城市轨道交通电气设备测试（第2版）课件：液体电介质绝缘及应用.pptx

液体电介质绝缘及应用

目录

液体绝缘介质是指电气设备中起绝缘作用的液体电介质，如变压器油，在电气设备中主要起着绝缘、冷却、灭弧、填充的作用。

液体绝缘介质定义

由于液体绝缘介质和气体绝缘介质的流动性，所以介质击穿后具有“自愈性”，同时比气体绝缘介质绝缘性能好，所以应用广泛，主要应用在变压器、断路器、电抗器、互感器、套管、油开关、电容器和电缆等油浸式的电气设备中。

2.1变压器油的作用

液体绝缘介质特性

2.2绝缘作用

液体绝缘介质特性

变压器油首要功能就是绝缘性能可靠。在电气设备中，变压器油可将不同电位的带电部分隔离开来，增加了绝缘强度，使其不至于形成短路，避免被击穿。空气的介电常数为1.0，而变压器油的介电常数为2.25，也就是说，油的绝缘强度要比空气的大得多。

2.3冷却作用

变压器在带电运行过程中，由于线圈有电流通过，因电阻引起功率损耗，这部分损耗称为“铜耗”。电流通过铁心时，由于铁心磁通发生作用，引起功率损耗，这部分损耗称为“铁心损耗”。这两部分损耗均以发热的形式表现出来。如果不将线圈内的这种热量散发出去，它必然会使线圈和铁心内积蓄的热量越积越多而使铁心内部温度升高，从而会损坏线圈外部包覆的固体绝缘，以致烧毁线圈。若是使用变压器油，那么线圈内部产生的这部分热量，先是被油吸收，然后通过油的循环而使热量散发出来，从而保证设备的安全运行。

2.4灭弧

液体绝缘介质特性

在开关设备中，变压器油主要起灭弧作用。当油浸开关在切断电力负荷时，其固定触头和滑动触头之间会产生电弧，此时的电弧温度很高，并且随开断电流的大小而不同。如果不将弧柱的热量带走，使触头冷却，那么在初始电弧发生之后，还会有连续的电弧产生，从而很容易使设备烧毁，同时还会引起过电压的产生而使设备损坏。当油浸开关在最初开断而受到电弧作用时，由于高温会使油发生剧烈的热分解，而产生约70%的氢气，同时由于氢的导热系数较大（该系数约为41），此时氢气就可以吸收大量的热，并且将热量传导至油中，而直接将触头冷却，从而达到了灭弧的目的。

2.5填充

液体绝缘介质特性

由于变压器油能充填在绝缘材料的空隙中，所以可以起到保护铁心和线圈组件的作用，同时可将易于氧化的纤维素和其他材料所吸收的氧含量减少到最低限度。也就是说，油会使混入设备中的氧首先起氧化作用，从而延缓了氧对绝缘材料的侵蚀。

绝缘油在热和电的作用下，能分解出氢、一氧化碳、二氧化碳以及多种小分子烃类气体，充油设备内部故障的类型及其严重程度与这些气体组分及产气速率有着密切关系。目前利用这一关系监视充油设备的运行状况，判断充油设备内部故障，已成为电力系统对充油设备进行技术监督，保证电网安全运行不可缺少的手段。

液体绝缘介质特性

以油浸变压器为例，变压器油大大提高了电气绝缘强度，缩短了绝缘距离，减小了设备的体积，提高了变压器的有效热传递和散热效果，提高了导线中允许的电流密度，减轻了设备重量。它是将运行变压器器身的热量通过变压器油的热循环，传递到变压器外壳和散热器进行散热，从而提高了有效的冷却降温水平。由于油浸密封而降低了变压器内部某些零部件和组件的氧化程度，延长了使用寿命。根据变压器使用周期，也需要制订相应的试验计划对变压器油进行在线监测和离线试验，在线监测以变压器色谱在线监测为主，离线试验其中一项重要试验就是绝缘油介质强度耐压试验。

影响液体绝缘介质的因素

纯净液体的击穿主要是碰撞电离击穿和气泡击穿，因而密度大的液体击穿强度较高；升温使密度减小，击穿强度降低；减薄油层可提高击穿强度；随着电压作用时间的减少与环境压力的提高，击穿电压提高。

绝缘油水中微量水分是影响绝缘特性的重要因素之一。绝缘油中微量水分的存在，对绝缘介质的电气性能和理化性能都有极大的危害，水分可导致绝缘油的火花放电电压降低，介质损耗因数tan增大，促进绝缘油老化，使绝缘性能劣化，损坏电力设备，导致运行安全与人身安全。

影响液体绝缘介质的因素

液体绝缘性能会受到的影响有：

影响液体绝缘介质的因素

杂质包括水分、纤维、微生物、金属粉尘微粒等。有微量水在变压器油中，就会使用油的击穿电压大幅下降。当油中含水量达十万分之几时，就会对击穿电压有明显的影响。

3.1杂质

高压电气设备中油长期在高温、电磁场作用下，极易产生化学复分解反应，在油中生成新的化学成分使油老化。油产生劣化的因素很多，其中最主要是空气的影响。空气中含有水分、杂质、微生物等，在与油接触中，这些杂质均可进入油中；尤其是空气中的氧气是变压器油被氧化时氧的主要来源之一。

在热、氧、水分、触媒以及电场作用下，如果发生油的颜色变深、黏