用作氣體絕緣材料的還有氟里昂、氮、二氧化碳等。不同絕緣氣體的物理特性如下表所示
取數(shù)據(jù)條件 P=0.1MPa 和θ=0℃ |
擊穿 場強(qiáng) |
相對 分子 量 |
密度 |
電子 自由 行程 |
電離 能 |
凝聚 點(diǎn) |
|
氣體 種類 |
符 號 |
E①②(kV/ cm) |
M |
d(kg/ m3) |
λE(μm) |
Wi(ev) |
θk(℃) |
氫氣 |
H2 |
15 |
2 |
0.09 |
0.65 |
15.8 |
-243 |
二氧 化碳 |
CO2 |
25 |
45 |
1.91 |
0.24 |
14.4 |
-29 |
空氣 |
- |
32 |
29) |
1.25 |
0.37 |
- |
-193 |
氮?dú)?/td> | N2 |
33 |
28 |
1.21 |
0.35 |
15.7 |
-196 |
一氧 化碳 |
CO |
42 |
28 |
1.24 |
0.36 |
14.1 |
-192 |
氟里 昂 |
CF2Cl2 |
80 |
121 |
5.33 |
0.30 |
≤ 18.0 |
-28 |
六氟 化硫 |
SF6 |
89 |
146 |
6.39 |
0.22 |
15.9 19.3 |
-63 |
四氯 化碳 |
CCl4 |
180 |
154 |
6.65 |
0.08 |
11.1 |
77 |
①參考值,不同文獻(xiàn)所列大小相差很大。
②系板-板電極間距1cm的擊穿值。
作為高壓裝置的內(nèi)絕緣材料,六氟化硫(SF6)用得最普遍。SF6具有六個氟原子圍繞中心一個硫原子的分子結(jié)構(gòu),其鍵合距離小,鍵能高,化學(xué)穩(wěn)定性好,離解溫度在1000K以上。它屬電負(fù)性氣體,極易吸附自由電子而削弱電離過程,因此介電強(qiáng)度很高,滅弧能力約為空氣的100倍,所以它兼有絕緣和滅弧的雙重性能,在高壓斷路器中應(yīng)用日廣。20世紀(jì)60年代后發(fā)展了充高氣壓SF6的金屬全封閉式組合電器。它占用空間小,運(yùn)行不受環(huán)境影響,已被用于超高壓變電所及城市配電網(wǎng)中。充SF6的同軸管道可取代充油電纜用于高落差場合,SF6絕緣變壓器具有防火防爆的優(yōu)點(diǎn),適用于高層建筑。
SF6本身無毒,在電弧或電暈作用下會生成一些具有毒性的低氟化合物。SF6對含硅材料如玻璃、電瓷有腐蝕性,當(dāng)它含有水分時,分解物的腐蝕性更強(qiáng)。此外,SF6在不均勻電場中介電強(qiáng)度大為降低,這些均應(yīng)在實際運(yùn)行中加以重視。
常用天然氣體有空氣、氮、氫、二氧化碳等。空氣是一種混合氣體,含有氮、氧、氬、二氧化碳和少量稀 有氣體。天然氣體的性能見表3.4—1。
空氣的液化溫度低,性能穩(wěn)定,擊穿后有自恢復(fù)性。在不均勻電場中,空氣和其他氣體首先在電場強(qiáng)度最 大處出現(xiàn)局部放電,當(dāng)電壓繼續(xù)增加時,則過渡到火花放電或電弧放電。氣體在不均勻電場中的介電強(qiáng)度遠(yuǎn)低 于其在均勻電場中的介電強(qiáng)度。
壓縮氣體的介電強(qiáng)度有明顯的提高。壓縮氣體可作電器設(shè)備的絕緣或滅弧介質(zhì)。
當(dāng)真空度達(dá)0.0133Pa (10mmHg)時,稱為真空絕緣。應(yīng)用真空絕緣的設(shè)備體積小,動作快,無燃燒和 爆炸的危險性。
由于高真空、高壓力技術(shù)的應(yīng)用,使氣體成功地應(yīng)用于開關(guān)、電容器等設(shè)備中。
作為高壓裝置的外絕緣材料,空氣應(yīng)用最廣。它的介電強(qiáng)度與電場分布和電壓波形有關(guān),圖2為極不均勻電場在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下的情況。如偏離標(biāo)準(zhǔn)條件應(yīng)按規(guī)定修正。
氣體的絕緣特性服從巴申定律Ud=f(pd),即擊穿電壓Ud是間隙距離d和氣壓p乘積的函數(shù),見圖1。壓力的增大和減小都能提高氣體的擊穿電壓。
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棉綢是人們?nèi)粘I畹谋匦杵?用棉布和絲綢制作的衣服、被褥等具有很好的透氣性、吸濕性和保暖性,深受人們的喜愛。然而棉綢也是應(yīng)用最早且目前仍在廣泛應(yīng)用的電工絕緣材料。以棉布和絲綢為基材的絕緣漆布和漆綢,可作一般電機(jī)、電器的絕緣,其特點(diǎn)是力學(xué)強(qiáng)度
氣體絕緣材料特點(diǎn):
(1)化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,惰性大,無腐蝕,無毒。
(2)不燃不爆,不易分解。
(3)熱穩(wěn)定性高,導(dǎo)熱性好,
(4)擊穿電壓強(qiáng)度高,擊穿后自動迅速回復(fù)絕緣。
(5)容易制取,成本低。
分類和性能絕緣材料種類很多,可分氣體、液體、固體三大類。常用的氣體絕緣材料有空氣、氮?dú)?、六氟化硫等。液體絕緣材料主要有礦物絕緣油、合成絕緣油(硅油、十二烷基苯、聚異丁烯、異丙基聯(lián)苯、二芳基乙烷等)兩類。固體絕緣材料可分有機(jī)、無機(jī)兩類。有機(jī)固體絕緣材料包括絕緣漆、絕緣膠、絕緣紙、絕緣纖維制品、塑料、橡膠、漆布漆管及絕緣浸漬纖維制品、電工用薄膜、復(fù)合制品和粘帶、電工用層壓制品等。無機(jī)固體絕緣材料主要有云母、玻璃、陶瓷及其制品。相比之下,固體絕緣材料品種多樣,也最為重要。
不同的電工設(shè)備對絕緣材料性能的要求各有側(cè)重。高壓電工裝置如高壓電機(jī)、高壓電纜等用的絕緣材料要求有高的擊穿強(qiáng)度和低的介質(zhì)損耗。低壓電器則以機(jī)械強(qiáng)度、斷裂伸長率、 耐熱等級等作為主要要求。
絕緣材料的宏觀性能如電性能、熱性能、力學(xué)性能、耐化學(xué)藥品、耐氣候變化、耐腐蝕等性能與它的化學(xué)組成、分子結(jié)構(gòu)等有密切關(guān)系。無機(jī)固體絕緣材料主要是由硅、硼及多種金屬氧化物組成,以離子型結(jié)構(gòu)為主,主要特點(diǎn)為耐熱性高,工作溫度一般大于180℃,穩(wěn)定性好,耐大氣老化性、耐化學(xué)藥品性及長期在電場作用下的老化性能好;但脆性高,耐沖擊強(qiáng)度低,耐壓高而抗張強(qiáng)度低;工藝性差。有機(jī)材料一般為聚合物,平均分子量在10~10之間,其耐熱性通常低于無機(jī)材料。含有芳環(huán)、雜環(huán)和硅、鈦、氟等元素的材料其耐熱性則高于一般線鏈形高分子材料。
影響絕緣材料介電性能的重要因素是分子極性的強(qiáng)弱和極性組分的含量。極性材料的介電常數(shù)、介質(zhì)損耗均高于非極性材料,并且容易吸附雜質(zhì)離子增加電導(dǎo)而降低其介電性能。故在絕緣材料制造過程中要注意清潔,防止污染。電容器用電介質(zhì)要求有高的介電常數(shù)以提高其比特性。
據(jù)2020年3月18日中國知網(wǎng)顯示,《絕緣材料》共出版文獻(xiàn)5820篇 。
據(jù)2020年3月18日萬方數(shù)據(jù)知識服務(wù)平臺顯示,《絕緣材料》共載文2460篇、基金論文量為933篇 。
《絕緣材料》是CA化學(xué)文摘(美)(2014)來源期刊、JST日本科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(日)(2018)來源期刊、北京大學(xué)《中文核心期刊要目總覽》來源期刊(1992年第一版,1996年第二版,2000年版,2008年版,2011年版,2014年版,2017年版)、中國學(xué)術(shù)期刊綜合評價數(shù)據(jù)庫(CAJCED)來源期刊、中國科技論文統(tǒng)計與引文分析數(shù)據(jù)庫(CSTPC)來源期刊,被中國知網(wǎng)、萬方數(shù)據(jù)知識服務(wù)平臺等數(shù)據(jù)庫收錄 。
據(jù)2020年3月18日中國知網(wǎng)顯示,《絕緣材料》總被下載792146次、總被引21528次,(2019版)復(fù)合影響因子為1.044、(2019版)綜合影響因子為0.741 。
據(jù)2020年3月18日萬方數(shù)據(jù)知識服務(wù)平臺顯示,《絕緣材料》被引量為18181次、下載量為167705次;據(jù)2017年中國期刊引證報告(擴(kuò)刊版)數(shù)據(jù)顯示,該刊影響因子為0.78(材料科學(xué)綜合綜合刊均影響因子為0.52),在全部統(tǒng)計源期刊(6670種)中排第2102名 。
《絕緣材料》是Caj-cd規(guī)范獲獎期刊 。