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高电压技术第9讲液体电介质的击穿特性.pdf

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高电压技术高电压技术 屠幼萍屠幼萍 +80795842+80795842，，1369114543213691145432 typ@ncepu.edu.cntyp@ncepu.edu.cn 第第66讲讲 液体电介质的击穿液体电介质的击穿 屠幼萍 +高电压与电磁兼容研究所 +80795842，13691145432 typ@ncepu.edu.cn 主要内容主要内容 液体电介质的击穿理论液体电介质的击穿理论 影响液体电介质击穿电压的因素影响液体电介质击穿电压的因素 提高液体电介质击穿电压的方法提高液体电介质击穿电压的方法 一、液体电介质的击穿理论一、液体电介质的击穿理论 液体电介质液体电介质：纯净的液体电介质：纯净的液体电介质 工程用液体电介质工程用液体电介质 纯净程度相对介电常数电导率γ(S/m) 未净化的2.20.5×10-10 净化2.12×10-13 两次净化的2.10.5×10-13 -16 高度净化2.110/22 一、液体电介质的击穿理论一、液体电介质的击穿理论 液体电介质液体电介质：纯净的液体电介质：纯净的液体电介质 工程用液体电介质工程用液体电介质 击穿机理不同：电击穿理论击穿机理不同：电击穿理论 气泡击穿理论气泡击穿理论 小桥击穿理论小桥击穿理论 /22 „纯净液体电介质的电击穿理论纯净液体电介质的电击穿理论 ¾强场发射等原因产生的初始电子，在电场中被加 速，与液体分子发生碰撞电离 ¾在极不均匀电场中变压器油的击穿过程，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 与长空气间隙的放电过程很相似 /22 „纯净液体电介质的气泡击穿理论纯净液体电介质的气泡击穿理论 ¾各种原因产生气泡： 电子电流加热液体，分解出气体 电子碰撞液体分子，使之解离产出气体 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 电极凸起处的电晕引起液体气化 /22 纯净液体电介质的气泡击穿理论纯净液体电介质的气泡击穿理论 ¾机理：串联介质中，场强的分布与介质的介电常数 成反比。气泡εr=1，小于液体的εr，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 /22 非纯净液体电介质的小桥击穿理论非纯净液体电介质的小桥击穿理论 ¾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 ¾水分及纤维等的电导(a)(b) 大，引起泄漏电流增大、 发热增多，促使水分汽(a)形成“小桥” 化、气泡扩大(b)未形成“小桥” ¾液体电介质最后在气体受潮纤维在电极间定向示意图 通道中发生击穿 与热过程密切相关----热击穿 /22 主要内容主要内容 液体电介质的击穿理论液体电介质的击穿理论 影响液体电介质击穿电压的因素影响液体电介质击穿电压的因素 提高液体电介质击穿电压的方法提高液体电介质击穿电压的方法 二、影响液体电介质击穿电压的因素二、影响液体电介质击穿电压的因素 液体介质本生品质的影响用标准油杯来检查油的质量 较均匀电场、持续电压作用 下，油中稍有受潮、含杂， 击穿电压就明显下降 规程规定在标准油杯中的工 频击穿电压： 用来灌注高压电力变压器等 的变压器油在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我国平行存在三种标准试油电极 油在50或60kv以上/22 „„液体介质本生品质的影响液体介质本生品质的影响 ¾含水量含水量 液态水在油中的两种状态： 以分子状态溶解于油中 40考虑与温度关系 以乳化状态悬浮在油中 20随着温度的变化而相互转化： 0∼80oc Ub（有效值）/kV 00.020.04 含的水分，油的击穿 含水量×1000.1% 电压降到干燥时的 变压器油的工频击穿电压和含水量的关系15%~30% /22 ¾含纤维量含纤维量 在电场的作用下，纤维形成“小桥”，使油的击穿电压 降低 有很强的吸附水分的能力，联合作用使击穿电压降低 更为严重 ¾含碳量含碳量 碳粒的产生：电弧 碳粒对油耐电强度作用的两个方面： 碳粒具有较好的导电，局部场强增加，击穿电压降低 活性碳粒有很强的吸附水分和气体的能力 ¾含气量含气量 油吸收、溶解一定量的气体：温度、压力和化学成分 溶解在油中气体影响较小，黏度和耐电强度稍降 所溶气体的来源：直接、分解、电解 油中气体析出后，危害： 成为气泡，导致局部放电，使油老化，降低击穿电