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一文了解:绝缘材料的分类

发布时间:2025-07-02

电气绝缘材料一般分为固态、液态和气态三种。常用的固态材料:陶瓷、绝缘纸、层压板、环氧树脂、硅橡胶和玻璃等;常用的液态材料:有油类、硅脂等;常用的气态材料:以空气、SF6气体、压缩空气和氮气等。

一、气态绝缘材料

1、 空气

空气是最常见、最经济的绝缘材料。在常规产品中, 用空气绝缘的情况最为多见。空气绝缘有其他绝缘材料无法比拟的优点, 比如不会老化, 使用寿命几乎没有限制。但随着海拔的升高, 空气会逐渐稀薄, 击穿距离会进一步缩小。

2、SF6气体

SF6气体是一种挥发性化合物, 其液化温度为-40℃。SF6只有在温度高于-40℃时才能保持气态, 在通常使用条件下, 它有液化的可能性, 因此SF6不能在低温和过低压力下使用SF6的电气强度约为空气的2.5倍, 灭弧能力更高达空气的100倍以上, 所以在超高压和特高压的范畴内, 它已完全取代绝缘油和压缩空气而成为唯一的断路器灭弧媒质。利用其优异的绝缘性能, 可以使中压设备小型化但SF6气体是六种温室气体之一, 它的一个分子对温室效应的影响相当于CO2分子的25000倍, 近年来在中压领域取消SF6气体的呼声越来越高。

3、压缩空气和氮气

这两种气体无毒无味。在标准大气压下氮气击穿场强略高于空气, 在提高气体压力后, 随着压力的提高绝缘强度会逐渐提升。由于经济环保, 且在低温环境下不容易液化, 所以在中压设备的绝缘中应用渐多。绝缘强度一般, 所以产品都用密封的气箱焊接, 通过提高气箱内的压力提高绝缘水平。

二、液态绝缘材料

1、油类

分植物油与矿物油, 在早期的中压开关设备中, 多油、少油断路器曾经大量应用。它的优点就是绝缘强度高, 散热性好。但存在着火灾、爆炸等危险。目前油断路器已经应用不多, 油类绝缘在变压器领域大面积应用。

2、硅脂类

特种硅油做基础油, 新型金属氧化物做填料, 配以多种功能添加剂, 经特定的工艺加工而成的膏状物。具有良好的导热、耐温、绝缘性能, 且性能稳定, 在使用中不会产生腐蚀气体, 不会对所接触的金属产生影响。

三、固态绝缘材料

1、 环氧树脂

环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物。环氧树脂要和添加物同时使用, 以获得应用价值。添加物可按不同用途加以选择, 常用添加物有以下几类:①固化剂;②改性剂;③填料;④ 稀释剂。其中固化剂是必不可少的添加物, 否则环氧树脂不能固化。环氧树脂具有优良的电气和力学性能, 大多数情况下可以做绝缘、支撑及需要耐冲击的场合。如绝缘子、绝缘套筒。根据使用环境有户内和户外的区域, 户外添加抗老化、抗紫外线剂。根据加工方式不同可分为真空浇注和压力凝胶。压力凝胶效率高, 真空浇注内部气泡极小, 适用于电压互感器。

2、层压制品

酚醛层压布板是以棉布浸以酚醛树脂经热压而成。它的特点是比较容易大面积的成形, 缺点是在长期运行的过程中容易吸潮造成绝缘强度下降。在中压开关设备中目前常用做复合绝缘板, 低压开关设备的母线夹。环氧层压玻璃布板是用无碱玻璃纤维布浸以环氧树脂经热压而制成, 它在成形的过程中加入了玻璃纤维, 所以强度要大大增加。

3、 DMC、SMC压制绝缘材料制品

DMC材料即团状模塑料。国内常称作不饱和聚酯团状模塑料。其主要原料由短切玻璃纤维、不饱和树脂、填料以及各种添加剂经充分混合而成的料团状预浸料。DMC团状模塑料具有优良的电气性能、力学性能、耐热性和耐化学腐蚀性, 又适应各种模具压制成型工艺。

4、陶瓷绝缘材料

电瓷材料粘土、长石和石英等配制。一般表面涂釉。耐环境性强, 寿命长, 强度好且介电强度高。它的缺点是笨重、产品一致性和互换性不好,逐渐被有机绝缘材料取代。

5、硅橡胶制品

硅橡胶具有无味无毒, 不怕高温和抵御严寒的特点, 在300℃和-90℃时仍不失原有的强度和弹性。硅橡胶还有良好的电绝缘性、耐氧抗老化性、耐光抗老化性以及防霉性、化学稳定性等。

硅橡胶分为室温硫化和高温硫化。室温硫化硅橡胶按成分、硫化机理和使用工艺不同可分为三大类型, 即:单组分室温硫化硅橡胶、双组分缩合型室温硫化硅橡胶和双组分加成型室温硫化硅橡胶。① 单组分室温硫化硅橡胶的优点:使用方便, 但深部固化速度较困难;② 双组分室温硫化硅橡胶的优点:固化时不放热, 收缩率很小, 不膨胀, 无内应力, 固化可在内部和表面同时进行, 可以深部硫化;③ 加成型室温硫化硅橡胶的硫化时间主要取决于温度。

6、可回收环保型绝缘材料

有机绝缘材料一般是热固性材料, 它的生产过程是不可逆的, 在生产和使用过程中产生的残次品不能回收, 降解过程也很漫长, 不适应环境友好性。近年来, 一些新型的热塑性改良有机绝缘材料在逐渐应用, 它是可回收的材料, 但是在机械强度, 绝缘性能等方面与热固性的有机材料还有一定产差距, 随着技术的进步, 新型环保绝缘材料会进一步的推广应用。


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