液体及固体介质的电气特性.ppt

第四节 组合绝缘的电气强度 对高压电气设备绝缘，除了必须有优异的电气性能外，还要求有良好的热性能、机械性能及其他物理-化学性能，单一品质电介质往往难以同时满足这些要求，所以实际绝缘一般采用多种电介质的组合 概述 第四节 组合绝缘的电气强度 组合绝缘介质的配合特性 绝缘常见形式：多种介质构成的层叠绝缘 电场特性：理想情况下，组合绝缘中各层绝缘承受的电场强度与其电气强度成正比。 直流电压下——各层绝缘分担的电压与其绝缘电阻成正比，即各层中的电场强度与其电导率成反比。 电场最强的地方用电气强度高、电导率大的材料 工频交流和冲击电压下——各层所承担的电压和各层电容成反比，即各层中的电场强度与其相对介电常数成反比。 电场最强的地方用电气强度高、介电常数大的材料 高电压技术 高电压技术 第三章 液体和固体介质的电气特性 */90 液体电介质的击穿 液体电介质的击穿理论 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 液体电介质的击穿理论 液体电介质 纯净的液体电介质 电击穿理论 小桥击穿理论 气泡击穿理论 工程用液体电介质 纯净液体电介质的电击穿理论（电子碰撞电离理论） 与气体放电汤逊理论相似 在外电场足够强时，电子碰撞液体分子引起电离，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，电子的平均自由行程很小，积累能量困难，所以纯净液体的击穿场强比气体大得多。 纯净液体电介质的气泡击穿理论 液体中出现气泡 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 气泡εr 最小，将承担高场强，且电气强度比液体介质低很多 气泡先发生电离 气泡电离后温度上升、体积膨胀、密度减小 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 许多的气泡在电场中排列成气体小桥贯穿两极 击穿在通道中完成 击穿过程 气泡的产生 电子电流加热液体，分解出气体； 电子碰撞液体分子，使之解离产出气体； 静电斥力，电极表面吸附的气泡表面积累电荷，当静电斥力大于液体表面张力时，气泡体积变大； 电极凸起处的电晕引起液体气化。 工程液体电解质的击穿（变压器油） 工程液体的特点：含有杂质、纤维等， εr很大（变压器油εr=2.2） 由于水和纤维的εr很大，易沿电场方向发生极化，并排列成杂质小桥。 小桥击穿理论 杂质中电导大 泄漏电流增加，导致发热 水分汽化 气泡扩大 杂质中εr大 油中电场强度增高 引起油电离 油分解出气体气泡扩大 气泡因电离或发热而不断扩大，排列成气体小桥贯穿两极，液体最终在气体通道中击穿 第二节 液体电介质的击穿 影响液体电介质击穿电压的因素 液体介质本身品质的影响 含水量 液态水在油中的两种状态： 以分子状态溶解于油中，对击穿电压影响不大 以乳化状态悬浮在油中，易形成“小桥”使击穿电压明显下降 含0.1%的水分，油的击穿电压降到干燥时的15%~30% 图3-16 变压器油的工频击穿电压和含水量的关系 第二节 液体电介质的击穿 含纤维量 电场作用下，纤维形成“小桥”，使油的击穿电压降低； 有很强的吸附水分的能力，联合作用使击穿电压降低更为严重。 含碳量 碳粒的产生：电弧 碳粒对油耐电强度作用的两个方面： 碳粒具有较好的导电性，局部场强增加，击穿电压降低； 活性碳粒有很强的吸附水分和气体的能力。 第二节 液体电介质的击穿 含气量 溶解在油中气体影响较小，黏度和耐电强度稍降。 所溶气体的来源：直接、分解、电解 第二节 液体电介质的击穿 判断变压器油的质量，主要依靠测量其电气强度、 tg? 和含水量。其中最重要的实验项目就是用标准油杯测量油的工频击穿电压。 米 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，保证了极间电场极板上是均匀的。 用来灌注高压电力变压器等的变压器油，其工频击穿电压在25～40kv以上 灌注高压电缆和电容器的用油，其工频击穿电压在50kV或60kV以上 第二节 液体电介质的击穿 温度 干燥的油（曲线1）：随油温升高，电子碰撞电离过程加剧，击穿电压下降 潮湿的油（曲线2） 温度由0℃开始 上升：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，在60 ℃～80℃间出现最大值 3-18 第二节 液体电介质的击穿 电场均匀度 油的纯净程度较高时 改善电场的均匀程度能使工频或直流电压下的击穿电压明显提高 油的品质较差时 由于杂质的聚集和排列已使电场畸变，改善电场，击穿电压提高不明显 含杂质的油受冲击电压作用，杂质来不及运