线时，则需要开展常规性能测试，并且进行材料的电晕性能测试。而浸渍漆可以分成有溶剂漆和无溶剂漆，主要分为B、F、H这3个级别。但是电网使用的电机通常为大功率电机，所以不能使用B级浸渍漆。在输配电网中，电机一般使用的浸渍漆为绝缘树脂，需要对固化后的绝缘结构进行局部放电测试，以确保材料的绝缘性能[2]。而槽绝缘材料是由混合物制成的，在传统电机上使用时需要进行性能测试和温度指数测试，在变频电机上使用时不仅需要完成这些测试内容，还要进行局部放电测试。

2.2 电机设备绝缘材料特性

在对电机设备绝缘材料特性展开分析时，考虑到电机绝缘结构破坏通常是由老化引起，所以需要对材料的热老化、电气老化、机械老化和气体电介质预防情况进行分析。由于长期运行，电机设备将保持较高的温度，所以绝缘材料可能出现塑变或导体外漏的情况。如果温度超过绝缘材料的额定值，其将出现绝缘退化问题，然后出现弯曲和破裂现象。在高压电场中，电机绝缘材料的内部孔隙或表面容易发生放电。而多次放电将导致绝缘材料遭受离子电弧的严重侵蚀，然后出现绝缘性能下降的问题。在电网运行的过程中，电机设备可能出现负荷的变动，从而导致绝缘材料受到交变负荷和交变冲击的影响。如果其与导电体之间存在膨胀系数差，则会产生反复应力与变形，从而导致材料的绝缘性能下降。而在分析电机的绝缘性能时，还应该对绝缘材料间的相互作用进行分析[3]。合理进行材料的组合，则能使电机的绝缘结构得到改善，从而使电机保持安全运行。如果绝缘材料的组合不合理，则会导致电机的绝缘性能受到影响，从而给电机的使用留下安全隐患。

3 电力电子设备绝缘材料的特性分析

3.1 电力电子设备的绝缘材料

在电网系统中，大量的电力电子设备得到了应用。而设备的绝缘材料选用将直接影响到设备的安全性能，并且也决定了电网是否会出现绝缘问题。就目前来看，电力电子设备的常用绝缘材料包含了绝缘子、环氧树脂板和热缩套管。其中，绝缘子可以用于进行母线等带电导体的固定和支撑，能够防止电流回地[4]。而绝缘子表面一旦有附着物，就容易导致两端出现电压击穿，因此还要增大其表面距离。环氧树脂板为具有耐表面漏电、耐电弧和高介电性能的特点，是利用环氧树脂材料制作而成的。随着厚度的增加，环氧树脂板的耐电压等级也将得到提高。此外，热缩套管为利用聚烯烃材料制作而成的热收缩套管，具有机械强度大和耐高温等特点，在线缆绝缘保护上得到了广泛应用。

3.2 电力电子设备绝缘材料特性

在对电力电子设备的绝缘材料特性展开分析时，需要对材料的耐电压强度、耐热等级和机械强度等性能进行分析。在设备所处的环境中，如果电场强度达到一定等级，绝缘材料就会被击穿。所以，材料的耐电压强度越高，其绝缘强度就能得到保证，也能够使电力设备内部的绝缘性得到保证。除了受电压作用，电力设备的绝缘层也会受热量的影响。一旦出现热老化现象，设备的绝缘材料就会被过早破坏，从而影响设备的安全使用。所以，想要使绝缘材料的强度得到保证，还要使绝缘材料拥有较高的耐热等级[5]。此外，在电力设备运行的过程中，绝缘材料可能会承受各种张力或压力。使绝缘材料具有较高的机械强度，则能够避免绝缘材料遭到破坏，继而使设备维持长期可靠运行。

4 结论

总之，想要确保电网不发生绝缘问题，还要使电缆、电机和电力电子设备等电气产品拥有良好的绝缘性能。所以在选用绝缘材料进行产品设计时，还要加强对绝缘材料的特性研究。因此，相信本文对电气设备常用绝缘材料特性展开的研究，可以为相关工作的开展提供指导。

参考文献

[1]陈铮铮，赵健康，欧阳本红，等.直流与交流交联聚乙烯电缆料绝缘特性的差异及其机理分析[J].高电压技术，2014（9）：2644-2652.

[2]祖锦帆.电线电缆的绝缘类型及其选择[J].现代建筑电气，2011（3）：41-46.

[3]管兆杰，黄慧洁，康骏.国内电机绝缘材料和工艺及绝缘结构现状及分析[J].电机与控制应用，2011（4）：1-5.

[4]唐炬.防御变电设备内绝缘故障引发电网停电事故的基础研究[J].高电压技术，2012（6）：1281-1291.

[5]周曙琛，刘西中，朱勇，等.电站设备外绝缘全复合化趋势[J].电网与清洁能源，2013（8）：54-62.

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