绝缘材料有哪些种类（一文了解电气绝缘材料）

电气绝缘材料是制造电气设备的关键材料，各种各样的电气绝缘材料和绝缘制品支撑着现代电力工业的发展。随着我国电力工业向高压大容量及远距离输送等方面的发展，对电气绝缘材料的质量和可靠性提出了越来越高的要求，研究和发展各种性能优良的绝缘材料是目前电气绝缘材料发展的普遍趋势。作为高分子电介质材料的重要应用之一，本期主要带大家继续简要了解电气绝缘材料。

我们知道电气绝缘材料在电力工业领域有着相当重要的作用，其中固体的绝缘材料是应用较多的一类。按照化学结构可分为有机绝缘材料和无机绝缘材料。继上期（了解上期内容请戳这里）对有机绝缘材料的介绍，本期将继续介绍无机绝缘材料，并带大家了解固体绝缘材料的发展和应用。

三、无机绝缘材料

以电瓷、玻璃、云母为主要代表的无机绝缘材料，已广泛应用在电子和电气工程领域，尤其以云母为代表的无机绝缘材料已成为大型高压电机的关键材料。

这些无机绝缘材料有以下几个共同特点：①是以硅、硼以及多种金属氧化物组成的离子性结构（有晶体和无定形体）；②具有高耐热性。离子或原子间有很强的结合力，结晶相熔点高，耐热等级为C级，如Al2O3、ZrO2的结晶相熔点为2050oC、2700oC，故许多耐高温部件都是由这类无机绝缘材料制成；③热稳定性好，耐候后性、耐化学性好，户外使用的绝缘子、套管具有电瓷或玻璃制成；④脆性，没有塑性变形，没有弹性，耐热性能高而一般耐热冲击性差；⑤加工性差；⑥产品比重大（比重γ-2.5以上），因而电气设备笨重。

1云 母

各种云母制品是电机、电器、电子工业不可缺少的无机耐高温材料。使用中的云母仍然以天然矿石为主，少量人造云母用于特殊功能的场合。

天然矿石云母以白云母、金云母为主。其中，白云母的成为是K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O以及少量Ca、Mg、Fe等；金云母的成为是K2O·6MgO·Al2O3·6SiO2·2H2O以及少量Fe、Na等。云母是云母族矿物的统称，是钾、铝、镁、铁、锂等金属的铝硅酸盐，都呈层状结构，属于单斜晶系。

云母制品种类非常丰富，主要包括以下几类：云母带（适用做电机线圈绝缘）、云母箔（用作电机、电器卷烘式绝缘）、柔性云母板（用作电机槽绝缘和匝间绝缘）、塑性云母板（V形环、云母管和其他零件）、转向器云母板（直流电机转向器铜片间绝缘）、衬垫云母板（电机、电器的衬垫绝缘）等。

粉云母绝缘材料是大型高压电机的关键材料，国外在这一方面已经取得了足够的实际经验，并开发了一些优良的绝缘材料。我国发电机主绝缘与国外先进水平相比，还存在差距，主要表现在绝缘厚度偏大，防晕体系落后，研制高云母主绝缘材料及其应用工艺、减薄主绝缘厚度、降低温升、开发高导带、防晕体系是大型发电机绝缘技术领域的主攻课题。

2玻璃和玻璃纤维

玻璃为脆性、透明的无定型物质，由多种元素氧化物构成。含SiO2为常用的硅酸盐玻璃，用于电气和电子工程的是灯泡玻璃（铅玻璃或钾玻璃），要求具有与钨或钼相接近的膨胀系数；绝缘子玻璃要求电性能好，热冲击强度好，一般用石英玻璃；电容器玻璃，既是介电材料又是结构材料，要求有较高ε，较小tgδ，常用铅玻璃、钡玻璃。

几种纤维特性比较

玻璃纤维大量用于电机、电器工业，作为层压制品，带状绝缘的补强材料。用于电工绝缘的含碱氧化物不得超过2%，是硅铝酸玻璃。因为一价碱金属离子荷电量小，与玻璃配位网结合很不牢固，在热激发状态下很容易脱落，在电场下形成较大的离子电导。碱性金属离子还易发生松弛运动，构成离子松弛极化，使得ε、tgδ增大，因而无碱玻纤（低碱玻纤）的电性能高于高碱玻纤。

对于玻璃纤维，由于含碱玻璃在含水气的空气中易生成水溶性碱和吸水的硅酸，玻纤纤维布又具有很大的比表面，碱玻璃吸潮严重、电性能下降，因此电工玻璃纤维必须用无碱玻璃。此外，玻璃纤维还广泛地用以代替无磁性合金铁丝、钢带等金属材料，以绑扎变压器铁芯和电子转子。

3电瓷（电工陶瓷）电瓷是指一种瓷质的电绝缘材料，具有良好的绝缘性和机械强度。电瓷是应用于电力系统中主要起支持和绝缘作用的部件，有时兼做其它电气部件的容器。因此，对其机械性能、电气性能、耐环境性能（冷热、抗污秽、老化等）有较高的要求。电瓷的主要原料是黏土、石英和长石。

电瓷成分和性能关系

陶瓷的耐电强度与结构均匀性关系密切，微量气孔是电瓷击穿强度下降的的原因，长石含量增加使电瓷结构中玻璃相更多而更加致密，故耐电强度提高。机械强度与电瓷中玻璃相有关，玻璃多则抗拉强度增加。电瓷的导电率及介质损耗取决于长石含量，碱金属离子使玻璃相的导电性增加。

四、固体绝缘材料发展趋势

现代发电设备与输电设施都朝着高电压大容量方向发展，目前国内外大电机单机容量已超过1000 MkW ，同时新技术领域的开发，环境条件的变化，运行条件的恶劣等都对绝缘材料提出更高要求，开发耐高温绝缘材料、阻燃绝缘材料、环保节能绝缘材料、高介电性能，低介电损耗绝缘材料势在必行。

为了造应电气设备运行的特殊环境，耐热绝缘材料获得大量应用。目前常用的有聚酰亚胺、硅有机聚合物、聚四氟乙烯、耐高温绝缘芳纶纤维材料和二苯醚等有机绝缘材料，以及云母制品等无机耐高温绝缘材料。

阻燃性层压板和阻燃性塑料得到长足发展，但国内核电站运行的特殊环境，要求绝缘材料具有阻燃性，良好的耐辐射耐低温能力等。对无卤阻燃EPDM等绝缘材料仍有待于进一步研究及推广应用。

随着人类对环保意识的逐步提高，减少绝缘材料在生产、加工、使用过程中的环境污染已势在必行，同时亟需采取措施降低绝缘材料在生产、加工和使用过程中的能量消耗。研制如低温快干漆，改进工艺装备等是解决环保问题的有效措施。

固体绝缘材料作为绝缘材料中的一大类，今后需加强合成理论研究，开发高稳定性绝缘材料，能在如辐射作用、户外、高机械强度以及耐高温（低温）等复杂严酷的环境中运行正常。