絕緣
關注創建者：李占勇 創建時間：2016-03-01
絕緣的視頻教程
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絕緣的實例教程
圖4 擊穿電壓與含水量的相關性
在變壓器絕緣系統中，絕緣紙水分含量是決定電氣性能強弱的主要因素之一，水分含量越低，絕緣紙的電氣性能越強（如圖5）。
圖5 固體絕緣材料含水量和電氣強度的相關性
在獨特的工程合成以及制造工藝幫助下，DPE絕緣紙的初始含水量低于傳統絕緣紙，脫水速度也高于傳統絕緣紙。DPE絕緣的紙烘干速度比傳統絕緣紙烘干速度快20%-30%（如圖6），在相同的烘干時間內，DPE絕緣紙具有更高的干燥程度，其電氣性能也更強。由于絕緣紙采用天然木質纖維為基礎原材料，相對于植物油，DPE絕緣紙的吸水能力更強，因此變壓器浸入植物油后，DPE絕緣紙可以吸收植物油中的散水，降低植物油的含水量，進而提高植物油的擊穿電壓，提高變壓器絕緣系統的絕緣強度。因此，使用DPE絕緣紙可以改善因植物油含水量高而導致的變壓器壽命以及可靠性降低等問題。
圖6 應用DPE絕緣紙與牛皮紙變壓器干燥時間對比
國內外學者經過大量實驗發現，固體絕緣材料老化到一定程度后，植物油浸絕緣材料的老化速度明顯低于礦物油浸絕緣材料，而在絕緣材料的壽命末期，其將會失去大部分機械性能，固體絕緣材料會非常易碎。在變壓器運行過程中，其內部的油浸絕緣紙會受到熱、電、振動等方面的影響，使得油浸絕緣紙容易損壞或者被擊穿，而且很難更新或替代。因此，變壓器的理論運行壽命實際上是由變壓器中固體絕緣材料的使用壽命決定。根據IEC60076-14標準，基于大量的絕緣紙老化實驗證明，高耐熱等級的絕緣紙在植物油中展現了更優良的壽命特性(如圖7)。
展開 簡介
天然酯絕緣液經過這些年僅限于低電壓等級配電變壓器的應用，在2000年初開始考慮用于電力變壓器。隨著電壓等級的提高，對絕緣系統精確設計的要求越來越高。介電系數是電場分布的一個重要參數。
在交流和沖擊電壓下，液體和固體絕緣材料的電場分布與介電系數成反比。由于天然酯（EN）的介電系數高于礦物油(MO)，更接近浸漬紙和絕緣紙板，故液體絕緣中的場強降低，而固體材料中的場強增加。
在許多情況下，液體中的場強是制約主空道(低壓和高壓繞組之間的絕緣)尺寸的主要因素。如圖1所示，液體中的場強可以顯著降低
簡化模型由兩個油隙和中間的高密度紙隔板組成，均為3mm厚。紅色曲線(礦物油)和綠色曲線(天然酯絕緣液)的對比表明，油隙中的場強減小，固體絕緣中場強增加。
由于材料的特性可能會根據制造商的不同而發生變化，作者認為必須明確所用材料的品牌名稱。考慮的介質液體是礦物油，其中介電系數的標準值已被定義，而天然酯液體，從測量的FR3得到的值已被使用。固體絕緣采用三種不同的材料：牛皮紙、低密度紙板(T3)和高密度紙板(T4)。
圖1 在50kV額定電壓下，由兩個油隙組成的9mm電極均勻場的仿真模型和沿A— B線的電場強度
表一仿真參數:介電系數
II. 絕緣設計
絕緣系統的設計基本上必須考慮三個不同的方面:
? 所有位置的最大可接受的電場強度;
? 線圈、出頭和引線的機械支撐;
?用于介電液體在整個產熱區域循環的油道。
一般情況下，電場評價需要液體和固體絕緣中的場強分析，以及沿界面(爬電)的場強分析。電場由電壓、幾何形狀和材料的介電系數定義，在材料中產生相應的應力，在固體絕緣表面產生切向應力。本文主要研究了這兩種絕緣材料的應力。
簡單的幾何圖形，如同心圓柱體的主空道(HV/LV)可以數學公式計算。
展開 云母帶絕緣電纜的生產工藝流程：
三.應用區別
1.燃燒級別比較
氧化鎂絕緣電纜由兩種材料組成(銅和氧化鎂粉其結構簡單、防火性能更優越，通過GBT1402試驗方法總熱值PCS2.0 MJ/KGA，燃燒性能等級為A級。
云母帶絕緣電纜的絕緣采用云母帶(雙面合成云母帶或煅燒云母帯)繞包，因為導體是絞合型銅導體，為了使電纜圓整，芯間的間隙需要阻燃帶材作填充物，在燃燒情況下無論是云母帶還是阻燃填充帶材都含產煙物的膠粘劑、鹵酸氣體及氟等不環保的揮發物，燃燒性能等級為B1級或B2級
2.電氣性能比較
氧化鐵絕緣電過載保護能力強，線路過載時只要發熱溫度低于銅的熔點溫度，其絕緣材料金屬鎂無性，且具有良好的散熱性，可承受溫度為2800℃，電在過載情況下不會受損。云母帶絕緣電纜過載與普通耐火電纜一樣，如遇過載瞬間擊穿，擊穿點處云母帶及繞包材料將會形成碳化物，過消除后，電受損發生短路
3.抗壓能力比較
在火災事故中建筑物極易發生坍變形情況，線路供電將直接影響消防設備自啟，以4*10電纜為樣分別分析其抗壓強度：
經換算氧化鎂絕緣電纜制造標準GB「T130331-2007:H=165mm，可承受最大壓扁11％；
云母帶絕緣電纜制造標準GBT34926-2017:H=1.01mm，可承受最大壓6％。
展開 油浸變壓器中，主要的絕緣材料是絕緣油及固體絕緣材料絕緣紙、紙板和木塊等c所謂變壓器絕緣的老化，就是這些材料受環境因素的影響發生分解，降低或喪失了絕緣強度。
固體紙絕緣故障
固體紙絕緣是油浸變壓器絕緣的主要部分之一，包括：絕緣紙、絕緣板、絕緣墊、絕緣卷、絕緣綁扎帶等，其主要成分是纖維素，化學表達式為(C6H10O6)n，式中n為聚合度。一般新紙的聚合度為1300左右，當下降至250左右，其機械強度已下降了一半以上，極度老化致使壽命終止的聚合度為150～200。絕緣紙老化后，其聚合度和抗張強度將逐漸降低，并生成水、CO、CO2，其次還有糠醛(呋喃甲醛)。這些老化產物大都對電氣設備有害，會使絕緣紙的擊穿電壓和體積電阻率降低、介損增大、抗拉強度下降，甚致腐蝕設備中的金屬材料。固體絕緣具有不可逆轉的老化特性，其機械和電氣強度的老化降低都是不能恢復的。
展開 變壓器絕緣材料品種很多，按其形態一般可分氣體絕緣材料、液體絕緣材料和固體絕緣材料。
固體絕緣材料
：變壓器所用的固體絕緣材料是指材料本身形態為固體的或經過化學反應、物理變化為固體的絕緣材料。變壓器固體絕緣材料種類繁多，如絕緣紙、絕緣紙板、Nomex紙、上膠紙、電工層壓木、環氧玻璃布板、低介損層壓板、絕緣漆、絕緣膠、棉布帶、緊縮帶、網狀無緯聚脂帶等等。
1 絕緣紙：
這里所述的絕緣紙是指純硫酸鹽木漿紙，其他絕緣紙包括合成纖維紙（如NOMEX紙）、加腈絕緣紙（如丹尼森紙）等等。
2 絕緣皺紋紙
：由電工用絕緣紙經起皺加工而制成的。沿其橫向有皺紋，拉伸時皺紋被拉開。因起皺加工程序不同，可制成伸長率不同的皺紋紙。絕緣紙的厚度一般為0.05mm~0.12mm,伸長率范圍為5%~200%。絕緣皺紋紙常用于油浸式變壓器的繞包絕緣，如繞組出頭，
3 丹尼森紙：
改絕緣紙被成為腈化紙，其在制造過程中，在紙漿中加入雙腈胺、乙烯氰等。由美國丹尼森公司生產，特點是該紙起皺后，經過壓光，具有交好的機械氰度和適當的延伸率，是大型變壓器繞組匝絕緣的理想材料，用它包扎換位導線可保證包緊而不會出現脹包的現象。
4 Nomex紙
是由美國杜邦公司生產的耐熱合成纖維紙。Nomex是這種纖維紙的商品名稱。
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基于 Ansys Maxwell、Mechanical、Fluent、Icepak 等核心工具，講解電力設備全流程仿真解決方案，覆蓋關鍵場景：電磁仿真-開關產品 / 變壓器電磁場分析、繞組渦流損耗與磁路優化、絕緣電場分布與耐壓校核；結構仿真-設備殼體與鐵芯強度校核、振動模態與諧響應分析、長期運行疲勞壽命預測；流體與熱仿真-變壓器油流散熱優化、流場 - 溫度場耦合分析；2.
其中，功能測試可精準檢測觸控精度、靈敏度、信號抖動等關鍵指標；電性能測試覆蓋端線電阻、絕緣阻抗等核心參數；壽命測試可模擬10萬次以上高頻觸控操作，驗證產品長期使用可靠性；環境適應性測試則可模擬高低溫、溫濕度循環等工況，確保產品適配復雜行車場景。
準確度測試
通過計算用戶設置的打點起始坐標和點間距，均勻分布最終的打點位置，各點位置坐標最接近用戶的設置值。
主要測試項目
這個“體檢中和心”能做的檢查項目非常全和面，主要包括：
電氣性能測試：測量電阻、絕緣性能，考驗電機在高壓和匝間短路情況下的耐受力。
空載與負載特性測試：測量電機在無負載和有負載情況下的電流、功率和效率，看它是否“省電”且有力。
耐久與可靠性測試：讓電機長時間連續運行或模擬急加速、急停等惡劣工況，檢驗它的壽命和穩定性。
憑借精準的性能把控，它已在多個高端領域落地生根：
● 航空航天：用于耐高溫導線絕緣層、輕量化結構件，在極寒高空與高溫工況下穩定運行，揮發物少不污染精密儀器；
● 新能源：適配高壓電機絕緣部件、電池密封件，耐溫耐電壓，助力設備提升安全性與使用壽命；
● 精密電子：作為高頻元件、柔性電子的核心材料，低損耗、強絕緣的特性保障信號穩定傳輸；
● 特種工業：用于高溫工況下的軸承、密封件，耐磨耐輻照
參照《GB 29743.2-2025 機動車冷卻液 第2部分：電動汽車冷卻液》國家標準，研究團隊針對動力電池浸沒場景進行了關鍵指標的驗證：
電介質絕緣性與電導率安全閾值： 浸沒液直接接觸極具高壓危險的匯流排，嚴苛的絕緣是安全底線。該研究使用的基礎介質擁有高達1.9×101? Ω·cm的體積電阻率，其優異的非解離性確保在使用周期內杜絕微短路與極化引發的熱失控。
展品覆蓋冷板式、浸沒式、噴淋式等主流液冷技術，包含 CDU 液冷分配單元、液冷服務器、冷板換熱器、絕緣冷卻液、快速接頭、漏液監測系統等全系列產品，適配 AI 智算中心、高密度數據中心、邊緣計算節點等多元場景需求。
在質檢與維護環節，它是故障診斷的“好幫手”，可模擬電機堵轉、缺相、絕緣老化等故障場景，精定位問題根源，為電機維護與檢修提供科學指導，同時也能對老化電機進行壽命預測，保障工業設備的連續穩定運行。
隨著工業4.0的深入推進與新能源、智能制造等產業的快速發展，電機試驗平臺正迎來數字化、智能化、綠色化的轉型升級，其護航能力也在不斷提升。
常見的表面等離子體光波導類型包括金屬-絕緣體-金屬（MIM）、絕緣體-金屬-絕緣體（IMI）、通道等離子體激元（CPP）和間隙等離子體激元（GPP）波導。
什么是表面等離子體光子學超材料？
超材料（metamaterial）是一種呈現出天然材料所不具備的超常物理性質的復合材料。
金屬-絕緣體-金屬電容器結構
金屬-絕緣體-金屬電容器的優勢
穩定的電容
單位面積電容高
良好的品質因數
良好的線性特性
金屬-絕緣體-金屬電容器的缺點
需要特殊工藝來創建掩膜層
成本更高
金屬-絕緣體-金屬電容器的應用
集成電路（IC）
存儲器模塊
RF和微波器件
本文以OptoCompiler reference optical SOI（絕緣體上硅）PDK（工藝開發套件）中的無源1x2MMI（多模干涉儀）光子器件為例，展示了該工作流程。當然，您也可以根據具體應用場景，將此工作流程調整為使用您選擇的自定義無源光子器件和PDK。
