2.高电压技术第二课讲稿.ppt

电介质的功率损耗简称介质损耗 R C r ?C 电介质的能量损耗 电导 极化 游离 介质损耗 U I ? 介质损耗的基本概念 RP CP U I ? 2.用介质损耗角的正切tgδ来表示介损(并联电路) RS CS U I ? 2.用介质损耗角的正切tgδ来表示介损(串联电路) tg? 是衡量材料本身在电场损耗能量并转变为热能的一个宏观的物理参数称之为介质损耗角正切。 中性及弱极性介质： tg? 较小 极性介质： tg? 较大 2.用介质损耗角的正切tgδ来表示介损 由于: (1).P值与试验电压U的高低等因素有关; (2).tgδ是与电压、频率、绝缘尺寸无关的量，而仅取决于电介质的损耗特性。 (3)tgδ可以用高压电桥等仪器直接测量. 所以表征介损用介质损失角的正切tgδ来表示，而不是用有功损耗P来表示. 2.用介质损耗角的正切tgδ来表示介损 3.影响tgδ的因素 （1）温度的影响 （2）频率的影响 （3）电压的影响 在电场强度不很高时，tgδ不变； 在电场强度较高时， tgδ随电场强度升高而迅速增大。 液体介质击穿机制 电击穿 热击穿（气泡或其他悬浮杂质导致） 电化学击穿 绝缘媒质 冷却媒质(如在变压器中) 灭弧媒质(如在断路器中) 液体介质的三大作用 第四节.液体电介质的击穿特性 电击穿理论认为，在电场作用下，阴极上由于强电场发射或热发射出来的电子产生碰撞电离形成电子崩，最后导致击穿。与气体中自持放电的形成相类似。纯净的液体中的击穿过程可以用电击穿理论解释。由于液体密度远较气体的大，电子自由行程很小，所以纯净液体介质的击穿强度大大超过气体的击穿强度。 气泡击穿理论认为，当油中存在或电极上附着有气泡时，在交流电压下，由于气泡中的场强与油中的场强按各自的介电常数成反比分配，从而汽泡中承受着较大的场强。但汽体的击穿场强又比油的低得多，所以总是气体先发生电离。这又使气泡温度升高，体积膨胀，电离将进一步发展。而带电粒子撞击油分子，使油又分解出气体，扩大气体通道。电离的气泡在电场作用下容易排列成连通两极的“小桥”，这时击穿就可能在此通道中发生。 四.液体电介质的击穿特性 四.液体电介质的击穿特性 1.“小桥”理论(即 :“气泡”击穿理论) 变压器油的击穿主要原因,在于杂质的影响，而杂质是水分、受潮的纤维和被游离了的气泡等构成，它们在电场的作用下，在电极间逐渐排列成为小桥，从而导致击穿。 2. 影响液体电介质击穿电压的因素 （1）自身品质因素：杂质的多少（含水量、纤维量、气量） 通过标准油杯中变压器油的工频击穿电压来衡量油的品质 （2）温度 （3）电压作用时间 加压后短至几个微秒时，表现为电击穿，击穿电压很高 当电压作用时间大于毫秒级时，表现为热击穿，击穿电压随作用时间增加而降低 （4）电场均匀程度 电场愈均匀，杂质对击穿电压的影响愈大分散性也愈大，击穿电压也愈高 5.提高液体电介质击穿电压的措施 （1）过滤 （2）防潮 （3）脱气 （4）覆盖层 （5）绝缘层 （6）屏障 第五节.固体电介质的击穿 1.击穿形式 (1).电击穿 (2).热击穿 (3).电化学击穿 热击穿的机制 热击穿是由电介质内部的热不稳定所造成的。在介质内部耗散的热量使介质温度升高， 从而增大介质的电导和tg?，这反过来又使温度进一步升高。若到达某一温度后．发热等于 散热．温度即终止上升。介质处于热稳定状态，不会导致绝缘强度的破坏。然而这一稳定状态不是在任何电压下都可能建立的。 当达到某一临界电压时，在所有温度下，发热量总是大于散热量。这时介质的温度将持续上升(电流增大)，直到产生热破坏(烧成导电通道)， 并永远丧失其绝缘性能，这就是热击穿。 热击穿的机制 在交流电压作用下介质的功率损耗 P 随温度的升高而增大； 单位时间产生的热量与介质损耗 P 成正比； 单位时间内散出的热量（热量只能从电极两边散出） 当电压为较低值U1时，Q1与Q2相交于A点，对应的温度为tA。一旦温度上升 t tA，则 Q2 Q1，温度将下降到tA。一旦温度 t tA，则 Q1 Q2，温度将回升到 tA 当电压为U2，Q1与Q2相交于K点，只有在 t=tk时, Q1=Q2; 当 t tk, Q1Q2, 温度上升直到热击穿。 当电压大于U2， 在任何温度Q1 Q2 Q t tA tK Q1(U3) Q1(U2) Q1(U1) Q2 热击穿的机制 电击穿的机制 关于电击穿的机理有各种理论和假设，归纳起来为，在强电场下，电介质内部带电粒子剧烈运动，发生碰撞电离，破坏了固体介质的晶体结构，使电导增大而导致击穿。 电击穿的主要特征 与环境温度无关； 介质发热不显著； 电场的均匀程度对击穿电压有显