固体液体和组合绝缘的电气强度介质的击穿课件.ppt

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1、第四章：固体、液体和组合绝缘的电气强度介质的击穿气、固、液三种电介质中，固体密度最大，耐电强度最高固体电介质的击穿过程最复杂，且击穿后是唯一不可恢复的绝缘普遍规律：任何介质的击穿总是从电气性能最薄弱的缺陷处发展起来的，这里的缺陷可指电场的集中，也可指介质的不均匀性§4.1固体电介质击穿的机理电工纸板的击穿电压与电压作用时间的关系1.固体电介质击穿特性的划分AB：电击穿C：热击穿电击穿理论建立在固体电介质中发生碰撞电离基础上，固体电介质中存在少量传导电子，在电场加速下与晶格结点上的原子碰撞，从而击穿2.电击穿3.热击穿交变电压下电瓷

2、的击穿电压与温度的关系热击穿的概念：由于介质损耗的存在，固体电介质在电场中会逐渐发热升温，温度升高导致固体电介质电阻下降，电流进一步增大，损耗发热也随之增大。在电介质不断发热升温的同时，也存在一个通过电极及其它介质向外不断散热的过程。如果同一时间内发热超过散热，则介质温度会不断上升，以致引起电介质分解炭化，最终击穿，这一过程称为电介质的热击穿过程。热击穿的理论分析电压：U1＞U2＞U3曲线1,2,3：电介质发热量Q与介质中最高温度tm的关系直线4：表示固体介质中最高温度大于周围环境温度t0时，散出的热量Q与介质中最高温度tm的关系不

3、同外施电压下介质发热散热与介质温度的关系曲线1：发热永远大于散热，介质温度将不断升高，在电压U1下最终必定发生热击穿不同外施电压下介质发热散热与介质温度的关系曲线3：tta时：曲线在直线4之上，不发生热击穿，介质温度逐渐升高并稳定在ta，称ta为稳定热平衡点t>tb时：情况类似曲线1，最终发生热击穿t=tb时：发热等于散热，但因扰动使t大于tb，则介质温度上升，回不到tb，直至热击穿。称tb为不稳定热平衡点ta

4、热击穿电压；tk为临界热击穿温度不同外施电压下介质发热散热与介质温度的关系§4.2影响固体介质击穿电压主要因素电压的作用时间温度电场均匀度和介质厚度电压频率受潮度的影响机械力的影响多层性的影响累积效应的影响§4.3提高电介质击穿电压的方法改进绝缘设计如采取合理的绝缘结构，使各部分绝缘的耐电强度能与共所承担的场强有适当的配合；改善电极形状及表面光洁度，尽可能使电场分布均匀，把边缘效应减到最小；改善电极与绝缘体的接触状态，消除接触处的气隙或使接触处的气隙不承受电位差。改进制造工艺清除固体电介质中残留的杂质、气泡、水分等改善运行条件注意防

5、潮，加强散热冷却等。§4.4固体电介质的老化1.环境老化：光氧老化（主要）、臭氧老化、盐雾酸碱等污染性化学老化。老化——电气设备的绝缘在长期运行过程中会发生一系列物理变化(如固体介质软化或熔解,低分子化合物及增塑剂的挥发)和化学变化(如氧化,电解,电离,生成新物质),致使其电气,机械及其他性能逐渐劣化。概念：在电场的长时间作用下逐渐使介质的物理、化学性能发生不可逆的劣化，最终导致击穿。电老化的类型：电离性老化、电导性老化和电解性老化。前两种主要在交流电压下产生，后一种主要在直流电压下产生2固体电介质的电老化树老化类型：电树老化和水树

6、老化树老化的原因电离性老化电导性老化树枝老化Tree-like树枝状Bush-like灌木丛状chestnut-like栗子状树枝老化的一般形状电介质中的树枝老化3热老化在较高温度下，固体介质会逐渐热老化。热老化的主要过程为热裂解、氧化裂解、交联、以及低分子挥发物的进出。热老化的象征大多为介质失去弹性,变僵硬，变脆．发生龟裂。设备“绝缘寿命”与其“工作温度”之间的关系：蒙辛格热老化规则:该类设备绝缘的工作温度如提高10℃（或8℃，6℃），绝缘寿命便缩短到原来的一半。电介质的耐热等级介质热老化的程度主要决定于温度及介质经受热作用的时间

7、。为此国际电工委员会按照材料的耐热程度划分耐热等级。如YAEBFHC90105120130155180>180℃根据这个绝缘耐热等级可以进行设备运行负荷的最佳经济性设计§4.5液体电介质击穿的机理液体电介质：纯净的液体电介质工程用液体电介质（水分+杂质）击穿机理不同：电击穿理论、气泡击穿理论小桥击穿理论液体中因强场发射等原因产生的电子，在电场中被加速，与液体分子发生碰撞电离在极不均匀电场中变压器油的击穿过程，先在尖电极附近开始电离，电离开始阶段以后是流注发展阶段，流注分级地向另一电极发展，放电通道出现分枝，最后流注通道贯通整个间隙与

8、长空气间隙的放电过程很相似/221.纯净液体电介质的电击穿理论当外加电场较高时，液体介质内由于各种原因产生气泡1）电子电流加热液体，分解出气体；2）电子碰撞液体分子，使之解离产出气体；3）静电斥力，电极表面吸附的气泡表面积累电荷，当静