第五章高电压与绝缘技术精要.ppt

第二节液体和固体介质的电气特性 在低温时，极化损耗和电导损耗都较小 随着温度的升高，液体的黏度减小，偶极子转向极化增强，电导损耗也增大，tan?上升，并在t1时达到极大值 在t1tt2范围内, 分子热运动的增强妨碍了偶极子沿电场方向的有序排列,极化强度反而随温度的上升而减弱,由于极化损耗的减小超过了电导损耗的增加,所以总的tan?曲线随t的升高而下降并在t2 时达到极小值 在tt2以后，电导损耗随温度急剧上升，极化损耗不断减小而退居次要地位， tan? 将随温度升高而增大。 第二节液体和固体介质的电气特性 极性液体介质的ε和tan?与电源角频率ω的关系. 当ω较小时，偶极子的转向极化完全能够跟上电场的交变，极化得以充分发展，此时的ε最大，但此时偶极子的转向频率较低，因而极化损耗很小， tan?也小，且主要是由电导损耗引起的。 如ω减至很小时tan?反而又稍有增加，这是因为电容电流减小的结果。 随着ω的增大，当转向极化逐渐跟不上电场的交变时， ε开始下降，但由于转向频率增大仍会使极化损耗增加， tan?增大。一旦大到偶极子完全来不及转向时， ε值变到最小而趋于某一定值， tan?也变得很小，因为这时只存在电子极化了，在这样的变化过程中一定有一个tan? 的极大值，其对应的角频率为ω0。 第二节液体和固体介质的电气特性 固体介质损耗 无机绝缘材料 有机绝缘材料 第二节液体和固体介质的电气特性 相对介电常数与介质损耗角正切的测量方法：电桥法和谐振法 电桥法原理：电桥的测试原理是把试样作为一个桥臂，其他三个桥臂的阻抗是已知或可读数的，调节电桥达到平衡，再根据平衡条件，求出试样的并联等效电容和电阻，从而计算出试样的相对介电常数和损耗角正切。 谐振法：试样电容可根据替代法二次谐振下调谐电容的差求出。 第二节液体和固体介质的电气特性 第二节液体和固体介质的电气特性 第二节液体和固体介质的电气特性 第二节液体和固体介质的电气特性 第二节液体和固体介质的电气特性 第二节液体和固体介质的电气特性 液体介质的击穿 纯净液体介质的击穿理论：电子碰撞电离理论和气泡击穿理论 电子碰撞电离理论：当外电场足够强时，在阴极产生的强场发射或因肖特基效应发射的电子将被电场加速而具有足够的动能，在碰撞液体分子时可引起电离!使电子数倍增，形成电子崩。同时由碰撞产生的正离子将在阴极附近集结形成空间电荷层，增强阴极附近的电场，使阴极发射的电子数增多，当外施电压增大到一定程度时，电子崩电流会急剧增大，从而导致液体介质的击穿。 第二节液体和固体介质的电气特性 液体介质击穿特性： 纯净液体的密度增加时，击穿场强会增大； 温度升高时液体膨胀，击穿场强会下降； 由于电子崩的产生和空间电荷层的形成需要一定的时间，当电压作用时间很短时，击穿场强将提高，因此液体介质的冲击击穿场强高于工频击穿场强。 第二节液体和固体介质的电气特性 气泡击穿理论 在交流电压下，串联介质中电场强度的分布是与介质的εr成反比的，由于气泡的εr很小，近似为1，其电气强度又比液体介质的低得多，所以气泡必然先发生电离，气泡电离后温度上升，体积膨胀，密度减小，促使电离进一步发展。电离产生的带电离子撞击液体介质分子，使它又分解成气体，导致气体通道扩大，如果许多电离的气泡在电场中排列成气体小桥，击穿就可能在此通道中发生。 第二节液体和固体介质的电气特性 工程用液体介质的击穿过程及其特点 工程液体介质的特点是含有杂质 在均匀电场中，当工频电压升高到某值时油中可能会出现一个火花放电，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，电压再增加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。 第二节液体和固体介质的电气特性 液体介质击穿场强的测试方法 第二节液体和固体介质的电气特性 变压器油击穿电压的影响因素及其提高的方法 水分：水在变压器油中有两种状态，一是高度分散且分布非常均匀，可视为溶解状态；二是呈水珠状一滴一滴悬浮在油中，为悬浮状态。悬浮状态水滴在油中是十分有害的，因为它们在电场作用下将极化而沿电场方向伸长，会畸变油中的电场分布，并可能在电极间连成小桥 其他杂质：当油中还含有其他固体杂质时，击穿电压的下降程度随着杂质的种类和数量而异。 第二节液体和固体介质的电气特性 当油中含水量达到十万分之几时，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； 含水量达到万分之二时，击穿电压已下降至10kV，比不含水分时的击穿电压 下降很多倍； 含水量继续增加时，击穿电压下降已不多，这是因为只有一定数量的水分能悬浮于油中，多余的水分会沉淀到油的底部，但这对油的绝缘性能也是非常有害的。 第二节液体和固体介质的电气特性 油温 变压器油的击穿电压与温度的关系比较复杂，与电场的均匀度、油