第三章(液固击穿).ppt

第三章 液体和固体介质的电气性能 主要内容 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 纯净液体的电击穿理论 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 纯净液体的电击穿理论 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。 纯净液体的电击穿理论 液体中气泡产生的原因： 电子流加热液体介质，分解出气体； 电子碰撞液体分子，使之解离产生气体； 电极表面吸附的气泡脱离出来； 电极上的凸起物上的电晕放电引起液体气化 气泡击穿机理 机理： 串联介质中，场强的分布与介质的介电常数成反比。气泡的 小于液体的 ，小于液体的 ，承担比液体更 高的场强，而气体耐电强度却低，因此，气泡先行电离。当电离的气泡在电场中堆积成气体通道，击穿在此通道内发生 非纯净液体电介质的小桥击穿理论 液体中的杂质在电场力的作用下，在电场方向定向，并逐渐沿电力线方向排列成 杂质的“小桥” 水分及纤维等的电导大，引起泄漏电流增大、发热增多，促使水分汽化、气泡扩大 液体电介质最后在气体通道中发生击穿 标准油杯 含水量的影响 液态水在油中的两种状态： 以分子状态溶解于油中 以乳化状态悬浮在油中 随着温度的变化而相互转化0 ℃～ 80 ℃ 在电场的作用下，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 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 * * 高电压技术 邱巍 电气工程系 输电教研室 High Voltage Technology 一、 常用的液体介质 变压器油、电容器油、电缆油等矿物油 二、分类 纯净的液体电介质 工程用液体电介质 三、击穿机理不同 电击穿理论 气泡击穿理论 小桥击穿理论 §3.2 液体电介质的击穿 二. 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 判断油的质量，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 0 0.02 0.04 20 40 Ub(kV) 含水量(%) 标准油杯实验 含纤维量的影响 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 电击穿 热击穿 电化学击穿 10-6 10-3 103 1 106 Eb t/s Ⅰ Ⅱ Ⅲ 二. 击穿理论 电击穿：在强电场下电介质内部电子剧烈运动，发生碰撞电离，破坏了固体介质的晶格结构，使电导增大而导致击穿。 特点：电压作用时间短、击穿电压高，电介质发热不显著；击穿场强与电场均匀程度密切相关，而与周围环境温度无关。 2. 热击穿：由于固体介质内部热不稳定性造成。 特点：热击穿电压随环境温度的升高而下降， 热击穿电压直接与散热条件有关 电压作用下 引起介质损耗， 使介质发热 发热大于散 热时，介质温 度不断升高 介质分解、 熔化、碳化 或烧焦 热击穿 3. 电化学击穿：固体介质在长期工作电压下，由于介质内部发生局部放电等原因，使绝缘劣化，电气强度逐渐下降并引起的击穿。 局部放电使电介质劣化损伤的机理： 放电过程产生活性气体O3、NO、NO2等对介质产生氧化和腐蚀作用，使介