工业电气设备的绝缘配合

上海振华重工股份有限公司 胡 石 姚惠君

工业电气设备的绝缘配合

上海振华重工股份有限公司 胡 石 姚惠君

工业生产中，各种生产工艺交错相连，生产设备也彼此连接。电气设备中的交流电压和各种电容、电磁场等因素在一定条件下会产生强大的电流，因此对电气设备的绝缘性要求较高。在工业电气设备中，绝缘材料的应用多样，不同的设备对绝缘材料的要求也不一样，综合利用各种绝缘材料，可以在一定程度上增强设备的绝缘性。

一、绝缘配合的概况

1.绝缘配合的含义。绝缘配合是指电力系统中，综合考虑各种因素，如电压强度、设备耐电性、绝缘材料耐压性、经济合理性、过电压值等，从而确定输电线路和各种电气设备的绝缘水平，让电压、设备材料等相互协同配合，达到电力系统各部件之间相互绝缘、正常工作的效果。

2.绝缘配合的原因。众所周知，电器的外壳、电线外表、变压器的外壳等等都有一层橡胶或是塑料外壳等材料，这些材料的使用是为了防止人们触电，也是人们使用电器的保护伞。

3.常用的绝缘配合的方法。

（1）惯用法。根据设备材料能够绝缘的最大过电压和最小绝缘强度而采用的一种方法。

（2）统计法。根据过电压波动图和绝缘电压的统计特性，先计算出绝缘材料转化为导体导电的概率，再在可以承受的概率下合理地确定绝缘水平。。

（3）简化统计法。即在统计法的基础上，假定过电压波动图和绝缘材料转为导体概率均服从正态分布的前提下，再采用统计法的一种比较简单的统计方法。

二、实现绝缘配合的方法

1.运用过电压值来实现绝缘配合。过电压是指电力系统中由于某种原因导致设备处于高于正常工作状态的电压，这是一种电磁干扰现象。电力系统中，绝缘材料除了要承受电工设备的正常工作电压，还必须承受一定的过电压。

电气设备所承受的电压分为正常稳定的电压和过电压。过电压又可以根据达到峰值时持续的时间长短，分为暂时过电压和瞬态过电压。瞬态过电压一般只持续几毫秒甚至更短，而暂时过电压通常比瞬态过电压持续的时间长。根据设备使用条件和设备在过电压下持续的时间情况，可以将过电压分为五个等级。当环境条件改变到更高一级的过电压时，就应当采取相应的措施降低该处的过电压，否则，电气设备会因为长期处于过电压状态而引发安全事故。可以在电工设备外增加新的保护器件，也可以更换一个具有隔离绕组的变压器，亦或是分散转移一部分电压，这些都是降低过电压的办法。

2.运用绝缘材料来实现绝缘配合。通常，温度、湿度、电场强度、纯净度等是电阻率的影响因素，而电阻率决定了绝缘材料的绝缘性能和导电体导电的性能。对于绝缘材料而言，其性能和结构在很大程度上会受温度的影响，这也造成绝缘材料老化的主要因素。根据绝缘材料的耐温性能可以将其分为多个等级。 绝缘材料的耐热等级和耐热指数见表1。

表1 绝缘材料的耐热等级和耐热指数

因此，可以根据绝缘材料的归类及其所在类别的耐受温度，合理地控制温度，使绝缘设备达到相互配合使用的目的。日常生活中，很多橡胶等绝缘材料会因使用时间较长而出现老化现象，这是空气中的氧气和光照中的氧化物质对材料的氧化作用导致的，会严重影响材料的物质结构。当环境如空气、水等呈现酸性或是碱性时，酸性物质电离的氢离子和碱性物质电离的氢氧离子容易和其他离子反应，发生化学性腐蚀，改变绝缘材料的结构，从而改变绝缘材料的导电性。并且，当环境中有易于电离的盐类时也会发生诸如上述的化学腐蚀。阳光中的紫外线也是一种强氧化物质，大多数绝缘物质都能被紫外线氧化。基于上述环境条件对绝缘材料的影响，应该经常清洁电气设备，在电气设备表面涂上一层抗氧化剂或是稳定性比较好的防护蜡，并尽量避免设备在阳光下暴晒。

三、电气间隙和爬电距离对绝缘配合的影响

电气间隙是指在电气正常工作时，导电体与外层绝缘体之间的空气间隙，或者是两个导电零件之间的空气间隔。空气间隔越大，空气的导电性越差，电气设备的绝缘配合性越强。爬电距离是在某种条件下，绝缘材料被电极化而呈现出带电现象所产生的带电区的半径。当电气设备处在环境污染、电压过大以及绝缘材料的抗爬电性能较低的状况下，就比较容易泄露电流，出现安全隐患。由于瞬态过电压的电压值通常比其他几种状态的电压高，因此只要电气间隙能够承受瞬态过电压的电压值，不被其击穿导电，就可以保证电气间隙的设计合理化。

四、结论

电气设备的周遭环境，随着电气设备的运转，会不间断地产生电流，形成新的电压。由于电气设备的复杂性，原本的电压和新产生的电压夹杂在一起，形成一股强大的电势差，会严重影响电气设备及其他生产设备的正常运行，甚至导致工作人员触电身亡。但是只要合理地配合相关绝缘材料，综合考虑材料的特性、外界环境、过电压、爬电距离等多种因素，就可以不断提高电气设备的绝缘特性，减小甚至消除这种隐患。