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四、提高液体介质击穿电压的方法 1.提高并保持油的品质 提高:去杂质、水分、有机酸:(制造时过滤) 去气体:(制造时真空注油) 保持:装置吸附剂过滤器,可使正在运行的油不断净化 2 .覆盖层 在金属电极上贴固体绝缘薄层,可阻断杂质小桥 油本身品质越差,电压作用时间越长,效果越好。 3 .绝缘层 当覆盖层厚度增大,本身承担一定电压时,成为绝缘层。 用在不均匀电场中,被覆在曲率半径较小的电极上 。 4 .屏障 放在电极间油间隙中的固体绝缘板 作用:a.割断杂质小桥的形成 b.使另一侧油隙的电场变均匀(不均匀场中) 在极不均匀场中效果明显。面积应足够大 * * 液体介质和固体介质广泛用作电气设备的内绝缘。应用的最多的液体介质是变压器油以及电容器油和电缆油。用作内绝缘的固体介质常见的有绝缘纸、纸板、云母、塑料等, 以及用于制造绝缘子的电瓷、玻璃和硅橡胶等。 Chapter 4. 液体和固体介质的电气性能 一. 常用的液体介质 二. 液体电介质的击穿理论 目前常用的主要有变压器油、电容器油、 电缆油等矿物油 电击穿:认为在电场作用下,阴极上由于强场发射或热发射出来的电子产生碰撞电离形成电子崩,最后导致液体击穿 §4.1 液体电介质的击穿 气泡击穿:认为液体分子由电子碰撞而产生气 泡,或在电场作用下因其它原因产生气泡,由气泡内的气体放 电而引起液体击穿。 液体中气泡产生的原因: 阴极的强场发射或热发射的电子电流加热液体介质,分解出气体; 由电场加速的电子碰撞液体分子,使液体分子解离产生气体; 电极表面吸附的气泡脱离出来; 电极上尖的或不规则的凸起物上的电晕放电引起液体气化 液体中沿气泡击穿过程: 交流电压下串联介质中 的分布与 成反比 气体的击穿场强 比液体低得多 气泡先电离 电离产生的带电粒子撞击 液体分子,使之分解出气 体,扩大气体通道 电离的气泡在电场作用 下容易排列形成连通两 极的气体“小桥”,击穿 沿“小桥”通道发生 气泡温度升高、 体积膨胀、电离 进一步发展 工程用变压器油的击穿机理:(小桥理论) 工程用变压器油中含有水分和纤维等杂质,由于它们的 很大 容易沿电场方向极化定向,排列成杂质小桥: 1. 如果杂质小桥尚未接通电极,则纤维等杂质与油串联,由于 纤维的 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,这样发展下去必然会出现由气体小桥引起的击穿。 2. 如果杂质小桥接通电极,因小桥的电导大而导致泄漏电流增 大,发热会促使水分汽化,气泡扩大,发展下去也会出现气 体小桥,使油隙发生击穿。 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,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 工程用变压器油的击穿特点: 判断油的质量,依靠测量其电气强度、tgδ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极间距离为2.5mm,电极是直径等于25mm的圆盘型铜电极,电极的边缘加工成半径为2.5mm的半圆以减弱边缘效应。 三. 影响变压器油击穿电压的因素 2. 电压作用时间 3. 电场均匀度 4. 温度 油品质的影响:含水量、含纤维量、含气量 5. 压力 潮湿的油由0℃开始 上升时,一部分水分从悬浮状态转为害处较小的溶解状态,使击穿电压上升;超过80 ℃后,水开始汽化,产生气泡,引起击穿电压下降,从而在60 ℃~80℃间出现最大值 水分和油温 悬浮状水滴在油中是十分有害的,如右图,当含水量为 万分之几时,它对击穿电压就有明显的影响,这意味着油中已出现悬浮状水滴;含水量达0.02%时击穿电压已下降至约15kV,比不含水分时低很多 。含水量继 0 0.02 0.04 20 40 Ub(kV) 含水量(%) 续增大击穿电压下降已不多,因为只有一定数量的水分能悬浮于水中,多余的会沉淀到油底部。 标准油杯实验 一. 固体介质击穿的特点 击穿场强一般比气体和液体电介质高得多;空气30kV/cm,变压器油120~250 kV/cm,云母(电击穿)2000~3000kV/cm 击穿场强与电压作用时间有很大的关系; 绝缘是非自恢复的,一旦发生击穿,其绝缘性能不能再自行恢复; §4.2 固体电介质的击穿 短时电压 周期性过电压 交流试验电压 持续运行电压 电
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