高电压技术：2.3 液体电介质的击穿.ppt

击穿特点：和长空气间隙的放电过程很相似 ，其击穿场强高 当液体介质中电场很强，致使有高能电子出现，使液体放气， 放电时产生的气体并不是蒸气，而是氢气。 对绝缘油击穿时的气体进行光谱分析，证明了不存在残留的空气及油的蒸气，主要存在的是氢气。 击穿电压与油的种类关系不大，主要取决于杂质的含量，油的纯净度 与热过程紧密相连 如是长间隙则难以形成小桥，但因小桥畸变场强而引起间隙击穿电压降低 小桥的形成和电极形状及电压种类有关: 电场越均匀，杂质对击穿电压的影响越大，击穿电压的分散性越大。（杂质粒子的移动使均匀电场发生畸变） 电场极不均匀时,由于尖电极附近发生局部放电现象造成油的扰动,而难以形成小桥;杂质对击穿电压的影响较小 冲击电压下,由于作用时间极短,小桥来不及形成.杂质的影响也较小 小结：液体击穿理论 2-6目前液体电介质的击穿理论主要有哪些？p60 答：液体介质的击穿理论主要有三类： （１）高度纯净去气液体电介质的电击穿理论 （２）含气纯净液体电介质的气泡击穿理论 （３）工程纯液体电介质的杂质击穿理论 答：气泡击穿观点认为，不论由于何种原因使液体中存在气泡时，由于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。 热化气击穿观点认为，当液体中平均场强达到107～108V/m时，阴极表面微尖端处的场强就可能达到108V/m以上。由于场致发射，大量电子由阴极表面的微尖端注入到液体中，估计电流密度可达105A/m2以上。按这样的电流密度来估算发热，单位体积、单位时间中的发热量约为1013J/（s·），这些热量用来加热附近的液体，足以使液体气化。当液体得到的能量等于电极附近液体气化所需的热量时，便产生气泡，液体击穿。 电离化气击穿观点认为，当液体介质中电场很强时，高能电子出现，撞击液体分子，使液体放气。 （1）杂质的影响 水分： 极微量的水分可溶于油中，对油的击穿强度没有多大影响。 影响油击穿的是呈悬浮状态的水分，击穿电压明显下降 水与纤维杂质共存时，影响更为严重。 （2）温度的影响 电压作用时间很短时（小于毫秒级）,击穿电压随时间变化的规律与气体相似. 电压作用时间很长时,主要是杂质影响.时间越长,杂质成桥,介质发热越充分,击穿电压越低. 对不太脏的油做1分钟击穿电压与长时间击穿电压的试验结果差不多,通常油耐压试验只做1分钟. 从以上冲击负秒特性可知： 油中杂质聚集到电极间及介质的发热都需要时间，所有油间隙的击穿电压会随着加压时间的增加而下降 介质品质的影响 对于工程液体电介质，由于随着压力增加,气体在油中溶解度增加,另外气泡的局部放电起始电压提高,因而击穿电压随压力增加而提高.如图所示. 对于极纯净液体,压力对液体击穿电压无影响 冲击电压下,压力也无影响. （1） ．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。 （2） ．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 。 （3） ．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 3、 油中发生沿面放电时,改善电场分布： 如滑闪时减小比电容等. 2-8水分、固体杂质对液体电介质的绝缘性能有何影响？ 答：（１）水分的影响 当水分在液体中呈悬浮状态存在时，由于表面张力的作用，水分呈圆球状（即胶粒），均匀悬浮在液体中，一般水球的直径约为10-2～10-4cm。在外电场作用下，由于水的介电常数很大，水球容易极化而沿电场方向伸长成为椭圆球，如果定向排列的椭圆水球贯穿于电极间形成连续水桥，则液体介质在较低的电压下发生击穿。 （２）固体杂质的影响 一般固体悬浮粒子的介电常数比液体的大，在电场力作用下，这些粒子向电场强度最大的区域运动，在电极表面电场集中处逐渐积聚起来，使液体介质击穿场强降低。 2-9如何提高液体电介质的击穿电压？ 答：工程应用上经常对液体介质进行过滤、吸附等处理，除去粗大的杂质粒子，以提高液体介质的击穿电压。 、用固体介质减小油中杂质的影响 ——常用措施为覆盖层、绝缘层和屏障。 * 矿物绝缘油：变压器油、电缆油、电容器油 植物油：蓖麻油 合成液体绝缘材料：硅油 分类 绝缘