[物理]高电压技术-第3章液体的绝缘特性与介质的电气强度33.ppt

但并非所有的固体电介质都能实现，例如云母、有机薄膜等介质困难就较大。对于这类固体电介质，通常采用简单电极试样系统。 若试样厚度t与下凹部分最小厚度d之比足够大（比值不小于5～10），则击穿往往发生在足够均匀电场的最小厚度处。 图3-17 获得均匀电场的电极试样系统 3.3.3 不均匀电介质的击穿 3.3.3 不均匀电介质的击穿 在含有气体（如气隙或气泡）或液体（如油膜）的固体电介质中，当击穿强度较低的气体或液体中的局部电场强度达到其击穿场强时，这部分气体或液体开始放电，使电介质发生不贯穿电极的局部击穿，这就是局部放电现象。这种放电虽然不立即形成贯穿性通道，但长期的局部放电，使电介质（特别是有机电介质）的劣化损伤逐步扩大，导致整个电介质击穿。 2. 局部放电 1）电的作用 带点粒子对电介质表面直接轰击作用，使有机电介质的分子主链断裂。 2）热的作用 带电粒子的轰击作业引起电介质局部的温度上升，发生热熔解或热降解。 3）化学作用 局部放电产生的受激分子或二次生成物的作用，使电介质收到的侵蚀可能比电、热作用的危害更大。 局部放电引起电介质劣化损伤的机理是多方面的，但主要有如下三个方面： 3.3.3 不均匀电介质的击穿 局部放电图与放电类型相关，不同的类型放电位置不同，以下三图是交流状态下局部放电的放电图。 图3-20 绝缘内部气泡的放电图形 图3-21 表面放电图形 3.3.3 不均匀电介质的击穿 图3-22 电晕放电图形 (a)放电部位 (b)放电图形 (c)较高电压时放电波形 3.3.3 不均匀电介质的击穿 3. 聚合物电介质的树枝化击穿 树枝化击穿是聚合物电介质在长时间强电场作用下发生的一种老化破坏形式，在介质中形成具有气化了的俨如树枝状的痕迹，树枝是充满气体的直径为皮米（1pm=10-12m）以下的细微“管子”组成的通道，如图3-23所示。 图3-23 电极尖端有、无气隙时的电树枝 3.3.3 不均匀电介质的击穿 树枝可以因介质中间歇性的局部放电而缓慢地扩展，更可以在脉冲电压作用下迅速发展，也能在无任何局部放电的情况下，由于介质中局部电场集中而发生。属于这些原因引起的树枝称为电树枝（如图3-23所示有、无气隙的树枝和图3-24所示为35kV聚乙烯电缆中的杂质电树枝）。 图3-24 35kV聚乙烯电缆中的杂质电树枝 1-电树枝 2-云雾状细微裂纹 3-杂质核心 3.3.3 不均匀电介质的击穿 树枝亦能因存在水分而缓慢发生，如在水下运行的200～700V低压电缆中也发现有树枝，一般称为水树枝，即直流电压下也能促进树枝化。此外，还有因环境污染或绝缘中存在杂质而引起的电化学树枝，如电缆中由于腐蚀性气体在线芯处扩散，与铜发生反应就形成电化学树枝。 树枝化的位置是随机的，即树枝引发于介质中各个高场强的点，例如粗糙或不规则的电极表面或介质内部的间隙、杂质等处。 3.3.3 不均匀电介质的击穿 小 结 在电场作用下，固体介质的击穿可分为电击穿、热击穿和不均匀电介质的击穿。 由于实际固体介质击穿还伴随有机械、热的、化学的等复杂过程，因而至今还没有建立起可以满意地解释所有击穿现象的理论。 实际电气设备中的固体介质击穿过程是错综复杂的，常取决于介质本身的特性、绝缘结构形式和电场均匀性。 第3章 固体电介质的击穿 3.1 固体电介质的极化与损耗 3.2 固体电介质的电导 3.3 固体电介质的击穿 3.3.1 固体电介质的热击穿 3.3.2 固体电介质的电击穿 3.3.3 不均匀电介质的击穿 第3章 固体电介质的击穿 当施加于电介质的电场增大到相当强时，电介质的电导就不服从欧姆定律了，实验表明，电介质在强电场下的电流密度按指数规律随电场强度增加而增加，当电场进一步增强到某个临界值时，电介质的电导突然剧增，电介质便由绝缘状态变为导电状态，这一跃变现象称为电介质的击穿。 介质发生击穿时，通过介质的电流剧烈地增加，通常以介质伏安特性斜率趋向于∞作为击穿发生的标志（见图3-12）。发生击穿时的临界电压称为电介质的击穿电压，相应的电场强度称为电介质的击穿场强。 图3-12 电介质击穿时的伏安特性 第3章 固体电介质的击穿 与气体、液体介质相比，固体介质的击穿场强较高，但固体介质击穿后材料中留下有不能恢复的痕迹，如烧焦或熔化的通道、裂缝等，即使去掉外施电压，也不象气体、液体介质那样能自行恢复绝缘性能。 固体电介质的击穿中，常见的有热击穿、电击穿和不均匀介质局部放电引起击穿等形式。