《華北電力大學(xué)高電壓技術(shù)第6講液體電介質(zhì)的擊穿特性.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《華北電力大學(xué)高電壓技術(shù)第6講液體電介質(zhì)的擊穿特性.ppt（14頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

2020 3 14 1 第6講液體電介質(zhì)的擊穿 李衛(wèi)國(guó) 高電壓與電磁兼容研究所 60105052 13240310258 lwglixi 2020 3 14 2 一 液體電介質(zhì)的擊穿理論 純凈的液體電介質(zhì) 電擊穿理論 氣泡擊穿理論 工程用液體電介質(zhì) 氣泡小橋擊穿理論 22 2020 3 14 3 液體中因強(qiáng)場(chǎng)發(fā)射等原因產(chǎn)生的電子 在電場(chǎng)中被加速 與液體分子發(fā)生碰撞電離在極不均勻電場(chǎng)中 首先在尖電極附近開(kāi)始電離 有一個(gè)電離開(kāi)始階段 然后是流注發(fā)展階段 流注是分級(jí)地向另一電極發(fā)展 后一級(jí)在前一級(jí)通道的基礎(chǔ)上發(fā)展 放電通道會(huì)出現(xiàn)分枝 最后流注通道貫通整個(gè)間隙 即貫通間隙的階段與長(zhǎng)空氣間隙的放電過(guò)程很相似 1 純凈液體電介質(zhì)的電擊穿理論 2020 3 14 4 當(dāng)外加電場(chǎng)較高時(shí) 液體介質(zhì)內(nèi)由于各種原因產(chǎn)生氣泡1 電子電流加熱液體 分解出氣體 2 電子碰撞液體分子 使之解離產(chǎn)出氣體 3 靜電斥力 電極表面吸附的氣泡表面積累電荷 當(dāng)靜電斥力大于液體表面張力時(shí) 氣泡體積變大 4 電極凸起處的電暈引起液體氣化 串聯(lián)介質(zhì)中 場(chǎng)強(qiáng)的分布與介質(zhì)的介電常數(shù)成反比 氣泡 r 1 小于液體的 r 承擔(dān)比液體更高的場(chǎng)強(qiáng) 而氣體耐電強(qiáng)度卻低 因此 氣泡先行電離 當(dāng)電離的氣泡在電場(chǎng)中堆積成氣體通道 擊穿在此通道內(nèi)發(fā)生 22 2 純凈液體電介質(zhì)的氣泡擊穿理論 2020 3 14 5 a 形成 小橋 b 未形成 小橋 受潮纖維在電極間定向示意圖 22 3 非純凈液體電介質(zhì)的小橋擊穿理論 液體中的雜質(zhì)在電場(chǎng)力的作用下 在電場(chǎng)方向定向 并逐漸沿電力線方向排列成雜質(zhì)的 小橋水分及纖維等的電導(dǎo)大 引起泄漏電流增大 發(fā)熱增多 促使水分汽化 氣泡擴(kuò)大液體電介質(zhì)最后在氣體通道中發(fā)生擊穿 2020 3 14 6 22 二 影響液體電介質(zhì)擊穿電壓的因素 耐壓試驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)油杯來(lái)檢查油的質(zhì)量平板電極間電場(chǎng)均勻 油中稍有受潮 含雜 擊穿電壓就明顯下降規(guī)程規(guī)定 對(duì)于變壓器油 在此油杯中的工頻擊穿電壓要求在25 40kv以上 與設(shè)備的額定電壓有關(guān) 電纜和電容器的用油 在油杯中的擊穿電壓常要求在50或60kv以上 2020 3 14 7 變壓器油的工頻擊穿電壓和含水量的關(guān)系 22 1 雜質(zhì) 懸浮水 纖維 雜質(zhì)的存在將極大地降低液體的擊穿電壓 電場(chǎng)越均勻 電壓作用時(shí)間越短 雜質(zhì)的影響越大 微量水分與變壓器油的擊穿電壓關(guān)系如圖 2020 3 14 8 2 溫度 標(biāo)準(zhǔn)油杯中變壓器油工頻擊穿電壓與溫度的關(guān)系1 干燥的油 2 受潮的油 22 水分在液體中的存在形式受溫度的影響 隨著溫度的升高 水分從冰逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閼腋顟B(tài)的水滴 溶解狀態(tài)的水和水蒸氣 當(dāng)水處于溶解狀態(tài)時(shí) 對(duì)液體的影響最小 2020 3 14 9 3 電壓作用時(shí)間 稍不均勻電場(chǎng)中變壓器油的伏秒特性曲線 電壓作用時(shí)間越短 液體的擊穿電壓越高 因?yàn)樾纬呻s質(zhì) 小橋 需要時(shí)間 2020 3 14 10 4 電場(chǎng)均勻程度 油的純凈程度較高時(shí) 改善電場(chǎng)的均勻程度能使工頻或直流電壓下的擊穿電壓明顯提高 雜質(zhì)所受的電場(chǎng)力總是指向電場(chǎng)強(qiáng)的區(qū)域 液體電介質(zhì)擊穿電壓的分散性和電場(chǎng)的均勻程度有關(guān) 工頻擊穿電壓的分散性在極不均勻電場(chǎng)中不超過(guò)5 而在均勻電場(chǎng)中可達(dá)30 40 在極不均勻電場(chǎng)中尖端電場(chǎng)產(chǎn)生局部放電 擾動(dòng)了尖端附近的電場(chǎng) 使得雜質(zhì)小橋難以形成 從而受雜質(zhì)的影響減小 2020 3 14 11 5 壓力 變壓器油工頻擊穿電壓與壓力的關(guān)系 22 液體壓力的大小決定了液體中氣泡中的氣壓 氣壓越大其擊穿電壓越大 因?yàn)楣こ桃后w介質(zhì)的擊穿是在氣泡中發(fā)生的 因此液體的擊穿電壓水壓力的增大而增大 2020 3 14 12 三 提高液體電介質(zhì)擊穿電壓的方法 1 提高以及保持油的品質(zhì)采用過(guò)濾等手段消除液體中的雜質(zhì) 并且防止液體與空氣接觸從空氣中吸收水分 該方法能夠避免形成雜質(zhì) 小橋 從而達(dá)到提高擊穿電壓的目的 2 復(fù)蓋層在金屬表面緊貼一層固體絕緣薄層 使 小橋 不能直接接觸電極 從而在很大程度上減小了泄漏電流 阻斷了 小橋 熱擊穿的發(fā)展 適用于油本身品質(zhì)較差 電場(chǎng)較均勻 電壓作用時(shí)間較長(zhǎng)的情況 在變壓器中常利用較薄的絕緣紙包裹高壓引線和繞組導(dǎo)線 2020 3 14 13 3 絕緣層在金屬電極表面緊貼較厚的固體絕緣層 因該固體的介電常數(shù)大于液體介質(zhì) 從而減小了電極附近的電場(chǎng)強(qiáng)度 防止電極附近局部放電的發(fā)生 適用于不均勻電場(chǎng) 在變壓器中常在高壓引線和屏蔽環(huán)包裹較厚的絕緣層 4 屏障是放置在電極間油隙中的固體絕緣板 它能機(jī)械地阻隔雜質(zhì) 小橋 成串 而且能夠在不均勻電場(chǎng)中起到聚集空間電荷 改善電場(chǎng)分布的作用 適用于均勻電場(chǎng)和不均勻電場(chǎng)中電壓作用時(shí)間較長(zhǎng)的情況 對(duì)于作用時(shí)間很短的沖擊電壓 則通過(guò)阻擋光子的傳播來(lái)阻礙流注的發(fā)展 提高沖擊擊穿電壓 在變壓器中常利用絕緣板做成圓筒 圓環(huán)等形狀 放置在鐵芯與繞組 低壓繞組與高壓繞組之間 并且常放置多個(gè) 將油隙分成幾個(gè)小油隙 2020 3 14 14 謝謝 Q A