Trong các ứng dụng điện chống cháy nổ, vật liệu cách điện được phân loại thành hai loại: dạng rắn và dạng lỏng, được thiết kế riêng biệt cho các ứng dụng này, khác với các loại vật liệu cách điện thông thường.
Vật liệu cách nhiệt dạng rắn
Được gọi là “vật liệu cách điện trạng thái rắn”, đây là những chất duy trì trạng thái rắn trong điều kiện hoạt động. Danh mục này bao gồm các vật liệu như sơn cách điện, ban đầu ở dạng lỏng nhưng sẽ đông cứng sau khi được áp dụng.
Các vật liệu cách điện rắn thường được sử dụng trong thiết bị điện chống cháy nổ được liệt kê dưới đây.
| Loại vật liệu | Chỉ số theo dõi tương đối (CTI) | Tên vật liệu |
|---|---|---|
| I | 600 ≤ CTI | Gốm sứ (tráng men), mica, thủy tinh |
| II | 400 ≤ CTI < 600 | Nhựa melamine chứa amiăng, nhựa silicone hữu cơ chứa amiăng chịu nhiệt, nhựa polyester không bão hòa kết hợp. |
| III-a | 175 ≤ CTI < 400 | Nhựa polytetrafluoroethylene, nhựa sợi thủy tinh melamine, tấm vải thủy tinh epoxy được phủ sơn chống cháy trên bề mặt. |
| III-b | 100 ≤ CTI < 175 | Nhựa phenolic |
Các vật liệu này được phân loại dựa trên Chỉ số Theo dõi So sánh (CTI), một chỉ số đánh giá hiệu suất điện bề mặt. Tuy nhiên, các tính chất cơ học, nhiệt và hóa học của chúng có thể thay đổi đáng kể, đòi hỏi phải lựa chọn cẩn thận dựa trên điều kiện môi trường sử dụng cụ thể, bao gồm các yếu tố như độ bền cơ học, khả năng chịu nhiệt và độ bền hóa học.
Vật liệu gốm (tráng men)
Gồm các chất cách điện vô cơ không kim loại, chúng được hình thành bằng cách nung chảy các oxit kim loại và hợp chất kim loại không chứa oxy. Các đặc tính của chúng bao gồm độ cứng từ 1000~5000HV, độ bền kéo từ 26~36 MPa, độ bền nén từ 460~680 MPa, điểm nóng chảy vượt quá 2000°C, độ giãn nở nhiệt thấp, và độ ổn định hóa học cao cùng khả năng chống ăn mòn tốt.
Polytetrafluoroethylene (PTFE)
Vật liệu fluoroplastic này có khả năng chịu được sử dụng lâu dài trong khoảng nhiệt độ từ -180°C đến 260°C. Nó có độ ổn định hóa học cao, chống ăn mòn, có hệ số ma sát thấp và hệ số giãn nở nhiệt đáng kể.
Nhựa phenolic
Một loại nhựa nhiệt rắn, được biết đến với tên thương mại là “bakelite” hoặc “ván phenolic”, có khả năng chịu nhiệt độ vượt quá 3000°C và cung cấp khả năng chống cháy xuất sắc cùng độ ổn định hóa học cao, mặc dù nó có tính giòn và không chịu được ăn mòn kiềm.
Ngoài các vật liệu cách điện rắn đã đề cập, thiết bị điện chống cháy nổ sử dụng rộng rãi các loại vật liệu cách điện rắn khác nhau, bao gồm vật liệu nhựa cho các bộ phận cách điện và một số vật liệu phụ trợ trong động cơ chống cháy nổ.
Vật liệu cách nhiệt dạng lỏng
Những chất này đề cập đến các chất cách điện thường ở dạng lỏng, như dầu biến áp, và các vật liệu như sơn cách điện dùng để tẩm cuộn dây, vốn sẽ đông cứng sau khi trải qua các xử lý cụ thể nhưng vẫn được coi là chất cách điện dạng lỏng.
1. Dầu biến áp
• Dầu này là thành phần thiết yếu cho thiết bị điện chống cháy nổ như biến áp, và phải đáp ứng các tiêu chuẩn cụ thể:
• Điểm cháy không thấp hơn 300°C.
• Điểm chớp cháy không dưới 200°C (cốc kín).
• Độ nhớt động học không vượt quá 1×10?? m²/s ở 25°C.
• Điện áp phá hủy điện môi tối thiểu 27 kV.
• Điện trở thể tích tối thiểu 1 × 10??? m ở 25°C.
• Điểm đông đặc không vượt quá -30°C.
• Độ axit (giá trị trung hòa) lên đến 0,03 mg/g (kali hydroxit).
Dầu biến áp, chủ yếu là dầu cách điện khoáng chứa các hydrocacbon alkane, cycloalkane và hydrocacbon thơm không bão hòa, có tính cách điện xuất sắc và độ ổn định lão hóa cao. Tuy nhiên, việc sử dụng dầu này trong thiết bị khai thác mỏ loại I bị hạn chế do khả năng suy giảm tính cách điện của nó sau thời gian sử dụng kéo dài.
2. Sơn bóng
Dùng để tẩm các cuộn dây điện trong thiết bị chống cháy nổ, sơn cách điện giúp nâng cao khả năng cách điện của chúng. Sơn cách điện có hai loại: dạng dung môi và dạng không dung môi. Loại dung môi được chế tạo từ nhựa tự nhiên hoặc tổng hợp kết hợp với các dung môi như benzen và cồn, trong khi loại không dung môi bao gồm nhựa tổng hợp, chất làm cứng và chất làm loãng hoạt tính như styren.
Cả hai loại sơn bóng đều cung cấp nhiều tùy chọn để phù hợp với các nhu cầu ứng dụng khác nhau, đảm bảo tính linh hoạt để đáp ứng các yêu cầu vận hành cụ thể.
