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防爆正压柜常用绝缘材料

发布时间:2019-7-5
  防爆正压柜所用绝缘材料按照物质状态可以分为两类:固态绝缘材料和液态绝缘材料。这样的分类仅仅是对防爆正压柜而言的,至于绝缘专业的分类则另当别论。
  1.固态绝缘材料
  这里所说的“固态绝缘材料”,是指在使用情况下材料呈现出固态物质状态的那些绝缘材料。有一些材料,在供货时呈液态而在使用时便变成固态,也被认为是固态绝缘材料,例如绝缘清漆。
  在防爆正压柜设备中常用固态绝缘材料种类如表1所示。
  表1 常用固态绝缘材料种类

材料级别

相比电痕化指数(CTI)

材料名称

I

600小于等于CTI

陶瓷(上釉)、云母、玻璃

II

400小于等于CTI小于600

三聚氰胺石棉耐弧塑料、硅有机石棉耐弧塑料、不饱和聚醋团料

III

a

175小于等于CTI小于400

聚四氟乙烯塑料、三聚氰胺玻璃纤维塑料、表面用耐弧漆处理的环氧玻璃布板

B2

100小于等于CTI小于175

酚醛塑料

  ①引目GB 3836.3—2010(爆炸性环境第3部分:由增安型“e”保护的设备)。
  ②引自GB 3836.8—2014(爆炸性环境第8部分:由“n”型保护的设备)。
  表1所列的防爆正压柜设备中常用固态绝缘材料的分级是根据它的相比电痕化指数(CTI)进行的。这样的分级仅仅表明了它们的电气性能,然而它们的力学性能和耐热性能、耐化学性能是各不相同的。因而,人们在选择这些材料时还应该根据使用环境的具体情况考虑它们的力学性能和耐热性能、耐化学性能。
  例如,陶瓷(上釉)材料。这是一种由金属氧化物和非氧金属化合物烧结成型的无机非金属绝缘材料。它的硬度为1000—5000HV;抗拉强度为26-36MPa;抗压强度为460~680MPa;熔点大于2000%;热膨胀系数小;化学稳定性高,耐蚀性好,等等。
  又如,聚四氟乙烯塑料。这是一种含有氟塑料的塑料材料。它的长时间使用温度为-180-260℃;化学稳定性高,耐蚀性好;摩擦系数很小;热膨胀系数大。
  再如,酚醛塑料。这是一种由固态塑料粉末制成的热固性塑料材料,制品俗称“胶木(板)”或“电木(板)”。它的耐高温温度可达3000度以上,耐烧蚀性好;化学稳定性一般,不耐碱蚀;质地较脆。
  除上述的这些固体绝缘材料外,防爆正压柜设备还使用着大量的固体绝缘材料,例如绝缘零部件大多采用绝缘的塑料材料制作,这些材料也都属于固态绝缘材料;又如防爆电机中使用的一些辅助绝缘材料,同样也是固态绝缘材料。
  2.液态绝缘材料
  液态绝缘材料是指通常情况下呈液体物质状态的绝缘材料,例如变压器油;有一些在供货时呈液态而在经过特殊处理使用时呈固态的,依然被称为液态绝缘材料,例如绕组浸渍用的绝缘漆。
  (1)变压器油
  防爆正压柜设备,例如防爆型变压器、油浸型电气设备中使用的变压器油应该具备下列品质:
  ①着火点不得低于300℃。
  ②闪点不得低于200℃(闭环)。
  ③运动黏度不得大于1x10.4m2/s(25℃)。
  ④电气击穿强度不得低于27kV。
  ⑤体积电阻不得小于1x1012Q·m(25℃)。
  ⑥凝固点不得高于-30℃。
  ⑦酸度(中和值)最高为0.03mg/g(氢氧化钾)。
  这里所说的变压器油是指矿物绝缘油。这是一种主要成分为烷烃、环烷族饱和烃、芳香族不饱和烃等化合物的石油分馏产物,具有很好的绝缘性能和老化稳定性能。
  然而,GB 3836.6—2004(爆炸性气体环境用防爆电气设备 第6部分:油浸型“O”)指出,I类电气设备不得使用矿物绝缘油。这是因为矿物绝缘油中含有的这些主要成分在矿用设备(I类)长期运行在矿井中时将会降低绝缘油的绝缘性能和老化稳定性能。
  (2)绝缘漆
  这里所说的“绝缘漆”,是指用于电气绕组绝缘浸渍的那些绝缘漆料。防爆正压柜设备中使用的绕组必须经过浸渍处理,以提高它的电气绝缘性能。绝缘漆就是这种浸渍时采用的液态绝缘材料。这样的浸渍用绝缘漆通常分为两类:有溶剂绝缘漆和无溶剂绝缘漆。
  有溶剂绝缘漆的主要组分是天然树脂或合成树脂以及苯类、醇类、酰胺类、酚类和石油类溶剂;无溶剂绝缘漆的主要组分是合成树脂、固化剂和活性稀释剂(例如苯乙烯)等。
  不管是有溶剂绝缘漆还是无溶剂绝缘漆,都有很多品种可供使用,人们可以根据自己的具体情况选择合适的品种。某些常用浸渍用绝缘漆的主要特性如表2所示。
  表2某些常用浸渍用绝缘漆的主要特性

有机硅浸渍漆(1053)

H

3065

65100

1 x10.1 x 1015

聚酰胺酰亚胺浸溃漆(PAl—z)

H

50—90

90110

1 x 10-1 x 10

聚醑浸渍漆(155)

F

30—60

65100

1 x 10.1 x 1015

环氧树脂绝缘漆(1033)

B

3070

70—95

1 x 1014,1 x 10is

  无溶剂绝缘漆

改性耐热不饱和聚醣亚胺浸溃树脂(ET-90A)

H

3060

22

1 x10t3

快固化无溶剂绝缘浸渍漆(TJll4-5)

F

环氧聚醑无溶剂浸渍漆(EIU)

F

20^-50

70-120

1 x 10-1 x 1016

环氧聚酯酚醛无溶剂浸渍漆(5152-2)

B

15—30

70-95

1 x 10“。1 x10*5

聚丁二烯环氧聚醣无溶剂浸渍漆

B

50-70

25—35

1 x 10”。1 x1014

  ①在温度为(23±2)℃的条件下,用黏度计测得的数据。
  ②在常态时测得的数据不小于22kV/mm,在进水后测得的数据不小于20 kV/mm。
  ③在常态时测得的数据不小于1x10”n·em,在进水后测得的数据不小于1x10“n·em。
  ④采用4号福特杯黏度计测量时,在温度为23℃时,黏度为30~40s;在温度为35℃时,黏度为22—28s。
  对于防爆型电机和防爆型电器来说,常用的一些有溶剂绝缘漆的溶剂的主要成分是二甲苯和乙醇,无溶剂绝缘漆的溶剂的主要成分是苯乙烯。这两种绝缘漆中的溶剂的特性如表3所示。
  表3几种溶剂的特性

特性参数

有溶剂绝缘漆

无溶剂绝缘漆

二甲苯[C6H4(CHO)2]

乙醇(CH3CH20H)

苯乙烯(CtH5CH=CHH)

溶点/

130

114

—30.6

沸点/

135—145

78.3

146

相对密度

3.66

1.59

3.6

饱和蒸气压/(kpa/6C)

1.33/28.3

5.33/10

1.33/30.8

临界温度/

243

369

闪点/

30

12

30

点燃温度①/

464

363

490

温度组

T1

T2

T1

爆炸极限()

1~7.6

3.119

1.1—8

最大试验安全间隙/mm

1.06

0.91

防爆级别

A

A

A

  ①引自GB 20936.1-2007(可燃性气体探测用电气设备第1邵分:通用要求和试验方法)。
  这里值得指出的是,当采用包含多种溶剂的绝缘漆时,这些溶剂的蒸气混合在一起形成了所谓的“混合型可燃性气体”;它的爆炸极限和最大试验安全间隙不同于各个组分的爆炸极限和最大试验安全间隙。
  当需要考虑爆炸极限时,人们可以按照式(1)和式(2)来计算这种混合型可燃性气体的爆炸极限。
  当需要考虑最大试验安全间隙时.人们可以按照式(3)来计算这种混合型可燃性气体的最大试验安全间隙。
  在实际的防爆电机绕组浸渍时,人们常常采用某些无溶剂绝缘漆,例如ET-90A改性耐热不饱和聚酯亚胺浸渍树脂(H级)、TJll4-5快固化无溶剂绝缘浸渍漆(F级)等。