1.1 绝缘材料定义及分类
那么绝缘材料的定义是什么呢?国家标准GB 2900.5—2013将绝缘材料描述为:“用来使器件在电气上绝缘的材料。”电工用绝缘材料又称为电介质,在直流电压的作用下,只有极微小的电流通过,其体积电阻率(或称为体积电阻系数)大于109Ω·cm。电气设备或产品中的绝缘材料或电介质的根本作用,除电容器有储能作用外,其他绝大多数只是防止电流向不希望的方向流动,以及对不同电位的导体起机械固定或隔离作用。
应用在电气工程中的绝缘材料种类繁多,按其物理状态可分为气体绝缘材料、液体绝缘材料和固体绝缘材料;按其成分可分为无机绝缘材料、有机绝缘材料和混合绝缘材料;除此之外,还可以按照绝缘材料耐热性及产品形态进行分类。常见分类方法有以下几种。
(1)按状态分类
气态:如空气、二氧化碳、六氟化硫、二氯二氟甲烷(即氟利昂-12)等。
液态:如变压器油、电缆油、电容器油。
固态:是电力工业中应用较多的一种绝缘材料,在电气设备中起着关键作用,可分为有机、无机两类。有机固体绝缘材料包括绝缘漆、绝缘胶、绝缘纸、绝缘纤维制品、塑料、橡胶、漆布漆管及绝缘浸渍纤维制品、电工用薄膜、复合制品和胶带、电工用层压制品等。无机固体绝缘材料主要有云母、玻璃、石棉、氧化膜、陶瓷及其制品。
(2)按成分分类
无机绝缘材料:云母、瓷器、石棉、大理石、玻璃、硫黄等。用于电机、电器的绕组绝缘,开关底板和绝缘子等。在实际应用中,云母被制成各种制品,包括云母带、云母板、云母箔、云母环和云母纸等,并在电气设备中得到广泛的应用,尤其在大电机主绝缘中起关键作用。
有机绝缘材料:橡胶、树脂、虫胶、棉纱纸、麻、蚕丝、人造丝等。用于制造绝缘漆、绕组导线的外层绝缘等。橡胶分为天然橡胶和合成橡胶,合成橡胶包括氯丁橡胶、丁基橡胶、乙丙橡胶、丁苯橡胶、NBR/PVC共混物等,主要用于电线电缆的绝缘和保护。此外,电气绝缘材料的组成中大多含有纤维材料,国内外已将聚丙烯纸和聚苯醚纸用于500kV超高压电缆中取代天然纤维纸。芳香聚酰胺纸具有好的耐热性,用于155级和180级电动机槽绝缘。
混合绝缘材料:由两种绝缘材料进行加工成型的绝缘材料,用于电器的底座、外壳等。
(3)按耐热性分类(表1-1)
表1-1 绝缘材料耐热等级
续表
(4)按产品形态分类
JB/T 2197—1996标准中,将电气绝缘材料产品按形态结构、组成或生产工艺分为八大类,大类代号应符合表1-2规定,用一位阿拉伯数字来表示,大类代号在产品型号中为型号的第一位数字。各大类电气绝缘材料产品按应用范围、应用工艺特征或组成划分小类,用一位阿拉伯数字代表。小类代号在产品型号中为型号的第二位数字。表1-2中的空号留供今后新型材料使用。
表1-2 电气绝缘材料产品的代号
续表
对于表1-2所列第5大类中第0小类(云母纸)及第6小类(电热设备用云母板)、第7大类中的第2小类(绝缘纸)及第3小类(绝缘纸板)、第8大类等产品允许不按温度指数进行分类。其余产品应按温度指数分类,温度指数不低于105代号为1,温度指数不低于200代号为7,依次排列。