Все диэлектрические материалы можно разделить на группы, используя разные
принципы. Например, разделить на неорганические и органические материалы.
Неорганические
диэлектрики: стекла, слюда, керамика, неорганические пленки (окислы, нитриды,
фториды), металлофосфаты, электроизоляционный бетон. Особенности неорганических
диэлектриков - негорючи, как правило, свето-, озоно, - термостойки, имеют сложную
технологию изготовления. Старение на переменном напряжении практически отсутствует,
склонны к старению на постоянном напряжении.
Органические
диэлектрики: полимеры, воски, лаки, резины, бумаги, лакоткани. Особенности органических
диэлектриков - горючи (в основном), малостойки к атмосферным и эксплуатационным
воздействиям, имеют (в основном) простую технологию изготовления, как правило,
более дешевы по сравнению с неорганическими диэлектриками. Старение на постоянном
напряжении практически отсутствует, на переменном напряжении стареют за счет частичных
разрядов, дендритов и водных триингов.
Применение
в энергетике:
-
линейная и подстанционная изоляция - это фарфор, стекло и кремнийорганическая
резина в подвесных изоляторах ВЛ, фарфор в опорных и проходных изоляторах, стеклопластики
в качестве несущих элементов, полиэтилен, бумага в высоковольтных вводах, бумага,
полимеры в силовых кабелях;
-
изоляция электрических приборов - бумага, гетинакс, стеклотекстолит, полимеры,
слюдяные материалы;
-
машин, аппаратов - бумага, картон, лаки, компаунды, полимеры;
-
конденсаторы разных видов- полимерные пленки, бумага, оксиды, нитриды.
С практической точки зрения в каждом случае выбора материала электрической
изоляции следует анализировать условия работы и выбирать материал изоляции в соответствии
с комплексом требований. Для ориентировки целесообразно разделить основные диэлектрические
материалы на группы по условиям применения.
1.
Нагревостойкая электрическая изоляция. Это в первую очередь изделия
из слюдяных материалов, некоторые из которых способны работать до температуры
700 °С.
Стекла и материалы на их основе (стеклоткани, стеклослюдиниты). Органосиликатные
и металлофосфатные покрытия. Керамические материалы, в частности нитрид бора.
Композиции из кремнийорганики с термостойким связующим. Из полимеров высокой нагревостойкостью
обладают полиимид, фторопласт.
2.
Влагостойкая электрическая изоляция. Эти материалы должны быть гидрофобны
(несмачивание водой) и негигроскопичны. Ярким представителем этого класса является
фторопласт. В принципе возможна гидрофобизация путем создания защитных покрытий
на других негидрофобных диэлектриках.
3.
Радиационно стойкая изоляция. Это, в первую очередь, неорганические
пленки, керамика, стеклотекстолит, слюдинитовые материалы, некоторые виды полимеров
(полиимиды, полиэтилен).
4.
Тропикостойкая изоляция. Материал должен быть гидрофобным, чтобы работать
в условиях высокой влажности и температуры. Кроме того, он должен быть стойким
против плесневых грибков. Лучшие материалы: фторопласт, некоторые другие полимеры,
худшие - бумага, картон.
Новосибирская
фирма выполняет заказ по поставке в одну из тропических стран прибора для обнаружения
взрывчатых веществ. В высоковольтном блоке прибора используется изолятор из фторопласта.
При изготовлении работник произвольно заменил дорогой фторопласт более
дешевым поливинилхлоридом, обладающим соответствующими электрофизическими характеристиками,
но не обладающим необходимой гидрофобностью. В результате при испытаниях произошли
ложные срабатывания и фирма потерпела убытки.
5.
Морозостойкая изоляция. Это требование характерно, в основном для резин,
т.к. при понижении температуры все резины теряют эластичность. Наиболее морозостойка
кремнийорганическая резина с фенильными группами (до -90°С).
6.
Изоляция для работы в вакууме (космос, вакуумные приборы). Для этих
условий необходимо использовать вакуумно-плотные материалы. Пригодны некоторые,
специально приготовленные керамические материалы, малопригодны полимеры.
| |