电气绝缘结构设计中绝缘材料的选用

绝 缘 材 料 的 各 项 性 能 并 不是 孤 立 的 ，而是 相 互 联系 的 。因 此 ，在 绝 缘 结 构 中 ，一 般 很 少 采 用 单一绝 缘材料 ，而是采 用复 合材料来提 高综合性 能 。例如 ，有机材 料与无机 材料 复合 。有 机材 料成形性 和加工性好 ，但耐 热性 、耐 燃性 、耐放 射性 、耐气 候性 、机械性 能较差 ，而 无机材 料则相 反 ．如果复合 使用可 以相互补偿 ，发挥各 自的长处 ，可以获 得所有性 能较佳 的复 合材 料 。
在一个 绝缘 系统 中 ，例如低压 电机 ，它具有 电磁线 、槽绝缘 、连 接 线绝缘 ，包 扎材料 、引 出线 以及 浸渍 潦等材料 ．电磁线处于 电机 绝缘的最热点 ，并 承受线 圈绕制和下线 工艺的机械 应力 ， 故对 电磁线绝缘 的要求主 要是 耐热性和 机械 性能 。绝缘要 求升 电性能 和机 械性 能 ，浸渍 漆要求 粘结强度 等 ，所 以 ，用 于不 同部位 的绝 缘材料 ，在 选材时应 找出其特点 ，根据 具体情况来 选材
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电气牵引 ２００１年 第 １期 （总第 １０１期）
主 要 包 括 抗 拉 、抗 压 、抗 弯 、抗 剪 、抗 冲 等 强 度 ，抗 拉 和 抗 压 模 数 、伸 长 率 以 及 某 些 较 不 容 易 下 定 义的性 能如耐磨性 、可挠性 、抗撕裂性 等 。故希望 电工用 绝缘 材料 具有 足够 的机 械强度 。 ２．３ 绝 缘 材 料 的熟 性 能
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电 气牵 引 ２００１年 第 １期 （总 第 １０１期 ）
电 气 绝 缘 结 构 设 计 中绝 缘 材 料 的选 用
随 着 电 力 工 业和 电机 电 器 等 工业 的 迅 速发 展 章日产 品 技 术 的 不 断 进 步 ，同 时对 严 品 的 电 气 绝 缘 结 构 要 求 也 就 越 来 越 搿 。
电 气 绝 缘 结 构 的 设计 跨 基 封 电气 产 品 的 性 能 ＿郓质 量 ，是 电气 产 品 设 计 中 的 一 个 主 要 部 分 。 它 通 常 包括 以下 几 面 （１）调 查研 究 运 行 要 求 和 制 造 的 可 能 性 ，制 定 技 术 条 件 ｝ ２）选 择 材 料 和 结 构 形 式 Ｉ（ｊ魁 计 计算 和 确 定 结 构 尺 寸 ｝（４）结 构 的 功 能 性 评 定 试验 （估 量 寿 命 可 靠 性 ） 因 此 ，要 台理 选 择 绝 缘 材 料 ，这 样才 能 设 计 出一 个 可 靠 而 叉 经 济 的 绝 缘 结 构 。该 文 对 绝 缘结 掏 确 定 后 如 何 合 理 造 择 绝缘 材 料 进行 了 一 些 探 讨 。
２ 绝 缘 材 料 的选 择
在 电气 产品 设计 －旦确定了绝缘 结构 ，我们在选用绝缘 材料时应该从 绝缘材料的 电畦 能 、机 械性 能 、热 性 能 、化 学性 能 、工 艺 性 能 及 经 济性 等 几 十 方 面 来 进 行 考 虑 。 ２ ｉ 绝缘 材 瓣 的 电 性 能
绝 缘 材 料 的 电 性 毖 主 要 有 介 电强 度 、体 积 和 表 面 电 阻 、介 电 常 数 、介 质 损 耗 角 ｌ：切 、耐 弧 性 、抗 电痕 性 、耐 电晕 性 、沿 表 面放 电 强 度 、各 种 持 的频 率 系 数 等 。当在 进 行 绝缘 结 构 世 计 时 应 充分 了解所选 用材料 的 电性能 ，使材料 的电性 能满足设计要 求。例 如 ，在设 计 电容器绝缘 结 构 时 ，因 电容 器 是 一 种 贮 藏 能 量 的 电器 产 品 所 以 ，在 选 择 绝 缘 材 料 时 就 必须 选 用 高 介 电 常 数 的 材料 ，但 在 电机 绝 缘 设 计 时 ，则应 主 要 考 虑 的足 绝 缘 材 料 的 介 电 强 度 ，而 其 它 的 电性 能 则 是 处 于从 属 地 位 ２．２ 绝 缘 材 料 的机 械 性 能
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电 气牵 引 ２００１年 第 １期 （｜憩第 １０１期）
绝 缘 结 构 和 结 台 工 艺 的 全 过 程 。是 按 整 台 电气 设 备 的 技 术 一 经 济 效 益 来 综 合 核 算 的 。 除 制造 成 本 外 ，还 要 注 意 提 高 质 量 。 优 良的 绝 缘 结 构 在 运行 中 应 具有 较 低 的老 化 率 ，以 减
【关 键 词 】绝缘、绝缘结构、绝缘材料．
１ 前 盲
电力系统 的 首要 任务是安全供 电 ，任何停 电都意味 国民经济 的 巨大损 失 。电气设备 的运 行 可靠性 在很 大 程度上 取决于 电气绝缘 的可靠性 ，结 构 、合 格 的 材 科 、恰 当 的 施 工 和 合 理 的运 行 ．使 绝 缘 结 构 能 经受 各 种 严 格 条 件 的考 验 ，并 且 有 足 够 的 安 全 裕 度 和 使 用 年 限 ，同 时在 技 术 上 先 进 、经 济 上 台 理 。
绝缘 材料 的热性船是 通过耐 热性来体现 的 ，耐热 性是 指绝缘 材料 能短 时或 长时处 于高温 及 温 度 的 急速 变 化 下 ，其 重 要性 能不 受 损 伤 或 不 变坏 的 能 力 。耐 热通 常 是 对 绝 缘 材 料 和 绝 缘结 构 老 化 起 主要 影 响 的 因 素 。在 电 工技 术 中 ，常把 电机 电器 中绝 缘 结 构 或 绝 缘 系 统 按 耐 热 等 级 分 类 。耐热 等级 由材料在 电机电器运行 中允 许的 最高长期工作温度 来决定 。属 于某 一类耐热 等 级 的 电机 电器 不仅在 该等 级温度下短 时间 内绝缘 性能不会 有显 著 的变化 ，而且 在 该温度 下 长 期运 行时其绝 缘性 能也 不产 生变 化 ，并且能承受 正常运行 时的温度变化 。
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湘潭电机集团有限公司（４１１１０１） 杨 杰
【摘 要 】电气绝缘结构的设计涉及到 电气产品的性能和质量 ，如何设计和选用绝缝材料 ，是 电气 产 品 设计 中 的关 键问 题 ．率 文就 电气 产 品在 进行 电气 绝 缘 结构 设 计时如 何 选 用 绝缘材 料 进行 丁
较 详细 的丹 析 探 ｌ寸．
轻绝缘 厚度 ，提高 整个设备 的技术经 济指标 。产 品的优质 优价 也会 给 企业 带来 更大 的经 济效 益 。在 美国 ，当发 电机 的可靠 性每提高 １ ，它的售价 就要 提高 ２０— ２５ ，日本大 约提高 ｌ５— ２０ ，其它各 国也有相应 的规 定 。可靠性 的提 高对 于保证 电力系统 的 安全运 行 、降低经济损 失 和 防止公害都 有不可估算 的经济效益 ．所以 ，对经 济性要 作综合分 析 ．
对 电 工 绝 缘 材 料 而 言 ，电性 能 当 然 很 重 要 ，却 不 一 定是 决 定性 的 。在 很 多 情 况 Ｆ 机 械 性 能 常 常 是 决 定 性 的 ，如 高 压 电瓷 又 如 聚 酯 薄 膜 在 低 压 电帆 绝 缘 中 的大 量 童 强 ，并 不 是 它 的 电性 能 有 如 何 突 出的 优 点 ，两 是 它 的 机 械 性 能 比其 它 薄 膜 材 料均 优 越 的缘 故 绝 缘 材 料 的 机 械 性 能
对于绝缘材料 耐热等级分类 １９８９年制定了 国标 ＧＢ１１Ｏ２１—８９，其耐热 等级分级如 下 ：
蓝 ｔ盟 压 强 过 ２５０Ｃ ，每 隔 ２５Ｃ 相 应 设 置 耐 热 尊 疆 ．
关 于设计绝缘结构应 如何正 确选用 材 料的耐热性 问题 ，要建立 以下几个概 念 。 （１）一 个 绝 缘 结 构 可 以 由各 种 不 同 耐 热 等 级 的 绝缘 材 料 组 成 。也 就 是 说 ，标 明 某 产 品 为 某 耐 热 等 级 的 绝 缘 ，不 意 味 着 该 产 品 绝 缘 结 构 中的 每 一种 材 料 都 有 相 同 的 强 度 镀 限 ， （２）一个 绝 缘 结 构 的 各 组 分 ，因 所 处 位置 不 同 ，所 承 受 的 温 度 也 就 有 区别 原 则 上应 按 实 际 所 承 受 的 温 度 选 用 材 料 。 ２．４ 绝 缘 材 料 的化 学 性 能 绝 缘材料 的化学 性 能对环 境条件 的稳定性和 相容性 ，在某 些情 况下也 可 以成 为决定 性 的 因 素 。例 如 是 否 有 日光 照 射 ，是 否 有 紫外 光 、ｘ 光 或 原 子 能 辐 射 ｌ周 围 是 否 存 在 有 害 化 学 物 、溶 剂 或 高 湿 度 Ｉ各 材 料 间是 否 有相 互 侵 蚀作 用 ，这 些 都 是 可 能 危 害绝 缘 材 料 的 环 境 条 件 。 必 须 指 出 ，还 应 考 虑 绝 缘 材 料 对 周 围环 境 的 危 害 作 用 ，如 有 毒 、易 燃 ，弱爆 、腐 蚀 性 等 。以 上 都 是 我 们进 行 绝缘结 构 、计选材 时应充分考虑 的问题 ． 此外 ，对 于绝 缘结构 中所用的各种绝缘材 料要求彼此 ｚ 闻具有 优 良的相容 性 。这种相容 性 是 指两 种或多 种绝缘材料 组合使 用时其功 能不会 由于化 学 、物理 或两 者兼有 的因 素而 发生 不 利的相互影 响。绝缘 材料 之间 的相 容性直接影响 电气绝缘结构的 寿命。因此 ，相 容性 是选 材的 重 要 因 素 之 一 。 ２．５ 绝缘 材料的工 艺性 能 产 品绝缘结 构是 由所选 用的绝缘材料通过 一定工艺施 工来完 成的 。工艺是保 证绝缘结 扮 设计性 能要求和产 品质量的基 本条 件 。只有 严掐的工艺过程 才能保证产 品最终 的性能和质 量 。 绝缘结 构设计 中所 选用的绝缘 材料也必须要 与工艺相适应 ．例如 ，云 母带及各 种绝缘带 应具有 柔 软 性 ，以便 于 包 扎 ，在 低 压 电机 中 ．对 槽 绝 缘 抗 嵌线 过 程 的 机械 损 坏 应 有 要 求 。所 有 这 些 都 是 选 材 时应 考 虑 的 问 题 ． 因 此 ，绝 缘 结 构 设计 中材 料 的 工 艺 适 甩性 是 选 材 的 重 要 因 素 之 一 。 ２．６ 绝 缘 材 料 选 用 的 经 济性 在 满 足 技 术 要 求 的 同 时 ，应 力 求 降低 成 本 ．达 到 较 好 的 经 济 效 益 ，这 是 绝 缘 结 构 设 计 中 选 材 应 予 重 视 的 又 一 个 重 要 问 题 。 经 济性 不仅涉及 到材料 的来 源是 否 充足 ，价 格是 否低 廉 ，储运 是否方 便 ，而且 涉及 到整 个