固体绝缘材料的主要性能

一、固体绝缘材料的主要性能

1、绝缘电阻

1）泄漏电流

绝缘材料的电阻率虽然很高，但在一定的电压作用下，总有微小电流流过，这种电流称为泄漏电流，泄漏电流由两部分组成，一部分流经绝缘材料内部，另一部分沿绝缘材料表面流动。

2）表面电阻率和体积电阻率

同一种绝缘材料，随着温度的升高体积电阻值将下降；随着表面的积污表面电阻值会下降；绝缘材料受潮后，体积电阻值和表面电阻值都会下降。

2、击穿强度

绝缘材料在高于某一数值的电场强度作用下会被损坏而失去绝缘性能，这种现象称为击穿。绝缘材料被击穿时的电场强度称为击穿强度，单位为kV/mm。

绝缘材料的击穿可分为：

1）电击穿

在强电场作用下，电介质内部带电质点剧烈运动，发生碰撞电离，破坏分子结构，增加电导，以致最后击穿。

2）热击穿

在强电场作用下，电介质内部由于介质损耗而产生热量，如果不能及时散发出去，就会使电介质内部温度升高，导致分子结构破坏而被击穿。

3）放电击穿

在强电场作用下，电介质内部包含的气泡首先发生碰撞电离而放电，杂质也因受电场加热而汽化，产生气泡，于是气泡放电进一步发展，导致整个绝缘材料被击穿。

3、耐热性

电气设备在运行过程中，其绝缘材料长期在热态下工作，所以选用的绝缘材料必须具备一定的耐热性能。由于造成绝缘材料老化的主要因素是温度，所以根据各种绝缘材料的耐热性能，规定了他们在使用过程中的最高温度，以保证电气产品的使用寿命，避免使用时温度过高而加速绝缘材料老化。

电工绝缘材料按其允许最高温度分为七个耐热等级：

1）Y级

极限温度为90℃，主要绝缘材料有木材、棉花、纸、纤维等天然的纺织品，还有醋酸纤维和聚酰胺为基础的纺织品和易于热分解和溶化点较低的塑料等。

2）A级

极限温度为105℃，主要绝缘材料有工作于矿物油中的Y级材料，用油或油树脂复合胶浸过的Y级材料，漆包线、滤布、沥青漆等。

3）E级

极限温度120℃，主要绝缘材料有聚酯薄膜和A级材料复合、玻璃布、油性树脂漆、乙酸乙烯耐热漆包线等。

4）B级

极限温度130℃，主要绝缘材料有聚酯薄膜，经合适树脂黏合式浸渍复涂的云母、玻璃纤维、石棉等制品、聚酯漆包线等。

5）F级

极限温度155℃，主要绝缘材料有以有机纤维材料补强的云母片制品、玻璃纤维和石棉、玻璃漆布等。

6）H级

极限温度180℃，主要绝缘材料有无补强或以无机材料补强的云母制品、加厚的F级材料、硅有机漆、硅有机橡胶等。

7）C级

极限温度180℃以上，主要绝缘材料有不采用任何有机黏合剂及浸渍剂的无机矿物，如石英、石棉、云母、玻璃和电瓷材料等。

4、机械强度

根据各种绝缘材料的具体要求，相应规定抗张、抗压、抗弯、抗剪、抗撕、抗冲击等各种强度指标，各种不同的绝缘材料还应有各种不同的性能指标，如渗透性、耐油性、伸张率、收缩率、耐溶剂性和耐电弧等。

5、绝缘材料的老化

电气设备中的绝缘材料在运行过程中，由于电、热等多种原因发生一系列不可逆的化学、物理变化，从而导致电性能和机械性能的劣化，这种不可逆的变化成为老化。老化产生的原因有：

1）电介质中存在低分子挥发性成分的逸出。

2）解聚和氧化裂解，在热和氧的作用下，生成游离基的引发反应。

3）热裂解，产生有害物质氯化氢对某些材料产生催化作用。

4）水解，在热的作用下水分与绝缘材料产生反应引起水解。

5）分子链继续聚合，导致绝缘材料变脆。

二、固体绝缘材料的应用

1、绝缘漆

绝缘漆可分为浸渍漆、覆盖漆和硅钢片漆。

1）浸渍漆

主要用来浸渍电机、电器线圈和绝缘零部件，以填充其间隙和微孔，提高其电气及力学性能。常用的有醇酸浸渍漆、三聚氰胺醇酸浸渍漆。这两种都是烘干漆，都具有较好的耐油性及耐电弧性，漆膜平滑而有光泽。

2）覆盖漆

有清漆和瓷漆两种，是用来涂覆经浸渍处理后的线圈和绝缘零部件，在其表面形成连续而均匀的漆膜，作为绝缘保护层，以防机械损伤和大气、润滑油及化学药品的侵蚀。

2、绝缘纸

绝缘纸是纸和油组合的绝缘材料，包绕好的电缆纸经过干燥处理，在真空下浸渍电缆油，形成油纸复合绝缘结构。电缆纸由木质纤维组成，木质纤维具有较高的电气性能，化学稳定性和机械强度。新型的聚丙烯木纤维纸具有介质损耗低的优良特性。

3、塑料绝缘电缆的绝缘层

塑料绝缘电缆的绝缘层是挤包绝缘。挤包绝缘是将塑料、橡胶等高分子聚合物，运用挤包工艺设备将其紧密地挤包在导体上，形成均匀的绝缘层结构。常用挤包绝缘材料有聚氯乙烯、聚乙烯、交联聚乙烯和乙丙橡胶等。

1）聚氯乙烯（PVC）

聚氯乙烯的电气性能和机械强度较好，具有耐酸、耐碱和耐油特性，不延燃，工艺性能较好。缺点是耐热性能较低，绝缘电阻小，介质损耗大。

2）聚乙烯（PE）

聚乙烯具有优良的电气性能，介质损耗较小。加入适量的添加剂，可提高聚乙烯的耐电晕、耐热性能和机械强度，并使环境应力开裂性得到改善。

3）交联聚乙烯

交联聚乙烯耐热性能好，但抗电晕、游离放电性能较差。交联聚乙烯电缆容许温升较高，允许载流量较大，适用于各种电压，可用于高落差敷设，安装维护简便。

4）乙丙橡胶（XLPE）

橡胶绝缘柔软性好，易弯曲，有弹性，但耐电晕、耐臭氧、耐热、耐油的性能较差。橡胶绝缘电缆可以在严寒的气候下使用，适用于多次拆装的线路，但只能做低压电缆使用，不适合用于固定敷设的线路。