No sistema de energia, a escolha de materiais de isolamento para transformadores e equipamentos de comutação afeta diretamente a segurança e a vida útil da operação dos equipamentos. Com a popularização de novos materiais ecologicamente corretos em 2025, como selecionar cientificamente os tipos em condições de trabalho complexas tornou-se o foco da atenção do setor. A partir das três dimensões de características dos materiais, cenários de aplicação e custo-benefício, este artigo combina os dados mais recentes do setor para comparar e analisar a adaptabilidade de materiais principais, como resina epóxi e borracha de silicone, e fornece sugestões práticas de seleção para ajudar os engenheiros a otimizar o design de esquemas de isolamento.

1. Comparação das propriedades principais dos materiais de isolamento para equipamentos de energia

O relatório do setor de 2025 mostra que o nível de resistência à temperatura e a rigidez dielétrica dos materiais de isolamento ainda são os principais indicadores de seleção. Tomando os transformadores como exemplo, os equipamentos imersos em óleo usam principalmente papelão de celulose, e sua tensão de ruptura pode atingir 35kV/mm, mas a resistência à temperatura do novo material composto de aramida é aumentada para 220°C, sendo mais adequado para ambientes de alta temperatura.

1.1 Tabela de desempenho de materiais comumente usados em transformadores

Comparando peças fundidas em epóxi com papel Nomex: o primeiro possui alta resistência mecânica (resistência à flexão ≥120MPa) e é adequado para transformadores de grande capacidade; o segundo possui excelente resistência à umidade (absorção de água <1%) e tem mais vantagens em áreas costeiras com umidade>80%. Os dados medidos de uma subestação do sul mostram que a taxa de falha dos transformadores que usam Nomex melhorado diminuiu em 42%.

1.2 Pontos-chave para seleção de materiais em equipamentos de comutação

Materiais compostos SMC (plásticos moldados em folha) são geralmente usados em equipamentos de comutação de média tensão, que possuem propriedades retardantes de chama V0 e redução de peso de 30%. No entanto, deve-se notar que áreas acima de 2000 metros de altitude devem escolher materiais resistentes à corrosão eletrolítica, como resinas epóxi com enchimentos de AlOo, que podem aumentar a resistência à descarga parcial em mais de 3 vezes.

2. Estratégias de adaptação de materiais em diferentes cenários

De acordo com as especificações técnicas de 2025 da State Grid, a adaptabilidade ambiental tornou-se o novo padrão de seleção. Por exemplo, parques químicos precisam focar na resistência à corrosão - a vida útil dos equipamentos de comutação revestidos com PTFE em ambiente HSS é 5-8 anos maior do que a dos materiais convencionais.

2.1 Plano de resposta para climas especiais

Em áreas alpinas (abaixo de -40°C), recomenda-se o uso de isoladores compostos de borracha de silicone, cujo módulo de elasticidade é reduzido em apenas 15% em baixas temperaturas, enquanto a resina epóxi torna-se quebradiça e racha. Um caso de reforma de uma subestação do Nordeste comprovou que a taxa de falha dos equipamentos no inverno foi reduzida em 67% após a substituição dos materiais.

2.2 Seleção de correspondência para equipamentos inteligentes

O sistema de monitoramento online de subestações inteligentes requer materiais sensíveis à temperatura. O novo tipo de resina epóxi dopada com carbeto de silício pode acionar um alerta precoce a 120°C, emitindo um alarme de superaquecimento 20 minutos antes dos materiais tradicionais, o que proporciona um tempo crítico para a solução de problemas.

3. A prática de equilibrar custo e eficiência

No contexto de um aumento de 12% nos custos dos materiais em 2025, o cálculo do custo do ciclo de vida tornou-se o padrão. Embora o preço unitário do revestimento de barramento de borracha de silicone seja 40% maior que o do PVC, suas características de manutenção zero podem economizar cerca de 150.000 yuans/km em custos de operação e manutenção por 8 anos.

3.1 Configuração de programa econômico

Para projetos de renovação de rede agrícola com orçamentos limitados, recomenda-se materiais de poliéster reforçado com fibra de vidro (FRP). Os dados medidos mostram que suas propriedades de isolamento atendem às necessidades de distribuição de energia de 10kV, e o custo do material é 35% menor que o SMC, sendo particularmente adequado para subestações municipais com taxa de carga <60%.

3.2 Otimização de materiais e equipamentos de alta qualidade

Materiais compostos modificados com nano são recomendados para projetos UHV acima de 750kV. A adição de 2% de resina epóxi com grafeno pode controlar a descarga parcial abaixo de 5pC, e com o processo de vazamento a vácuo, o ruído do transformador pode ser reduzido em 8 decibéis, atendendo aos requisitos de proteção ambiental de subestações centrais urbanas.

A seleção de materiais de isolamento para equipamentos de energia precisa considerar de forma abrangente parâmetros técnicos, características ambientais e benefícios econômicos. Com o rápido desenvolvimento de materiais ecologicamente corretos e inteligentes, recomenda-se que as unidades de engenharia estabeleçam um banco de dados de seleção dinâmica e atualizem regularmente a tabela de comparação de desempenho de materiais. O princípio central é encontrar o melhor equilíbrio entre inovação tecnológica e valor prático, com base na segurança da operação dos equipamentos e no custo do ciclo de vida. Nos próximos três anos, com a aplicação comercial de materiais de isolamento biodegradáveis, os padrões de seleção do setor podem enfrentar uma nova rodada de inovação.