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* * * * 一、纯净液体介质的击穿理论 主要有两大类: ●电子碰撞电离理论(亦称电击穿理论) ●气泡击穿理论 二、工程用液体介质的击穿过程及其特点 工程用变压器油等含有各种杂质,由于水和纤维等杂质 的εr很大,很易沿电场方向极化定向,并排列成杂质小桥而 引起击穿。相应的理论可称为小桥击穿理论。 工程用变压器油的击穿有如下特点:在均匀电场中,当工频电压升高到某值时油中可能出现一个火花放电,但旋即消失(即这个火花没有引起油间隙击穿),油又恢复其电气强度;电压再增油中又可能出现火花,但可能又旋即消失;这样反复多次,最后才会发生稳定的击穿。 绝缘杯体 黄铜电极 图3-15 我国采用的标准试油杯(单位:mm) 油间隙距离2.5mm 判断变压器油的质量,主要依靠测量其电气强度、tanδ和含水量等。其中最重要的试验项目是用标准油杯测量油的工频击穿电压。我国采用的标准油杯如下图所示,极间距离为2.5mm,电极是直径等于25mm的圆盘形铜电极,为了减弱边缘效应,电极的边缘加工成半径为2.5mm的半圆,可见极间电场基本上是均匀的。 图3-16 变压器油在标准油杯中的工频击穿电压Ub和含水量W的关系 W为1×10-4时已使油的击穿强度降得很低。含水量再增大时,影响程度反而减弱了 三、变压器油击穿电压的影响因素及其提高的方法 (一)水分和其他杂质 水在变压器油中有两种存在状态: 溶解状态和悬浮状态。 对油的击穿强度影响大的是呈悬浮状态的水分。图3-16表示在常温下油的含水量对均匀电场油间隙的工频击穿电压的影响。 当油中还含有其他固体杂质 时,击穿电压的下降程度随杂质 的种类和数量而异。图3 – 17表 示这种关系,其油间隙是由一对 球电极构成,为稍不均匀电场。 纤维的含量即使很少,但对击穿 电压就有很大的影响,这是因为 纤维是极性介质并且易吸潮,很 易沿电场方向极化定向而排列成 小桥。从油中分解出来的碳粒却 对油的击穿电压影响不大。 (二) 油 温 干燥的油 受潮的油 图3-18 标准油杯中变压器油工频击穿电压与温度的关系 干燥油的击穿强度与温度没有多大关系 0~80℃,Ub 随T的提高而上升(因部分水分从悬浮状态转为溶解状态);温度再升高,Ub开始下降(水分汽化);低于0℃,Ub上升是由于水滴冻结成冰粒 (三)电场均匀度 保持油温不变,而改善电场的均匀度,能使优质油的工频击穿电压显著增大,也能大大提高其冲击击穿电压。品质差的油含杂质较多,故改善电场对于提高其工频击穿电压的效果也较差。而冲击电压下,由于杂质来不及形成小桥,故改善电场总是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。 (四) 电压作用时间 第三节 固体介质的击穿 固体介质的固有击穿强度要比液体和气体介质高得多,其击穿的特点是击穿场强与电压的作用时间有很大的关系。 固体介质击穿后,会在击穿路径留下放电痕迹,如烧穿或熔化的通道以及裂缝等,从而永远丧失其绝缘性能,故为非自恢复绝缘。 一、固体介质的击穿理论 ● 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。 固体介质中存在少量处于导带能级的电子(传导电子),它们在强电场作用下加速,并与晶格结点上的原子(或离子)不断碰撞。当单位时间内传导电子从电场获得的能量大于碰撞时失去的能量,则在电子的能量达到了能使晶格原子(或离子)发生电离的水平时,传导电子数将迅速增多,引起电子崩,破坏了固体介质的晶格结构,使电导大增而导致击穿。 一、固体介质的击穿理论 ● 电击穿 在介质的电导(或介质损耗)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电击穿,其击穿场强一般可达105~106 kV/m,比热击穿时的击穿场强高很多,后者仅为103 ~104 kV/m。 电击穿的主要特征为:击穿电压几乎与周围环境温度无关;除时间很短的情况外,击穿电压与电压作用时间的关系不大;介质发热不显著;电场的均匀程度对击穿电压有显著影响。 ● 热击穿 概念: 热击穿是由于固体介质内的热不稳定过程造成的。当固体介质较长期地承受电压的作用时,会因介质损耗而发热,与此同时也向周围散热,如果周围环境温度低、散热条件好,发热与散热将在一定条件下达到平衡,这时固体介质处于热稳定状态,介质温度不会不断上升而导致绝缘的破坏。但是,如果发热大于散热,
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