Aplicação de isoladores de resina epóxi em equipamentos elétricos

Aplicação de isoladores de resina epóxi em equipamentos elétricos

Nos últimos anos, isoladores com resina epóxi como dielétrico têm sido amplamente utilizados na indústria de energia, como buchas, isoladores de suporte, caixas de contato, cilindros isolantes e postes feitos de resina epóxi em quadros de distribuição trifásicos de alta tensão CA. Colunas, etc., vamos falar sobre algumas das minhas opiniões pessoais com base nos problemas de isolamento que ocorrem durante a aplicação dessas peças de isolamento de resina epóxi.

1. Produção de isolamento de resina epóxi
Os materiais de resina epóxi têm uma série de vantagens notáveis ​​em materiais isolantes orgânicos, como alta coesão, forte adesão, boa flexibilidade, excelentes propriedades de cura térmica e resistência estável à corrosão química. Processo de fabricação de gel de pressão de oxigênio (processo APG), fundição a vácuo em vários materiais sólidos. As peças isolantes de resina epóxi fabricadas têm as vantagens de alta resistência mecânica, forte resistência ao arco, alta compacidade, superfície lisa, boa resistência ao frio, boa resistência ao calor, bom desempenho de isolamento elétrico, etc. papel de suporte e isolamento. As propriedades físicas, mecânicas, elétricas e térmicas do isolamento de resina epóxi para 3,6 a 40,5 kV são mostradas na tabela abaixo.
As resinas epóxi são utilizadas em conjunto com aditivos para obter valor de aplicação. Os aditivos podem ser selecionados de acordo com diferentes finalidades. Os aditivos comumente usados ​​incluem as seguintes categorias: ① agente de cura. ② modificador. ③ Preenchimento. ④ mais fino. ⑤Outros. Dentre eles, o agente de cura é um aditivo indispensável, seja ele utilizado como adesivo, revestimento ou moldável, precisa ser adicionado, caso contrário a resina epóxi não pode ser curada. Devido aos diferentes usos, propriedades e requisitos, também existem diferentes requisitos para resinas epóxi e aditivos, como agentes de cura, modificadores, cargas e diluentes.
No processo de fabricação de peças isolantes, a qualidade das matérias-primas como a resina epóxi, o molde, o molde, a temperatura de aquecimento, a pressão de vazamento e o tempo de cura têm um grande impacto na qualidade do produto acabado do isolante peças. Portanto, o fabricante possui um processo padronizado. Processo para garantir o controle de qualidade das peças isolantes.

2. Mecanismo de decomposição e esquema de otimização do isolamento de resina epóxi
O isolamento de resina epóxi é um meio sólido e a intensidade do campo de ruptura do sólido é maior do que a do meio líquido e gasoso. quebra de meio sólido
A característica é que a intensidade do campo de ruptura tem grande relação com o tempo de ação da tensão. De modo geral, a quebra do tempo de ação t A quebra do tempo de ação t ≥ várias horas é a quebra eletroquímica. Embora estes três processos de degradação sejam diferentes, a consequência da ruptura é que o meio sólido é permanentemente danificado. Quando fazemos o teste de tensão suportável de frequência de energia para o quadro, durante o processo de aumento uniforme da tensão de teste através do regulador de tensão, as partes isolantes mencionadas acima são submetidas à tensão de teste junto com o host, exceto que a resistência especificada a tensão é mantida por 1 min após a tensão ser aumentada com sucesso. Exceto pela quebra, quando alguma parte está em processo de reforço devido ao isolamento fraco, a quebra é instantânea, e tal quebra deve ser julgada como falha elétrica. Esta situação é frequentemente encontrada em peças isolantes de resina epóxi. A seguir está um exemplo de pólo selado sólido de disjuntor a vácuo de 40,5 kV para analisar este problema.
O chamado pólo sólido selado refere-se a um componente independente composto por um interruptor a vácuo e/ou uma conexão condutiva e seus terminais embalados com um material isolante sólido. Como seus materiais isolantes sólidos são principalmente resina epóxi, borracha de silicone potente e adesivo, etc., a superfície externa do interruptor a vácuo é encapsulada de baixo para cima de acordo com o processo de vedação sólida. Um pólo é formado na periferia do circuito principal. No processo de produção, o poste deve garantir que o desempenho do interruptor a vácuo não seja reduzido ou perdido, e sua superfície deve ser plana e lisa, não devendo haver frouxidão, impurezas, bolhas ou poros que reduzam as propriedades elétricas e mecânicas , e não deve haver defeitos como rachaduras. . Apesar disso, a taxa de rejeição de produtos de pólo com vedação sólida de 40,5 kV ainda é relativamente alta, e a perda causada pelo dano do interruptor a vácuo é uma dor de cabeça para muitas unidades fabris. A razão é que a taxa de rejeição se deve principalmente ao fato de o poste não poder atender aos requisitos de isolamento. Por exemplo, no teste de isolamento de tensão suportável de frequência de energia de 95 kV 1 min, há um som de descarga ou fenômeno de quebra dentro do isolamento durante o teste.
A partir do princípio do isolamento de alta tensão, sabemos que o processo de ruptura elétrica de um meio sólido é semelhante ao de um gás. A avalanche de elétrons é formada por ionização por impacto. Quando a avalanche de elétrons é forte o suficiente, a estrutura da rede dielétrica é destruída e o colapso é causado. Para vários materiais isolantes usados ​​no poste com vedação sólida, a tensão mais alta que a espessura da unidade pode suportar antes da ruptura, ou seja, a intensidade do campo de ruptura inerente, é relativamente alta, especialmente o Eb da resina epóxi ≈ 20 kV/mm. Porém, a uniformidade do campo elétrico tem grande influência nas propriedades isolantes do meio sólido. Se houver um campo elétrico excessivamente forte no interior, mesmo que o material isolante tenha espessura e margem de isolamento suficientes, tanto o teste de tensão suportável quanto o teste de descarga parcial são aprovados ao sair da fábrica. Após um período de operação, falhas de isolamento ainda podem ocorrer com frequência. O efeito do campo elétrico local é muito forte, assim como rasgar o papel, a tensão excessivamente concentrada será aplicada a cada ponto de ação por vez, e o resultado é que a força muito menor que a resistência à tração do papel pode rasgar todo o papel. Quando um campo elétrico localmente muito forte atua sobre o material isolante no isolamento orgânico, ele produzirá um efeito de “buraco cônico”, de modo que o material isolante seja gradualmente quebrado. No entanto, na fase inicial, não apenas os testes convencionais de tensão suportável de frequência de energia e testes de descarga parcial não conseguiram detectar este perigo oculto, mas também não existe um método de detecção para detectá-lo, e só pode ser garantido pelo processo de fabricação. Portanto, as bordas das linhas de saída superior e inferior do pólo selado sólido devem ser transicionadas em um arco circular, e o raio deve ser o maior possível para otimizar a distribuição do campo elétrico. Durante o processo de produção do poste, para meios sólidos como resina epóxi e borracha de silicone potente, devido ao efeito cumulativo da área ou diferença de volume na ruptura, a intensidade do campo de ruptura pode ser diferente, e o campo de ruptura de um grande a área ou o volume podem ser diferentes. Portanto, o meio sólido, como a resina epóxi, deve ser misturado uniformemente por equipamento de mistura antes do encapsulamento e cura, de modo a controlar a dispersão da intensidade do campo.
Ao mesmo tempo, como o meio sólido é um isolamento sem auto-recuperação, o pólo é submetido a múltiplas tensões de teste. Se o meio sólido for parcialmente danificado sob cada tensão de teste, sob o efeito cumulativo e múltiplas tensões de teste, esse dano parcial se expandirá e eventualmente levará à ruptura do pólo. Portanto, a margem de isolamento do poste deve ser projetada para ser maior para evitar danos ao poste pela tensão de teste especificada.
Além disso, os entreferros formados pela má adesão de vários meios sólidos na coluna polar ou pelas bolhas de ar no próprio meio sólido, sob a ação da tensão, o entreferro ou o entreferro é maior do que no sólido médio devido à maior intensidade de campo no entreferro ou bolha. Ou a intensidade do campo de ruptura das bolhas é muito menor do que a dos sólidos. Portanto, ocorrerão descargas parciais nas bolhas no meio sólido do pólo ou descargas de ruptura nos entreferros. Para resolver este problema de isolamento, é óbvio evitar a formação de lacunas de ar ou bolhas: ① A superfície de colagem pode ser tratada como uma superfície fosca uniforme (superfície do interruptor a vácuo) ou uma superfície de poço (superfície de borracha de silicone), e Use um adesivo razoável para unir eficazmente a superfície de colagem. ②Excelentes matérias-primas e equipamentos de vazamento podem ser usados ​​para garantir o isolamento do meio sólido.

3 Teste de isolamento de resina epóxi
Em geral, os itens de teste de tipo obrigatórios que devem ser feitos para peças isolantes feitas de resina epóxi são:
1) Inspeção de aparência ou raio-X, inspeção de tamanho.
2) Teste ambiental, como teste de ciclo de frio e calor, teste de vibração mecânica e teste de resistência mecânica, etc.
3) Teste de isolamento, como teste de descarga parcial, teste de tensão suportável de frequência de energia, etc.

4. Conclusão
Em resumo, hoje, quando o isolamento de resina epóxi é amplamente utilizado, devemos aplicar com precisão as propriedades de isolamento de resina epóxi dos aspectos do processo de fabricação de peças de isolamento de resina epóxi e do projeto de otimização de campo elétrico em equipamentos de energia para fabricar peças de isolamento de resina epóxi. A aplicação em equipamentos de energia é mais perfeita.