绝缘件 环氧树脂绝缘件在电力设备中的应用

环氧树脂绝缘子在电力设备中的应用。本文简要介绍了环氧绝缘的物理、机械、电气和热性能以及制造工艺。以断路器极为例，详细分析了环氧绝缘在电力设备应用中的击穿机理和优化方案。最后，介绍了环氧绝缘的测试项目。

近年来，以环氧树脂为介质的绝缘子已广泛应用于电力行业，如三相交流高压开关设备中的套管、支撑绝缘子、触头盒、绝缘筒和环氧树脂制成的极柱等。针对环氧树脂绝缘子在使用过程中出现的绝缘问题，探讨了环氧树脂绝缘子在电力设备中的应用。

1.环氧树脂绝缘零件的制造

环氧树脂材料在有机绝缘材料中具有一系列突出的优点，如内聚性大、附着力强、柔韧性好、热固性能优异、耐化学性稳定等。它们可以通过环氧树脂浇注系统浇注成各种固体材料，如自动环氧压力凝胶制造工艺。由于机械强度高、耐电弧性强、致密性高、表面光滑、耐寒性好、耐热性好、电绝缘性能好等优点，所制造的环氧树脂绝缘子在电力行业应用广泛，主要起到支撑和绝缘作用。3.6~40.5 kV环氧绝缘件的物理、机械、电气和热性能如下表所示。

环氧树脂和添加剂同时使用，获得应用价值。添加剂可以根据不同用途选择，常用的添加剂有:①固化剂。②修饰语。③包装。④稀释剂。⑤其他。固化剂是必不可少的添加剂，胶粘剂、涂料、浇注料都要加入固化剂，否则环氧树脂无法固化。由于用途、性能和要求不同，对环氧树脂和固化剂、改性剂、填料、稀释剂等添加剂的要求也不同。

环氧树脂等原材料的质量、模具、模具装载量、加热温度、浇注压力、固化时间等。这些都对绝缘的成品质量有很大的影响。因此，制造商有标准化的工艺流程来确保绝缘的质量控制。环氧树脂绝缘子击穿机理及优化方案环氧树脂绝缘子为固体介质，固体介质击穿场强高于液体和气体介质。固体介质击穿的特点是击穿场强与电压作用时间有很大关系。一般来说，动作时间t

所谓密封极柱是指由真空灭弧室和/或导电连接件及其用固体绝缘材料封装的端子组成的独立部件。由于固体绝缘材料主要是环氧树脂、粉末硅橡胶和粘合剂，粘合剂、粉末硅橡胶和环氧树脂按照固体密封工艺自下而上封装在灭弧室的外表面，形成极柱。在生产过程中，电杆应保证真空灭弧室的性能不会退化或丧失，其表面应光滑，无松动、杂质、气泡或气孔等会降低电气和机械性能的缺陷，无裂纹等缺陷。尽管如此，40.5 kV固封极的废品率还是比较高的，加上灭弧室的损坏，造成的损失是很多制造单位头疼的问题。原因是废品率主要是由于极柱不符合绝缘要求，如95 kV 1 min工频耐压绝缘试验，其间绝缘有放电噪声或击穿现象。

从高压绝缘原理可知，固体介质的电击穿过程类似于气体中的电击穿过程，是碰撞电离引起的。当电子击穿足够强时，破坏了介质的晶格结构，导致击穿。密封极所用的几种绝缘材料具有较高的固有击穿场强，能承受击穿前最高的单位厚度电压，尤其是环氧树脂的EB≈20kv/mm，但电场的均匀性对固体介质的绝缘性能影响很大。如果内部电场太强，即使绝缘材料有足够的厚度和绝缘裕度，耐压试验和局部放电试验也会在工厂通过，运行一段时间后仍可能频繁发生绝缘击穿。局部电场的作用太强，就像撕纸一样。过度集中的应力将依次施加到每个作用点。结果，远远小于纸张抗张强度的力就能把整张纸撕裂。当有机绝缘中局部太强的电场作用在绝缘材料上时，会产生“锥孔”效应，使绝缘材料逐渐击穿。但在前期，这种隐患是常规工频耐压和局部放电试验无法检测到的，目前也没有检测方法可寻，只能靠制造工艺来保证。因此，固定极上下出线的边缘必须呈圆弧过渡，半径应尽可能大，以优化电场分布。在电杆制造过程中，对于环氧树脂、电力硅橡胶等固体介质，由于面积或体积差对击穿的累积效应，击穿场强不同，大面积或体积的击穿场强较低。因此，环氧树脂等固体介质在封装固化前必须通过混合设备混合均匀，以控制场强的分散。

同时，由于固体介质是非自恢复绝缘，因此电极承受了多个测试电压。如果固体介质在每个测试电压下都有部分损伤，那么在累积效应和多个测试电压下，部分损伤会扩大，最终导致电极击穿。因此，电杆的绝缘裕量应设计得更大，以避免规定的试验电压对电杆的损坏。

此外，电极中的各种固体介质由于附着力差，在固体介质内部形成气隙或气泡。在电压作用下，气隙或气泡中的场强高于固体介质中的场强，而气隙或气泡的击穿场强远低于固体介质中的击穿场强。因此，极的固体介质中的气泡会发生局部放电或气隙中的击穿放电。要解决这个绝缘问题，防止气隙或气泡的形成是显而易见的:①粘接面可处理为均匀磨砂面或麻面，可采用合理的粘接剂对粘接面进行有效粘接。②可以使用优良的原材料和浇注设备，保证固体介质的绝缘。

2.环氧树脂绝缘零件的试验

一般情况下，环氧树脂绝缘的强制性型式试验项目包括:

1)外观或x射线检查和尺寸检查。

2)环境试验，如冷热循环试验、机械振动试验、机械强度试验等。

3)绝缘试验，如局部放电试验和工频耐压试验。

3.总结

综上所述，在当今广泛使用的环氧绝缘中，应从环氧绝缘的制造工艺和电力设备电场优化设计方面，准确运用环氧绝缘的特性，使环氧绝缘在电力设备中的应用更加完善。