液体介质的击穿PPT.pptVIP

2.2 液体介质的击穿 应用广泛，作为设备的内绝缘 绝缘 灭弧 散热 纯净的液体介质击穿场强比气体高得多 （1MV／cm） 工程用的液体介质击穿场强很少超过 300kV／cm 击穿机理 理想：与气体类似 工程：小桥理论 2.2.1 液体介质的击穿机理（小桥理论） 工程应用的液体介质不可避免地存在气泡或杂质如水分、悬浮的固体纤维等 气泡或杂质在电场作用下，在电极间排列搭成电导性较强的“小桥” 气泡：容易放电 水分流过电流时易发热气化，进而形成气泡 纤维相互间容易连接；且对电场产生畸变作用，易导致纤维端部的液体介质放电汽化，产生气泡 杂质小桥通道电导大，电导电流大，容易产生电离 进而引起液体介质击穿 2.2.2 影响液体介质击穿的因素 杂质:电场越均匀，影响越显著！ 油中最主要的杂质是水分 （溶解/悬浮 ） 气泡 注入过程（放电）中产生 静置一定时间以消除油中气泡 温度 关系比较复杂，主要取决于油中水分的状态（固? 、悬浮? 、溶解? 、汽化? ） 油体积 杂质出现的概率随油体积的增加而增加，击穿场强随之下降 电压形式 杂质形成小桥需要时间 冲击击穿强度比工频击穿强度高得多（不：1.4-1.5/均匀：2 ） 绝缘外壳 黄铜电极 标准试油杯（图中尺寸均为mm） 油间隙距离2.5mm 体积效应 变压器油中水分含量为31×10-6时的Ub与d的关系 稍不均匀电场T=100℃ 稍不均匀电场T=20℃ 极不均匀电场T=20℃ 随着间隙长度的增加变压器油的击穿场强下降 电压形式的影响 杂质形成小桥所需的时间，比气体放电所需时间长，因此油间隙的冲击击穿强度比工频击穿强度要高得多。极不均匀电场中冲击系数约为1.4~l.5，均匀场中可达2或更高。 -1.2/50μs波 +1.2/50μs波 工频电压 稍不均匀电场中变压器油的击穿电压与间距的关系 2.2.3 减小杂质影响的措施 过滤 防潮（呼吸器） 祛气（真空注油） 用固体介质减小油中杂质的影响 覆盖层：限制泄漏电流/电缆纸、黄蜡布或漆膜 绝缘层：覆盖层厚度增大，本身承担一定电压 屏障：既阻止杂质“小桥”的形成，又能改善间隙中电场均匀度（最佳位置、厚度）-应用广泛 屏障多了好还是少了好？（P74，习题5.2） 2.3 固体介质的击穿 固体介质的固有击穿强度比液体和气体介质高 特点： 击穿场强与电压作用的时间有很大关系 一旦击穿，绝缘无法自行恢复 1年 2.3.1 电击穿 电击穿过程与气体中相似，电强足够强时破坏介质晶格结构导致击穿 体积效应 由于材料的不均匀性，导致击穿场强分散性很大；加大试样的面积或体积，使材料弱点出现的概率增大，会使击穿场强降低 累积效应 固体介质在冲击电压多次作用下，局部损伤会逐渐扩大，致使其击穿电压Un有可能低于单次冲击电压作用时的击穿电压U1 有机材料 固体介质的电击穿过程与气体相似，碰撞电离形成电子崩，当电子崩足够强时破坏介质晶格结构导致击穿。 固体介质在冲击电压多次作用下，其击穿电压有可能低于单次冲击作用时的值。因为固体介质为非自恢复绝缘，如每次冲击电压下介质发生部分损伤，则多次作用下部分损伤会扩大而导致击穿。这种现象为累积效应。 有机材料的累积效应 无机材料（云母、玻璃等） 2.3.2 热击穿 是一个热不平衡的过程 介质损耗导致发热和温度升高 温度升高加剧损耗和发热 发热与散热相等，达到平衡温度 发热大干散热，温度不断上升，造成热破坏 热击穿所需时间较长（几小时~几分钟） 工频lmin耐压不能考验热击穿特性 （5~10） 随外加电场频率的增加，热击穿的几率增大（极化：直流、工频，高频） 介质发热（曲线1，2，3）及散热（曲线4）与介质温度的关系 U1 U2 U3 发热曲线3与散热曲线有Ta和Tc两个交点，即热平衡点。Ta稳定， Tc不稳定， Tc是热击穿的临界温度。 曲线2与曲线4相切，只有一个热平衡点Tb但不稳定。 U2是临界热击穿电压 根本不存在热平衡点，必然发生热击穿 2.3.3 电化学击穿 介质长期加电压引起介质劣化而导致击穿强度下降 局部放电导致绝缘劣化 介质内气隙的局部放电（Partial Discharge，简称PD） PD产生活性气体如O3、NO、NO2等对介质将产生氧化和腐蚀作用 带电粒子对介质表面的撞击，也会使介质受到机械的损伤和局部的过热 气隙的产生 制造过程：浇注、挤压成型等 绝缘与电极接触不良 2.3.3.1 局部放电的等值电路 CmCgCb 1、微量压降 2、电流脉冲 放电前后，间隙g两端的电压变化为(Ug-Ur) 对间隙g放电的电容量为： 真实放电量Δqr为： 视在放电量Δq=放电时试