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【中图分类号】TM85
摘要：随着科学技术的快速发展，高电压绝缘材料与绝缘技术得到快速发展。本文论述了绝缘材料与绝缘技术的发展及趋势。
关键词：高电压；绝缘技术；绝缘材料
1.概述
绝缘技术是随着电子电气产业发展而形成并壮大的一门专门的科学技术。其基本定义是|：为电气或电子系统建立可靠、合理的绝缘系统而实现其功能的技术，也成为绝缘工程技术。其研究对象如图一所示。
图1 绝缘技术主要研究内容
通常情况下，绝缘分为外绝缘和内绝缘。所谓的外绝缘是指电气设备暴露在大气环境中的设备固体绝缘的外露表面（的绝缘）及空气间隙。其绝缘耐受强度随大气环境条件（如气压、温度、湿度、淋雨、污秽、覆冰等）的变化而变化。而内绝缘则是指设备内部绝缘的固体、液体、气体部分。
内绝缘与外绝缘研究的对象不同，面临的外界条件也不同，因此，两者需要解决的问题也有所不同。相较下，外绝缘由于暴露在大气条件下，其耐受强度往往随大气环境变化而变化；而内绝缘的研究对象是设备内部的绝缘部分，基本不受大气、污秽、潮湿、异物等外界条件影响。
高电压电气的设备的外绝缘又包括户外绝缘和室内绝缘两部分。戶外绝缘所面临的影响因子要不室内绝缘复杂，因而户外绝缘是外绝缘的主要研究部分。户外绝缘面临的主要问题有电力系统操作过程中英气的操作过电压问题、绝缘材料长期运行绝缘耐受强度逐渐下降的老化劣化问题、雷击造成的过电压问题、雨中或设备凝露时在工作电压下的闪络问题、表面积污设备积污受潮后的闪络问题。内绝缘需要解决的问题相对单一，大功率电机超高的功率使得电机对绝缘技术与绝缘材料的要求更加苛刻，一定程度上可以代表内绝缘的发展潮流。
2.外绝缘的主要材料
由于复杂的工作条件，高电压外绝缘材料不仅要有良好的电气性能，还要有良好的机械性能和良好的环境稳定性。以往，电工陶瓷凭借自身良好的电气性能以及大多数其他材料所不可企及的环境稳定性在高电压设备外绝缘材料当中独占鳌头。但是，陶瓷材料属于脆性材料，拉伸强度和抗冲击性能都很差。并且，陶瓷材料具有亲水性表面，露闪问题和污闪问题是电工陶瓷难以克服的技术问题。随着有机化工产业的快速发展，更多的新型有及材料纷纷出现，很多的新型的有机材料被应用到高电压外绝缘领域，其中以硅橡胶、乙丙橡胶、聚四氟乙烯、脂环族环氧树脂为主要代表。
在众多的有机绝缘材料当中，聚四氟乙烯的环境稳定性及电气性能几乎是最好的，但是，用聚四氟乙烯支撑的超高压悬式合成绝缘子的运行性能并不理想，其分子结构有待改进。相比较下，乙丙橡胶由于低廉的合成成本和相对较好的电气性能及环境稳定性能，使其在中低电压合成套氧化锌避雷器、线路支柱合成绝缘子和棒形悬式合成绝缘子得到大量的应用，尽管其耐老化性能比聚四氟乙烯差很多。硅橡胶具有良好的电气性能和耐老化性能，几乎可以与聚四氟乙烯媲美。纯硅橡胶具有良好的加工性能和粘接性，经补强后，机械性能基本难够满足要求。另一方面，硅橡胶独有的憎水性的迁移性（憎水性的迁移性是指胶材料在表面被污染后，能够将自身的憎水性传递给污秽物质，并且材料本身继续保持憎水性的一种特性，迄今为止发现具有这一特性的材料只有硅橡胶）使其在耐污和耐湿性能方面远胜于其他所有的有机绝缘材料。
在高电压外绝缘领域，有机绝缘材料几乎得到了全面的应用，甚至衍生出一系列的新生产品，如棒形悬式合成绝缘子。在世界各地的输电线路上，有数百万支这种合成绝缘子在工作。
随着有机合成材料技术的快速发展，有机绝缘产品的广泛应用，其优点也得到广泛认同。体积小、质量轻，这是有机绝缘材料共同的有点。通电压等级的的瓷或玻璃绝缘子串的重量约是棒形悬式合成绝缘子的6～10倍。某些有机绝缘材料具有电工陶瓷所不具备的特殊性能。如硅橡胶合成套同，因为硅橡胶的憎水性迁移性，其防潮防爆性能要比普通的电工陶瓷好的多。
虽然，相对于传统的电工陶瓷，有机绝缘材料有很多优势，但是，由于自身分子结构的问题，其自身也有许多问题需要克服。老化是所有外用的有机绝缘材料一个永恒的问题。外用的有机绝缘材料的老化有诸多原因，如温度变化、适度变化、日光照射、电击晕、电火花、强电场、机械应力等。因此，研究各种因素作用下或诸多因素叠加作用下有机绝缘材料的老化问题刻不容缓。同时，应当加快新型有机绝缘材料的研发合成。
百年来，电工陶瓷几乎垄断了高电压外绝缘所用的应用领域。有机外绝缘产品的出现打破了这一垄断，并形成了有机外绝缘这一新的科学分支。由于有机外绝缘产品的优良特性，其众多产品的使用量已经越来愈大。在未来的高压、超高压及特高压系统当中，有机外绝缘将占据十分重要的的地位。
3.电机绝缘技术
“十一五”期间，我过的发电机技术继续飞速发展，发电设备生产规模连续多年突破一亿千万，位居世界第一。火电方面，可自行生产600MW及超超临界火电机组；水电700MW发电机组。在新能源方面，发展跟为迅速。其中AP1000MW第三代革新性压水核电机组的研发成功使我国成为世界上为数不多的几个可以自主研发第三代核电发电机组的国家。风能利用方面，3.6MW 、5MW直驱海上风电机组、3MW海上双馈风电机组、1.5MW双馈风电机组代表着世界先进水平。
随着电机装机总量以及电压等级的提高，与高压电机配套的绝缘技术与材料也必须满足相应的等级要求。
3.1电机绝缘才材料的发展
由于初期电机装机容量、电压等比较低，对电机内部绝缘材料的要求也相对较低，初期电机的绝缘材料多为纤维（丝、麻、棉石棉）、树脂（沥青、石蜡、虫胶、松香、精炼石油）以及填料（由石棉、石英、云母、砂磨碎制成）等天然材料。由于这些天然绝缘材料的绝缘特性及机械特性的局限，早起电机的电气性能、力学性能、运行温度都比较低。
随着有机合成技术的发展，自1908年8年L．H．Baekeland博士研发的苯酚-甲醛树脂被成功的应用于电气产品以来，有机绝缘材料在电气领域得到越来越广泛的应用。通常，这些聚合物必须结合溶剂或稀释剂（简称VOC）制成涂料或绝缘漆使用。常用的溶剂、稀释剂都有可挥发性，挥发后污染空气，危害人体健康。
随着人们对VOC危害认识的加深，20世纪50年代，人们开始研制低挥发性的无溶剂树脂及水溶性树脂材料。60年代初期，瑞士研发F级环氧无溶剂浸渍树脂成功。1972年哈电公司研发B级环氧无溶剂浸渍树脂成功。
表1 主要聚合物的发展历程
3.2 高压交流电机绝缘技术
电机定子绕组主绝缘系统经过多年的发展，基本上形成了以西屋公司和ABB公司为代表的少胶绝缘体系、法国Isotenax-N和通用电气Micapal绝缘体系为代表的多胶模压绝缘体系。总体上，大型高压交流电机的绝缘技术处在少胶型和多胶型两种绝缘体系并存的局面。
总结
有机绝缘材料的成功应用打破了传统材料在高压电气行业的垄断地位，并使得电力系统的绝缘产品拥有了全新的性能。有机绝缘材料在高压电气行业的成功应用不仅提高了供电企业的效益，减小了供电过程中的电能损耗，同时引领了未来绝缘材料低能耗、低污染的发展潮流，具有重大的社会经济效益。
参考文献
【1】漆临生．皮如贵，伍东滨．等．27kV汽轮发电机定子线棒绝缘技术研究【C】．第十届全国绝缘材料与绝缘技术学术会议论文集．北京．2008．
【2】周键．祝晚华，黄孙息．等．国内外大中型高压电机真空压力浸渍树脂的研究现状及发展趋势【J】．绝缘材料，2010。43（5）：30—34
【3】刘守书 高电压设备橘园老化及状态检修的探讨 [会议论文]-2002
【4】陈明俊 浅析高电压与绝缘技术的新发展 [广东科技]2011.7（14）
【5】方建国等 电机绝缘技术的发展历程和方向 [绝缘材料]2011，44（2）
摘要：随着科学技术的快速发展，高电压绝缘材料与绝缘技术得到快速发展。本文论述了绝缘材料与绝缘技术的发展及趋势。
关键词：高电压；绝缘技术；绝缘材料
1.概述
绝缘技术是随着电子电气产业发展而形成并壮大的一门专门的科学技术。其基本定义是|：为电气或电子系统建立可靠、合理的绝缘系统而实现其功能的技术，也成为绝缘工程技术。其研究对象如图一所示。
图1 绝缘技术主要研究内容
通常情况下，绝缘分为外绝缘和内绝缘。所谓的外绝缘是指电气设备暴露在大气环境中的设备固体绝缘的外露表面（的绝缘）及空气间隙。其绝缘耐受强度随大气环境条件（如气压、温度、湿度、淋雨、污秽、覆冰等）的变化而变化。而内绝缘则是指设备内部绝缘的固体、液体、气体部分。
内绝缘与外绝缘研究的对象不同，面临的外界条件也不同，因此，两者需要解决的问题也有所不同。相较下，外绝缘由于暴露在大气条件下，其耐受强度往往随大气环境变化而变化；而内绝缘的研究对象是设备内部的绝缘部分，基本不受大气、污秽、潮湿、异物等外界条件影响。
高电压电气的设备的外绝缘又包括户外绝缘和室内绝缘两部分。戶外绝缘所面临的影响因子要不室内绝缘复杂，因而户外绝缘是外绝缘的主要研究部分。户外绝缘面临的主要问题有电力系统操作过程中英气的操作过电压问题、绝缘材料长期运行绝缘耐受强度逐渐下降的老化劣化问题、雷击造成的过电压问题、雨中或设备凝露时在工作电压下的闪络问题、表面积污设备积污受潮后的闪络问题。内绝缘需要解决的问题相对单一，大功率电机超高的功率使得电机对绝缘技术与绝缘材料的要求更加苛刻，一定程度上可以代表内绝缘的发展潮流。
2.外绝缘的主要材料
由于复杂的工作条件，高电压外绝缘材料不仅要有良好的电气性能，还要有良好的机械性能和良好的环境稳定性。以往，电工陶瓷凭借自身良好的电气性能以及大多数其他材料所不可企及的环境稳定性在高电压设备外绝缘材料当中独占鳌头。但是，陶瓷材料属于脆性材料，拉伸强度和抗冲击性能都很差。并且，陶瓷材料具有亲水性表面，露闪问题和污闪问题是电工陶瓷难以克服的技术问题。随着有机化工产业的快速发展，更多的新型有及材料纷纷出现，很多的新型的有机材料被应用到高电压外绝缘领域，其中以硅橡胶、乙丙橡胶、聚四氟乙烯、脂环族环氧树脂为主要代表。
在众多的有机绝缘材料当中，聚四氟乙烯的环境稳定性及电气性能几乎是最好的，但是，用聚四氟乙烯支撑的超高压悬式合成绝缘子的运行性能并不理想，其分子结构有待改进。相比较下，乙丙橡胶由于低廉的合成成本和相对较好的电气性能及环境稳定性能，使其在中低电压合成套氧化锌避雷器、线路支柱合成绝缘子和棒形悬式合成绝缘子得到大量的应用，尽管其耐老化性能比聚四氟乙烯差很多。硅橡胶具有良好的电气性能和耐老化性能，几乎可以与聚四氟乙烯媲美。纯硅橡胶具有良好的加工性能和粘接性，经补强后，机械性能基本难够满足要求。另一方面，硅橡胶独有的憎水性的迁移性（憎水性的迁移性是指胶材料在表面被污染后，能够将自身的憎水性传递给污秽物质，并且材料本身继续保持憎水性的一种特性，迄今为止发现具有这一特性的材料只有硅橡胶）使其在耐污和耐湿性能方面远胜于其他所有的有机绝缘材料。
在高电压外绝缘领域，有机绝缘材料几乎得到了全面的应用，甚至衍生出一系列的新生产品，如棒形悬式合成绝缘子。在世界各地的输电线路上，有数百万支这种合成绝缘子在工作。
随着有机合成材料技术的快速发展，有机绝缘产品的广泛应用，其优点也得到广泛认同。体积小、质量轻，这是有机绝缘材料共同的有点。通电压等级的的瓷或玻璃绝缘子串的重量约是棒形悬式合成绝缘子的6～10倍。某些有机绝缘材料具有电工陶瓷所不具备的特殊性能。如硅橡胶合成套同，因为硅橡胶的憎水性迁移性，其防潮防爆性能要比普通的电工陶瓷好的多。
虽然，相对于传统的电工陶瓷，有机绝缘材料有很多优势，但是，由于自身分子结构的问题，其自身也有许多问题需要克服。老化是所有外用的有机绝缘材料一个永恒的问题。外用的有机绝缘材料的老化有诸多原因，如温度变化、适度变化、日光照射、电击晕、电火花、强电场、机械应力等。因此，研究各种因素作用下或诸多因素叠加作用下有机绝缘材料的老化问题刻不容缓。同时，应当加快新型有机绝缘材料的研发合成。
百年来，电工陶瓷几乎垄断了高电压外绝缘所用的应用领域。有机外绝缘产品的出现打破了这一垄断，并形成了有机外绝缘这一新的科学分支。由于有机外绝缘产品的优良特性，其众多产品的使用量已经越来愈大。在未来的高压、超高压及特高压系统当中，有机外绝缘将占据十分重要的的地位。
3.电机绝缘技术
“十一五”期间，我过的发电机技术继续飞速发展，发电设备生产规模连续多年突破一亿千万，位居世界第一。火电方面，可自行生产600MW及超超临界火电机组；水电700MW发电机组。在新能源方面，发展跟为迅速。其中AP1000MW第三代革新性压水核电机组的研发成功使我国成为世界上为数不多的几个可以自主研发第三代核电发电机组的国家。风能利用方面，3.6MW 、5MW直驱海上风电机组、3MW海上双馈风电机组、1.5MW双馈风电机组代表着世界先进水平。
随着电机装机总量以及电压等级的提高，与高压电机配套的绝缘技术与材料也必须满足相应的等级要求。
3.1电机绝缘才材料的发展
由于初期电机装机容量、电压等比较低，对电机内部绝缘材料的要求也相对较低，初期电机的绝缘材料多为纤维（丝、麻、棉石棉）、树脂（沥青、石蜡、虫胶、松香、精炼石油）以及填料（由石棉、石英、云母、砂磨碎制成）等天然材料。由于这些天然绝缘材料的绝缘特性及机械特性的局限，早起电机的电气性能、力学性能、运行温度都比较低。
随着有机合成技术的发展，自1908年8年L．H．Baekeland博士研发的苯酚-甲醛树脂被成功的应用于电气产品以来，有机绝缘材料在电气领域得到越来越广泛的应用。通常，这些聚合物必须结合溶剂或稀释剂（简称VOC）制成涂料或绝缘漆使用。常用的溶剂、稀释剂都有可挥发性，挥发后污染空气，危害人体健康。
随着人们对VOC危害认识的加深，20世纪50年代，人们开始研制低挥发性的无溶剂树脂及水溶性树脂材料。60年代初期，瑞士研发F级环氧无溶剂浸渍树脂成功。1972年哈电公司研发B级环氧无溶剂浸渍树脂成功。
表1 主要聚合物的发展历程
3.2 高压交流电机绝缘技术
电机定子绕组主绝缘系统经过多年的发展，基本上形成了以西屋公司和ABB公司为代表的少胶绝缘体系、法国Isotenax-N和通用电气Micapal绝缘体系为代表的多胶模压绝缘体系。总体上，大型高压交流电机的绝缘技术处在少胶型和多胶型两种绝缘体系并存的局面。
总结
有机绝缘材料的成功应用打破了传统材料在高压电气行业的垄断地位，并使得电力系统的绝缘产品拥有了全新的性能。有机绝缘材料在高压电气行业的成功应用不仅提高了供电企业的效益，减小了供电过程中的电能损耗，同时引领了未来绝缘材料低能耗、低污染的发展潮流，具有重大的社会经济效益。
参考文献
【1】漆临生．皮如贵，伍东滨．等．27kV汽轮发电机定子线棒绝缘技术研究【C】．第十届全国绝缘材料与绝缘技术学术会议论文集．北京．2008．
【2】周键．祝晚华，黄孙息．等．国内外大中型高压电机真空压力浸渍树脂的研究现状及发展趋势【J】．绝缘材料，2010。43（5）：30—34
【3】刘守书 高电压设备橘园老化及状态检修的探讨 [会议论文]-2002
【4】陈明俊 浅析高电压与绝缘技术的新发展 [广东科技]2011.7（14）
【5】方建国等 电机绝缘技术的发展历程和方向 [绝缘材料]2011，44（2）