液体和固体电介质的击穿特性ppt课件.ppt

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1、电气安全与电气试验第三章液体和固体电介质的击穿特性液体、固体电介质的电气强度比常压下的空气高很多，用它们作为绝缘介质，可以大大缩小导体间的绝缘距离，从而减小电气设备的体积液体、固体电介质是电气设备内绝缘的主要绝缘材料外绝缘属于自恢复绝缘，内绝缘属于非自恢复绝缘内绝缘的电气强度是用其所能耐受住的试验电压来衡量的，试验电压是根据系统可能的过电压水平而选定的3.1液体电介质的击穿特性液体电介质的击穿机理影响液体电介质击穿电压的因素提高液体电介质击穿电压的方法液体电介质不仅具有较高的电气强度，而且它的流动性使其还

2、具有散热和灭弧作用，同时可以与固体介质结合，填充固体电介质的空隙，从而大大提高绝缘的局部放电起始电压和绝缘的电气强度液体介质主要有天然的矿物油（变压器油、电容器油和电缆油）和人工合成油（硅油）一、液体电介质的击穿理论纯净的液体电介质：电击穿理论；气泡击穿理论。工程用液体电介质：气泡小桥击穿理论；(一)电击穿理论在外电场足够强时，电子在碰撞液体分子可引起电离，使电子数倍增，形成电子崩。同时正离子在阴极附近形成空间电荷层增强了阴极附近的电场，使阴极发射的电子数增多，导致液体介质击穿。液体密度比气体密度大得多，

3、电子的平均自由行程很小，必须大大提高场强才开始碰撞电离。所以液体电介质的击穿场强比气体的要高很多(二)气泡击穿理论（小桥理论）液体中出现气泡，在交流电压下，串联介质中电场强度的分布与介质的εr成反比。由于气泡的εr最小，其电气强度又比液体介质低很多，所以气泡必先发生电离。气泡电离后温度上升、体积膨胀、密度减小，这促使电离进一步发展。电离产生的带电粒子撞击油分子，使它又分解出气体，导致气体通道扩大。许多电离的气泡在电场中排列成气体小桥，击穿就可能在此通道中发生。（三）工程用变压器油的击穿过程及其特点可用气泡

4、击穿理论来解释击穿过程，它依赖于气泡的形成、发热膨胀、气泡通道扩大并积聚成小桥，有热的过程，属于热击穿的范畴。由于水和纤维的εr很大，易沿电场方向极化定向，并排列成杂质小桥。发生两种情况：(1)杂质小桥尚未接通电极时，则纤维等杂质与油串联，由于纤维的εr大以及含水分纤维的电导大，使其端部油中电场强度显著增高并引起电离，于是油分解出气体，气泡扩大，电离增强，这样下去必然会出现由气体小桥引起的击穿。(2)如果杂质小桥尚未接通电极，因小桥的电导大而导致泄漏电流增大，发热会促使汽化，气泡扩大，发展下去会出现气体小

5、桥，使油隙发生击穿。二、影响液体电介质击穿电压的因素变压器油的工频击穿电压和含水量的关系1.杂质（悬浮水、纤维）杂质的存在将极大地降低液体的击穿电压。电场越均匀、电压作用时间越长，杂质的影响越大。微量水分与变压器油的击穿电压关系如图耐压试验用标准油杯来检查油的质量平板电极间电场均匀，油中稍有受潮、含杂，击穿电压就明显下降规程规定：对于变压器油，在此油杯中的工频击穿电压要求在2540kv以上(与设备的额定电压有关)；电缆和电容器的用油，在油杯中的击穿电压常要求在50或60kv以上水在变压器油中有两种状态：

6、①溶解状态:高度分散、且分布非常均匀；②悬浮状态:呈水珠状一滴一滴悬浮在油中。2.温度标准油杯中变压器油工频击穿电压与温度的关系1-干燥的油；2-受潮的油水分在液体中的存在形式受温度的影响，随着温度的升高，水分从冰逐渐转变为悬浮状态的水滴、溶解状态的水和水蒸气。当水处于溶解状态时，对液体的影响最小。3电场均匀度优质油：保持油不变，而改善电场均匀度，能使工频击穿电压显著增大，也能大大提高其冲击击穿电压。品质差的油：改善电场对于提高其工频击穿电压的效果较差。在冲击电压下，由于杂质来不及形成小桥，故改善电场总是

7、能显著提高油隙的冲击击穿电压，而与油的品质好坏几乎无关。4.电压作用时间稍不均匀电场中变压器油的伏秒特性曲线电压作用时间越短，液体的击穿电压越高，因为形成杂质“小桥”需要时间。在电压作用时间短至几个微秒时击穿电压很高，击穿有时延特性，属电击穿；电压作用时间为数十到数百微秒时，杂质的影响还不能显示出来，仍为电击穿，这时影响油隙击穿电压的主要因素是电场的均匀程度；电压作用时间更长时，杂质开始聚集，油隙的击穿开始出现热过程，于是击穿电压再度下降，为热击穿。5、油压的影响不论电场均匀度如何，工业纯变压器油的工频击

8、穿电压总是随油压的增加而增加，这是因为油中气泡的电离电压增高和气体在油中的溶解度增大的缘故。三、提高液体电介质击穿电压的方法1.提高以及保持油的品质采用过滤等手段消除液体中的杂质，并且防止液体与空气接触从空气中吸收水分。该方法能够避免形成杂质“小桥”，从而达到提高击穿电压的目的。2.复盖层在金属表面紧贴一层固体绝缘薄层，使“小桥”不能直接接触电极，从而在很大程度上减小了泄漏电流，阻断了“小桥”热击穿的发展。适用于油本身品质较差