絕緣材料電痕特性研究現(xiàn)狀

       從發(fā)現(xiàn)有機(jī)絕緣材料表面電痕破壞的那一刻開始?人們就開始對其特性進(jìn)行研究?縱橫本研究的發(fā)展趨勢?關(guān)于絕緣擊穿現(xiàn)象研究的新動向大概可分為以下三個方向:

(1)絕緣擊穿機(jī)理的研究;

(2)標(biāo)準(zhǔn)試驗法的研究;

(3)絕緣擊穿與環(huán)境因素影響的研究。

指出在濕潤環(huán)境下?電痕破壞的過程一般可以表示為:①材料表面潮濕和污染;②由于焦耳熱而形成干燥帶;③在干燥帶間開始電暈放電;④碳路開始形成;⑤由于閃絡(luò)放電(微小電弧放電)而使碳路進(jìn)一步發(fā);⑥最終電痕破壞。

       材料自身種類的不同?也會對電痕的特性產(chǎn)生極為重要的影響。文獻(xiàn)指出?高分子有機(jī)絕緣材料分為兩類?一類為像聚氯乙烯?聚乙烯?聚丙烯?聚四氟乙烯等這樣的“熱塑性”材料?即他們能被融化;另一類為像酚醛樹脂?環(huán)氧樹脂等這樣的“熱固性”材料?即它們不能被融化?而只能被化學(xué)降解。熱塑性材料的特點是擁有很長的分子鏈?但不相連?而熱固性材料卻擁有堅固的分子鏈。兩種材料的碳路都是起始于地電極?然后逐步發(fā)展到高壓電極?但兩種材料的碳路特性是不同的。碳路一旦形成?直到電痕破壞?對于EX(環(huán)氧樹脂)樣品(熱固性材料)來說?其碳路是連續(xù)的?而且接近地電極的碳路比上升到高壓端的更寬;相反?PC(聚碳酸酷)樣品(熱塑性材料)的碳路在一些地方是間斷的?而且碳路發(fā)展的頂部也比接近地電極的寬。

       在實際應(yīng)用高分子絕緣材料前?為了保證其使用的安全性和可靠性?我們必須知道它在室外環(huán)境下的耐電痕特性?所以在實驗室中建立一套對其電痕和侵蝕特性進(jìn)行正確的評估試驗方法就變得極其重要。現(xiàn)行的評估試驗方法有很多種?例如斜板法(工EC60587試驗方法)?塵霧法(ASTMD2132一62T試驗方法)?及旋轉(zhuǎn)水輪法和工Ec60112法「14一23」。上述幾種方法各有優(yōu)缺點?工Ec60112對耐絕緣性較弱的絕緣材料(由于此類材料的絕緣擊穿時間較短)評估精確度較低?評估范圍有一定的局限性?但是試驗時間短。ASTMDZ132一62T有著與前者相反的特點。工EC60587彌補(bǔ)了以上的不足?但不適用于有些易溶材料(例如聚乙烯)。所以人們也在對現(xiàn)有的方法進(jìn)行改進(jìn)?以便更好更準(zhǔn)確地模擬現(xiàn)實的外界環(huán)境。

      表面電痕破壞要受到外界環(huán)境因素的影響?所以研究外界環(huán)境對有機(jī)絕緣材料的電痕破壞的影響就變的非常重要了。

      絕緣材料所處的環(huán)境一般都存在磁場?所以研究磁場對絕緣材料表面放電的影響是極為重要的。文獻(xiàn)分析了磁場和電場所成的角度對放電及絕緣強(qiáng)度的影響的關(guān)系。該文結(jié)果顯示磁場與電場所成的為0度?180度?360度時?磁場對絕緣表面的放電沒有影響?這是由于當(dāng)兩個場的方向平行時?電子不受磁場力的影響;當(dāng)兩個場所成90度時?電子受到與絕緣表面垂直且方向向外的力?使得很難撞擊到材料表面?所以材料的絕緣強(qiáng)度變大;相對應(yīng)的?當(dāng)兩個場所成為

270度時?電子受到與絕緣表面垂直且方向向內(nèi)的外力?不斷地撞擊材料表面?所以材料的絕緣強(qiáng)度變小。同時?磁場強(qiáng)度越大?磁場對材料表面的放電影響也越大。

       太空及核電站的絕緣材料要受到輻射線照射的影響。文獻(xiàn)采用工Ec60112國際試驗法對射線照射后的多種絕緣材料樣品進(jìn)行了測試?結(jié)果發(fā)現(xiàn)受放射線照射后分子結(jié)構(gòu)起降解反應(yīng)的材料?例如聚丁烯對苯二酸鹽的CT工值減小。受放射線照射后分子結(jié)構(gòu)起交鏈反應(yīng)的材料?例如聚乙烯的耐絕緣性一般來說將增強(qiáng)。紫外線照射是影響有機(jī)材料老化的重要因素之一。文獻(xiàn)按照工Ec60587實驗法?采用含有三種不同成分添加劑的環(huán)氧樹脂作為試樣?研究紫外線照射對其絕緣強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明三種環(huán)氧樹脂試樣的絕緣擊穿時間具有相同的變化趨勢:在紫外線照射下?開始漏電痕跡擊穿的時間隨照射時間增加而增加?但照射到一定時間后?其擊穿時間反而縮短?該文作者指出:隨著紫外線照射時間的增加?絕緣試樣里的碳原子因氣化而流失?在試樣表面產(chǎn)生細(xì)微裂痕?切斷了高分子與填充物之間的連接及其分子的化學(xué)鍵?從而影響了試樣的漏電痕跡擊穿時間。

       近代工業(yè)對大氣的嚴(yán)重污染使雨水的酸性增加?電力設(shè)備在戶外使用時會受到酸雨的影響。文獻(xiàn)使用人工酸雨對聚苯乙烯絕緣強(qiáng)度的影響進(jìn)行了試驗研究。結(jié)果顯示隨著酸雨作用時間的增加?聚苯乙烯的漏電痕跡擊穿時間減少?該文作者同時指出:聚苯乙烯的老化速度主要和酸雨的離子濃度、PH值和導(dǎo)電率有關(guān)?只有酸性很強(qiáng)和導(dǎo)電率很高的酸雨才可以影響聚苯乙烯的絕緣性?而實際雨水中的離子濃度不足以導(dǎo)致材料表面侵蝕?因此聚苯乙烯可使用于酸雨地區(qū)。由于絕緣材料所處的真實環(huán)境各不相同?附著在材料表面的電解液的成分也有很大的差別?如在沿海地區(qū)?液滴所含的鹽份就大?而在重工業(yè)城市?所含酸性就強(qiáng)。而電解液的成分不同將會影響到其對材料表面放電的影響?所以分析不同電解液對材料的影響是很重要的。文獻(xiàn)對此進(jìn)行了詳細(xì)論述。該文通過A類試驗液為含0.IcyoNH4CI的水溶液?其23℃的電阻率為395。·Cm和B類試驗

液為0.1%NH4C+0.5%C4HgCloH6SO3Na?其23oC的電阻率為213。·Cm?對EX?PS?PL?PC四種絕緣材料的CT工值及接觸角的影響來說明其重要性。結(jié)果顯示B類試驗液下的接觸角在四種絕緣材料中都比A類試驗液小?CT工值也小。氣壓和溫度是外界環(huán)境變化中常見也重要的兩個因素?氣壓的變化一方面會影響到局部放電的起始電壓?另一方面會對絕緣材料表面碳的析出與存在方式產(chǎn)生很大的影響;溫度的變化會改變各種微觀粒子的熱動能?同時會改變氣體單位體積的密度?進(jìn)而影響局部放電的特性。氣壓和溫度的同時變化是本論文所論述的重點?下文中將做詳細(xì)的分析。近些年來國際上對添加阻燃劑的有機(jī)絕緣材料的研究主要從防火安全的角度考慮阻燃劑對材料的影響?文獻(xiàn)指出添加阻燃劑能夠延遲材料的起始閃絡(luò)時間和延緩火的傳播速度?從而降低火災(zāi)的危險度。