固体介质的击穿现象二.ppt

电气试验的基本知识主主讲：于：于兰芝芝CONTENTS绝缘材料的电气性能绝缘材料的电气性能01.气体绝缘材料及其击穿特性气体绝缘材料及其击穿特性02.液体绝缘材料及其击穿特性液体绝缘材料及其击穿特性03.固体绝缘材料及其击穿特性固体绝缘材料及其击穿特性04.任务三 固体绝缘材料及其击穿现象01绝缘材料的电气性能1v固体绝缘材料固体绝缘材料【学习任务】1.了解固体绝缘材料的分类2.熟悉常见固体绝缘材料特性3.了解固体绝缘材料用途01固体介质的击穿现象1.4v1.4.1 1.4.1 云母云母云母是钾、铝、镁、铁、锂等层状结构铝硅酸盐的总称，它具有很高的电绝缘强度、耐电晕、耐热以及良好的力学性能,被广泛用作电子、电力工业上的绝缘材料。例如，一片厚度为0.025mm的云母片，其电击穿强度达4千伏；它的抗电晕和电火花的能力，高于所有的有机绝缘材料；在500以下的温度范围内，它能长期保持透明状态，没有弹性损失和碳化现象。01固体介质的击穿现象1.4v1.4.1 1.4.1 云母云母云母是钾、铝、镁、铁、锂等层状结构铝硅酸盐的总称，它具有很高的电绝缘强度、耐电晕、耐热以及良好的力学性能,被广泛用作电子、电力工业上的绝缘材料。例如，一片厚度为0.025mm的云母片，其电击穿强度达4千伏；它的抗电晕和电火花的能力，高于所有的有机绝缘材料；在500以下的温度范围内，它能长期保持透明状态，没有弹性损失和碳化现象。01固体介质的击穿现象1.4云母绝缘材料组成：云母+补强材料+粘结剂云母：白云母、金云母、合成云母补强材料：无碱玻璃布、薄膜粘结剂：环氧树脂、有机硅树脂、聚酯、聚酯亚氨、聚酰亚氨v1.4.1 1.4.1 云母云母01固体介质的击穿现象1.4白云母金云母云母的颜色特征通常可用来判断其绝缘性能，工业云母一般以浅色为好。白云母和金云母具有良好的电绝缘性和不导热、抗酸、抗碱和耐压性能,而黑云母的绝缘性能非常差。v1.4.1 1.4.1 云母云母01固体介质的击穿现象1.4补强材料：无碱玻璃布云母补强材料的选择决定了它的机械强度，补强材料主要有无碱玻璃纤维布与聚乙烯薄膜两种。无碱玻璃纤维是玻璃纤维的一种，其碱含量较少。它的化学稳定性、电绝缘性能、强度都很好，主要用作电绝缘材料、玻璃钢的补强材料。v1.4.1 1.4.1 云母云母01固体介质的击穿现象1.4云母带云母带云母带是由胶粘剂将云母片粘贴于纸（或绸、布、玻璃绸）上而成。云母带具有良好的电气和力学性能,在室温下具有柔软性,可以连续包绕电机线圈,经浸渍或模压成型为电机线圈主绝缘。有机硅片或粉云母带具有耐高温特性,一般用于180以上的电机线圈绝缘。云母制成品云母制成品01固体介质的击穿现象1.4云母板云母板 云母板包括柔软云母板、塑型云母板、换向器云母板和衬垫云母板等,主要采用粘结剂粘合薄片云母或粉云母纸,经烘焙制成的板状绝缘材料。适用于作电机、电器的绝缘垫圈、垫片、阀型避雷器的零件等。云母制成品云母制成品01固体介质的击穿现象1.4云母箔云母箔 云母箔与塑型云母相似,在常温下属于硬制板状材料,在热态下具有可塑性,冷后又能保证成型后的固定形状。云母箔一般在电机、电器中用作卷烘式绝缘以及转子铜排绝缘。云母制成品云母制成品01固体介质的击穿现象1.4玻璃绝缘材料是以SiO2、CaO、Na2O、B2O3 等为主要原料,经高温熔融而形成的组成均匀致密无气孔的非晶态固体,通常呈透明或半透明状态。以绝缘为主要用途的玻璃又称为电工玻璃,不仅要求其绝缘性能好,还具有良好的机械强度、耐热性和化学稳定性等。1.4.2 1.4.2 玻璃玻璃01固体介质的击穿现象1.4玻璃绝缘材料的应用玻璃绝缘材料的应用钢化玻璃绝缘子钢化玻璃绝缘子 与瓷绝缘子比,钢化玻璃绝缘子强度是瓷质绝缘子的2倍左右,耐电击穿性能是瓷质绝缘子的34 倍。此外,钢化玻璃绝缘子的耐振动疲劳、耐电弧烧伤和耐冷热冲击性能也都优于瓷质绝缘子。01固体介质的击穿现象1.4热膨胀性玻璃毡热膨胀性玻璃毡热膨胀性玻璃毡是一种性能独特、用途甚广的新型间隔填充紧固材料,在电机上可以使用的部位很多。比如:用来制作铁芯之间的衬垫绝缘、定子和电枢上下层线圈间槽内垫条;制作绕组端部之间的间隔垫片或垫块等。玻璃绝缘材料的应用玻璃绝缘材料的应用01固体介质的击穿现象1.4玻璃纤维玻璃纤维由于玻璃纤维比任何天然纤维及其它人造纤维具有更好的耐热性及不燃性,所以用玻璃纤维作绝缘材料的电动机能够经受超负荷而引起的过热,在高温环境下长期使用,大大延长使用寿命。其次,玻璃纤维抗拉强度高,伸长率小,可用来制作机械强度高而绝缘厚度薄的电绝缘材料。此外,玻璃纤维吸湿性或吸水率很小,水分不能进入玻璃纤维单丝内部,与其他纤维相比,具有较高的绝缘电阻。玻璃绝缘材料的应用玻璃绝缘材料的应用01固体介质的击穿现象1.4玻璃纤维玻璃纤维玻璃绝缘材料的应用玻璃绝缘材料的应用01固体介质的击穿现象1.4瓷是以粘土、长石等为主要原料经高温烧制而成具有坚硬结构的无机材料。瓷作为绝缘材料有着悠久的历史,是人类最早使用的绝缘材料,它对电力工业的发展作出了重要贡献。在当今电力系统中,瓷绝缘材料仍然是输变电设施的主要绝缘材料。与其它绝缘材料比,瓷绝缘材料不仅价格低廉、机械强度高、形变小,而且还具有优异的耐冷、耐热和耐腐蚀性,因而应用广泛。1.4.3 1.4.3 陶瓷陶瓷01固体介质的击穿现象1.4瓷绝缘材料分类瓷绝缘材料分类1、普通瓷绝缘材料。电力系统广泛应用的瓷绝缘子通常为普通瓷绝缘材料,它主要以粘土、长石、铝矾土等为原料制备而成。2、特种瓷绝缘材料。特种瓷绝缘材料是为适应航天航空、电子信息等新技术领域或高温、高频等特殊环境的需求而发展起来的一类具有耐高温、高强度、高导热等性能的新型陶瓷,如氧化铝瓷、氧化铍瓷、氮化铝瓷等,是目前研究发展的重点。1.4.3 1.4.3 陶瓷陶瓷01固体介质的击穿现象1.4悬式绝缘子悬式绝缘子支柱绝缘子支柱绝缘子1.4.3 1.4.3 陶瓷陶瓷01固体介质的击穿现象1.4合成树脂是由人工合成的一类高分子聚合物，为粘稠液体或加热可软化的固体，受热时通常有熔融或软化的温度范围，在外力作用下可呈塑性流动状态，某些性质与天然树脂相似。合成树脂最重要的应用是制造塑料。合成树脂还是制造合成纤维、涂料、胶粘剂、绝缘材料绝缘材料等的基础原料。1.4.4 1.4.4 合成树脂合成树脂01固体介质的击穿现象1.4 实际应用中，常按其热行为分为热塑性树脂和热固性树脂。热塑性树脂是加热成型后冷却硬固，再加热又软化，可以多次反复成型，具有可溶性的树脂。热塑性树脂种类很多，如聚乙烯（PE），聚氯乙烯（PVC）等。热固性树脂在热压成型后成为不溶熔的固化物，再加热也不软化，也就是只能塑制一次。如酚醛树脂、环氧树脂、交联聚乙烯等。1.4.4 1.4.4 合成树脂合成树脂01固体介质的击穿现象1.4聚乙烯是一种优质的化工原料，通过聚乙烯是一种优质的化工原料，通过交联反应，使聚乙烯分子从二维结构交联反应，使聚乙烯分子从二维结构变为三维网状结构，这种材料简称变为三维网状结构，这种材料简称XLPE，即交联聚乙烯。交联技术是，即交联聚乙烯。交联技术是提高聚乙烯性能的一种重要技术。经提高聚乙烯性能的一种重要技术。经过交联改性的聚乙烯可使其性能得到过交联改性的聚乙烯可使其性能得到大幅度的改善，不仅显著提高了聚乙大幅度的改善，不仅显著提高了聚乙烯的力学性能、耐环境应力开裂性能、烯的力学性能、耐环境应力开裂性能、耐化学药品腐蚀性能、抗蠕变性和电耐化学药品腐蚀性能、抗蠕变性和电性能等综合性能，而且非常明显地提性能等综合性能，而且非常明显地提高了耐温等级，可使聚乙烯的耐热温高了耐温等级，可使聚乙烯的耐热温度从度从70提高到提高到100以上，从而大以上，从而大大拓宽了聚乙烯的应用范围。大拓宽了聚乙烯的应用范围。交联聚乙烯交联聚乙烯1.4.4 1.4.4 合成树脂合成树脂01固体介质的击穿现象1.4交联聚乙烯绝缘架空线交联聚乙烯绝缘架空线交联聚乙烯绝缘电缆交联聚乙烯绝缘电缆交联聚乙烯交联聚乙烯1.4.4 1.4.4 合成树脂合成树脂01固体介质的击穿现象1.4胶木（酚醛）胶木（酚醛）酚醛树脂酚醛树脂1.4.4 1.4.4 合成树脂合成树脂酚醛树脂也叫电木，又称电木粉。原为无色或黄褐色透明物酚醛树脂最重要的特征就是耐高温性，酚醛树脂一个重要的应用就是作为粘结剂。在电工中，酚醛树脂除用来制造各种塑料粉、层压卷制品、瓷漆和浸渍漆等以外，还可与环氧树脂、有机硅树脂配制耐高温的绝缘漆和耐高温的热弹性胶。01固体介质的击穿现象1.4环氧树脂干式变压器环氧树脂干式变压器环氧环氧树脂树脂1.4.4 1.4.4 合成树脂合成树脂环氧材料的电气绝缘性能尤其突出，不加填料时，固化物的击穿电压高于1.6107V/m，电阻率高于1011m，工频下tan约为0.002，因此，20%环氧树脂都用于电气电子绝缘。例如环氧浸渍漆作为B级绝缘漆，浸渍中小型电机定子绕组；环氧无溶剂漆用于大电机定子绕组的真空浸渍；层压制品（板、管、棒）用作电机的槽楔和垫块、高压开关操作杆等。目前，在小容量电气设备领域，环氧树脂浇注法生产的电气设备大有取代油浸式设备的趋势，如干式变压器、干式互感器等。01固体介质的击穿现象1.4与油浸式设备比较，与油浸式设备比较，环氧浇注式设备的特点是：环氧浇注式设备的特点是：1）绝缘强度高：浇注用环氧树脂具有）绝缘强度高：浇注用环氧树脂具有1822kV/mm的绝缘击穿场强，且与电压等级的绝缘击穿场强，且与电压等级相同的油浸变具有大致相同的雷电冲击强度。相同的油浸变具有大致相同的雷电冲击强度。2）抗短路能力强：由于树脂的材料特性，加之绕组是整体浇注，经加热固化成型后）抗短路能力强：由于树脂的材料特性，加之绕组是整体浇注，经加热固化成型后成为一个刚体，所以机械强度很高，经突发短路试验证明，浇注式变压器因短路而损成为一个刚体，所以机械强度很高，经突发短路试验证明，浇注式变压器因短路而损坏的极少。坏的极少。3）防灾性能突出：环氧树脂难燃、阻燃并能自行熄灭，不致引发爆炸等二次灾害。）防灾性能突出：环氧树脂难燃、阻燃并能自行熄灭，不致引发爆炸等二次灾害。4）环境性能优越：环氧树脂是化学上极其稳定的一种材料，防潮、防尘，即使在大）环境性能优越：环氧树脂是化学上极其稳定的一种材料，防潮、防尘，即使在大气污秽等恶劣环境下也能可靠运行，甚至在气污秽等恶劣环境下也能可靠运行，甚至在100%湿度下也能正常运行，停运后无需湿度下也能正常运行，停运后无需干燥预热即可再次投运。干燥预热即可再次投运。5）维护工作量很小：由于有了完善的温控、温显系统，目前环氧浇注式干变的日常）维护工作量很小：由于有了完善的温控、温显系统，目前环氧浇注式干变的日常运行维护工作量很小，从而大大减轻运行人员负担，并降低运行费用。运行维护工作量很小，从而大大减轻运行人员负担，并降低运行费用。6）运行损耗低，运行效率高。）运行损耗低，运行效率高。7）噪声低。）噪声低。8）体积小、重量轻、安装调试方便。）体积小、重量轻、安装调试方便。9）不需单独的变压器室，不需吊装检修，节约占地面积，相应节省土地投资。）不需单独的变压器室，不需吊装检修，节约占地面积，相应节省土地投资。01固体介质的击穿现象1.4感谢您的观看感谢您的观看