固体液体和组合绝缘的电气强度ppt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，所谓的缺陷可以指电场的集中，也可指介质的不均匀性。击穿特性：一般情况下，在气、液、固三种电介质中，固体密度最大，耐电强度也最高。耐电强度:空气一般在3～4kV/mm;液体一般在10～20kV/mm;固体一般在十几～几百kV/mm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。§4-1固体介质的击穿23固体介质击穿特性曲线3区域A：击穿时间小于10s的区域，此范围内击穿电压随击穿时间的缩短而提高。类似

2、于气体介质击穿的伏秒特性。区域B：击穿时间在100.2s范围的区域，此范围内击穿电压恒定，与时间无关。这两个区域内的击穿都具有电击穿的性质4电工纸板的击穿电压与电压作用时间的关系41电击穿固体介质的电击穿是指仅仅由于电场的作用而直接使介质破坏并丧失绝缘性能的现象，电击穿过程与气体中相似，碰撞电离形成电子崩，固体电介质中存在的少量传导电子，在电场加速下与晶格结点上的原子碰撞，当电子崩足够强时破坏介质晶格结构导致击穿。在介质的电导很小，又有良好的散热条件以及介质内部不存在局部放电的情况下，固体介质的击穿通常为

3、电击穿。5电击穿的主要特征：击穿电压高，击穿时间短；与周围环境温度无关；除时间很短的情况，与电压作用时间关系不大；介质发热不显著；电场均匀程度对击穿有显著影响；体积效应：击穿场强数据分散性很大，与材料不均匀性有关。加大试样的面积或体积，使材料弱点出现的概率增大，会使击穿场强降低。6累积效应:固体介质在冲击电压多次作用下，其击穿电压有可能低于单次冲击作用时的值。因为固体介质为非自恢复绝缘，如每次冲击电压下介质发生部分损伤，则多次作用下部分损伤会扩大而导致击穿。有累积效应基本无累积效应有机材料玻璃、云母等无机材料

4、固体介质冲击电压试验时的累积效应72热击穿绝缘介质在电场作用下，会因电导电流和介质极化引起介质损耗，使介质发热。介质电导率随温度的升高而急剧增大，因此介质的发热因温度的升高而增加。如果介质中产生的热量总是大于散热，则温度不断上升，以致引起电介质分解、熔化、炭化或烧焦，造成材料的热破坏而导致击穿，这一过程称电介质的热击穿过程。T↑—G↑—I↑—T↑↑U↑—I↑—tanδ↑—T↑↑U较小时，在绝缘能够耐受的温度下达到热平衡，否则达到破坏温度。持续电压作用下，有足够的时间到达稳态。8介质发热（曲线1，2，3）及散热

5、（曲线4）与介质温度的关系U1>U2>U3发热曲线3与散热曲线有两个交点，即热平衡点Ta和Tc。Ta稳定，Tc不稳定曲线2与曲线4相切，只有一个热平衡点Tb，但不稳定。U2是临界热击穿电压，Tb则是热击穿的临界温度根本不存在热平衡点，必然发生热击穿9热击穿的主要特征：击穿电压较低，击穿时间较长；击穿电压与环境温度、周围媒质的散热能力和散热条件有关；击穿电压与电压作用时间有关；击穿电压与频率有关：击穿电压与介质本身的耐热能力有关；击穿电压与介质尺寸有关。103电化学击穿机理：介质劣化的结果局部放电使介质引起化学

6、离解，形成树枝状通道，这些树枝状通道，随时间推移不断伸长，使绝缘进一步劣化，最终发展到整个电介质击穿。特点：击穿由绝缘性能下降引起，比电击穿和热击穿电压低，可以在工作电压下发生。1112电介质中的树枝老化12局部放电的危害：13放电过程产生的活性气体O3、NO、NO2等对介质的氧化、腐蚀作用放电过程有带电粒子撞击介质，引起局部温升，加速介质氧化并使局部电导和介质损耗增大带电粒子的撞击还可能切断分子结构，导致介质破坏局放对有机介质的影响尤为显著。131.电压作用时间2.电场均匀程度与介质厚度3.温度4.受潮5.

7、累积效应§4-2影响固体介质击穿电压的因素14t↑—Ub↓。1min击穿电压与长时间的击穿电压差不多。所以通常用1min工频试验电压估计固体介质的热击穿电压。1、电压作用时间浸油电工纸板的击穿电压与电压作用时间的关系15如果电压作用时间很短（例如0.1s以下），固体介质的击穿往往是电击穿，击穿电压较高。随着电压作用时间的增长，击穿电压将下降，如果在加电压后数分钟到数小时才引起击穿，则热击穿往往起主要作用。工频交流1min耐压试验中试品被击穿，常常是电和热双重作用的结果。16许多有机绝缘材料的短时间电气强度很高

8、，但它们耐局部放电的性能往往很差，以致长时间电气强度很低，这一点必须予以重视。在那些不可能用油浸等方法来消除局部放电的绝缘结构中（例如旋转电机），就必须采用云母等耐局部放电性能好的无机绝缘材料。17电击穿与温度无关，这时的击穿场强很高；环境温度越高、散热越差（厚度），热击穿电压越低；2、温度工频电压下电瓷的击穿电压与温度的关系临界温度t0不是该固体介质固有的物理常数，而是随固体介质的厚度、冷却条件和