绝缘防护是最普通、最基本,也是应用最广泛的安全防护措施之一。所谓绝缘防护就是使用绝缘材料将带电导体封护或隔离起来,使电气设备及线路能正常工作,防止人身触电事故的发生。例如导线的外包绝缘、变压器的油绝缘、敷设线路的绝缘子、塑料管、包扎裸露线头的绝缘胶布等,都是绝缘防护的实例。优质的绝缘材料、良好的绝缘性能,正确的绝缘措施是人身与设备安全的前提和保证。绝缘材料各种性能的降低、绝缘材料的损坏,都会导致电气事故的发生。
(一)绝缘材料
绝缘材料又称电介质,是指在直流电压作用下,不导电或导电极微的物质,其电阻率一般大于1010 Ω·m。绝缘材料的主要作用是在电气设备中将不同电位的带电导体隔离开来,使电流能按一定的路径流通,还可起机械支撑和固定,以及灭弧、散热、储能、防潮、防霉或改善电场的电位分布和保护导体的作用。因此,要求绝缘材料有尽可能高的绝缘电阻、耐热性、耐潮性,还需要一定的机械强度。
1.绝缘材料的主要性能指标
为了防止绝缘材料的绝缘性能损坏造成事故,必须使绝缘材料符合国家标准规定的性能指标。而绝缘材料的性能指标很多,各种绝缘材料的特性也各有不同,常用绝缘材料的主要性能指标有击穿强度、耐热性、绝缘电阻和机械强度等。
(1)击穿强度。绝缘材料在高于某一个数值的电场强度作用下,会损坏而失去绝缘性能,这种现象称为击穿。绝缘材料被击穿时的电场强度,称为击穿强度,单位为kV/mm。
(2)耐热性。当温度升高时,绝缘材料的电阻、击穿强度、机械强度等性能都会降低。因此,要求绝缘材料在规定的温度下能长期工作且绝缘性能保证可靠。不同成分的绝缘材料的耐热程度不同,耐热等级可分为Y、A、E、B、F、H、C 等7 个等级,并对每个等级的绝缘材料规定了最高极限工作温度。
①Y 级。极限工作温度为90 ℃,如木材、棉纱、纸纤维、醋酸纤维、聚酰等纺织品及易于热分解和熔化点低的塑料绝缘物。
②A 级。极限工作温度为105 ℃,如漆包线、漆布、漆丝、油性漆及沥青等绝缘物。
③E 级。极限工作温度为120 ℃,如玻璃布、油性树脂漆、高强度漆包线、乙酸乙烯耐热漆包线等绝缘物。
④B 级。极限工作温度为130 ℃,如聚酯薄蜡、经相应树脂处理的云母、玻璃纤维、石棉、聚酯漆、聚酯漆包线等绝缘物。
⑤F 级。极限工作温度为155 ℃,如用F 级绝缘树脂黏合或浸渍、涂敷后的云母,玻璃丝,石棉,玻璃漆布以及以上述材料为基础的层压制品,云母、粉制品,化学热稳定性较好的聚酯和醇酸类材料,复合硅有机聚酯漆。
⑥H 级。极限工作温度为180 ℃,如加厚F 级材料、云母、有机硅云母制品、硅有机漆、硅有机橡胶聚酰亚胺复合玻璃布、复合薄膜、聚酰亚胺漆等。
⑦C 级。极限工作温度大于180 ℃,指不采用任何有机黏合剂及浸渍剂的无机物,如石英、石棉、云母、玻璃、陶瓷及四氟乙烯塑料等。
(3)绝缘电阻。绝缘材料呈现的电阻值为绝缘电阻,通常状态下,绝缘电阻一般达几十兆欧以上。绝缘电阻因温度、厚薄、表面状况(水分、污物等)的不同会存在较大差异。
(4)机械强度。根据各种绝缘材料的具体要求,相应规定的抗张、抗压、抗弯、抗剪、抗撕、抗冲击等各种强度指标,统称为机械强度。(www.xing528.com)
(5)其他特性指标。有些绝缘材料以液态形式呈现,如各种绝缘漆,其特性指标就包含黏度、固定含量、酸值、干燥时间及胶化时间等。有的绝缘材料特性指标还涉及渗透性、耐油性、伸长率、收缩率、耐溶剂性、耐电弧等。
2.绝缘材料的老化
绝缘材料在电场作用下将发生极化、电导、介质发热、击穿等物理现象,在承受电场作用的同时,还要经受机械、化学等诸多因素的影响,长期使用后将会出现老化现象。因此,电气产品的许多故障往往发生在绝缘部分。
电介质的老化是指电介质在长期运行中其电气性能、力学性能等随时间的增长而逐渐劣化的现象。其主要老化形式有电老化、热老化和环境老化等。
(1)电老化。多见于高压电器,产生的主要原因是绝缘材料在高压作用下发生局部放电。
(2)热老化。多见于低压电器,其机理是在温度作用下,绝缘材料内部成分氧化、裂解、变质,与水发生水解反应而逐渐失去绝缘性能。
(3)环境老化。又称大气老化,是由于紫外线、臭氧、盐雾、酸碱等因素引起的污染性化学老化。其中,紫外线是主要因素,臭氧则由电气设备的电晕或局部放电产生。
绝缘材料一旦发生了老化,其绝缘性能通常都不可恢复,工程上常用下列方法防止绝缘材料的老化:
(1)在绝缘材料制作过程中加入防老剂。
(2)户外用绝缘材料可添加紫外线吸收剂,或用隔层隔离阳光。
(3)湿热地带使用的绝缘材料,可加入防霉剂。
(4)加强电气设备局部防电晕、防放电的措施。
(二)绝缘检测和绝缘试验
绝缘电阻是电气设备和电气线路最基本的绝缘指标。对于低压电气装置的交接试验,常温下电动机、配电设备和配电线路的绝缘电阻不应低于0.5 MΩ (对于运行中的设备和线路,绝缘电阻不应低于1 MΩ/kV)。低压电器及其连接电缆和二次回路的绝缘电阻一般不应低于1 MΩ;在比较潮湿的环境不应低于0.5 MΩ;二次回路小母线的绝缘电阻不应低于10 MΩ。I 类手持电动工具的绝缘电阻不应低于2 MΩ。
兆欧表法适合用在测量没有安装到管道上的绝缘接头(法兰)的绝缘电阻值。测量的方法是:首先按照兆欧表测量的方法连接各处线路。测量导线与管道的连接比较适合采用磁性接头或者夹子,而且连接点必须要除去锈迹。然后测量仪器宜为500 V/500 MΩ (这里的误差不能大于百分之十)兆欧表。转动兆欧表手柄达到规定的转速,持续10 s,兆欧表稳定指示的电阻值即为绝缘接头(法兰)的绝缘电阻值,要求大于10 MΩ。
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