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變壓器絕緣材料概述

 變壓器絕緣材料概述

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

一、變壓器絕緣材料概述
隨著科學技術的迅速發展,電機、變壓器等電氣設備的應用日益廣泛。而變壓器運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計和制造人員所重視。
近二十年來,變壓器絕緣材料方面的新產品、新技術、新理論不斷地涌現和發展,從而使變壓器絕緣材料及其應用形成了一門很重要的學科。
1.絕緣材料概論
絕緣材料又稱電介質,是電阻率高、導電能力低的物資。絕緣材料可用于隔離帶電或不同電位的導體,使電流按一定方向流通。在變壓器產品中,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、防霉和保護導體等作用。
絕緣材料按電壓等級分類: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。否則就會依據8℃定律(A級絕緣溫度每升高8℃,使用壽命降低一半、B級絕緣是10℃,H級是12℃。這一規律被稱為熱老化的8℃規律)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電介質低。絕緣材料性能與其分子組成和分子結構密切相關。
變壓器絕緣材料品種很多,按其形態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基本參數。
變壓器絕緣材料電氣性能的四個基本參數包括絕緣電阻、介電系數、介質損耗因數和絕緣強度。
二.絕緣電阻
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的電阻值/一般規定為電壓加上一分鐘后,所測得的電阻值即絕緣電阻值。對于高電壓大容量的變壓器,測量絕緣電阻時規定為加壓10分鐘。
2.影響絕緣電阻的因素
3.溫度與絕緣電阻的關系
隨著溫度的升高,電阻率呈指數下降,這是因為當溫度升高時,分子熱運動加劇,分子得平均動能增大,使分子動能達到活化能得幾率增加,離子容易轉移。
4.濕度與絕緣電阻得關系
水分浸入電介質中,增加了導電離子,又能促進雜質及極性分子離解。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。
電介質表面水分對其表面電阻影響很靈敏,離子晶體極性材料等親水物資對水的吸引力大于水分子間的內聚力,表面連續的水層降低表面電阻。因此電器設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備。
5.又容易混入極性材料中,促進極性分子離解使導電離子更多。
電介質表面受雜質污染,并吸附水分會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多少的最靈敏的參數之一。在絕緣材料的標準中常常用測量體積電阻率的方法來衡量絕緣材料的雜質含量,為了保證絕緣材料的絕緣水平,絕緣材料廠必須嚴格地控制生產環境的潔凈度。
6.電場強度與絕緣電阻的關系
在電場強度不太高的情況下,電場強度對離子的轉移能力和對電阻率的影響都很小。當電場強度增高時,離子的遷移能力隨電場強度升高而增加,使電阻率下降,當電場強度升高到使電介質臨近擊穿時,由于出現大量電子遷移,使電阻率呈指數下降。
三.介質損耗
1.電介質損耗
在交流電壓作用下,電介質中部分電能將轉變為熱能,這部分能量叫做介質損耗,它主要是由導電和緩慢松弛極化引起的,它又是導致電介質發生電擊穿的根源。通常把單位時間內消耗的能量叫做介質損耗功率
2.電介質損耗的形式
分為:游離損耗、偶極損耗、電導損耗、不均勻介質損耗
四.絕緣老化
1.絕緣老化的概念
在電氣設備運行過程中由于長期受各種因素作用,絕緣材料發生一系列不可逆的化學、物理變化,從而導致了電氣性能和機械性能的劣化,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。
五.熱老化
由于熱的原因,使得絕緣材料的老化稱為熱老化。在熱老化過程中,高分子絕緣材料往往發生熱降解、低分子物產生或逸出。使絕緣材料的絕緣性能和機械性能下降。
六.電老化
在電氣設備中,絕緣材料在電場的作用下,性能發生不可逆的變化直至失效,這個過程稱為電老化。促使絕緣材料電老化的主要原因是局部放電。由于局部放電產生臭氧,臭氧是強氧化劑,使含雙鍵的大分子起加成反應,材料發生臭氧裂解。
七.環境老化
環境老化是指絕緣材料在光、氧、輻射和酸堿等因素的作用下而引起的污染性化學反應,其中陽光中的紫外線是主要因素。


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