第6讲-液体电介质的击穿特性讲课教案

变压器油工频击穿电压与压力的关系
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三、提高液体电介质击穿电压的方法
1. 提高以及保持油的品质 采用过滤等手段消除液体中的杂质，并且防止液体与空气接触从 空气中吸收水分。该方法能够避免形成杂质“小桥”，从而达到提高击 穿电压的目的。 2. 复盖层 在金属表面紧贴一层固体绝缘薄层，使“小桥”不能直接接触电 极，从而在很大程度上减小了泄漏电流，阻断了“小桥”热击穿的发展。 适用于油本身品质较差，电场较均匀、电压作用时间较长的情况。在变 压器中常利用较薄的绝缘纸包裹高压引线和绕组导线。
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Q&A
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而在均匀电场中可达3040％。
在极不均匀电场中尖端电场产生局部放电，扰动了尖端 附近的电场，使得杂质小桥难以形成，从而受杂质的影 响减小。
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5.压力
液体压力的大 小决定了液体中气 泡中的气压。气压 越大其击穿电压越 大。因为工程液体 介质的击穿是在气 泡中发生的，因此 液体的击穿电压水 压力的增大而增大 。
变压器油的工频击穿电压和含水量的关系
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2. 温度
水分在液体中 的存在形式受温度 的影响，随着温度 的升高，水分从冰 逐渐转变为悬浮状 态的水滴、溶解状 态的水和水蒸气。 当水处于溶解状态 时，对液体的影响 最小。
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
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规程规定：对于变压器油， 在此油杯中的工频击穿电压要 求在2540kv以上(与设备的额 定电压有关)；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
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1. 杂质（悬浮水、纤维）
杂质的存在将极 大地降低液体的击穿 电压。电场越均匀、 电压作用时间越短， 杂质的影响越大。微 量水分与变压器油的 击穿电压关系如图
与长空气间隙的放电过程很相似
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2. 纯净液体电介质的气泡击穿理论
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。
3. 电压作用时间
电压作用时间 越短，液体的击穿 电压越高，因为形 成杂质“小桥”需 要时间。
稍不均匀电场中变压器油的伏秒特性曲线
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4. 电场均匀程度
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。
杂质所受的电场力总是指向电场强的区域。
液体电介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％，
串联介质中，场强的分布与介质的介电常数成反比。气
泡r=1，小于液体的r ，承担比液体更高的场强，而气体耐
电强度却低，因此，气泡先行电离。当电离的气泡在电场中 堆积成气体通道，击穿在此通道内发生
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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
第6讲-液体电介质的击穿特性
1. 纯净液体电介质的电击穿理论
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，首先在尖电极附近开始电离，有一个 电离开始阶段；
然后是流注发展阶段，流注是分级地向另一电极发展，后 一级在前一级通道的基础上发展，放电通道会出现分枝， 最后流注通道贯通整个间隙，即贯通间隙的阶段
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
(a) 形成“小桥” (b) 未形成“小桥”
受潮纤维在电极间定向示意图
液体电介质最后在气体通 道中发生击穿
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二、影响液体电介质击穿电压的因素
耐压试验
用标准油杯来检查油的质 量
平板电极间电场均匀，油 中稍有受潮、含杂，击穿电压 就明显下降
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3. 绝缘层
在金属电极表面紧贴较厚的固体绝缘层。因该固体的介电常数大 于液体介质，从而减小了电极附近的电场强度，防止电极附近局部放电 的发生；适用于不均匀电场。在变压器中常在高压引线和屏蔽环包裹较 厚的绝缘层。
4. 屏障
是放置在电极间油隙中的固体绝缘板。它能机械地阻隔杂质“小 桥”成串，而且能够在不均匀电场中起到聚集空间电荷、改善电场分布 的作用。适用于均匀电场和不均匀电场中电压作用时间较长的情况。对 于作用时间很短的冲击电压，则通过阻挡光子的传播来阻碍流注的发展， 提高冲击击穿电压。在变压器中常利用绝缘板做成圆筒、圆环等形状， 放置在铁芯与绕组、低压绕组与高压绕组之间，并且常放置多个，将油 隙分成几个小油隙。