热塑性材料替代中压设备中环氧绝缘材料的可行性分析

热塑性材料替代中压设备中环氧绝缘材料的可行性分析

姚鹏 洪亚昆 李巧英

昆明电器科学研究所

摘要：给予开关设备使用过程之中的材料环保以及回收再利用要求，在进行环氧绝缘材料自身缺陷的基础之上，研究热塑性材料对于中压设备中的环氧绝缘材料的替换可行性。开关设备对于很多的工程程序开启以及程序的运行十分关键，一方面应该保证开关在长期的使用过程之中不会发生氧化或者是其他问题，在后续的使用过程之中应该加强开关材料的研究，实现最后的材料可回收性以及环保性质。

关键词：开关设备；热塑性绝缘材料；环保；环氧树脂；改性

目前在我国的很多电气开关设备的安装环节往往使用环氧树脂材料，这种材料类型自身的强度相对较低并且脆性大、易燃，加工过程之中工艺相对不成熟，容易造成污染以及有害气体的产生，对于周围的环境以及生产的工作人员造成危害，一定程度上限制着我国的电力行业的发展水平。在此过程之中，为了最大程度提升开关使用的强度以及在后续的使用过程之中加强对于环境的保护和生产的高效性，加强对于热塑性材料的研究，争取替换中压设备之中的环氧树脂材料。

一、新型绝缘材料的研究以及应用现状

我国的电力行业发展过程之中加强对于相应硬件设备的研究能够减少生产使用过程之中发生故障的几率，加强对于相应材料的研究以及替换对于我国的电气行业发展十分必要。新型有机复合材料中主要包含着具有高电绝缘高分子材料，类似于硅胶以及环氧树脂等材料虽然自身的绝缘性能良好，制造生产价格便宜，但是在后续的使用过程之中发现生产环节相对比较困难，由于自身的生产工艺水平不到位或者是由于材料自身的性质导致在生产环节很容易产生有害的气体对于周围的环境造成污染，对于相应的技术加工人员而言可能产生比较严重的危害，这种材料很难适应未来我国的可持续发展战略。

热塑性有机复合材料由于自身有着很多的优点，类似于自身的密度相抵较低，强度大、加工成型的效率高、成本低等多个优点，很多的材料技术人员都在加强对于材料的研究，保证在后续的电气设备材料使用过程之中能够有着更加高效耐用，并且对于周围环境以及工作人员不会产生危害的新型材料。热塑性材料在很多的材料优势与环氧树脂十分相似，但是其凭借自身在生产制造工艺应用环节对于环境的危害相对较小，对于工作人员不会造成十分严重的危害，得到了很多的技术人员关注以及很多相应企业的重视。

目前我国的很多企业发展之中虽然对于新型材料给予了充分的重视，但是由于自身的材料制造水平有限以及对于新型材料的不了解，在进行相应材料的替换环节依旧无法实际落实。从目前而言，我国的相关企业缺少对于新型复合绝缘材料的了解，使得在后续的生产制造环节依旧无法开展相应的工作。相应的技术人员应该加强对于新型复合材料合成研究的新途径，保证在后续的生产环节有着更加环保高效的生产供应链。另一方面应该加强对于新型才材料自身性质的研究，保证在后续的材料研究过程之中能够减少材料应用的失误，最大程度保证电气开关使用的安全性。

二、材料性能分析

（一）机械性能

对于材料的性能研究是替换工作开展的基础，加强对于新型复合材料的性能研究能够使得在后续的材料应用以及生产环节起到十分重要的帮助作用。聚合材料的种类相对较多，一般情况下可以分为共混改性、填充性、以及复合材料等多种类型。热塑性玻纤维改性不是随着其长度增加而对于其机械性产生相应的提升，由于成型的过程之中受到外界的残热余应力以及变形残余应力等多方面的影响，其在制造的过程之中也相对比较复杂，在对于这类材料的机械性能研究过程之中依旧要进行进一步的了解，并且对于其生产制造环节的性质分析也是后续材料应用的关键。目前的中亚绝缘制品环氧树脂的厚度一般为10毫米左右，利用新型改进的尼龙混合材料的厚度一般控制在4-5毫米即可以完成相应的应力需求，并且由于新型的复合材料自身的密度相对较低，使得最后生产出来的产品自身的质量为原材料的一般，能够应用于很多中小型的电力设备的开关，实现最后中亚电器设备的小型化以及轻量化，对于我国未来的电气行业发展起到关键的作用，能够促进我国相应行业的优化。

（二）材料的绝缘性

对于电气设备使用过程之中保证开关材料自身的绝缘性是材料制造使用的基础，目前我国使用的环氧树脂的介电强度基本控制在22KV/mm，由于新型的尼龙材料的热稳定新型更强，使得在进行材料的比较环节取得了较大的优势。新型的热塑性材料自身的热稳定性以及抗氧化性都是原来环氧树脂材料的很多倍。通常情况之下，尼龙材料与环氧材料的吸水性进行比较，环氧树脂在一定的吸水率条件之下自身的绝缘性会发生一定程度的下降，这也是环氧树脂相比于新型的复合材料的劣势之一，在使用的过程之中倘若由于周围环境的不稳定性以及周围湿度过高，会使得电气设备开关自身的绝缘性降低，在系统运行之中的主要表现为短路甚至是发生烧毁现象，这一不稳定性是影响到电气系统运行稳定性的关键因素。相应的技术人员应该加强对于更多热塑性材料的研究，加强其自身的绝缘性能力考虑，将机械性质与吸水性对于其绝缘性的研究考虑到实际的实验之中，保证在后续的材料选择和材料制造环节有着更高的收益和价值，为我国的电力行业发展做出自身的贡献和价值。

（三）材料热稳定性

电力设备在长期的运行之中难免会产生大量的热量，倘若相应的材料使用过程之中忽视了对于材料自身的热稳定性研究，在后续的材料使用环节发生变形会对于工程造成较大的影响和打击。无定形树脂经过热力在进行改性之后其自身的热血性能增加的幅度相对较小，这使得后续的材料优化和材料的升级处理环节受到很多的局限性，一定程度影响着开关设备的优化。但是，经过相应的研究表明玻璃纤维经过改性之后其自身的热稳定性能提升的相对明显，一般情况下其熔点可以达到218℃，热变形的温度一般为169℃.这一热稳定性能在后续的使用过程之中有着较好的发挥，一般情况下当相应的硬件设备的温度急剧升高时候相应的传感器会将相应的数据上传到数据平台，相应的工作人员会立即切断电源进行维护工作，不会对于开关本身造成较大的影响，这大大提升了后续电力设备运行的稳定性以及安全性。

三、材料加工工艺的研究

材料的研究加工工艺是相应材料生产的途径，也是实现后续批量生产的关键。热塑性材料的生产加工工艺研究一般情况下包含不含有害物质，耐电性能好，并且改性加工之后其自身的性能提升相对显著。目前的环氧树脂的加工生产环节相对比较复杂，并且其自身的生产周期和生产过程的难度都相对较大，在对于新型材料的研究环节应该加强对于这些性能的优化和升级。热塑性尼龙材料的生产能够使得制造周期降低到APG工艺的1%，在生产的过程之中还能够减少相应热力的供应。降低了热量的耗费。这项技术的研究生产环节还存在着很多的限制，影响着后续的生产环节，因此加强对于技术的研究和创新是突破瓶颈的关键。

总结

综上所述 ，在电气行业的发展过程之中对于硬件设备的材料研究，加强对于设备材料的替换，保证在后续的使用以及制造过程之中有着更高的效率和可信性十分必要。目前我国的电气开关设备的材料往往使用环氧树脂作为主要的材料，其自身在使用过程之中虽然有着较多的优点但是在制造生产环节往往对于环境产生较大的污染，对于相应的工作人员也产生很大的危害，由于新型的热塑性复合材料自身有着较强的性能并且制造过程也十分环保，加强对于新型热塑性材料的材料制造方式研究，能够进一步促进我国电气开关设备的材料替换工作。

参考文献

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