绝缘

　　电介质又叫绝缘介质，即我们平常所讲的电工绝缘材料。随着电力系统额定电压的不断提高，对材料绝缘性能的要求也愈来愈高。事实上，由于设备绝缘不可靠而引起事故所带来的损失，远远超过电气设备本身的价值。另外，在电子工业、电真空领域、生态环保行业、理疗医务部门及高能粒子的研究、静电等高新技术领域都与电介质息息相关。
　　1.电介质的种类
　　从材科来源可分为天然产生的和人工合成的；从物质形态可分为气体、液体和固体。一台电气设备的绝缘中可能存在单一或多种电介质。

　　电介质在电气技术中的主要功能是：
　　a.使导体其他同电位的导体(或人或大地)隔离；
　　b.提供电容器储能的条件；
　　c.改善高压电场中的电位梯度。

　　 
表19.1 绝热耐热分级及其最高温度

标志代号	耐热等级	最高工作温度（ºC）
1	A	105
2	E	120
3	B	130
4	F	155
5	H	180
6	C	>180

　　
表19.2 大类代号

大类代号	1	2	3	4	5	6
名称	橡胶树脂	浸渍纤维	层压制品	塑料制品	云母制品	薄膜粘带

　　
　　例题：说明以下材料大类最高工作温度2750、4221
　　解：对于2750    大类代号是2 属于浸渍纤维类，耐热等级属于H级，最高工作温度是180ºC；
　　对于4221    大类代号是4 属于塑料制品类，耐热等级属于E级，最高工作温度是120ºC。
　　3.绝缘材料的电性能
　　(1)绝缘电阻率和绝缘电阻是绝缘结构和绝缘材料的主要电性参数。为了检验绝缘性能的优劣，在绝缘材料的生产和应用中，经常需要测定其绝缘电阻率，包括体积电阻率和表面电阻率，而在绝缘结构的性能和使用中经常需要测定其绝缘电阻。
　　(2)温度升高，分子热运动加剧，使离子容易迁移，电阻率按指数规律下降。
　　(3)湿度升高，一方面水分的浸入使电介质增加了导电离子，使绝缘电阻下降；另一方面，对亲水物质，表面的水分还会降低其表面电阻率。
　　(4)杂质含量增加，增加了内部的导电离子，也使电介质表面污染并吸附水分，从而降低了体积电阻率和表面电阻率。
　　(5)在较高电场强度作用下，固体和液体电介质的离子迁移能力随电场强度的增强而增大，使电阻率下降。
　　(6)介电常数。表明电介质表面特征的性能参数。介电常数愈大，电介质能力愈强，产生的束缚电荷就愈多。
　　有的人把蓄电池中溶液“电解质”写为“电介质”，实际上这是两个完全不同的概念。电解质指在溶解或熔解状态下能够导电的物质，而电介质则是指不能导电的物质。两者截然相反，切切不可通用。
　　不过，世界上绝对不导电的物质是不存在的。电介质在电场作用下，会发生极化、电导、介质损耗和击穿等物理现象。
　　4.介电常数
　　在没有外电场作用时，电介质内部各种电荷的质点因排列混乱或相互牵制束缚，表面不会呈现出电荷的极性。当电介质两端施加电压后，由于受电场力的影响，原来被束缚的正、负电荷就会发生相应的位移，正电荷沿电场力方向移动，负电荷逆电场力方向移动，正、负电荷的中心不再重合，形成电偶极子。整个电介质表面就显示出电的极性，称为电介质的极化。介电常数是表明电介质极化征的性能参数。介电常数越大，电介质极化能力越强，产生的束缚电荷就愈多。

　　5.介质损耗
　　不同的电介质，在外电场作用下表面呈现的电荷量大小不同；同一电介质，随着外电场的频率、环境温度、自身受潮等情况不同，导电能力也不相同。我们平常对电气设备进行绝缘电阻和泄漏电流试验，就是对电介质施加一定的直流电压，测量绝缘电阻和出现的泄漏电流的大小。当电介质表面吸收水分和杂质后，绝缘电阻会显著下降，不但泄漏电流变大，增加电导损耗，而且由于杂质的不均匀分布，使电压分布也不均匀，容易引起局部放电，导致设备绝缘系统的损坏。如果作用于电介质两端的电场是交流电源，则电介质中不仅有由绝缘电阻引起的电导损耗，更主要呈现因电源的极性周期性地变化而引起的电介质周期地极化所产生的损耗，这就叫介质损耗。通过试验测量，从介质损耗的大小可以判断电气设备的绝缘品质。若介质损耗增大，内部发热严重，则会导致绝缘老化，降低电气设备的使用寿命。因此，电力部门要求电气设备绝缘材料的介质损耗越小越好。
　　如同承受机械负荷时各种材料会产生疲劳、折断等现象一样，电介质长期承受电压作用，其绝缘性能也会日趋劣化，逐步地出现绝缘老化现象。当外施电压增大到某一临界值时，通过电介质的电流剧增，电介质的绝缘性能完全丧失，转变为导体，这种现象叫电介质的“击穿”。发生击穿时的电压称为击穿电压，击穿时的电场强度简称为击穿场强。
　　为此，电力部门对运行设备总是规定，定期做预防性试验，测量其绝缘电阻、泄漏电流和介质损耗的大小，与规程标准相对照，与历史数据相比较，从而分析绝缘材料性能的变化趋势，决定设备能否继续投入运行。
　　6.绝缘击穿
　　绝缘击穿主要包括气体电介质的击穿、液体电介质的击穿、固体电介质的击穿两种。
　　（1）气体电介质的击穿是由于碰撞电离导致的电击穿。碰撞电离过程是一个链锁反应过程，每一个电子碰撞产生一系列新电子，形成电子崩。电子崩向阳极发展，形成一条具有高电导的通道，导致气体击穿。在工程上采用高真空和高气压的方法来提高气体的击穿场强。空气的击穿场强时25～30kV／cm。
　　（2）液体电介质的击穿特性与其纯净度有关，是由电子碰撞电离最后导致击穿。由于液体的密度大，电子自由行程短，积聚能量大，因此击穿场强比气体高。工程上液体绝缘材料不可避免地含有气体、液体、固体杂质。第一，如液体中含有乳化状水滴和纤维时，由于水和纤维的极性强，在强电场的作用下使纤维极化而定向排列，并运动到电场强度最高处联成小桥，小桥贯穿两电极间引起电导剧增，局部温度骤升，最后导致电击。例如变压器油中含有极少量水分就会大大降低油的击穿场强。第二，还有气体杂质的液体电介质的击穿可用气泡击穿机理解释。气体的临界场强比油低得多，致使气泡游离，局部发热加剧，体积膨胀，气泡扩大，形成链通两电极的导电小桥，最终导致整个电介质击穿。
　　因此在液体绝缘材料使用之前，必须进行纯化、脱水、脱气处理；使用中避免这些杂质的侵入。液体电介质击穿后，绝缘性能在一定程度上可以得到恢复。
　　（3）固体电介质的击穿有电击穿、热击穿、电化学击穿、放电击穿等。
　　电击穿特点是电压作用时间短，击穿电压高，与电场强度密切相关。
　　热击穿特点是电压作用时间长，击穿电压较低。热击穿电压随环境温度上升而下降，与电场均匀程度关系不大。
　　电化学击穿电压作用时间长，击穿电压往往很低。与绝缘材料本身的耐游离性能、制造工艺、工作条件等因素有关。
　　放电击穿是固体电介质在强电场作用下，内部气泡首先发生碰撞游离而放电，继而加热其他杂质，使之气化形成气泡，由气泡放电进一步发展，导致击穿。放电击穿的击穿电压与绝缘材料的质量有关。
　　固体电介质一旦击穿将失去其绝缘性能。
　　7.绝缘老化根据老化机理主要有热老化机理和电老化机理。
　　（1）热老化：主要发生在低压设备中，包括低分子挥发性成分的逸出，包括材料的解聚和氧化裂解、热裂解、水解，还包括材料分子链继续聚合等过程。
　　（2）电老化：它主要是由局部放电引起的。主要发生在高压设备中。
　　8.绝缘损坏
　　它是指由于不正确选用绝缘材料，不正确地进行电气设备及线路的安装，不合理地使用电气设备等，导致绝缘材料受到污染和侵蚀或外界热源、机械因素的作用，在较短或很短的时间内失去其电气性能或机械性能的现象。
绝缘:https://www.chenchr.com/jueyuan.html