绝缘介质

电介质

绝缘介质也称为电介质，是用来隔离极板的绝缘材料。

内容简介

不善于传导电流的物质称为绝缘体，绝缘体又称为电介质，电介质即绝缘介质，它们的电阻率极高。

绝缘介质的种类很多，固体的如塑料、橡胶、玻璃，陶瓷等；液体的如各种天然矿物油、硅油、三氯联苯等；气体的如空气、二氧化碳、六氟化硫等。

绝缘介质在某些外界条件，如加热、加高压等影响下，会被“击穿”，而转化为导体。在未被击穿之前，绝缘介质也不是绝对不导电的物体。如果在绝缘介质两端施加电压，材料中将会出现微弱的电流。

绝缘介质中通常只有微量的自由电子，在未被击穿前参加导电的带电粒子主要是由热运动而离解出来的本征离子和杂质粒子。绝缘介质的电学性质反映在电导、极化、损耗和击穿等过程中。

绝缘介质有脆性、塑性和弹性材料三种，其机械性能相差很大。应注意：各种材料的抗拉、抗压和抗弯强度可能相差很大，如瓷的抗压强度比抗拉、抗弯强度高得多。所以在进行绝缘结构设计时．必须根据受力情况，选择适当材料，充分发挥此材料强度的特点；在选择材料时，还须注意材料的形变性能，如作为标准电容器的支柱选用较软材料时，电容量将难以保证。

热性能特征

电气设备在运行中，导体或磁性材料所发的热都要传到介质中，并且其自身也因损耗而发热。设备工作在高温环境中，其绝缘介质的工作温度由其热性能决定。

电介质耐热性能是保证运行可靠而不产生热损坏的最高允许温度。温度过高，会引起热击穿；有机材料在高温下易氧化、分解，性能劣化。考虑到电介质运行时的安全裕度，其工作温度不应超过最高容许温度。根据绝缘介质的耐热性能，确定其工作温度，并划分为几个耐热等级，如下表所示。

绝缘介质的耐热等级表

使用温度如超过上表中所规定的温度，则绝缘材料迅速劣化，寿命大大缩短。如A级绝缘温度如超过允许长期使用的最高温度8℃，则寿命缩短一半左右，这通常称为热劣化的8℃规则。对其他各级绝缘有相应的温度，如B级绝缘约为10℃，H级绝缘约为12℃。

一些材料在低温下使用时，常发生固化、变脆或开裂，所以对运行在低温环境下的设备，也要注意其耐寒性。如选择变压器油时要注意其凝同点应低于环境的最低温度。变压器油的牌号10、25、40号分别表示其凝固温度为-10、-25、-40℃。

耐弧性能对可能发生沿面闪络的情况尤为重要。有的材料难经受电弧的高温作用而不破坏，有的会留下烧伤的痕迹，有的则会被电弧完全破坏，所以，需根据工作条件选择材料。

脆性材料（如玻璃、陶瓷、硬颜料等）在骤冷骤热的温度下，由于材料内外层间温差和不均匀地膨胀（或收缩）能形成裂缝，这种性质称为耐热冲击稳定性，对户外装置是很重要的。例如，电瓷的出厂试验中。就有冷热试验项目。

材料的导热性能，与材料的热击穿强度及其稳定性等关系很大，常用的大部分绝缘材料的导热系数比金属小得多，液体的远比固体、气体的更小；其他还有固体的软化点，液体的黏度等也都属于热性能参数。

吸潮性和生化性能特征

（1）吸潮性

吸潮性直接影响到绝缘的电导和损耗，从而影响到绝缘的耐电强度。对运行于湿度大的地区的电气设备，选用材料时应注意选用吸潮性小的材料或对材料作防潮处理。

（2）生化性能特性

生化性能主要是指材料的化学稳定性，如固体介质的抗腐蚀性（氧、臭氧、酸、碱、盐等的作用）和抗溶剂的稳定性（耐油性、耐漆性等），液体介质的搞氧化性（液体酸价等）应根据工作条件予以重视，工作在湿热地区绝缘还应注意其抗生物性（霉菌、昆虫的危害等）。

气体绝缘介质

常用作绝缘材料的气体有空气、六氟化硫和氟利昂。

（1）空气

空气的液化温度低，击穿后有自恢复性．电气和物理性能稳定，在电气开关中广泛应用空气作为绝缘介质。空气的物理性能与电气性能如图1表格所示。

（2）六氟化硫

六氟化硫（）是一种无色、无臭、不燃烧、不爆炸、电负性很强的惰性气体。它具有较高的热稳定性和化学稳定性，在1500℃时，不与水、酸、碱、卤素、氧、氢、碳、银、铜和绝缘材料等作用，500℃时仍不分解。

它具有良好的绝缘性能和灭弧性能，在均匀电场中，其击穿强度为空气和氮的2.3倍；在不均匀电场中约为3倍。在3～4 atm下，其击穿强度与1 atm下的变压器油相似，在单断口的灭弧室中，其灭弧能力约为空气的100倍，也远比压缩空气强。

气体可用于全封闭组合电器、电力变压器、电缆、电容器、避雷器和高压套管等；也可与氮或二氧化碳混合用作绝缘介质，以降低成本；采用高压力的气体或它的混合气体绝缘，由于其击穿场强增大，可有效地缩小设备的体积，降低造价，延长检修周期，特别适用于地下变电站等特殊条件使用的电气设备。

的物理性能如图2表格所示。

纯是无毒的．但若在合成过程中净化不彻底，有可能混有有毒杂质；另外，在使用过程中，由于火化和电弧的高温作用．也会分解出氟原子和某些有毒的低氟化合物。有些低氟化合物被潮气水解．会产生氟化氢等有强腐蚀性的剧毒物；氟原子在电弧区域内能与金属蒸气作用，生成氟化铜、氟化钨、氟化铅等粉末，在有水分的情况下，这些粉末易与硅、钙和碳等作用，影响这些材料的性能和使用寿命。

因此，应用时。要严格控制含水量，并对接触的各部件、容器等采取防潮措施，以保证气体在运行中含水量不超过。同时，还应采用适当的吸附剂，以清除在使用过程中产生的低氟化合物及水分。充有，气体的设备若安装地沟内，在没有通风条件下，工作人员不能进入。以防室息；需要接触气体的人应采取劳动保护措施。

（3）氟利昂

氟利昂是氟化碳烃衍生物的总称，也叫Fron，其分子中除氟原子外，还常引入氯、溴、氧等原子。氟利昂的种类较多，常用的几种氟利昂气体的特性如图3表格所示。

①F12

F12在常温下无毒、无臭、小燃、不爆；在常态下，它是惰性气体，但在电弧放电的作用下会生成有毒的腐蚀性分解物，侵蚀金属和绝缘材料；击穿强度与绝缘油相当，它用作电气绝缘介质和冷冻机的冷媒。

②F218、F14、F16、FC318

F218、F14、F16、FC318，它们相类似，其击穿强度和沸点随分子量增大而升高。其中F218是无毒、不燃、热稳定性比好的气体，可用于工作温度较高的电器中作绝缘介质，其击穿强度和大致相同，但受电弧放电作用时，会产生分解物，侵蚀金属和绝缘材料。

③F113

F113的沸点高，常温下为液体；它不燃，可用它和发热体直接接触而汽化，作为某些电工设备的冷却兼绝缘用的沸腾冷却剂；气态F113的击穿强度和大致相同，一般用于电解和电气化铁道用的整流器。

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