《峡大学高电压技术》PPT课件.ppt

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67，比油

2、的介电常数1.82.8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。,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Ub2540kV 。 对电容器油及电缆油，其标准油杯中的击 穿电压一般为Ub5060kV 。,图32 电子式试油器,1,2,标准试 油杯,平板电 极间的2.5mm间隙,1杂质（悬浮水

3、、纤维）,影 响 液 体 电 介 质 击 穿 电 压 的 因 素,2温度,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 ，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

4、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35 真空滤油机,包覆盖层,图36 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37 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

5、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.电压作用时间,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，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

6、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的方法,1改进制造工艺,2改进绝缘设计,3改善绝缘的运行条件,3.3 电介质的老化,固体及液体电介质，性能随时间的增长而逐渐劣化，其电气及机械强度降低，介质损耗及电导增大等等，这一现象称为电介质的老化

7、。引起电介质老化的因素，主要有热的作用、电的作用、机械力的作用以及水分、氧气等的作用。,一、电老化,绝缘内部的局部放电造成,电老化的三种形式: 电解性老化-直流电压 电离性老化(电树枝)-交流电压 电导性老化(水树枝)-交流电压,二、热老化,1耐热性,电介质在热的长期作用下发生化学反应，使其电气性能和其他性能逐渐变差，称为热老化。主要决定于温度和热作用时间。,电介质的耐热性是指保证其运行安全可靠时能承受的最高允许温度。,短时耐热性,热劣化与长期耐热性,2电介质的耐热等级,3电介质的耐寒性,耐寒性是绝缘材料在低温下保证安全运行的最低许可温度，否则，固体可能变脆、开裂；液体可能凝固。,表31 电介

8、质的耐热等级,三、受潮老化,它将加速电老化及热老化过程，缩短绝 缘的寿命。,四、机械力的影响,固体绝缘材料按其机械性能有脆性、塑 性和弹性三种。,知识点,液体、固体电介质的击穿机理 影响液体、固体电介质击穿电压的因素 提高液体、固体电介质击穿电压的方法 电介质的耐热性能,重点和难点,影响液体、固体电介质击穿电压的因素 提高液体、固体电介质击穿电压的方法,本 章 小 结,工程中的液体电介质的击穿过程用“小桥”理论解释。影响液体 电介质击穿电压的最主要因素是液体电介质的品质。提高液体 电介质击穿电压的方法也主要是提高液体电介质的品质，防止 液体电介质中“小桥”的形成。,固体电介质的击穿形式有：电击穿、热击穿、电化学击穿。冲 击电压下会发生电击穿；电介质受潮或设备负荷太高，使电介 质温度太高，会发生热击穿；设备使用年限较长，电介质出现 严重老化，会发生电化学击穿。