《峡大学高电压技术》PPT课件

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1、第三章液体和固体电介质的击穿特性要求熟悉液体、固体电介质击穿机理和影响击穿电压的因素能正确运用提高液体和固体电介质击穿电压的方法§3.1液体电介质的击穿特性一、液体电介质的击穿机理1．纯净液体电介质的击穿理论在高电场下发生击穿的机理电击穿理论气泡击穿理论以液体分子由电子碰撞而发生游离为前提条件.认为液体分子由电子碰撞或在电场作用下因其他原因而产生气泡，由气泡内气体放电而引起液体介质的热击穿。2．非纯净液体电介质的小桥击穿理论小桥理论:液体中的杂质在电场力的作用下，逐渐沿电力线方向排列成杂质的“小桥”，(由于水和纤维的相对介电常数分别为81和6～7，比油的介电常

2、数1.8～2.8大得多，所以这些杂质易极化而在电场方向排列成小桥。)由于组成此小桥的纤维及水分电导较大，使泄漏电流增加，进而使“小桥”强烈发热，使油和水局部沸腾汽化，最后沿此“气桥”发生击穿。这种形式的击穿是和热过程紧密相连的。(a)(b)图3－1受潮纤维在电极间定向示意图（a）形成“小桥”；（b）未形成“小桥”二、影响液体电介质击穿电压的因素液体电介质通常用标准试油杯按标准试验方法测得的工频击穿电压来衡量其品质的优劣。而不用击穿场强对变压器油，其标准油杯中的击穿电压一般为Ub＞25～40kV。对电容器油及电缆油，其标准油杯中的击穿电压一般为Ub＞50～60k

3、V。图3－2电子式试油器12标准试油杯平板电极间的2.5mm间隙1．杂质（悬浮水、纤维）影响液体电介质击穿电压的因素图3－3在标准试油杯中（间隙距离2.5mm）变压器油的工频击穿电压和含水量的关系20400.020.040含水量（%）Ub（有效值）kV2．温度图3－4在标准试油杯中（间隙距离2.5mm）变压器油的工频击穿电压和温度的关系2040-40800t（℃）Ub（有效值）kV04012060干燥的油受潮的油3．电场的均匀程度5．压力电场越均匀，杂质对油在工频电压作用下的击穿电压的影响越大。在电场极不均匀的情况下，杂质对其击穿电压影响很小。在冲击电压作用下

4、，因“小桥”来不及形成，无论电场均匀与否，杂质对击穿电压的影响都很小。油中含有气体时，不论电场是否均匀，其工频击穿电压都随油的压力增大而提高。但在冲击电压下，压力对油间隙的击穿电压基本无影响。4.电压作用时间油间隙击穿电压随所加电压作用时间的增加而下降。三、提高液体电介质击穿电压的方法1．提高及保持油的品质过滤防潮祛气2．采用固体介质降低杂质的影响覆盖层绝缘层屏障作用:限制泄漏电流，阻止杂质“小桥”的发展可减小油中杂质的危害，绝缘层承担一定电压，使油中最大场强降低。既能阻止杂质“小桥”的形成，又能改善间隙中电场均匀程度。图3－5真空滤油机包绝缘层屏障包覆盖层图

5、3－6变压器内部降低杂质影响的措施§3.2固体电介质的击穿特性图3－7变压器绕组绝缘击穿一、固体电介质的击穿机理电击穿由强电场引起，其特点是：击穿电压高，击穿时间短；击穿前介质发热不显著；击穿电压与电场的均匀程度有关，与周围环境温度无关。热击穿与热过程相关。其特点是：击穿电压相对较低，击穿时间也相对较长；击穿前介质发热显著，温度较高；击穿电压与介质温度有很大关系，即与电压作用时间、周围环境温度、散热条件等关系密切。------容易发生在绝缘有局部缺陷处.电化学击穿由于绝缘的老化而最终导致的电击穿或热击穿称为电化学击穿。二、影响固体电介质击穿电压的主要因素1.电

6、压作用时间电击穿热击穿10010215.3mmφ50φ100104106108101010120100200300400500加压时间（μs）图3－8油浸电工纸板击穿电压与电压作用时间的关系（25℃）Ub/Ub（1分钟）（%）Ub（1分钟）图3－9工频下电瓷的击穿电压与温度的关系t（℃）0204060801001201401602010304050t0UbkV（有效值）2．温度不同材料的转折温度t0不同，即使同一介质，厚度越大，散热越困难，t0就越低。3．电场均匀程度在均匀电场中，击穿电压随介质厚度的增加而线性增加；在不均匀电场中，介质厚度越大，电场越不均匀，

7、击穿电压不再直线上升。当介质厚度增加到散热困难出现热击穿时，继续增加介质厚度就没有意义了。4．电压种类冲击击穿电压比工频峰值击穿电压高。直流击穿电压也比工频峰值击穿电压高。5．累积效应固体介质在冲击电压作用下，有时虽未形成贯穿的击穿通道，但已在介质中形成局部放电或不完全击穿，由于固体绝缘的损伤是不可恢复的，在多次冲击或工频试验电压下，一系列的不完全击穿得以逐步发展，从而导致击穿电压下降的现象，称为固体介质的“累积效应”。6．受潮固体介质受潮后，其电导率和介质损耗均迅速增大，击穿电压也大幅降低。7.机械负荷使介质发生裂缝，击穿电压下降。三、提高固体电介质击穿电压

8、的方法1．改进制造工艺2．改进绝缘设计