《高电压工程》ppt演示课件.ppt

第三节 液体电介质的击穿机理 油的击穿存在两种不同的击穿形式： 纯净的变压器油主要发生电击穿； 含有水蒸汽或其他悬浮杂质的工程用变压器油则主要发生热击穿(小桥击穿理论)。 纯净的液体介质：击穿过程与气体击穿的过程很相似，但其击穿场强高（很小的均匀场间隙中可达到1MV/cm） 工程用的液体介质：击穿场强很少超过300kV/cm，一般在200kV/cm~250kV/cm的范围内（以上击穿场强值均指在标准试油杯中所得数据） 一、纯净液体介质的电击穿理论 液体介质中存在有一些初始电子，这些电子在电场的作用下，向阳极作加速运动，产生碰撞电离，形成电子崩，导致液体介质的击穿。但由于液体介质的密度远较气体的大，电子的自由行程很小，所以纯净液体介质的击穿强度大大超过气体的击穿强度（约大一个数量级）。 二、气泡击穿理论 不论由于何种原因使液体中存在气泡时，由 于在交变电压下两串联介质中电场强度与介质介 电常数成反比，气泡中的电场强度比液体介质高， 而气体的击穿场强又比液体介质低得多，所以总 是气泡先发生电离，这又使气泡的温度升高，体 积膨胀，电离将进一步发展；而气泡电离产生的 高能电子又碰撞液体分子，使液体分子电离生成 更多的气体，扩大气体通道，当气泡在两极间形 成“气桥”时，液体介质就能在此通道中发生击穿。 三、工程用变压器油的击穿机理 “小桥”理论：工程用变压油属于不很纯净的液体介质，会有气体、水分、纤维杂质混入。这些杂质的介电常数和电导与油本身的相应参数不相同，会在这些杂质附近造成局部强电场。在电场力的作用下，这些杂质很容易沿电场方向极化定向，并排列成杂质“小桥”，如果杂质“小桥”贯穿于两电极之间，由于组成“小桥”的纤维及水分的电导较大，发热增加，促使水分汽化，形成气泡小桥连通两极，导致油的击穿。 即使杂质小桥尚未贯通两极，但在各段杂质小桥的端头，其场强也会增大很多，使该处的油发生电离而分解出气体，使小桥中气泡增多，促使电离过程增强，最终也将出现气泡小桥连通两极而使油击穿。 第四节 影响液体电介质击穿电压的因素 水分及其他杂质 电压作用时间 电场的均匀程度 温度的影响 压力的影响 绝缘油的老化 高电压工程基础 第四章 固体电介质和液体电介质的击穿特性 高电压工程基础 主讲教师：张 博 4.1 固体电介质的击穿机理 4.2 影响固体电介质击穿电压的因素 4.3 固体电介质的老化 4.4 液体电介质的击穿机理 4.5 影响液体电介质击穿电压的因素 4.6 组合绝缘的击穿特性 固体电介质的击穿 电击穿 热击穿 电化学击穿 第一节 固体电介质的击穿机理 固体电介质的电击穿:是指仅仅由于电场的作用而直接造成固体绝缘击穿的现象。 机理:强电场下电介质内部存在的少量带电粒子作剧烈的运动，与固体介质晶格结点上的原子发生碰撞电离，形成电子崩，从而破坏了固体介质的晶格结构，使电导增大而导致击穿。 特点: 击穿电压与周围环境温度无关； 与电压作用时间也关系不大； 介质发热不显著；电场的均匀程度对击穿电压影响很大； 电击穿所需的场强比较高，一般可达105~106kV/m。 当介质的电导很小，又有良好的散热条件以及介质内部不存在局部放电时，固体电介质所发生的击穿一般为电击穿。 一、电击穿 机理：热击穿是由于电介质内部的热不稳定所造成的。 热击穿的过程： 当固体电介质较长时间地在电压作用下，由于介质内部的损耗而发热，致使温度升高，从而使介质的电导和都增大，这反过来又使温度进一步升高。 若到达某一温度后，发热量等于散热量，介质的温度则停止上升而处于热稳定状态，这时将不致引起绝缘强度的破坏。 如果散热条件不好，或电压达到某一临界值，使绝缘的发热量总是大于散热量，这时将会使介质的温度不断升高，直至介质分解、熔化、碳化或烧焦，造成热破坏而丧失其绝缘性能而发生击穿。 二、热击穿 介质的功率损耗P随温度变化的规律： ——温度to时的介质损耗角正切； t ——温度； ——与介质有关的系数； C ——绝缘结构的电容； U ——外加电压。 单位时间产生的热量Q1： 式中 A——比例常数 σ——散热系数； S ——散热面积。 单位时间内散出的热量Q2： 介质的发热和散热与温度的关系 热击穿的主要特点： 1）击穿电压随环境温度的升高呈指数规律下降； 2）击穿电压直接与介质的散热条件相关。 介质厚度 加压时间 电压频率或介损 三、电化学击穿