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Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second Level,Third Level,Fourth Level,Fifth Level,*,*,第四章：,固体、液体和组合绝缘的电气强度介质的击穿,气、固、液三种电介质中，固体密度最大，耐电强度最高,固体电介质的击穿过程最复杂，且击穿后是唯一不可恢复的绝缘,普遍规律：任何介质的击穿总是从电气性能最薄弱的缺陷处发展起来的，这里的缺陷可指电场的集中，也可指介质的不均匀性,4.1,固体电介质击穿的机理,电工纸板的击穿电压与电压作用时间的关系,1.,固体电介质击穿特性的划分,AB：,电击穿,C：,热击穿,电击穿理论建立在固体电介质中发生碰撞电离基础上，固体电介质中存在少量传导电子，在电场加速下与晶格结点上的原子碰撞，从而击穿,2.,电击穿,3.,热击穿,交变电压下电瓷的击穿电压与温度的关系,热击穿的概念：,由于介质损耗的存在，固体电介质在电场中会逐渐发热升温，温度升高导致固体电介质电阻下降，电流进一步增大，损耗发热也随之增大。,在电介质不断发热升温的同时，也存在一个通过电极及其它介质向外不断散热的过程。如果同一时间内发热超过散热，则介质温度会不断上升，以致引起电介质分解炭化，最终击穿，这一过程称为电介质的热击穿过程。,热击穿的理论分析,电压：,U,1,U,2,U,3,曲线,1,2,3,：,电介质发热量,Q,与介质中最高温度,t,m,的关系,直线,4,：,表示固体介质中最高温度大于周围环境温度,t,0,时，散出的热量,Q,与介质中最高温度,t,m,的关系,不同外施电压下介质发热散热与介质温度的关系,曲线,1,：,发热永远大于散热，介质温度将不断升高，在电压,U,1,下最终必定发生热击穿,不同外施电压下介质发热散热与介质温度的关系,曲线,3,：,t,ta,时：曲线在直线,4,之,上,，不发生热击穿，介质温度逐渐升高并稳定在,ta,，称,ta,为稳定热平衡点,t,tb,时：情况类似曲线,1,，最终发生热击穿,t=,tb,时：发热等于散热，但因扰动使,t,大于,tb,，则介质温度上升，回不到,tb,，直至热击穿。称,tb,为不稳定热平衡点,ta,t180,根据这个绝缘耐热等级可以进行设备运行负荷的最佳经济性设计,4.5 液体电介质击穿的机理,液体电介质 ：纯净的液体电介质,工程用液体电介质（水分+杂质）,击穿机理不同：电击穿理论、气泡击穿理论,小桥击穿理论,液体中因强场发射等原因产生的电子，在电场中被加速，与液体分子发生碰撞电离,在极不均匀电场中变压器油的击穿过程，先在尖电极附近开始电离，电离开始阶段以后是流注发展阶段，流注分级地向另一电极发展，放电通道出现分枝，最后流注通道贯通整个间隙,与长空气间隙的放电过程很相似,/22,1.,纯净液体电介质的电击穿理论,当外加电场较高时，液体介质内由于各种原因产生气泡,1,）电子电流加热液体，分解出气体；,2,）电子碰撞液体分子，使之解离产出气体；,3,）静电斥力，电极表面吸附的气泡表面积累电荷，当静电斥力大于液体表面张力时，气泡体积变大；,4,）电极凸起处的电晕引起液体气化。,串联介质中，场强的分布与介质的介电常数成反比-局放-热-体积膨胀-气体小桥,/22,2.,纯净液体电介质的气泡击穿理论,(a),形成,“,小桥,”,(b),未形成,“,小桥,”,受潮纤维在电极间定向示意图,/22,3.,非纯净液体电介质的小桥击穿理论,液体中的杂质在电场力的作用下，在电场方向定向，并逐渐沿电力线方向排列成杂质的“小桥,水分及纤维等的电导大，引起泄漏电流增大、发热增多，促使水分汽化、气泡扩大,液体电介质最后在气体通道中发生击穿,/22,4.6 影响液体电介质击穿电压的因素,用标准油杯来检查油的质量,平板电极间电场均匀，油中稍有含水、含杂，含气等击穿电压就明显下降,规程规定用来灌注高压电力变压器等的变压器油，在此油杯中的工频击穿电压要求在,25,40kV,以上,(,与设备的额定电压有关,),；灌注高压电缆和电容器的用油，在油杯中的击穿电压常要求在,50,或,60kV,以上,1.,杂质（悬浮水、纤维）,变压器油的工频击穿电压和含水量的关系,/22,2.,电压作用时间,稍不均匀电场中变压器油的伏秒特性曲线,/22,极不均匀电场中变压器油的伏秒特性曲线,/22,1分钟（60,S）,击穿电压近似等于持久击穿电压,3.,电场情况,油的纯净程度较高时，改善电场的均匀程度能使工频或直流电压下的击穿电压明显提高,液体电介质不同油质击穿电压的分散性和电场的均匀程度有关,工频击穿电压的分散性在极不均匀电场中不超过,5,（电极处电场力作用杂质不易形成小桥），而在均匀电场中可达,30,40,/22,4.,温度,标准油杯中变压器油工频击穿电压与温度的关系,1-,干燥的油；,2-,受潮的油,/22,水当,T,增加时：固液汽,5.,压强,变压器油（工程电介质）工频击穿电压与压强的关系,/22,油中含有气体,4.7,提高液体电介质击穿电压的方法,1 提高并保持油的品质,2 绝缘覆盖层：,小于1毫米阻止小桥直接接通电极电流小,3 绝缘层：,几十毫米曲率大的电极阻止强场区产生不电晕,4 屏障：,阻止小桥连通,阻挡电极电离的电子均匀电场,/22,谢谢,!,
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