Ứng dụng chất cách điện nhựa Epoxy trong thiết bị điện

Ứng dụng chất cách điện nhựa Epoxy trong thiết bị điện

Trong những năm gần đây, chất cách điện bằng nhựa epoxy làm chất điện môi đã được sử dụng rộng rãi trong ngành điện, như ống lót, chất cách điện đỡ, hộp tiếp điểm, xi lanh cách điện và cột làm bằng nhựa epoxy trên thiết bị đóng cắt điện áp cao AC ba pha. Cột, v.v., hãy nói về một số quan điểm cá nhân của tôi dựa trên các vấn đề cách nhiệt xảy ra trong quá trình ứng dụng các bộ phận cách nhiệt bằng nhựa epoxy này.

1. Sản xuất nhựa epoxy cách nhiệt
Vật liệu nhựa epoxy có hàng loạt ưu điểm vượt trội so với vật liệu cách nhiệt hữu cơ như độ kết dính cao, độ bám dính mạnh, tính linh hoạt tốt, khả năng xử lý nhiệt tuyệt vời và khả năng chống ăn mòn hóa học ổn định. Quy trình sản xuất gel áp suất oxy (quy trình APG), đúc chân không thành các vật liệu rắn khác nhau. Các bộ phận cách điện bằng nhựa epoxy được chế tạo có ưu điểm là độ bền cơ học cao, khả năng chống hồ quang mạnh, độ nén cao, bề mặt nhẵn, chịu lạnh tốt, chịu nhiệt tốt, hiệu suất cách điện tốt, v.v. Nó được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và chủ yếu đóng vai trò vai trò hỗ trợ và cách nhiệt. Các tính chất vật lý, cơ, điện và nhiệt của vật liệu cách nhiệt nhựa epoxy cho điện áp 3,6 đến 40,5 kV được trình bày trong bảng dưới đây.
Nhựa epoxy được sử dụng cùng với các chất phụ gia để đạt được giá trị ứng dụng. Phụ gia có thể được lựa chọn theo các mục đích khác nhau. Các chất phụ gia thường được sử dụng bao gồm các loại sau: ① chất đóng rắn. ② sửa đổi. ③ Đổ đầy. ④ mỏng hơn. ⑤Những người khác. Trong số đó, chất đóng rắn là chất phụ gia không thể thiếu, dù dùng làm chất kết dính, lớp phủ hay vật đúc đều cần phải bổ sung vào, nếu không thì nhựa epoxy không thể đóng rắn được. Do mục đích sử dụng, tính chất và yêu cầu khác nhau nên nhựa epoxy và các chất phụ gia như chất đóng rắn, chất biến tính, chất độn và chất pha loãng cũng có những yêu cầu khác nhau.
Trong quá trình sản xuất các bộ phận cách điện, chất lượng của nguyên liệu thô như nhựa epoxy, khuôn đúc, nhiệt độ gia nhiệt, áp suất đổ và thời gian đóng rắn có ảnh hưởng lớn đến chất lượng thành phẩm của vật liệu cách điện. các bộ phận. Vì vậy, nhà sản xuất có một quy trình chuẩn hóa. Quy trình đảm bảo kiểm soát chất lượng của các bộ phận cách điện.

2. Cơ chế phân hủy và sơ đồ tối ưu cách nhiệt nhựa epoxy
Chất cách điện bằng nhựa epoxy là môi trường rắn và cường độ trường đánh thủng của chất rắn cao hơn môi trường lỏng và khí. sự cố môi trường rắn
Đặc điểm là cường độ trường đánh thủng có mối quan hệ lớn với thời gian tác động của điện áp. Nói chung, sự cố về thời gian tác dụng t Cái gọi là cực kín đặc dùng để chỉ một thành phần độc lập bao gồm bộ ngắt chân không và/hoặc kết nối dẫn điện và các đầu cuối của nó được đóng gói bằng vật liệu cách điện rắn. Vì vật liệu cách điện rắn của nó chủ yếu là nhựa epoxy, cao su silicon điện và chất kết dính, v.v., nên bề mặt bên ngoài của bộ ngắt chân không được đóng gói lần lượt từ dưới lên trên theo quy trình bịt kín rắn. Một cực được hình thành ở ngoại vi của mạch chính. Trong quá trình sản xuất, cột phải đảm bảo rằng hiệu suất của bộ ngắt chân không không bị giảm hoặc mất, bề mặt của nó phải phẳng và mịn, không bị lỏng, tạp chất, bong bóng hoặc lỗ chân lông làm giảm tính chất điện và cơ khí. , và không được có khuyết tật như vết nứt. . Mặc dù vậy, tỷ lệ loại bỏ của các sản phẩm cột kín rắn 40,5 kV vẫn tương đối cao và tổn thất do hỏng bộ ngắt chân không đang là vấn đề đau đầu của nhiều đơn vị sản xuất. Nguyên nhân là do tỷ lệ loại bỏ chủ yếu là do cột không đáp ứng được yêu cầu cách nhiệt. Ví dụ, trong thử nghiệm cách điện chịu được điện áp tần số công nghiệp 95 kV trong 1 phút, trong quá trình thử nghiệm, có âm thanh phóng điện hoặc hiện tượng đánh thủng bên trong lớp cách điện.
Từ nguyên lý cách điện cao áp, chúng ta biết rằng quá trình đánh thủng điện của môi trường rắn cũng tương tự như quá trình đánh thủng của chất khí. Trận tuyết lở điện tử được hình thành do sự ion hóa do va chạm. Khi dòng điện tích đủ mạnh, cấu trúc mạng điện môi bị phá hủy và gây ra hiện tượng đánh thủng. Đối với một số vật liệu cách điện được sử dụng trong cột kín đặc, điện áp cao nhất mà độ dày đơn vị có thể chịu được trước khi đánh thủng, tức là cường độ trường đánh thủng vốn có, tương đối cao, đặc biệt là Eb của nhựa epoxy ≈ 20 kV/mm. Tuy nhiên, tính đồng nhất của điện trường có ảnh hưởng lớn đến tính chất cách điện của môi trường rắn. Nếu bên trong có điện trường quá mạnh, ngay cả khi vật liệu cách điện có đủ độ dày và biên cách điện thì cả thử nghiệm điện áp chịu đựng và thử nghiệm phóng điện cục bộ đều đạt khi rời khỏi nhà máy. Sau một thời gian hoạt động, hiện tượng hư hỏng cách điện vẫn có thể xảy ra thường xuyên. Tác dụng của điện trường cục bộ quá mạnh, giống như xé giấy, ứng suất tập trung quá mức sẽ lần lượt tác dụng lên từng điểm tác động, kết quả là lực nhỏ hơn nhiều so với độ bền kéo của giấy có thể xé toạc toàn bộ giấy. giấy. Khi một điện trường quá mạnh cục bộ tác dụng lên vật liệu cách điện trong vật liệu cách nhiệt hữu cơ sẽ tạo ra hiệu ứng “lỗ hình nón”, khiến vật liệu cách điện dần bị phá vỡ. Tuy nhiên, ở giai đoạn đầu, không chỉ các thử nghiệm kiểm tra điện áp chịu được tần số nguồn và phóng điện cục bộ thông thường không thể phát hiện ra mối nguy hiểm tiềm ẩn này mà còn không có phương pháp phát hiện nào để phát hiện ra nó và nó chỉ có thể được đảm bảo bởi quy trình sản xuất. Do đó, các cạnh của đường đi trên và dưới của cực kín phải được chuyển tiếp theo hình cung tròn và bán kính phải càng lớn càng tốt để tối ưu hóa sự phân bổ điện trường. Trong quá trình sản xuất cột, đối với các môi trường rắn như nhựa epoxy và cao su silicon điện, do ảnh hưởng tích lũy của chênh lệch diện tích hoặc thể tích đối với sự cố, cường độ trường sự cố có thể khác nhau và trường sự cố của một lượng lớn diện tích hoặc thể tích có thể khác nhau. Do đó, môi trường rắn như nhựa epoxy phải được trộn đều bằng thiết bị trộn trước khi đóng gói và đóng rắn để kiểm soát sự phân tán cường độ trường.
Đồng thời, do môi trường rắn là vật liệu cách điện không tự phục hồi nên cực phải chịu nhiều điện áp thử nghiệm. Nếu môi trường rắn bị hư hỏng một phần dưới mỗi điện áp thử nghiệm, dưới tác động tích lũy và nhiều điện áp thử nghiệm, hư hỏng từng phần này sẽ lan rộng và cuối cùng dẫn đến đánh thủng cực. Vì vậy, giới hạn cách điện của cột phải được thiết kế lớn hơn để tránh làm hỏng cột do điện áp thử nghiệm quy định.
Ngoài ra, các khe hở không khí hình thành do độ bám dính kém của các môi trường rắn khác nhau trong cột cực hoặc các bọt khí trong chính môi trường rắn, dưới tác dụng của điện áp, khe hở không khí hoặc khe hở không khí cao hơn trong môi trường rắn. môi trường do cường độ trường cao hơn trong khe hở không khí hoặc bong bóng. Hoặc cường độ trường phân hủy của bong bóng thấp hơn nhiều so với chất rắn. Do đó, sẽ có sự phóng điện cục bộ trong các bong bóng trong môi trường rắn của cực hoặc phóng điện đánh thủng trong các khe hở không khí. Để giải quyết vấn đề cách nhiệt này, rõ ràng là phải ngăn chặn sự hình thành các khe hở không khí hoặc bong bóng: ① Bề mặt liên kết có thể được coi là bề mặt mờ đồng nhất (bề mặt của bộ ngắt chân không) hoặc bề mặt hố (bề mặt cao su silicon) và Sử dụng một chất kết dính hợp lý để liên kết hiệu quả bề mặt liên kết. ②Có thể sử dụng nguyên liệu thô và thiết bị rót tuyệt vời để đảm bảo khả năng cách nhiệt của môi trường rắn.

3 Thử nghiệm cách điện bằng nhựa epoxy
Nhìn chung, các hạng mục thử nghiệm điển hình bắt buộc phải được thực hiện đối với các bộ phận cách điện làm bằng nhựa epoxy là:
1) Kiểm tra bề ngoài hoặc chụp X-quang, kiểm tra kích thước.
2) Kiểm tra môi trường, chẳng hạn như kiểm tra chu trình nóng và lạnh, kiểm tra độ rung cơ học và kiểm tra độ bền cơ học, v.v.
3) Thử nghiệm cách điện, chẳng hạn như thử nghiệm phóng điện cục bộ, thử nghiệm điện áp chịu tần số nguồn, v.v.

4. Kết luận
Tóm lại, ngày nay, khi vật liệu cách nhiệt bằng nhựa epoxy được sử dụng rộng rãi, chúng ta nên áp dụng chính xác các đặc tính cách điện của nhựa epoxy từ các khía cạnh của quy trình sản xuất bộ phận cách điện bằng nhựa epoxy và thiết kế tối ưu hóa điện trường trong thiết bị điện để chế tạo các bộ phận cách điện bằng nhựa epoxy. Ứng dụng trong thiết bị điện ngày càng hoàn hảo hơn.