电介质的击穿ppt课件

第三章第三章 介电强度试验介电强度试验电子材料测量技术电子材料测量技术第三章 介电强度试验电子材料测量技术1变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分本节课内容本节课内容工频电压下的介电强度试验工频电压下的介电强度试验直流电压下的介电强度试验直流电压下的介电强度试验v试验设备与装置试验设备与装置v工频高电压的测量工频高电压的测量v直流高电压试验装置直流高电压试验装置v直流高电压的测量直流高电压的测量本节课内容工频电压下的介电强度试验试验设备与装置直流高电压试2变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分一、试验设备与装置一、试验设备与装置 试验设备与装置试验设备与装置：高压试验变压器高压试验变压器、调压器调压器以及以及控制线路控制线路和保护装置和保护装置。（1 1）高压试验变压器：高压试验变压器：要求：具有足够的额定电压和容量，且输出电压的波形没有畸变。要求：具有足够的额定电压和容量，且输出电压的波形没有畸变。A.A.变压器的容量变压器的容量 指变压器在额定电压电流的情况下的视在功率。指变压器在额定电压电流的情况下的视在功率。（视在功率：视在功率：交流电路中，电压和电流的乘积，或者说有功功交流电路中，电压和电流的乘积，或者说有功功率和无功功率的矢量和，单位为率和无功功率的矢量和，单位为V VA A或或KVKVA A。)一、试验设备与装置 试验设备与装置：高压试验变压器、调压3变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 绝缘材料击穿试验通常选取容量为绝缘材料击穿试验通常选取容量为10kVA的变压器。的变压器。对与大电容试样的耐压试验，采用超低频正弦电压，可以大大对与大电容试样的耐压试验，采用超低频正弦电压，可以大大降低变压器的容量降低变压器的容量。（如采用。（如采用0.1Hz0.1Hz超低频电压，变压器容量可超低频电压，变压器容量可减小到减小到50Hz50Hz时的时的1/5001/500。）。）B.B.变压器的电压变压器的电压 额额定定电电压压等等级级是是根根据据试试样样的的试试验验电电压压等等级级来来选选定定，通通常常选选取取50100kV。采用。采用多台变压器串接多台变压器串接可获得更高的试验电压。可获得更高的试验电压。绝缘材料击穿试验通常选取容量为10kVA的变压4变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分两台变压器串接输出的视在功率：两台变压器串接输出的视在功率：注意：注意：串接的级数增加，输出的电压增高，但设备容量的串接的级数增加，输出的电压增高，但设备容量的利用率降低。利用率降低。我国目前最高工频试验电压达我国目前最高工频试验电压达2250kV（采用三台变压器串接）（采用三台变压器串接）串接变压器原理图串接变压器原理图设备容量的利用率：设备容量的利用率：两台变压器串接输出的视在功率：注意：串接的级数增加，输出5变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 对于电容量较大的试样，可以通过对于电容量较大的试样，可以通过串联谐振回路串联谐振回路获得比试验变获得比试验变压器更高的电压。压器更高的电压。串联谐振回路原理图串联谐振回路原理图 调节电抗器的电感调节电抗器的电感L或改变试或改变试验电压的频率，达到谐振：验电压的频率，达到谐振：Q Q为谐振回路的品质因素，一般为为谐振回路的品质因素，一般为20208080。对于电容量较大的试样，可以通过串联谐振回路获得比6变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 C.C.电压的波形电压的波形 波形畸变影响介电强度试验结果：波形畸变影响介电强度试验结果：工频电压的波形：工频电压的波形：正弦波正弦波。波形因素：正弦波电压的峰值与有效值之比。波形因素：正弦波电压的峰值与有效值之比。高次谐波会降低击穿场强；高次谐波会降低击穿场强；击穿决定于电压的峰值，而测量的电压是有效值，若波形畸变，则同击穿决定于电压的峰值，而测量的电压是有效值，若波形畸变，则同一峰值电压测得的有效值就不同了。一峰值电压测得的有效值就不同了。通常要求波形因素不超过：通常要求波形因素不超过：C.电压的波形 波形畸变影响介电强度试验结果：7变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 波形畸变的原因：波形畸变的原因：变压器的非线性激磁电流造成的。变压器的非线性激磁电流造成的。变变压压器器的的磁磁化化曲曲线线：a)a)磁磁通通与与激激磁磁电电流流的关系；的关系；b)b)磁通及激磁电流的波形磁通及激磁电流的波形试验变压器的输入电压为：试验变压器的输入电压为：k为调压器的电压比；为调压器的电压比；Us为电源电压；为电源电压；U2为激磁电流流经调压器产生的电压降。为激磁电流流经调压器产生的电压降。调调压压器器的的漏漏抗抗越越大大，波波形形畸畸变变越越严严重重。在在调调压压器器和和试试验验变变压压器之间器之间接入滤波器接入滤波器可改善电压波形。可改善电压波形。波形畸变的原因：变压器的非线性激磁电流造成的。变压器8变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分（2 2）调压器调压器 用来调节电压上升的方式和速度，接在试验变压器和电源之间。用来调节电压上升的方式和速度，接在试验变压器和电源之间。常用调压器常用调压器：自耦调压器自耦调压器和和移圈调压器移圈调压器。A.A.自耦调压器自耦调压器 原原理理：借借助助于于一一个个滑滑动动触触点点沿沿着着绕绕组组移动来改变输出电压。移动来改变输出电压。自耦调压器原理自耦调压器原理 优优点点：结结构构简简单单、体体积积小小、漏漏抗抗小小、价格便宜。价格便宜。缺缺点点：输输出出电电流流较较大大时时，触触点点在在移移动动过程中因接触不好会产生火花。过程中因接触不好会产生火花。（2）调压器 用来调节电压上升的方式和速度，接在试验9变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 B.B.移圈调压器移圈调压器（容量较大）（容量较大）原原理理：靠靠移移动动短短路路线线圈圈改改变变其其他他两两个个线线圈圈的的漏漏磁磁通通，从从而而改改变变在在这这两两个个线线圈上的电压分配来实现调节输出电压。圈上的电压分配来实现调节输出电压。移圈调压器结构图移圈调压器结构图移圈调压器原理图移圈调压器原理图 优优点点：调调压压过过程程靠靠电电磁磁耦耦合合，不不会会出出现火花，容量可做得很大。现火花，容量可做得很大。缺点缺点：漏抗较大，波形易产生畸变。：漏抗较大，波形易产生畸变。B.移圈调压器（容量较大）原理：靠移动短路线圈改变10变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分（3 3）控制线路控制线路只有在试验人员撤离高压试验区，并关好安全门之后，才只有在试验人员撤离高压试验区，并关好安全门之后，才能加上电压进行试验。能加上电压进行试验。升压必须从零开始，以一定方式和速度上升。升压必须从零开始，以一定方式和速度上升。在试样发生击穿时，能自动切断电源；在自动控制线路中，在试样发生击穿时，能自动切断电源；在自动控制线路中，能自动是电压下降到零。能自动是电压下降到零。满足要求：满足要求：了解了解：非自动和自动调压介电强度试验原理（：非自动和自动调压介电强度试验原理（见见P7980）计算机在介电强度试验的控制系统中应用：计算机在介电强度试验的控制系统中应用：采用单片机或微机控制采用单片机或微机控制步进电动机带动调压器实现升压、降压过程。步进电动机带动调压器实现升压、降压过程。（3）控制线路只有在试验人员撤离高压试验区，并关好安全门之后11变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分（4 4）保护和接地保护和接地 在试验回路的低压部分可能出现高电压的地方接上放电间隙。在试验回路的低压部分可能出现高电压的地方接上放电间隙。在高压测试回路中应接保护电阻。在高压测试回路中应接保护电阻。接地点和接地体的连接线应采用尽量短的多股线，以减小电接地点和接地体的连接线应采用尽量短的多股线，以减小电阻和电感。阻和电感。高压试验区应装有保护围栏，并备有接地棒。高压试验区应装有保护围栏，并备有接地棒。（4）保护和接地 在试验回路的低压部分可能出现高电压的地方接12变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分二、工频高电压的测量二、工频高电压的测量 测量方法：测量方法：静电电压表法、球隙测量法、互感器测量法、静电电压表法、球隙测量法、互感器测量法、分压器法、测量绕组法分压器法、测量绕组法。固体电介质击穿的形式：固体电介质击穿的形式：电击穿、热击穿和电化学击穿电击穿、热击穿和电化学击穿。（1 1）电击穿：电击穿：由碰撞游离形成电子崩，当电子崩足够强时，破坏介质晶格结由碰撞游离形成电子崩，当电子崩足够强时，破坏介质晶格结构导致击穿。构导致击穿。主要特征：主要特征：击穿电压高、击穿过程极快、击穿前发热不显著、击击穿电压高、击穿过程极快、击穿前发热不显著、击穿场强与电场均匀程度密切相关而与周围环境温度无关。穿场强与电场均匀程度密切相关而与周围环境温度无关。（要求测量误差不超过（要求测量误差不超过3%，测量用仪表一般要求为，测量用仪表一般要求为0.5级）级）二、工频高电压的测量 测量方法：静电电压表法、球隙测量法、13变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分本节课内容本节课内容概述气体电介质的击穿液体电介质的击穿固体电介质的击穿影响介电强度的因素影响介电强度的因素试样、电极和升压方式的选择试样、电极和升压方式的选择本节课内容概述14变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分影响介电强度的因素影响介电强度的因素 影响因素：影响因素：电压波形及频率、电压作用时间、电场的均匀电压波形及频率、电压作用时间、电场的均匀性及电压的极性、试样的厚度与不均匀性、环境条件性及电压的极性、试样的厚度与不均匀性、环境条件等。等。击穿场强与频率的关系击穿场强与频率的关系（1 1）电压波形及频率电压波形及频率直流电压下的直流电压下的EB高于工频交流电压下的高于工频交流电压下的EB。（因直流下只有电导损耗）（因直流下只有电导损耗）冲击电压下因作用时间短，热的积累效应冲击电压下因作用时间短，热的积累效应和局部放电造成的破坏还来不及形成，其和局部放电造成的破坏还来不及形成，其EB高于直流和和工频交流下的高于直流和和工频交流下的EB。电压频率越高，介质损耗越大，电压频率越高，介质损耗越大，EB越低。越低。工程上绝缘材料的击穿场强通常是指工程上绝缘材料的击穿场强通常是指工频电压下的击穿场强。工频电压下的击穿场强。影响介电强度的因素 影响因素：电压波形及频率、电压作用时间15变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分（2 2）电压作用时间电压作用时间 电电击击穿穿的的时时间间很很短短，可可以以在在10-710-9s内内发发生生。热热击击穿穿因因热热的的累累积积需需要要较较长长时间，随着时间增长，时间，随着时间增长，EB明显下降。明显下降。E为加压时间足够长击穿电压达到稳定时的最小击穿场强a为常数，t为加压时间，Et为加压时间t时的击穿场强。聚聚乙乙烯烯的的击击穿穿场场强强与与电电压作用时间的关系压作用时间的关系（2）电压作用时间 电击穿的时间很短，可以在10-716变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分当针尖电极为正极性时，击穿电压要比针尖电极为负极性时低。当针尖电极为正极性时，击穿电压要比针尖电极为负极性时低。（3 3）电场的均匀性及电压的极性电场的均匀性及电压的极性 不均匀电场下不均匀电场下的击穿场强低于的击穿场强低于均匀电场下均匀电场下的本征击穿场强。的本征击穿场强。在不均匀电场下，直流和冲击电压的在不均匀电场下，直流和冲击电压的极性极性对击穿电压有明显影响。对击穿电压有明显影响。针尖对平板电极系统针尖对平板电极系统正极性正极性负极性负极性当针尖电极为正极性时，击穿电压要比针尖电极为负极性时低。（317变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分（4 4）试样的厚度与不均匀性试样的厚度与不均匀性 试试样样的的厚厚度度增增加加，会会增增加加材材料料散散热热的的困困难难，也也会会增增加加电电场场的的不不均均匀匀度度，试试样样内内部部含含有有缺缺陷的几率增大，从而使陷的几率增大，从而使EB下降。下降。A为常数，d为试样厚度，n随材料性质、电压波形、及厚度范围在0.31.0范围内取值。绝缘纸的绝缘纸的E EB B与厚度的关系与厚度的关系对于薄膜试样，对于薄膜试样，EB将随厚度减小而显著增加。将随厚度减小而显著增加。（4）试样的厚度与不均匀性 试样的厚度增加，会增18变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分聚聚乙乙烯烯(PE)(PE)和和聚聚丙丙烯烯(PP)(PP)的的E EB B与与温度关系温度关系（5 5）环境条件环境条件A.A.温度的影响温度的影响 温温度度升升高高，通通常常会会使使EB下下降降。（尤尤其其在在材材料料的的玻玻化化温温度度范范围围，因因发发生生热热击击穿穿EB下降最明显。）下降最明显。）聚异丁烯的聚异丁烯的E EB B与温度关系与温度关系 在在低低温温区区某某些些材材料料的的EB随随温温度度升升高高而而增增加加，这这是是温温度度对对电电击击穿电压的影响穿电压的影响。聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)的EB与温度关系（5）环境条件19变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分B.B.湿度的影响湿度的影响变变压压器器油油的的击击穿穿电电压压与与含含有有水分的关系水分的关系 湿湿度度增增大大，会会使使击击穿穿场场强强下下降降。（对对液液体体电电介介质质尤尤为为明明显显，因因为为水水分分的的电电导导和和介介质质损损耗耗较较大大，会会改改变变电电场场分布。）分布。）B.湿度的影响变压器油的击穿电压与含有水分的关系 20变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分C.C.气压的影响气压的影响巴申曲线图巴申曲线图巴申定律：巴申定律：（p为气压，S为电极间距离）S固定，改变固定，改变p时：时：气压较低时，气体密度较小，碰撞几率减气压较低时，气体密度较小，碰撞几率减少，则少，则EB随气压降低而提高。随气压降低而提高。气压较高时，气体密度较大，碰撞过程的气压较高时，气体密度较大，碰撞过程的自由行程短，则自由行程短，则EB随气压升高而提高。随气压升高而提高。p固定，改变固定，改变S时：时：距离过大，只有提高电压才能使气体发生距离过大，只有提高电压才能使气体发生碰撞游离。碰撞游离。距离太小，必须提高电压增加电子能量，距离太小，必须提高电压增加电子能量，使碰撞游离机会增多。使碰撞游离机会增多。工程上应用：空气断路器和真空断路器用此规律来提高击穿电工程上应用：空气断路器和真空断路器用此规律来提高击穿电压和减小体积尺寸。压和减小体积尺寸。C.气压的影响巴申曲线图巴申定律：（p为气压，S为电极间距离21变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分NaClNaCl晶体的击穿场强受辐射的影响晶体的击穿场强受辐射的影响（6 6）其它因素其它因素辐射的影响辐射的影响机械应力的影响机械应力的影响 X射射线线照照射射离离子子型型晶晶体体，会会使使晶晶格格缺缺陷产生变化陷产生变化，从而使，从而使EB发生变化。发生变化。机械应力增大，击穿场强降低。机械应力增大，击穿场强降低。杂质、缺陷的影响杂质、缺陷的影响 工工程程上上用用的的绝绝缘缘材材料料中中的的杂杂质质、缺缺陷会明显地降低击穿场强。陷会明显地降低击穿场强。NaCl晶体的击穿场强受辐射的影响（6）其它因素辐射的影响机22变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分提高电介质击穿强度的措施提高电介质击穿强度的措施A.A.对液体电介质对液体电介质（1 1）减少杂质减少杂质过滤过滤：将绝缘油在压力下连续通过装有大量事先烘干的过滤纸层：将绝缘油在压力下连续通过装有大量事先烘干的过滤纸层的过滤机，将抽中碳粒、纤维等杂质滤去，油中部分水分及有机的过滤机，将抽中碳粒、纤维等杂质滤去，油中部分水分及有机酸也被滤纸所吸收。酸也被滤纸所吸收。防潮防潮：油浸式绝缘在浸油前必须烘干，必要时可用真空干燥法去：油浸式绝缘在浸油前必须烘干，必要时可用真空干燥法去除水分。除水分。脱气脱气：将油加热、喷成雾状，且抽真空，除去油中的水分和气体。：将油加热、喷成雾状，且抽真空，除去油中的水分和气体。（2 2）采用固体电介质减小油中杂质的影响）采用固体电介质减小油中杂质的影响覆盖层覆盖层：在电极表面覆盖的一层很薄的绝缘材料，如电缆纸、黄：在电极表面覆盖的一层很薄的绝缘材料，如电缆纸、黄蜡布、漆膜等。蜡布、漆膜等。绝缘层绝缘层：当覆盖层厚度增大，本身承担一定电压时，称为绝缘层。：当覆盖层厚度增大，本身承担一定电压时，称为绝缘层。屏障屏障：在油间隙中放置的尺寸较大的：在油间隙中放置的尺寸较大的(与电极形状相适应与电极形状相适应)、厚度在、厚度在13mm的层压纸板或层压布板。的层压纸板或层压布板。提高电介质击穿强度的措施A.对液体电介质（1）减少杂质过滤：23变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分B.B.对固体电介质对固体电介质改进制造工艺改进制造工艺：如尽可能地清除固体介质中残留的杂质、气泡、：如尽可能地清除固体介质中残留的杂质、气泡、水分等，使介质尽可能均匀致密。这可以通过精选材料、改善工水分等，使介质尽可能均匀致密。这可以通过精选材料、改善工艺、真空干燥、加强浸渍艺、真空干燥、加强浸渍(油、胶、漆油、胶、漆)等方法来达到。等方法来达到。改进绝缘设计改进绝缘设计：采用合理的绝缘结构，使各部分绝缘的耐电强度：采用合理的绝缘结构，使各部分绝缘的耐电强度能与其所承担的场强有适当的配合。改进电极形状、使电场尽可能与其所承担的场强有适当的配合。改进电极形状、使电场尽可能均匀。改善电极与绝缘体的接触状态，以消除接触处的气隙或能均匀。改善电极与绝缘体的接触状态，以消除接触处的气隙或使接触处的气隙不承受电位差使接触处的气隙不承受电位差(如采用半导体漆如采用半导体漆)。改善运行条件改善运行条件：如注意防潮，防止尘污和各种有害气体的侵蚀，：如注意防潮，防止尘污和各种有害气体的侵蚀，加强散热冷却加强散热冷却(如自然通风，强迫通风，氢冷、水内冷等如自然通风，强迫通风，氢冷、水内冷等)。B.对固体电介质改进制造工艺：如尽可能地清除固体介质中残留的24变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分本节课内容本节课内容概述气体电介质的击穿液体电介质的击穿固体电介质的击穿影响介电强度的因素试样、电极和升压方式的选择试样、电极和升压方式的选择本节课内容概述25变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分固体材料的试样与电极固体材料的试样与电极（1 1）固体材料的试样固体材料的试样 为了能使试样的击穿发生在为了能使试样的击穿发生在均匀的电场均匀的电场中，必须把试中，必须把试样做成各种型材。样做成各种型材。试样要求：试样要求：电电极极中中央央试试样样最最薄薄处处应应比比试试样样厚厚度度小小5倍倍以以上上；球球电电极极半径半径r要比要比大大20倍。倍。均匀电场下击穿试验用型材与电极均匀电场下击穿试验用型材与电极r模压材料或板材模压材料或板材固体材料的试样与电极（1）固体材料的试样 为了能使试样26变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分各类试样的尺寸（各类试样的尺寸（GB1408-78GB1408-78）试样的面积要比电极面积大，使之在击穿前不会发生试样的面积要比电极面积大，使之在击穿前不会发生闪络闪络。为了能暴露材料中存在的弱点，一般选取电极直径为为了能暴露材料中存在的弱点，一般选取电极直径为25mm或或50mm。沿试样表面击穿沿试样表面击穿当试样厚度较大时（当试样厚度较大时（3mm），如果击穿电压超过试验变压器），如果击穿电压超过试验变压器的额定电压，或表面闪络难以解决，可的额定电压，或表面闪络难以解决，可将试样削薄将试样削薄。对于纸或薄膜材料，可对于纸或薄膜材料，可将多层试样叠加在一起将多层试样叠加在一起进行击穿试验。进行击穿试验。试试样样厚厚度度的的测测量量：对对厚厚度度均均匀匀试试样样，通通过过击击穿穿点点的的直直径径上上测测三三点点取取平平均均值值；对对厚厚度度不不均均匀匀试试样样，以击穿点的厚度来计算。以击穿点的厚度来计算。（测量误差不超过（测量误差不超过1%）各类试样的尺寸（GB1408-78）试样的面积27变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 注：注：试验标准中一般规定至少要测试验标准中一般规定至少要测5个试样个试样，取其算术平均值，取其算术平均值作为试验结果。如果其中一个数值偏离平均值超过作为试验结果。如果其中一个数值偏离平均值超过15%，则必，则必须另取须另取5个试样，以个试样，以10个试样个试样平均值作为试验结果。平均值作为试验结果。（2 2）固体材料的电极固体材料的电极要求：要求：电极必须具有良好的导电、导热性能。电极必须具有良好的导电、导热性能。电极表面要平整光沿并与试样保持良好接触。电极表面要平整光沿并与试样保持良好接触。在试验过程中电极与试样不会有相互作用。在试验过程中电极与试样不会有相互作用。对于平整光滑的板材或薄膜试样，一般采用圆柱形铜或不锈钢电极；对于平整光滑的板材或薄膜试样，一般采用圆柱形铜或不锈钢电极；对于管状材料或型材试样，电极要用金属箔或沉积金属层。对于管状材料或型材试样，电极要用金属箔或沉积金属层。注：试验标准中一般规定至少要测5个试样，取其算术平均28变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 根根据据能能形形成成比比较较均均匀匀的的电电场场，能能合合理理地地暴暴露露材材料料的的弱弱点点，以以及及使使用用方方便、节约材料等要求。便、节约材料等要求。电极的形状和尺寸选用电极的形状和尺寸选用：根据能形成比较均匀的电场，能合理地暴露材料的弱点，以及使29变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 如果在空气中进行击穿试验：如果在空气中进行击穿试验：电极边缘的电场分布电极边缘的电场分布（把空气和试样看作双层介质）（把空气和试样看作双层介质）1）在交流电场下，电极边缘空气中场强在交流电场下，电极边缘空气中场强Ea与试样中相邻点的场强与试样中相邻点的场强EX之比：之比：2）在直流电场下：在直流电场下：由由于于rarx，a EX;而而空空气气的的击击穿穿场场强强较较低低，导导致致电电极极边边缘缘的的空空气气中先出现局部放电：中先出现局部放电：发生表面闪络；发生表面闪络；边缘电场集中导致试样击穿发生在电极的边缘。边缘电场集中导致试样击穿发生在电极的边缘。如果在空气中进行击穿试验：电极边缘的电场分布（把空气和试30变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 消除措施：消除措施：将电极边缘做成圆角将电极边缘做成圆角；将试样和电极浸入相对介电常数（或电导率）大、击穿场强将试样和电极浸入相对介电常数（或电导率）大、击穿场强较高的液体媒质中。较高的液体媒质中。常常用用液液体体媒媒质质有有变变压压器器油油，温温度度较较高高时时采采用用硅硅油油。不不能能选选用用相相对对介介电电常常数数或或电电导导率率太太大大的的媒媒质质，以以免免造成测量误差和设备损坏。造成测量误差和设备损坏。如引起媒质本身发热严重、保护电阻上电压降增大、以及试验变压器过载等问题。如引起媒质本身发热严重、保护电阻上电压降增大、以及试验变压器过载等问题。消除措施：将电极边缘做成圆角；常用液体媒质有变31变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分（我国现行标准用平板型电极）（我国现行标准用平板型电极）电极的电极的形式：形式：平板型和球型。平板型和球型。电极的电极的尺寸要求尺寸要求：如图所示：如图所示注意事项：注意事项：电极的轴心要对准并保持水平，电极间隙应均匀电极的轴心要对准并保持水平，电极间隙应均匀。电极容器材料不会与被试液体相互作用，常用电瓷或玻璃制成，电极容器材料不会与被试液体相互作用，常用电瓷或玻璃制成，电极用铜或不锈钢制成。电极用铜或不锈钢制成。取样时不能让杂质混入，注入液体后静止片刻，避免电极间留有取样时不能让杂质混入，注入液体后静止片刻，避免电极间留有气泡。气泡。液体材料的试样与电极液体材料的试样与电极液体击穿试验用电极液体击穿试验用电极（我国现行标准用平板型电极）电极的形式：平板型和球型。电极32变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 介电强度试验：介电强度试验：电压从零按一定方式和速度上升到规定的试验电压从零按一定方式和速度上升到规定的试验电压或击穿电压电压或击穿电压。升压方式：升压方式：快速升压快速升压、20s20s逐级升压逐级升压、60s60s逐级升压逐级升压、慢速升压慢速升压、和极慢速升压和极慢速升压。升压方式的选择升压方式的选择（1 1）快速升压快速升压 电压从零上升到击穿电压所经历的时间约为电压从零上升到击穿电压所经历的时间约为1020s。现行标。现行标准中规定的升压速度有：准中规定的升压速度有：100V/s100V/s、200V/s200V/s、500V/s500V/s、1000V/s1000V/s、2000V/s2000V/s和和5000V/s5000V/s。（2 2）20s逐级升压逐级升压 施加于试样的电压先以快速升压的速度上升到击穿电压的施加于试样的电压先以快速升压的速度上升到击穿电压的40%40%，之后按每级升压值逐级升压，每级停留，之后按每级升压值逐级升压，每级停留20s20s，直到试样击穿，直到试样击穿为止。为止。介电强度试验：电压从零按一定方式和速度上升到规定的试验电33变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分（3 3）60s逐级升压逐级升压 与与20s20s逐级升压方式相似，只是每级停留时间为逐级升压方式相似，只是每级停留时间为60s60s。（4 4）慢速升压慢速升压 从快速升压的击穿电压的从快速升压的击穿电压的40%40%开始，以较慢的速度升压，使击开始，以较慢的速度升压，使击穿过程发生在穿过程发生在120240s内。内。电压上升速度可选取电压上升速度可选取2V/s2V/s、5V/s5V/s、10V/s10V/s、20V/s20V/s、50V/s50V/s、100V/s100V/s、200V/s200V/s、500V/s500V/s和和1000V/s1000V/s 。（5 5）极）极慢速升压慢速升压 与慢速升压方式相似，只是击穿过程发生在与慢速升压方式相似，只是击穿过程发生在300600s内。内。电压电压上升速度可选取上升速度可选取1V/s1V/s、2V/s2V/s 5V/s5V/s、10V/s10V/s、20V/s20V/s、50V/s50V/s、100V/s100V/s、200V/s200V/s。（3）60s逐级升压 与20s逐级升压方式相似，只是每级34变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分1.掌握掌握电介质的击穿特性电介质的击穿特性，以及以及击穿电压、击穿击穿电压、击穿场强、介电强度场强、介电强度等基本概念。等基本概念。2.熟悉熟悉影响介电强度的因素影响介电强度的因素。3.了解了解试样与电极、升压方式的选择试样与电极、升压方式的选择。小小 结结1.掌握电介质的击穿特性，以及击穿电压、击穿场强、介电强度等35变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分The EndThe End36