第二章液体和固体介质的绝缘强度说课.pptVIP

如果电压作用时间很短(例如0.1s以下)，固体介质的击穿往往是电击穿，击穿电压当然也较高。 不过二者有时很难分清，例如在工频交流1min耐压试验中的试品被击穿，常常是电和热双重作用的结果。 而电压作用时间长达数十小时甚至几年才发生击穿时，大多属于电化学击穿的范畴。 如果在加电压后数分钟到数小时才引起击穿，则热击穿往往起主要作用。 处于均匀电场中的固体介质，其击穿电压往往较高，且随介质厚度的增加近似地成线性增大； 若在不均匀电场中，介质厚度增加使电场更不均匀，于是击穿电压不再随厚度的增加而线性上升。当厚度增加使散热困难到可能引起热击穿时，增加厚度的意义就更小了。 受潮对固体介质击穿电压的影响与材料的性质有关。 对不易吸潮的材料，如聚乙烯、聚四氟乙烯等中性介质，受潮后击穿电压仅下降一半左右； 容易吸潮的极性介质，如棉纱、纸等纤维材料，吸潮后的击穿电压可能仅为干燥时的百分之几或更低，这是因电导率和介质损耗大大增加的缘故。 所以高压绝缘结构在制造时要注意除去水分，在运行中要注意防潮，并定期检查受潮情况。 小桥理论 （例如变压器油） 常因受潮而含有水分，并有从固体材料中脱落的纤维，它们对油的击穿过程都有影响。 水和纤维的介电常数非常大，在电场作用下，它们易极化，沿电场方向排列成杂质“小桥”。 当小桥贯穿两极时，由于水分及纤维等的电导大，引起流过杂质小桥的泄漏电流增大，发热增多，促使水分汽化，形成气泡； 气体击穿场强比油低得多。所以气泡首先发生游离放电。 游离出的带电质点再撞击油分子，使油又分解出气体，气体体积膨胀，游离进一步发展； 游离的气泡不断增大，在电场作用下容易排列成连通两极的气体小桥时，就可能在气泡通道中形成击穿。 2.2.2影响液体介质击穿的因素和改进措施 （1）油品质 （2）温度 （3）电压作用时间 （4）电场均匀程度 （5）压力 （1）油品质 杂质的影响要以水分，特别是含水纤维影响最为严重。 水分如果溶解于液体介质中，对击穿电压的影响不大。 水分在液体中如呈悬浮状态，则在电场作用下被拉长，有相当数量的水分时，易形成小桥使击穿电压显著下降。 而当纤维吸收水分后，易形成小桥，对击穿电压的影响就特别明显（小桥理论）。 放电产生的碳粒和氧化所生成的残渣等，会使得电场变得不均匀，还可附着于固体表面，降低沿面放电电压。 电场越均匀，杂质影响就越大，击穿电压的分散性也越大。 在不均匀电场中，因为场强高处发生了局部放电，使液体产生了扰动，杂质不易形成小桥，其影响较小。 油的纯度较高时，改善电场均匀程度能有效地提高工频或直流击穿电压。 （4）电场均匀程度 较脏的油中，杂质的积聚和排列已使电场畸变，电场均匀的好处并不明显。 在受到冲击电压作用时，由于杂质小桥不易形成，则改善电场均匀程度能提高冲击击穿电压。 考虑油浸式绝缘结构时，如在运行中能保持油的清洁，或绝缘结构主要承受冲击电压的作用，则尽可能使电场均匀； 绝缘结构如果长期承受运行电压的作用，或在运行中易劣化或老化，则可以使用不均匀电场，或采用其他措施来减小杂质的影响。 （2）温度 受潮的油的击穿电压随温度升高而上升，其原因是由于油中悬浮状态的水分随温度升高而转入溶解状态，以致受潮的变压器在温度较高时，击穿电压可能出现最大值。 而当温度更高时，油中所含水分汽化增多，在油中产生大量气泡，击穿电压反而降低了。干燥的油受温度影响较小。 （3）电压作用时间 油的击穿需要一定的时间（杂质小桥形成需要时间，气体逸出需要时间），所以油间隙击穿电压会随所加电压时间的增加而下降。 当电压作用时间较长时，油中杂质有足够时间在间隙中形成杂质小桥，击穿电压下降。电压作用时间较短时，杂质小桥来不及形成小桥，击穿电压显著提高。作用时间越短，击穿电压越高。 （5）压力 工程用变压器油，当压力增大时，其工频击穿电压会随之升高。 因为压力增加，气体在油中的溶解度增大，且气泡的起始放电电压也提高。祛气后，压力的影响减小。 2.3固体介质的击穿 2.3.1固体介质的击穿机理 固有击穿电压、非自恢复绝缘 固体介质的击穿电压与外施电压作用时间长短有密切关系，其击穿电压随电压作用时间的缩短而迅速上升到其上限——固有击穿电压。 固体介质一旦击穿后，便丧失了绝缘性能，有了固有导电通道，即使去掉外施电压，也不像气体、液体介质那样能自己恢复绝缘性能，固体介质这类绝缘称为非自恢复绝缘。 固体介质的击穿可以分为以下几类： 电击穿 热击穿 电化学击穿 （1）电击穿 在强电场作用下，介质内的少量