26、电路断路器绝缘材料与设计指南

电路断路器绝缘材料与设计指南

1. 绝缘材料概述

在电路断路器设计中，用于提供介电隔离的材料选择广泛，需综合考量以达成最佳折衷。常见的绝缘材料有瓷器和多种聚合物，其中聚合物因性能可按需定制而尤为适用。尽管有数千种塑料可作为电绝缘体，但实际多数断路器仅常用少数几种。

1.1 瓷器

瓷器是一种经典传统材料，自断路器早期便开始使用，至今在诸多应用中仍为首选。它常用于入口套管、支撑和隔离绝缘子，具备出色的机械抗压强度，且不易产生漏电痕迹。瓷器由高岭土、长石（化学成分 K₂O + Al₂O₃ + 2SiO₂ + 2H₂O）和石英大致按等比例混合制成。用于高介电强度的瓷器通常需经过铸造、干燥、尺寸修整、上釉和烧制等工序。其抗漏电痕迹性能源于材料本身的玻璃化，而非上釉处理，上釉主要是为提升表面光洁度并防止积尘。

1.2 聚合物混凝土

聚合物混凝土于 20 世纪 70 年代开始研发，最初名为 Polycer，早期产品是环氧树脂与陶瓷粉末的复合材料。如今，它已重新配方为使用环氧树脂和包括沙子在内的精选土料的复合材料，在中压应用中正逐渐取代瓷器。该材料与瓷器的机械和电气特性相当，且能直接将金属嵌件模制到最终设计中，抗破碎能力也优于瓷器。

1.3 聚酯模塑料

聚酯模塑料在断路器中有多种用途，如用于灭弧室、相屏障和隔离绝缘子等。聚酯树脂独特之处在于含有大量作为添加剂的材料，以赋予特定性能。例如，三水合氧化铝填料可提高抗漏电痕迹能力，二氧化硅粉末能降低热膨胀系数，使其与导体更好匹配。聚酯有热固性和热塑性两种类型，热固性又分为团状模塑料（BMC）和片状模塑料（SMC）。玻璃聚酯产品有三个等级：
-