變壓器絕緣材料概論

　　絕緣材料是變壓器中最重要的材料之一，其性能及質(zhì)量直接影響變壓器運(yùn)行的可靠性和變壓器使用壽命。近年來，變壓器產(chǎn)品所采用的新絕緣材料層出不窮。

　　1、變壓器絕緣材料概述。

　　隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，電機(jī)、變壓器等電氣設(shè)備的應(yīng)用日益廣泛。而變壓器運(yùn)行的可靠性和使用壽命卻在很大程度上取決于其所使用的絕緣材料。絕緣材料越來越為從事變壓器設(shè)計(jì)和制造人員所重視。

　　近二十年來，變壓器絕緣材料方面的新產(chǎn)品、新技術(shù)、新理論不斷地涌現(xiàn)和發(fā)展，從而使變壓器絕緣材料及其應(yīng)用形成了一門很重要的學(xué)科。

　　1.1 絕緣材料概論

　　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。

　　2、變壓器絕緣材料電器性能的四個(gè)基本參數(shù)。

　　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。

　　2.1 絕緣電阻

　　2.1.1 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，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，測量絕緣電阻時(shí)規(guī)定為加壓10分鐘。

　　2.1.2 影響絕緣電阻的因素

　　2.1.2.1 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。

　　2.1.2.2 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。

　　2.1.2.3 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。

　　2.1.2.4 電場強(qiáng)度與絕緣電阻的關(guān)系

　　在電場強(qiáng)度不太高的情況下，電場強(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)電場強(qiáng)度增高時(shí)，離子的遷移能力隨電場強(qiáng)度升高而增加，使電阻率下降，當(dāng)電場強(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。

　　2.2 介質(zhì)損耗

　　2.2.1 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

　　2.2.2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

　　2.3 絕緣老化

　　2.3.1 絕緣老化的概念

　　在電氣設(shè)備運(yùn)行過程中由于長期受各種因素作用，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。