摘要：我国电气设备的绝缘材料种类繁多，而电力系统中电气设备的材料绝缘主要是固体绝缘，电气设备是否拥有良好的绝缘性能将直接关系到电力的安全运行。增强对电缆、电机和电力电子设备常用绝缘材料应用特性分析，才能够合理选择绝缘材料确保设备的绝缘性能。本文就电力系统中电气设备的常用绝缘材料应用特性进行了讨论分析。
关键词：电气设备；常用绝缘材料；特性
在电力运行的过程中，电气设备故障的发生会引发故障点区域大面积停电，以至于将给社会带来突发性灾难以及重大经济损失。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，通过对电气设备的常用绝缘材料特性展开探讨分析，合理分析选取绝缘材料以确保电力系统中电气设备的稳定运行。
1 常见电线电缆绝缘材料特性
1.1 常见电线电缆绝缘材料
在电力系统中，电缆在配电和用电端广泛使用。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 1k V 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
电线电缆绝缘材料的特性主要需要对其阻燃性和耐火性进行分析。目前为止，电缆使用的绝缘材料可以划分成两种，一种是含卤型材质，另一种是无卤型材质。含卤型绝缘材料主要由含卤素的碳氢化合物组成，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的电压等级。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。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2800℃，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三种，即电磁线、浸渍漆和槽绝缘。而这三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。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内容。
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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。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，从而增加了电机使用的安全风险。
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
在电力系统中，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。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，线缆绝缘保护上被广泛应用。
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。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，才能使设备长期可靠运行。
4 结论
综上所述，电力系统的安全可靠，除了电力电气设备本身还要使电力电缆等电气线缆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。本文就电气设备常用绝缘材料特性展开了分析探讨，为相关工作的开展提供了参考。
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论文作者:陈厚光
论文发表刊物:《基层建设》2017年第34期
论文发表时间:2018/3/22
标签：绝缘材料论文; 电机论文; 材料论文; 特性论文; 性能论文; 设备论文; 电气设备论文; 《基层建设》2017年第34期论文;