耐36000伏特高壓的絕緣體 – i創科技
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耐36000伏特高壓的絕緣體


大家都知道兩根電線一旦碰到,如果裡面有電壓,那就不堪設想,我們稱之為短路,會引起大電流通過,有可能會因為過熱而燒起來,甚至於會引起火災;即使沒有引起火災,也會使電路完全失控。

 

比方說,電路裡面藏有電容器,電容器其實是兩片金屬中間夾有一個絕緣體,如果絕緣體讓電流通過,電容器就不是電容器了。在普通電壓之下,絕緣體的製造並不太困難,因為電流大多是不會通過絕緣體的。可是如果電壓高到一個程度,我們常常說這個絕緣體會被打穿,也就是說在高電壓下,很多普通的絕緣體一定不再是絕緣體,而變成了導電體。

我們國家最近已經有了很厲害的絕緣體,可以忍受36000伏特的電壓。這種絕緣體也銷售到全世界,比方說,俄羅斯電力公司需要一種高電壓的真空斷路器,這種斷路器就用了台灣所生產的耐高電壓絕緣體。我必須說,這是相當不容易的事。大家一定會問,這種耐高電壓絕緣體到底是如何做出來的?

絕緣體的主要材料是樹脂,可是一定要加相當多的填充料以及補強料,成為玻璃纖維複合材料。問題在於這些補強料等等的添加物成分都是非常複雜的,任何一個添加物絕對不能太少,但又不能太多。工程師必須經過多年的研究和實驗,才能決定這些補強料的成分。

還有一點,因為有添加物,所以這些添加物在樹脂裡面的分布一定要絕對均勻,這就需要好的混合分散技術。我們之所以有這種很高級的絕緣體,乃是因為我們非常重視混合分散技術。

要做出這種絕緣體,必須要有相當多的檢測。比方說,我們當然要有一個耐高電壓的檢測,這個檢測設備必須能輸入10萬伏特的電壓。我們也要有一種設備使得材料能夠接受電弧的測驗,我們都知道電機裡面會有一個瞬間電流通過,火花放電就是最普通的一種,所以我們要有一個設備能夠測驗電弧對絕緣體的影響,這個電弧的電壓高達12500伏特,時間長達180~240秒。

除此以外,我們還需要有許多其他的設備來測驗電和絕緣體的關係。值得大家注意的是,就以電氣檢驗設備來說,這家公司就有九種之多,而這九種設備全部都是經由合格實驗室校正且通過TAF認證的,表示這家公司的確擁有相當厲害的檢測技術。

絕緣體也必須經過機械檢驗,比方說,它是否能夠禁得起衝擊,它的表面硬度是否有問題。這家公司自己發展了多種機械測驗的儀器。但這還不夠,還需要測驗絕緣體的物理性質,比方說絕緣體的吸水率,也要測驗它受熱後是否會變形等等,所以他們又有物理性質的檢驗器、尺寸量測的檢驗器以及熱性質的檢驗器,這些檢驗設備也都是有認證的。

在製造絕緣體的過程中,工程師會利用各種的檢驗器來看製程有沒有問題,當然製造完成以後也要利用各種檢驗設備進行檢查。

要做出這種耐高電壓的絕緣體必須經過長時間的研究發展,我們很難說要做到耐高電壓的絕緣體一共要花多少時間,可是我們絕對可以說這種絕緣體的最後完成是要靠長時間經驗的累積,絕對不是任何人能夠在短時間內買一些機器就可以完成的。也不能完全靠引進外國哪一家公司的技術,工程師必須在研究的過程中知道很多材料科學的學問,這些學問當然不是從書本上可以得到的,而是在長時間的摸索中得到的。可是一旦知道了這些學問,別的公司就很難跟上了。

最後,我還是要說,在先進國家中有更高級的絕緣體,我們雖然已經有相當的程度,但是仍然可以再加油。

我們該替我們國家高興,因為我們有這麼多的工程師肯在某一個領域一直下苦功,而沒有尋找小確幸。

 

 

(本文經李家同教授同意授權轉載「耐高電壓的絕緣體」)

 

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關於作者


李家同
研究領域為符號邏輯、演算法設計分析、平行計算方法、生物資訊等相關研究,並在這些領域發表超過一百篇以上之國際論文。近年則從事時事評論和英文學習書籍寫作。

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