工業(yè)電氣設(shè)備的絕緣配合

上海振華重工股份有限公司 胡 石 姚惠君

工業(yè)電氣設(shè)備的絕緣配合

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工業(yè)生產(chǎn)中，各種生產(chǎn)工藝交錯相連，生產(chǎn)設(shè)備也彼此連接。電氣設(shè)備中的交流電壓和各種電容、電磁場等因素在一定條件下會產(chǎn)生強(qiáng)大的電流，因此對電氣設(shè)備的絕緣性要求較高。在工業(yè)電氣設(shè)備中，絕緣材料的應(yīng)用多樣，不同的設(shè)備對絕緣材料的要求也不一樣，綜合利用各種絕緣材料，可以在一定程度上增強(qiáng)設(shè)備的絕緣性。

一、絕緣配合的概況

1.絕緣配合的含義。絕緣配合是指電力系統(tǒng)中，綜合考慮各種因素，如電壓強(qiáng)度、設(shè)備耐電性、絕緣材料耐壓性、經(jīng)濟(jì)合理性、過電壓值等，從而確定輸電線路和各種電氣設(shè)備的絕緣水平，讓電壓、設(shè)備材料等相互協(xié)同配合，達(dá)到電力系統(tǒng)各部件之間相互絕緣、正常工作的效果。

2.絕緣配合的原因。眾所周知，電器的外殼、電線外表、變壓器的外殼等等都有一層橡膠或是塑料外殼等材料，這些材料的使用是為了防止人們觸電，也是人們使用電器的保護(hù)傘。

3.常用的絕緣配合的方法。

（1）慣用法。根據(jù)設(shè)備材料能夠絕緣的最大過電壓和最小絕緣強(qiáng)度而采用的一種方法。

（2）統(tǒng)計(jì)法。根據(jù)過電壓波動圖和絕緣電壓的統(tǒng)計(jì)特性，先計(jì)算出絕緣材料轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體導(dǎo)電的概率，再在可以承受的概率下合理地確定絕緣水平。。

（3）簡化統(tǒng)計(jì)法。即在統(tǒng)計(jì)法的基礎(chǔ)上，假定過電壓波動圖和絕緣材料轉(zhuǎn)為導(dǎo)體概率均服從正態(tài)分布的前提下，再采用統(tǒng)計(jì)法的一種比較簡單的統(tǒng)計(jì)方法。

二、實(shí)現(xiàn)絕緣配合的方法

1.運(yùn)用過電壓值來實(shí)現(xiàn)絕緣配合。過電壓是指電力系統(tǒng)中由于某種原因?qū)е略O(shè)備處于高于正常工作狀態(tài)的電壓，這是一種電磁干擾現(xiàn)象。電力系統(tǒng)中，絕緣材料除了要承受電工設(shè)備的正常工作電壓，還必須承受一定的過電壓。

電氣設(shè)備所承受的電壓分為正常穩(wěn)定的電壓和過電壓。過電壓又可以根據(jù)達(dá)到峰值時持續(xù)的時間長短，分為暫時過電壓和瞬態(tài)過電壓。瞬態(tài)過電壓一般只持續(xù)幾毫秒甚至更短，而暫時過電壓通常比瞬態(tài)過電壓持續(xù)的時間長。根據(jù)設(shè)備使用條件和設(shè)備在過電壓下持續(xù)的時間情況，可以將過電壓分為五個等級。當(dāng)環(huán)境條件改變到更高一級的過電壓時，就應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)的措施降低該處的過電壓，否則，電氣設(shè)備會因?yàn)殚L期處于過電壓狀態(tài)而引發(fā)安全事故?？梢栽陔姽ぴO(shè)備外增加新的保護(hù)器件，也可以更換一個具有隔離繞組的變壓器，亦或是分散轉(zhuǎn)移一部分電壓，這些都是降低過電壓的辦法。

2.運(yùn)用絕緣材料來實(shí)現(xiàn)絕緣配合。通常，溫度、濕度、電場強(qiáng)度、純凈度等是電阻率的影響因素，而電阻率決定了絕緣材料的絕緣性能和導(dǎo)電體導(dǎo)電的性能。對于絕緣材料而言，其性能和結(jié)構(gòu)在很大程度上會受溫度的影響，這也造成絕緣材料老化的主要因素。根據(jù)絕緣材料的耐溫性能可以將其分為多個等級。 絕緣材料的耐熱等級和耐熱指數(shù)見表1。

表1 絕緣材料的耐熱等級和耐熱指數(shù)

因此，可以根據(jù)絕緣材料的歸類及其所在類別的耐受溫度，合理地控制溫度，使絕緣設(shè)備達(dá)到相互配合使用的目的。日常生活中，很多橡膠等絕緣材料會因使用時間較長而出現(xiàn)老化現(xiàn)象，這是空氣中的氧氣和光照中的氧化物質(zhì)對材料的氧化作用導(dǎo)致的，會嚴(yán)重影響材料的物質(zhì)結(jié)構(gòu)。當(dāng)環(huán)境如空氣、水等呈現(xiàn)酸性或是堿性時，酸性物質(zhì)電離的氫離子和堿性物質(zhì)電離的氫氧離子容易和其他離子反應(yīng)，發(fā)生化學(xué)性腐蝕，改變絕緣材料的結(jié)構(gòu)，從而改變絕緣材料的導(dǎo)電性。并且，當(dāng)環(huán)境中有易于電離的鹽類時也會發(fā)生諸如上述的化學(xué)腐蝕。陽光中的紫外線也是一種強(qiáng)氧化物質(zhì)，大多數(shù)絕緣物質(zhì)都能被紫外線氧化?；谏鲜霏h(huán)境條件對絕緣材料的影響，應(yīng)該經(jīng)常清潔電氣設(shè)備，在電氣設(shè)備表面涂上一層抗氧化劑或是穩(wěn)定性比較好的防護(hù)蠟，并盡量避免設(shè)備在陽光下暴曬。

三、電氣間隙和爬電距離對絕緣配合的影響

電氣間隙是指在電氣正常工作時，導(dǎo)電體與外層絕緣體之間的空氣間隙，或者是兩個導(dǎo)電零件之間的空氣間隔?？諝忾g隔越大，空氣的導(dǎo)電性越差，電氣設(shè)備的絕緣配合性越強(qiáng)。爬電距離是在某種條件下，絕緣材料被電極化而呈現(xiàn)出帶電現(xiàn)象所產(chǎn)生的帶電區(qū)的半徑。當(dāng)電氣設(shè)備處在環(huán)境污染、電壓過大以及絕緣材料的抗爬電性能較低的狀況下，就比較容易泄露電流，出現(xiàn)安全隱患。由于瞬態(tài)過電壓的電壓值通常比其他幾種狀態(tài)的電壓高，因此只要電氣間隙能夠承受瞬態(tài)過電壓的電壓值，不被其擊穿導(dǎo)電，就可以保證電氣間隙的設(shè)計(jì)合理化。

四、結(jié)論

電氣設(shè)備的周遭環(huán)境，隨著電氣設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，會不間斷地產(chǎn)生電流，形成新的電壓。由于電氣設(shè)備的復(fù)雜性，原本的電壓和新產(chǎn)生的電壓夾雜在一起，形成一股強(qiáng)大的電勢差，會嚴(yán)重影響電氣設(shè)備及其他生產(chǎn)設(shè)備的正常運(yùn)行，甚至導(dǎo)致工作人員觸電身亡。但是只要合理地配合相關(guān)絕緣材料，綜合考慮材料的特性、外界環(huán)境、過電壓、爬電距離等多種因素，就可以不斷提高電氣設(shè)備的絕緣特性，減小甚至消除這種隱患。