目前，纯电动汽车是未来可持续交通的最有前途的方法，而电动汽车的性能很大程度上取决于动力电池。锂离子电池之所以用于电动汽车，原因是它与其他电池技术路线相比，锂离子电池具有较高的能量密度和寿命稳定性。
下图显示了传统燃油车和电动汽车（EV）每公里产生的二氧化碳量，它同时也说明了汽车电动化，更加有利于消除温室气体的排放。与传统的汽油或柴油车辆相比，混合动力电动车辆（HEV）可以减少二氧化碳排放约三分之一，这来自于电动机和电池在加速期间辅助内燃机工作并通过制动回收能量。基于此世界各国都在大力发展以锂离子电池为主要动力的新能源汽车。
电动汽车的成本很大程度上取决于动力电池，因为它是车辆中最昂贵的部件。若要大规模使用纯电动汽车，续航里程和成本是终端客户需要克服的两个最大问题。
对于电动车的使用来说，通常有三种场景：静止（停车），充电和行驶。对于三种场景中的每一种，都需要对电池做相应的老化研究，其揭示老化机理并分析电池老化对诸如充电状态（SoC）或温度等不同影响因素的敏感性。老化研究所用的是松下量产的18650-2800型高能量电池，负极材料为石墨，正极材料为锂镍钴铝氧化物（NCA）。
锂离子电池老化的基本原理
尽管锂离子电池的寿命衰减速度比其他电池体系要慢，但随着时间的增长，锂离子电池的性能会变差，其中包括容量和功率的损失。这是由容量衰减和阻抗增加引起的。容量衰减可能源于电极活性材料的损失，可循环锂的损失或内阻增加导致的极化现象，最终充放电提前终止。锂离子电池的基本结构不再赘述了，包括正极，负极，集流体，隔膜，电解液（如下图所示）
锂离子电池的各个组分都会老化降解失效，这里就以石墨负极和NCA正极的材料锂离子电池为例，探讨正负极活性材料，电解质，隔膜和铜铝箔的主要降解机理。
负极材料
石墨（包括天然和人造石墨）是电动汽车中使用的锂离子电池负极的主要材料。石墨的老化效应主要来自于电极/电解质界面的变化，其中SEI的生长和金属锂的沉积（析锂）是主要的降解机制。除此之外，在正负极和SEI膜中可以也观察到如应力膨胀等机械方面的老化降解。
首先说说是SEI膜，负极石墨与电解液界面上通过界面反应，这些反应包括电解质溶剂的还原和锂盐的分解。所得的还原产物在负极活性材料的表面形成了一层钝化膜，即所谓的固体电解质界面（SEI）。SEI的组成和结构在很大程度上取决于活性物质，溶剂，锂盐和电解液添加剂，以及化成过程。典型碳酸盐电解质（例如EC，EMC，DMC）的与作为锂盐的LiPF 6分解反应产物是Li2CO3，ROCO2Li，（CH2OCO2）Li2和LiF。基于有机反应产物SEI经常是用双层结构来描述：密实的内层，含有无机盐的软外层。
理想的SEI具有低导电率，可允许透过锂离子，但对其他电解质组分不可透过。因此，SEI 抑制了进一步的电解质分解和负极降解。此外，理想的SEI具有均匀的形态和化学组成以确保电流分布均匀。SEI的形成和生长会消耗可循环锂，导致不可逆的容量衰减，特别是在电池化成和前几个循环期间。长期来看，SEI渗透到电极的孔隙中，还可能渗透到隔膜的孔隙中，这可能导致电极的活性表面积减小，降低了电池的容量增加了内阻。SEI的生长也会受到正极老化反应的影响; 例如过渡金属的溶解，相应机理将在接下来关于正极活性物质降解的部分中描述。
第二个是析锂所带来的影响。我们知道充电的过程若是将溶解在电解液中的锂离子还原成负极活性材料表面上的金属锂，注意这里是表面上，这种反应不是常规的嵌入负极活性材料的晶格结构中。当负极电位下降到Li / Li +的标准电位以下时这个现象就可形成。接下来一些金属锂与电解质反应并形成不可逆地不溶性的副产物，进而就会导致负极SEI生长，甚至形成枝晶。副产物还可以填充到活性材料和隔膜的孔隙中并隔绝某些电极区域，使之失去活性。
如下图所示，在较高的SoC中，电池的特定电压平台可以识别过量的锂电镀。该过程可以在充电过程中观察到，并且在随后的静置时间或者电池放电时再次消失。通过量热法或库伦效率的高精度测量可以检测到少量锂析出。
虽然电镀析锂在充电过程之后的休息期间消失并且嵌入负极，但是沉积的锂的一部分与电解质反应。沉积的锂与电解质的反应会消耗可循环的锂，进一步降低电池的容量。由于石墨的平衡电位低，特别是在高SoC下，石墨表面很容易发生这种析锂电镀。随着SoC的提高，充电电流的增加和温度的降低，锂电镀会增加。此外，大颗粒和低孔隙率的厚电极比具有小颗粒和高孔隙率的薄电极更易于镀锂。总体而言，金属锂电镀可以被认为是充电过程中的副反
应，这必然导致可循环锂的消耗并且因此导致容量衰减。
第三个是机械应力的影响，锂离子嵌入和脱出会导致负极活性材料的体积变化。嵌入过程中平行石墨层之间的膨胀高达10％。在电池整个循环过程中，石墨电极电池厚度的变化通常约为5％以上。体积的变化会导致负极SEI开裂，减弱了颗粒间的接触，并且会由于C-C 键断裂而导致石墨负极材料的结构破坏。
普遍认为，循环过程中的石墨膨胀和收缩会导致SEI出现裂纹，特别是在循环倍率较高的情况下。在裂缝处，裸露的活性材料重新与电解质接触，并形成新SEI。SEI增长的加剧导致可循环锂的消耗量增加。除了SEI中的裂纹和结构损坏之外，整个充放电循环中的体积变化会削弱活性材料颗粒之间的电接触，并且还会导致活性物质与集流体脱落分层，增加了电芯的内阻，放电平台下降，容量衰减。
正极活性物质
正极活性材料的降解是由循环，过渡金属溶解反应和表面成膜过程中的结构变化引起的。这里我们所说的降解机制都是关于NCA的。
正极结构变化和机械降解。随着正极活性材料的脱锂和锂化而发生的结构变化和相变是不可逆容量衰减的原因。我们知道镍原子占据锂离子锂层位置（阳离子混排效应），可以通过钴的某些取代和铝的掺杂来减少这种无序化混排。NCA正极最常用的组成结构是LiNi0.8Co0.15Al0.05O2。尽管这种材料在结构稳定性方面提供了实质性的改进，但在其颗粒表面仍然会出现几纳米厚并且具有非常低的离子电导率的立方岩盐层。这种次表面岩盐层的形成伴随着氧的释放和电解质的氧化，这个过程肯定会增加正极的阻抗。
此外，NCA正极的高度去锂离子后会导致一次不可逆转的相变。在大约脱锂程度55-60％的时候，NCA会发生晶格结构的不可逆扭曲，从而导致不可逆的容量衰减。因此，使用过程中必须避免电池过充。
在锂离子电池的高SoC和低SoC变化中，NCA正极的体积变化正是发生在嵌入和脱出锂过程中，这导致活性材料的机械应力增加。例如循环后观察到NCA颗粒表面增加的微裂纹和更小的碎裂的NCA颗粒。
阻抗增加也会受到NCA颗粒集流体之间接触失效的影响，另外厚电极比薄电极对机械应力更敏感。一般来说，石墨/ NCA锂离子电池的阻抗增加主要来自正极。
过渡金属溶解
锂离子电池的正极活性材料通常会遇到过渡金属（例如锰，钴和镍）的溶解，这种过渡金属溶解一般发生在正极高电位下，并且随着温度升高而加剧。锰尖晶石正极材料的过渡金属溶解最为明显。溶解的金属离子迁移到负极被还原，它们进一步加剧SEI的增长，导致产气增加，消耗可循环的锂并导致容量衰减。虽然NCA电极比锰基正极更不容易发生过渡金属溶解，但是有研究表明石墨负极的SEI中仍然可以发现一定量的镍和钴元素。
电解液
电解液会参与正负极电极表面膜形成的分解反应，Day等人通过差热分析证明在循环过程中大量的锂盐被分解。锂盐的浓度决定了两个电极之间的离子电导率，电解质的分解反应会影响锂离子电池的欧姆电阻。负极处的电解质还原消耗可循环的锂并导致容量衰减。
对比来看正极处的电解质氧化不会消耗可循环的锂，反而它会导致锂的重新转化进入正极，这可以说是一种可逆的自放电。但是这两种类型的电解质分解都伴随着产气并增加电芯内部的压力。此外，电解质分解可能会导致锂离子电池局部变干，导致电流分布不均匀以及进一步加速电池性能的劣化。
隔膜
虽然锂离子电池的隔膜是一种电化学惰性的薄膜，但它同样会显著影响锂离子电池的性能。老化研究表明，电解质分解产生的沉积物会阻塞隔膜的孔隙，导致离子阻抗增加，并且还可能导致电极活性表面积减小。此外，机械应力会改变隔膜的孔隙度和曲折度，机械压力和粘弹性蠕变可能会导致孔闭合，从而阻碍离子路径并导致高频阻抗的增加。隔膜孔堵塞会导致不均匀的电流分布，从而在邻近的电极区域产生局部高电流和超电势，这增加了锂电镀析出的风险。
集流体
集流体分为铜箔和铝箔，目前有两种与锂离子电池的集流体相关的主要降解机制。一方面，当电解液中存在酸性物质如HF时，集流体可能会发生电化学腐蚀，特别是在正极的铝箔上，而且会导致铝箔和正极活性材料之间的接触电阻增加。当负极电位上升到1.5V vs.Li/Li +时，
在过放电条件下负极的铜箔会溶解，出现析铜现象。
另一方面，机械应力会使箔材变形。特别是对于高倍率循环的卷绕电池，由于快速的锂插入和脱出引起的活性材料的体积变化，导致卷芯内的局部变形，这可能减弱电极和隔膜之间的接触，局部极化增大。
好了，这次就先给大家分享到这里，实际上本文最开始提到了，除了通过电池组分对老化机理进行分类之外，通常采用两类老化条件来分类锂离子电池中的老化反应：在静止条件下的老化，其通常称为日历老化，以及充电时的循环老化和放电老化。下次有机会继续分享给大家。
绝缘材料老化：电气火灾的罪魁祸首 翻开历年《中国火灾统计年鉴》，人们会发现每年造成群众死伤数千人、直接财产损失数十亿元的火灾中，电气致灾占绝大多数。我们在XX年的《统计年鉴》中看到： XX年由于电器安装使用不当，违反操作规定和电气产品质量低劣引起的火灾1598起，比XX年上升个百分点，从XX年以来，已持续5年上升。在发生的206起特大火灾中，电气火灾84起，占%。XX年、XX年、XX年电气致灾分别占当年火灾的28%、%和%，都高居第一位。因此，从根本上减少电气火灾，是减少火灾损失的一条捷径。 电气火灾原因从表面上看，可具体分为电气安装使用不当、违反操作规定和电气产品质量低劣，而实际上都能归结到导线(也就是俗话说的电线)上，因为引起火灾最直接的原因主要有短路和漏电，保护导线的绝缘体就成为减少火灾的一个重要因素。 一、没有绝缘体，就没有电气安全 人们都知道，在电气线路中传输电流的是电线中的铜蕊线，包在电气线路和电器设备外面的绝缘材料起隔电作用，它把带电体与其他带电体、导体、金属构件及地面隔开，覆盖可能被人体接触的带电部位。它就像河流的堤岸一样，一方面引导和约束电流的方向，另一方面对金属带电体起到保
护作用。正是因为这样，所以在电发明之后，科学家们急不可待地做的第一件事就是寻找不导电的绝缘材料，来“管束”容易引起火灾和杀伤无辜的带电体——金属导线。 另外，在不同的电工产品中，绝缘体还长时间、连续性地从事着散热冷却，机械支撑和固定、储能、灭弧、改善电场分布等重要工作。 二、绝缘材料要经受许多考验 在电气线路安装时，绝缘体就要经受第一关的考验，因为一些客观因素安装人员中不乏是假电工，或是对工作极不负责的电工。他们对待电线非常粗暴，胡乱地拉、扭、压、磨，这就要求绝缘材料要有很强的拉拉扭、抗磨损的能力。 其次，大多数绝缘材料一用就是十几年，守候在金属带电体身旁，长期处于很强的电磁中，其内部结构长期受到破坏作用，尤其是当几个带电体非常接近时，夹在中间的绝缘体就要承受很强的电场。 再次，电线铜蕊常常处于高温状态，特别是发生电线短路、漏电等事故时，带电体的温度骤升，很快达到一般可燃物体的着火点，这时如果绝缘体不具有足够的耐高温性能，再加上多数电线被装修材料隐藏起来，就很有可能引发火灾。 另外，有些绝缘材料夏天要顶着炎炎烈日，冬天要抵御阵阵寒风，一些特殊场所的绝缘材料长期受到潮、湿、霉、酸、碱的侵蚀。所以，这些绝缘材料要有较强的耐潮湿、耐
一、常用绝缘材料 电阻系数大于10的9次方Ω.cm的材料在电工技术上叫做绝缘材料。他的作用是在电气设备中把电位不同的带点部分隔离开来。因此绝缘材料应具有良好的介电性能，即具有较高的绝缘电阻和耐压强度，并能避免发生漏电、爬电或击穿等事故；其次耐热性能要好，其中尤其以不因长期受热作用（热老化）而产生性能变化最为重要；此外还有良好的导热性、耐潮和有较高的机械强度以及工艺加工方便等。 二，绝缘材料的分类和性能指标 1、分类 电工常用的绝缘材料按其化学性质不同，可分为无机具有材料、有机绝缘材料和混合绝缘材料。 （1）、无机绝缘材料：有云母、石棉、大理石、瓷器、玻璃、硫磺等，主要做电机、电气的绕组绝缘、开关的底板和绝缘子等。 （2）、有机绝缘材料：有虫胶、树脂、橡胶、棉纱、纸、麻、蚕丝、
人造丝，大多用于制造绝缘漆、绕组导线的被覆绝缘物等。 （3）、混合绝缘材料：由以上两种材料加工制成的各种成型绝缘材料，用做电器的底座、外壳等。 2、性能指标 电工常用的绝缘材料的性能指标如绝缘强度、抗张强度、比重、膨胀系数等。 （1）耐压强度：绝缘物质在电场中，当电场强度增大到某一极限时，就会击穿。这个绝缘击穿的电场强度称为绝缘耐压强度（又称介电强度或绝缘强度），通常以1mm厚的绝缘材料所能承受的电压KV值表示。 （2）抗张强度：绝缘材料每单位截面积能承受的拉力，例如玻璃每平方厘米截面积能承受140 千克。 （3）密度：绝缘材料每立方米体积的质量，例如硫磺每立方米体积有2克。
（4）膨胀系数：绝缘体受热以后体积增大的程度。 3、绝缘材料的耐热等级 （1）Y级 绝缘材料：木材、棉花、纤维等天然的纺织品，以醋酸纤维和聚酰胺为基础的纺织品，以及易于分解和熔化点较低的朔料。 极限工作温度：90度。 （2）A级 绝缘材料：工作于矿物油中的和用油或油树脂复合胶浸过的Y级材料，漆包线、漆布、漆丝的绝缘及油性漆。沥青漆等。 极限工作温度：105度。 （3）E级 绝缘材料：聚脂薄膜和A级材料复合、玻璃布、油性树脂漆、聚乙
电动机中绝缘材料的老化因素 1、老化的概念：电气设备中的绝缘材料在运行过程中，由于受到各种因素的长期作用，会发生一系列不可逆的变化，从而导致其物理、化学、电和机械等性能的劣化，这种不可逆的变化通称为老化。 2、聚合物老化的主要表现： 2.1表观变化：材料变色、变粘、变形、龟裂、脆化 2.2物理化学性能变化：相对分子量、相对分子质量分布、熔点、溶解度、耐热性、耐寒性、透气性、透光性等； 2.3机械性能：弹性、硬度、强度、伸长率、附着力、耐磨性等； 2.4电性能：绝缘电阻、介电常数、介电损耗角正切、击穿强度等 3、聚合物老化的本质： 3.1交联：交联至一定程度前能改善聚合物的物理机械性能和耐热性能，但随着分子间交联的增多，逐渐形成网络结构，聚合物变成硬、脆、不溶不熔的产物； 3.2降解：分子量减小，导致机械性能和电性能降低，出现发粘和粉化。 3.3环境老化：含有酸、碱、盐类成分的污秽尘埃(或与雨、露、霜、雪相结合)对绝缘物的长期作用，显然会对绝缘物(特别是有机绝缘物)产生腐蚀。 3.4环境老化原因：
阳光紫外线的能量大于多数有机绝缘物中主价键的键能，多数有机绝缘物在紫外光的作用下会逐渐老化。 高分子电介质吸收紫外光能量后，有部分分子被激励，当存在氧气或臭氧时，还会引发高分子的氧化降解反应，称为光认化反应。光氧化反应是环境老化中的重要过程之一。 4、电老化：绝缘材料在电场的长时间作用下，物理、化学变化性能发生变化，最终导致介质被击穿，这个过程称为电老化。主要有三种类型：电离性老化（交流电压）；电导性老化（交流电压）；电解性老化（直流电压） 5、电离性老化：（1）绝缘材料中存在气泡或气隙（工艺缺陷、冷热收缩、材料分解、材料受潮）（2）气体介质的介电常数接近为1，比固体介质的介电常数小得多，在交变电场下，气隙中的场强比邻近的固体介质中的场强大得多，而其起始游离场强(常压)通常又比固体介质的小得多，所以，游离基最容易在这些气隙中发生，在某些气隙中，甚至可能存在稳定的火花放电。(3)气隙的游离基将导致 6、电导性老化：在两电极之间的绝缘层中(最常见的是在电极与绝缘的交界面处)，存在某些液态的导电物质(最常见的是水) 当该处场强超过某定值时，这些导电物质便会沿电场方向逐渐渗入绝缘层深处，形成近似树状的痕迹称入水树枝。水树枝的累积发展将最终导致绝缘层的击穿。 产生水树枝的机理可能是：
电线电缆绝缘材料及护套材料的老化分析耿绍雄 摘要：电线电缆产品需求量的不断增加，进一步加剧了市场竞争的激烈程度。 各企业为在电线电缆行业中获得更大的市场份额，开始加大了对产品材料成本以 及生产工艺等内容的研究力度。电线电缆绝缘材料以及护套材料性能直接影响了 电线电缆的质量问题、应用范围以及应用时间。文章便结合电线电缆绝缘材料及 护套材料常出现的质量问题，特别是针对于电线电缆绝缘材料及护套材料的老化 问题进行探讨与分析。 关键词：电线电缆；绝缘材料；护套材料；老化；质量 为了妥善解决市场产品同质化严重问题，保证企业自身竞争实力，电线电缆 生产企业开始加大了对产品自身加工材料以及加工工艺的研究力度，期望通过合 理研究，及时发现传统产品生产弊端，进而对其展开针对性的调整，为企业获取 到更加可观的经济收益。在正式展开产品绝缘与护套材料研究之前，首先应对电 线电缆基本情况展开研究，以为后续分析工作开展奠定良好基础[1]。 1电线电缆绝缘材料及护套材料的重要性 在电线电缆企业的实际生产过程当中，由于电线电缆绝缘材料以及护套材料 在整个材料的总成本不到20%，因此很多电线电缆企业往往都忽视了绝缘材料以 及护套材料的重要性，那么质量也极其容易被忽视，从而便导致了在供应商的选 择上，材料型号的选择以及检验标准方面存在着很大的漏洞。实际上，绝缘材料 以及护套材料质量决定了电线电缆的绝缘性能，耐环境条件性能以及抗老化性能。因此，在电信电缆的产品检验标准中，70%的检验应在电线电缆绝缘材料以及护 套材料的质量检验相关。而绝缘材料以及护套材料的质量不易控制。电线电缆绝 缘材料以及护套材料的检验需要用专门的设备来进行，而样品的制备过程也相当 复杂，而且部分的性能测试检验长达十天左右。因此，绝缘材料以及护套材料的 质量问题不易控制。而实际上若是能够做好成品的检验以及供应商的管理工作后，绝缘材料以及护套材料的质量问题是可以得到有效的控制的。所以有效的提高绝 缘材料以及护套材料的质量问题是提高电线电缆质量的重要基础[2]。 2电线电缆绝缘材料老化分析 2.1绝缘材料需要经受的考验 在电线电缆传导电流主要是铜蕊线，起隔垫作用的主要是包在电线电缆外的 绝缘材料。绝缘材料的作用便是将两个带电体或是将带电体与导电的物体以及地 面隔开，包裹住带电部位，防止被人体接触发生触电意外。因此，绝缘材料一方 面传导电流方向，防止了电流的外泄，另一方面则是对金属带电体起到了保护作用。因此在电出现之后，首先便是要寻找不导电的绝缘材料。在电线电缆当中， 绝缘材料含长时间连续性的进行散热冷却来支撑和固定电线电缆的正常运作。在 电线电缆的制造过程当中，绝缘材料便是第一道考验。由于一些客观上的因素， 例如电工安装电线电缆的过程当中进行粗暴的对待，胡乱的拉扯，挤压，便可造 成电线电缆的绝缘材料的磨损。这边要求电线电缆的绝缘材料具有较强的抗扭拉 抗磨损能力[3]。 2.2绝缘材料的热老化 绝缘材料的化学结构长期在热的环境作用下而产生变化，使节原材料的绝缘 性能有所降低现象是热老化。电线电缆的热老化产生的原因就是绝缘材料长期在 高热的温度下自身产生了化学变化。通常温度越高，其化学反应便越快。长期高 温下，绝缘材料的高分子会发生热降解。热老化是绝缘材料由于长期高温发生了
绝缘材料标准精选（最新） G1303.1《GB/T 1303.1-2009 电气用热固性树脂工业硬质层压板; 定义、分类和 一般要求》 G1303.2《GB/T 1303.2-2009 电气用热固性树脂工业硬质层压板: 试验方法》 G1303.3《GB/T 1303.3-2008 电气用热固性树脂工业硬质层压板: 工业硬质层压 板型号》 G1303.4《GB/T 1303.4-2009 电气用热固性树脂工业硬质层压板: 环氧树脂硬质 层压板》 G1303.6《GB/T 1303.6-2009 电气用热固性树脂工业硬质层压板: 酚醛树脂硬质 层压板》 G1303.7《GB/T 1303.7-2009 电气用热固性树脂工业硬质层压板: 聚酯树脂硬质 层压板》 G1303.8《GB/T 1303.8-2009 电气用热固性树脂工业硬质层压板: 有机硅树脂硬 质层压板》 G1303.9《GB/T 1303.9-2009 电气用热固性树脂工业硬质层压板: 聚酰亚胺树脂 硬质层压板》 G1303.10《GB/T 1303.10-2009 电气用热固性树脂工业硬质层压板: 双马来酰亚 胺树脂硬质层压板》 G1303.11《GB/T 1303.11-2009 电气用热固性树脂工业硬质层压板: 聚酰胺酰亚 胺树脂硬质层压板》 G1310.1《GB/T 1310.1-2006 电气用浸渍织物第 1 部分: 定义和一般要求》 G1310.2《GB/T 1310.2-2009 电气用浸渍织物第 2 部分：试验方法》 G1408.1《GB/T 1408.1-2006 绝缘材料电气强度试验方法第 1 部分：工频下试验》 G1408.2《GB/T 1408.2-2006 绝缘材料电气强度试验方法第 2 部分：对应用直流电压试验的附加要求》 G1408.3《GB/T 1408.3-2007 绝缘材料电气强度试验方法:1.2/50 μs脉冲试验补充要求》 G1409《GB/T 1409-2006 测量电气绝缘材料在工频、音频、高频下电容率和介质 损耗冈数的推荐方法》 G1410《GB/T 1410-2006固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法》 G1411《GB/T1411-2002干固体绝缘材料: 耐高电压、小电流电弧放电的试验》 G1913.1《GB/T1913.1-2005未漂浸渍绝缘纸》 G1981.1《GB/T 1981.1-2007 电气绝缘用漆第 1 部分: 定义和一般要求》 G1981.2《GB/T 1981.2-2009 电气绝缘用漆第 2 部分：试验方法》 G1981.3《GB/T 1981.3-2009 电气绝缘用漆第 3 部分：热固化浸渍漆通用规范》G1981.4《GB/T 1981.4-2009 电气绝缘用漆第 4 部分：聚酯亚胺浸渍漆》 G1981.5《GB/T 1981.5-2009 电气绝缘用漆第 5 部分：快固化节能型三聚氰胺醇酸浸渍漆》 G2536《GB 2536-2011电工流体变压器和开关用的未使用过的矿物绝缘油》 G4109《GB/T 4109-2008交流电压高于1000V的绝缘套管》 G4207《GB/T 4207-2012 固体绝缘材料耐电痕化指数和相比电痕化指数的测定方法》 G4588.12《GB/T4588.12-2000预制内层层压板规范》
绝缘材料是变压器中最重要的材料之一，其性能及质量直接影响变压器运行的可靠性和变压器使用寿命。近年来，变压器产品所采用的新绝缘材料层出不穷。作为一个天天和绝缘件打交道的绝缘组员工，应该了解到更多更全面的绝缘材料知识。在这次培训中将介绍变压器绝缘材料的基础知识、最新进展等。希望通过培训能丰富大家的绝缘知识，并对今后的绝缘件的生产有所帮助。 1、变压器绝缘材料概述。 随着科学技术的迅速发展，电机、变压器等电气设备的应用日益广泛。而变压器运行的可靠性和使用寿命却在很大程度上取决于其所使用的绝缘材料。绝缘材料越来越为从事变压器设计和制造人员所重视。 近二十年来，变压器绝缘材料方面的新产品、新技术、新理论不断地涌现和发展，从而使变压器绝缘材料及其应用形成了一门很重要的学科。 1．1 绝缘材料概论 绝缘材料又称电介质，是电阻率高、导电能力低的物资。绝缘材料可用于隔离带电或不同电位的导体，使电流按一定方向流通。在变压器产品中，绝缘材料还起着散热、冷却、支撑、固定、灭弧、改善电位梯度、防潮、防霉和保护导体等作用。 绝缘材料按电压等级分类：一般分为：Y（90℃）、A（105）、E（120℃）、B（130℃）、F（155℃）、H（180℃）、C（大于180℃）。 变压器绝缘材料的耐热等级是指绝缘材料在变压器所允许承受的最高温度。如果正确地使用绝缘材料，就能保证材料20年的使用寿命。否则就会依据8℃定律（A级绝缘温度每升高8℃，使用寿命降低一半、B级绝缘是10℃，H级是12℃。这一规律被称为热老化的8℃规律）降低使用寿命。由高聚物组成的绝缘材料的耐热性一半比无机电介质低。 绝缘材料性能与其分子组成和分子结构密切相关。 变压器绝缘材料品种很多，按其形态一般可分气体绝缘材料、液体绝缘材料和固体绝缘材料。 2、变压器绝缘材料电器性能的四个基本参数。 变压器绝缘材料电气性能的四个基本参数包括绝缘电阻、介电系数、介质损耗因数和绝缘强度。 2.1 绝缘电阻 2.1.1 绝缘电阻的概念 绝缘材料的电阻是指绝缘材料在直流电压的作用下，加压时间较长，
第一章绪论 一、绝缘材料在电机中的应用 1.绝缘材料：能够阻止电流通过的材料，体积电阻率通常大于109 Ω.cm 2. 绝缘材料的作用：将带电的部分与不带电的部分或带不同电位的部分相互隔离开来，使电流能够按照一定的路径流动。 3.电机：进行能量转换的电磁机械设备 4.电机分类：变压器、直流电机、交流电机、控制电机、脉流电机 5、电机的基本结构：静止部分（定子）：产生磁场，构成磁路，机械支撑。间隙（空气隙）：保证电机安全运行磁路的重要组成部分、旋转部分（转子）：感应电势，产生电磁转矩，实现能量转换。 定子的结构：机座、主磁极、换向极、端盖、电刷装置。转子的结构：转轴、电枢铁芯、电枢绕组、换向器。 5、电枢绕组：由一定数目的电枢线圈按一定的规律连接组成；是直流电机的电路部分，也是感生电动势，产生电磁转矩进行机电能量转换的部分 6.、制造电机使用的主要材料：导电材料（绕组、换向器、电刷）、绝缘材料（将带电部分与铁心、机座等接地部件以及电位不同的带电部分在电气上分离）、导磁材料（制造磁系统的各个部件如铁心、机座等）。 7、电机绝缘结构：匝间绝缘、层间绝缘、对地绝缘、外包绝缘。还有三个，填充绝缘、衬垫绝缘、换向器绝缘。 匝间绝缘：主极线圈和换向极线圈的匝间绝缘、电枢线圈的匝间绝缘、换向片、片间绝缘、同一线圈的各个线匝之间的绝缘 层间绝缘；分层平绕的主极线圈各层间的绝缘、电枢绕组前后端节部分、槽内部分上、下层之间的绝缘、线圈上、下层之间的绝缘 对地绝缘：是指电机各绕组对机座和其他不带电部件之间的绝缘、主极线圈换向极线圈的对地绝缘、电枢绕组的对地绝缘、换向器的对地绝缘，把电机中带电部件和机座、铁心等不带电部件隔离，以免发生对地击穿。 外包绝缘：包在对地绝缘外面的绝缘，主要是保护对地绝缘免受机械损伤并使整个线圈结实平整，也起到了对地绝缘的补强作用 填充绝缘：填充线圈的空隙，使整个线圈牢固地形成一个整体，减少振动，也使线圈成型规矩、平整，以利于包扎对地绝缘，也有利于散热 衬垫绝缘：保护绝缘结构在工艺操作时免受机械损伤 换向器绝缘：换向片片间绝缘换、向片组对地绝缘、换向片组和压圈间的V形云母环及云母套筒、多层优质虫胶塑性云母 8、定子线棒导线绝缘：排间绝缘、换位绝缘、换位填充。 9、水轮发电机转子绝缘：匝间绝缘、磁极托板、极身绝缘。二、绝缘材料的耐热等级根据耐热性，划分耐热等级 温度通常是对绝缘材料和绝缘结构老化起支配作用的因素 温度指数（temperature index，TI）：对应于绝缘材料热寿命图上给定时间(通常为2万小时)的摄氏温度值
( 安全管理 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 绝缘材料老化：电气火灾的罪魁 祸首(新编版) Safety management is an important part of production management. Safety and production are in the implementation process
绝缘材料老化：电气火灾的罪魁祸首(新编 版) 翻开历年《中国火灾统计年鉴》，人们会发现每年造成群众死伤数千人、直接财产损失数十亿元的火灾中，电气致灾占绝大多数。我们在2005年的《统计年鉴》中看到：2005年由于电器安装使用不当，违反操作规定和电气产品质量低劣引起的火灾1598起，比2004年上升1.1个百分点，从2001年以来，已持续5年上升。在发生的206起特大火灾中，电气火灾84起，占40.8%。2003年、2004年、2005年电气致灾分别占当年火灾的28%、26.6%和27.6%，都高居第一位。因此，从根本上减少电气火灾，是减少火灾损失的一条捷径。 电气火灾原因从表面上看，可具体分为电气安装使用不当、违反操作规定和电气产品质量低劣，而实际上都能归结到导线(也就是俗话说的电线)上，因为引起火灾最直接的原因主要有短路和漏电，
保护导线的绝缘体就成为减少火灾的一个重要因素。 一、没有绝缘体，就没有电气安全 人们都知道，在电气线路中传输电流的是电线中的铜蕊线，包在电气线路和电器设备外面的绝缘材料起隔电作用，它把带电体与其他带电体、导体、金属构件及地面隔开，覆盖可能被人体接触的带电部位。它就像河流的堤岸一样，一方面引导和约束电流的方向，另一方面对金属带电体起到保护作用。正是因为这样，所以在电发明之后，科学家们急不可待地做的第一件事就是寻找不导电的绝缘材料，来“管束”容易引起火灾和杀伤无辜的带电体——金属导线。 另外，在不同的电工产品中，绝缘体还长时间、连续性地从事着散热冷却，机械支撑和固定、储能、灭弧、改善电场分布等重要工作。 二、绝缘材料要经受许多考验 在电气线路安装时，绝缘体就要经受第一关的考验，因为一些客观因素安装人员中不乏是假电工，或是对工作极不负责的电工。他们对待电线非常粗暴，胡乱地拉、扭、压、磨，这就要求绝缘材
编号：SY-AQ-03918 ( 安全管理) 单位：_____________________ 审批：_____________________ 日期：_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑 绝缘材料老化：电气火灾的罪 魁祸首 Aging of insulating materials: the culprit of electric fire
绝缘材料老化：电气火灾的罪魁祸首 导语：进行安全管理的目的是预防、消灭事故，防止或消除事故伤害，保护劳动者的安全与健康。在安全管 理的四项主要内容中，虽然都是为了达到安全管理的目的，但是对生产因素状态的控制，与安全管理目的关 系更直接，显得更为突出。 翻开历年《中国火灾统计年鉴》，人们会发现每年造成群众死伤数千人、直接财产损失数十亿元的火灾中，电气致灾占绝大多数。我们在2005年的《统计年鉴》中看到：2005年由于电器安装使用不当，违反操作规定和电气产品质量低劣引起的火灾1598起，比2004年上升1.1个百分点，从2001年以来，已持续5年上升。在发生的206起特大火灾中，电气火灾84起，占40.8%。2003年、2004年、2005年电气致灾分别占当年火灾的28%、26.6%和27.6%，都高居第一位。因此，从根本上减少电气火灾，是减少火灾损失的一条捷径。 电气火灾原因从表面上看，可具体分为电气安装使用不当、违反操作规定和电气产品质量低劣，而实际上都能归结到导线(也就是俗话说的电线)上，因为引起火灾最直接的原因主要有短路和漏电，保护导线的绝缘体就成为减少火灾的一个重要因素。
导致绝缘材料老化的环境因素有哪些电介质对绝缘材料的老化起着十分重要的作用，由于外界环境的不同，可能对影响电介质的性能，从而导致绝缘材料的性能下降，也就是发生绝缘材料老化的情况。老化一般分为物理老化和化学老化，现在就给大家介绍导致绝缘材料老化的环境因素。 1、水分是影响绝缘材料性能的重要原因，老化过程为水分吸附→向绝缘层扩散→导致高温水解、表面电阻下降→由于漏电流引起的局部过热干燥→表面电阻不均匀→高电阻区的电荷集中→放电发热 →击穿。 2、一些化学品诸如腐蚀性气体、药品(如酸、碱等)溶剂、制冷剂、油类等对绝缘材料老化也有影响。其过程为：化学分解或水解→溶胀玻璃→溶解溶剂→浸入→湿润→溶胀→油类→起泡剥离。 3、另外放射线也会加快绝缘材料的老化过程，例如：γ射线、X 射线、电子辐照、日光中的紫外线、中子辐照。其老化过程为：放射线的吸收→原子或分子被激活→离子化或游离基的产生→高分子链 的断裂或分解。 4、由于尘埃中混有导电物质、吸湿性物质、潮解性物质等，因此很多人可能不会想到尘埃也是影响绝缘材料老化的重要因素。它的老化过程为：尘埃的吸附、吸湿、水解→表面电阻不均匀→高电阻部分电荷集中→放电发热→击穿。 5、还有一些醇酸树脂、聚氨酯树脂等高分子材料在20-30度，相对湿度85%-100%，霉菌表面生长等微生物的腐蚀也引起绝缘材料
的老化，其过程为：绝缘材料表面长霉，使高分子材料分解断链，引起力学及介电性能下降，菌丝→表面电阻下降→表面放电电压下降→击穿。 由于环境侵蚀所引起的老化又称为大气老化，包括户外环境中一切所能碰到的各种因素所引起的老化，当然也包括氧化老化、化学老化、微生物老化等。
绝缘材料老化：电气火灾的罪魁祸首翻开历年《中国火灾统计年鉴》，人们会发现每年造成群众死伤数千人、直接财产损失数十亿元的火灾中，电气致灾占绝大多数。我 们在2005年的《统计年鉴》中看到：2005年由于电器安装使用不当，违反操作规定和电气产品质量低劣引起的火灾1598起，比2004年上升1.1个百分点，从2001年以来，已持续5年上升。在发生的206 起特大火灾中，电气火灾84起，占40.8%。2003年、2004年、2005年电气致灾分别占当年火灾的28%、26.6%和27.6%，都高居第一位。因此，从根本上减少电气火灾，是减少火灾损失的一条捷径。 电气火灾原因从表面上看，可具体分为电气安装使用不当、违反操 作规定和电气产品质量低劣，而实际上都能归结到导线(也就是俗话 说的电线)上，因为引起火灾最直接的原因主要有短路和漏电，保护 导线的绝缘体就成为减少火灾的一个重要因素。 一、没有绝缘体，就没有电气安全 人们都知道，在电气线路中传输电流的是电线中的铜蕊线，包在电 气线路和电器设备外面的绝缘材料起隔电作用，它把带电体与其他 带电体、导体、金属构件及地面隔开，覆盖可能被人体接触的带电 部位。它就像河流的堤岸一样，一方面引导和约束电流的方向，另 一方面对金属带电体起到保护作用。正是因为这样，所以在电发明
之后，科学家们急不可待地做的第一件事就是寻找不导电的绝缘材料，来“管束”容易引起火灾和杀伤无辜的带电体——金属导线。另外，在不同的电工产品中，绝缘体还长时间、连续性地从事着散热冷却，机械支撑和固定、储能、灭弧、改善电场分布等重要工作。 二、绝缘材料要经受许多考验 在电气线路安装时，绝缘体就要经受第一关的考验，因为一些客观因素安装人员中不乏是假电工，或是对工作极不负责的电工。他们对待电线非常粗暴，胡乱地拉、扭、压、磨，这就要求绝缘材料要有很强的拉拉扭、抗磨损的能力。 其次，大多数绝缘材料一用就是十几年，守候在金属带电体身旁，长期处于很强的电磁中，其内部结构长期受到破坏作用，尤其是当几个带电体非常接近时，夹在中间的绝缘体就要承受很强的电场。再次，电线铜蕊常常处于高温状态，特别是发生电线短路、漏电等事故时，带电体的温度骤升，很快达到一般可燃物体的着火点，这时如果绝缘体不具有足够的耐高温性能，再加上多数电线被装修材料隐藏起来，就很有可能引发火灾。 另外，有些绝缘材料夏天要顶着炎炎烈日，冬天要抵御阵阵寒风，一些特殊场所的绝缘材料长期受到潮、湿、霉、酸、碱的侵蚀。所以，这些绝缘材料要有较强的耐潮湿、耐腐蚀的能力。