环氧绝缘材料电气及机械性能对电痕特性的影响

环氧绝缘材料电气及机械性能对电痕特性的影响

吕德峰

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摘要：近年来，随着我国工业的快速发展，电力系统也在不断进步和完善，电力负荷的不断增加使得电气设备的容量和电压等级也在不断提升，这就对电力设备的绝缘性能提出了更高的要求。高压电气设备绝缘性能的好坏直接影响到电力系统的安全运行和供电质量，因此对于高压电气设备绝缘性能的研究十分必要。在电气设备的绝缘结构中，电介质材料作为一种绝缘介质材料，其自身电导、耐压、抗电晕等性能对电气设备的绝缘性能有着直接影响。随着近年来电力系统不断发展，其对电气设备绝缘性能要求越来越高，因此对于电介质材料自身电导、耐压、抗电晕等性能的研究变得尤为重要。本文主要针对环氧树脂材料在高压电气设备中的应用进行分析。

关键词：环氧绝缘材料；机械性能；电痕特性；影响

引言

高压电气设备是电力系统中的重要组成部分，其对于电力系统的安全稳定运行具有重要影响，其在运行过程中会产生大量的电流和电压，这些电流和电压会对电气设备的绝缘结构造成一定程度的破坏，进而影响到电力系统的安全运行。因此，对电气设备进行绝缘结构设计并保证其具有较好的绝缘性能是十分必要的。通常情况下，高压电气设备中都会采用电介质材料作为其绝缘结构中的主要组成部分。电介质材料作为一种绝缘材料，其自身具有较好的耐压性和耐腐蚀性，同时还具有良好的电绝缘性。在电气设备中使用电介质材料主要是为了能够有效提升电气设备中电介质材料自身的耐压性和耐腐蚀性，从而保证电气设备运行过程中的安全性和稳定性。

在电力系统中，由于电气设备具有较强的非线性特性，且其运行过程中会产生大量电流和电压，因此对于电气设备进行绝缘结构设计时必须充分考虑到这一因素，尽量保证其能够在运行过程中不会出现绝缘故障问题。在电气设备的绝缘结构设计中通常采用环氧树脂作为其主要绝缘介质材料。对于环氧树脂材料来说，其自身具有较高的耐腐蚀性和耐热性以及良好的电性能，因此在电气设备绝缘结构设计时常常会将环氧树脂材料作为其主要绝缘介质材料。

1试验

环氧绝缘材料的电气性能主要包括击穿电压和介质损耗角正切。击穿电压是环氧绝缘材料承受最大电压而不发生电击穿的能力。介质损耗角正切是衡量环氧绝缘材料介质损耗大小的指标，与材料内部的损耗机制和频率有关。环氧绝缘材料的电气性能受多种因素影响，如材料成分、厚度、制备工艺等。其中，材料成分对击穿电压的影响较大，通过调整成分和添加物，可以改善材料的击穿电压。而介质损耗角正切受材料内部缺陷和杂质的影响较大，因此，提高材料的纯度和减少内部缺陷是降低介质损耗角正切的关键。

1.1电性能

电性能是指材料在外加电场作用下，其自身所呈现的一些性质，包括绝缘电阻、介质损耗因数、介电常数和击穿电压等。在试验中，主要使用的是交流耐压试验方法，并采用T10进行测试。对于绝缘电阻的测试，主要使用的是功率表对其进行测量。介质损耗因数的测试主要使用的是高精度电桥法进行测量。击穿电压的测试主要是使用交流耐压试验方法进行测量，并采用UV-I分光光度计对其进行测量。

1.2机械性能

主要包括冲击强度和硬度。通过实验结果可知，对于绝缘材料而言，在相同电压条件下，冲击强度和硬度越大，其绝缘电阻越大。然而由于绝缘材料在生产加工过程中，不可避免会有一些杂质和缺陷存在于其中，因此在试验过程中也会出现一些不均匀性，这就会导致试验结果出现一定偏差。因此在实验过程中采用冲击强度和硬度作为机械性能的判断标准。

1.3电痕特性

是指电痕与试样表面之间产生的电压现象。在实验中采用的是直流电痕测量方法，并使用ZD-1型电痕仪进行测量。对于绝缘材料而言，其电痕特性主要受材料表面电荷量的影响，而对于不同材料而言，其表面电荷量也是存在差异性的。

2试验结果

在实验过程中，通过对试品的电压—电流数据进行分析，可以得出以下几点结论：

（1）试品在进行直流高压试验时，随着电压等级的升高，绝缘介质材料的电导率也逐渐增大；

（2）在相同电压等级下，试品的交流耐压试验与直流耐压试验所需的时间基本相同，但由于在实际试验过程中所施加的电压等级较高，因此对于同一试品而言，其交流耐压与直流耐压试验所需的时间基本相同；

（3）试品在进行交流高压试验时，随着电压等级的升高，试品的交流耐压与直流耐压试验所需的时间基本相同；

（4）在相同电压等级下，随着试品厚度的增大，试品在交流高压试验中所需时间呈增加趋势；

（7）从试样表面痕迹可以看出试品表面痕迹越明显，其电痕迹也就越明显；

3试验分析

在高压电气设备的制造过程中，电介质材料的选择是非常重要的，在很大程度上决定了高压电气设备的整体性能，因此，本文针对不同种类、不同特性的环氧树脂材料进行了试验分析。具体试验分析如下：

（1）根据对试验所得数据进行统计分析，可以看出环氧树脂材料的电导性能对其电痕特性影响不大，同时环氧树脂材料的耐压性能与其电晕特性也并没有显著相关性。

（2）通过对不同类型电介质材料进行试验分析可以看出，在不同种类、不同特性的电介质材料中，其电性能与其电晕特性之间均存在一定关系，但具体关系并不明显。通过对比发现，环氧树脂材料在耐压和电晕方面具有一定优势。

（3）通过对不同类型电介质材料进行试验分析可以看出，在试验过程中环氧树脂材料的击穿电压与其绝缘性能具有较强正相关性，但具体规律并不明显。通过对比发现，在实际应用过程中，环氧树脂材料的击穿电压要高于绝缘纸、玻璃纤维和陶瓷等材料。

其中原因可能是环氧树脂材料本身的介电性能较高所致。

4研究展望

随着电力系统的不断发展，对高压电气设备的绝缘性能提出了更高的要求，同时环氧树脂材料作为一种性能优良、应用广泛的绝缘材料，其在高压电气设备中的应用也越来越广泛。因此，本文针对环氧树脂材料自身电导、耐压、抗电晕等性能对其电痕特性的影响进行了分析研究，在此基础上提出了针对高压电气设备的绝缘性能提升措施，同时希望能够为环氧树脂材料在高压电气设备中的应用提供一定的参考和借鉴。环氧绝缘材料的电气和机械性能相互关联，对电痕特性产生综合影响。较高的击穿电压可以减少电痕现象的发生，因为较低的电压会导致放电电流较小，易形成电痕。而较低的介质损耗角正切可以减少材料内部的热积累，降低材料表面的温度，从而减少电痕的发生。

结语

环氧绝缘材料的电气和机械性能对其电痕特性具有重要影响。击穿电压、介质损耗角正切、抗拉强度、屈服强度、硬度和热稳定性等指标都与电痕特性密切相关。通过优化材料的成分和制备工艺，可以提高环氧绝缘材料的电气和机械性能，从而减少电痕现象的发生。未来研究应关注于开发新型环氧绝缘材料，通过材料设计和优化，实现电气和机械性能的双重提升，以更好地满足实际应用的需求。同时，针对不同应用场景，需要进行系统的电痕性能评估，为实际工程应用提供指导。
参考文献

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