絕緣材料一般指電阻率在109 Q·m以上的材料,可分為氣體絕緣、液體絕緣和固體絕緣三種絕緣材料。
1.氣體絕緣材料
電氣設備的絕緣結構應用空氣或其他氣體作為絕緣介質,期線路的線問絕緣、電器的電氣間隙等。空氣在正常狀態下是良矮的絕緣介質,但其擊穿電壓與大多數液體及固體介質相比是不礴的。為了提高擊穿電壓使氣體絕緣性能提高,其一是采用高真空,空氣稀薄時帶電粒子也少,空氣中電子與粒子碰撞機會也減少,據此,真空開關已廣泛應用于10 kV系統中;其二是采用高耐電強度氣體,如六氟化硫(SF6),六氟化硫氣體常溫下不活潑、不燃、無臭味、無毒,500℃時不分解,液化溫度也較低,擊穿電壓是空氣的2.5倍,具有良好的絕緣和滅弧性能,現已應用于220 kV及以上電壓等級的高壓斷路器中。
2.液體絕緣材料
常用的液體絕緣材料有變壓器油、電容器油和電纜油。變壓器油的介電強度為16~21 kV/mm(20℃時),主要用于變壓器及油開關的絕緣和散熱;電容器油的介電強度為20~23 kV/mm(20℃時),主要用于電容器的絕緣、散熱及儲能;電纜油中的高壓充油介電強度大于等于20 kV/mm(20℃),用于高壓電纜,35 kV油介電強度為14~16 kV/mm(20℃,用于低壓電纜。
絕緣油在儲存、運輸和運行使用過程中必須防止污染、老化,以保證設備安全運行,延長設備的檢修周期。
防止油的老化一般可采用加強散熱以降低油溫、用氮或薄膜使變壓器油與空氣隔絕、添加抗氧化劑、防止日光照射、采用熱虹吸過濾器使變壓器油再生等措施;除此之外,還必須經常檢查充油電氣設備的溫升、油面高度及油的表面張力、閃點、酸值、穿強度和介質損耗正切值等。
若油面下降,則需補充油液。補充油的主要理化指標(如凝固點、黏度、閃點等)應與設備中的原油液相同或接近,以保證兩者混合后的安定度合格。未經處理的運行使用的油不能與變壓器油混合使用。運行油的質量應符合國家標準的規定要求。
3.固體絕緣材料
它是應用最廣泛的絕緣材料,包括無機絕緣材料,如云母、瓷件、石棉等;有機絕緣材料,如棉紗、紙、橡膠等;混合絕緣材料,如絕緣壓塑料、絕緣薄膜、復合材料等。
固體絕緣材料的損傷主要是電擊穿和熱擊穿。在均勻電場中,固體絕緣材料的擊穿電壓與絕緣物的厚度成正比。機械損傷會使絕緣物變薄而易被擊穿,化學腐蝕則使絕緣物變質使厚度減少。熱擊穿往往是在電壓作用很長時間后發生。長時間承受電壓,通過電流溫度升高,使絕緣材料絕緣性能下降以致擊穿。
為保證電氣設備的絕緣性能可靠,將絕緣材料按其在正常運行條件下的最高允許工作溫度進行統一的耐熱分級,稱為絕緣材料的耐熱等級。