第2章液固体介质的绝缘强度.ppt

* * * * * * 2.热击穿 由于介质在E作用下，因损耗而发热，导致温度不断上 升，超过了材料的耐热能力，造成介质的热破坏，称为热 击穿 特点： (1)Ub随环境温度 而指数 (2)Ub不随厚度成正比 (3)电压频率 Ub (4)热积累需时间 当 U上升快 或加压时间短 Ub 电介质在长期运行中会发生 环境老化：太阳光、雾、氧、臭氧、污秽 盐酸碱 等引起电气性能 电老化：在E作用下 电介电离氧化 形成新的物质使绝缘性能 热老化：由高温引起 热裂解氧化解交联 低分子挥发物的逸出 机械强度 变软、变形 电气性能 绝缘性能 以至在 正常工作U下 短时过电压下 击穿 3.电化学击穿： 电化学击穿 2.3.2 影响固体电介质击穿电压的因素 1.电压作用时间 时间短 时间长 电击穿 热击穿起决定作用 电热联合作用 2.电场均匀程度 均匀介质处于均匀电场中 Ub较高 Ub∝介质厚度d 均匀介质在非均匀电场中不均匀介质在均匀电场中 边缘效应 电场边缘处有局部放电引起Ub下降 d Ub稍有 电场更不均匀散热能力 工程中不能依靠 d来 Ub 3.受潮 受潮后Ub会迅速 对不易受潮材料如聚四氟乙烯受潮后击穿电压降 一半左右；对容易受潮材料如纸、纤维等受潮后 冲击电压可降为几百分之一 4.累积效应 Ub随作用次数 而 这是因为在U作用下受到了不完全击穿的损害， 是不可逆过程，再次作用会使损害进一步发展 2.3.3 提高固体电介质击穿电压的方法 1.改进绝缘设计 采用合理的绝缘结构，改善电极形状及表面光洁度， 尽量使电场均匀，消除接触气隙，确保可靠密封 2.改进制作工艺 尽可能消除残留的杂质、气泡、水分等 3.改善影响环境 防潮、防尘和防止有害气体的侵蚀，加强散热冷却 2.4 绝缘介质的其它特性 介质在电场下的极化、电导、损耗、击穿等电气性能外， 还有其它一些重要特性 热性能：耐热等级、耐弧性、软化点、粘度 机械性能：脆性、塑性和弹性 吸潮性能 生化性能：化学稳定性 抗腐蚀性、抗溶性、抗氧化性、抗生物性 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 液、固体介质广泛应用于电气设备的内绝缘 液体介质：绝缘、冷却剂、灭弧材料 固体介质：绝缘、支撑、极间屏障 — 提高气体、液体绝缘介质的绝缘强度 液、固体介质与气体介质相比的特点： 1.固体为非自恢复绝缘 2.作为内绝缘不受大气条件变化的影响 3.液体、固体介质存在老化问题 表征绝缘材料性能的几个基本电气参数： ε －介电常数 －表征极化强弱 ρ －电阻率 －表征导电性能 γ －电导率 －表征漏电性能 tgδ －介质损耗角正切 －表征介质损耗大小 E0 －击穿场强 －表征绝缘性能（耐电性能） 第2章 液体和固体介质的绝缘强度 2.1 介质的极化、电导和损耗 在电场力作用下，使介质原子正负电荷中心沿电场 方向产生有限位移的现象，称为电介质的极化。 1.极化的特征： 真空时：直流电压U对电容器充电 极板上电荷：Q0 电容器的电容量：C0=Q0/U=ε0A /d A ：极板面积 d ：极间距离 ε0：真空的介电常数（8.86×10-14F/cm） U 2.1.1 电介质的极化 中心位置两极分化形成电矩，产生与外施电场E方向相反的E，在介质表面出现束缚电荷 放入介质时：直流电压U对电容器充电，极板上电荷为Q0+ΔQ0 ΔQ0就是介质极化引起的 εr的物理意义：电极间加入电介质后，电极化引起的电容量比真空时的电容量加大的倍数 因此可以用εr来表征介质极化的强弱 气体εr≈1