最新《高电压技术系列》-- 固体、液体和组合绝缘的电气强度幻灯片.ppt

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1、《高电压技术系列》--固体、液体和组合绝缘的电气强度√电气强度：?●空气：一般在30～40kV/cm?●液体：一般在100～200kV/cm?●固体：一般几百～几千kV/cm2§4-1固体电介质击穿的机理在电场的作用下，固体介质的击穿可能因电过程、热过程和电化学过程而引起。实际电气设备中的固体介质击穿过程是错综复杂的，它不仅取决于介质本身的特性，还与绝缘结构型式、电场均匀性、外加电压波形和加电压时间以及工作环境（周围媒质的温度及散热条件）等多种因素有关，因此要用多种理论来说明其击穿过程。常用的有机绝缘材料在工作电压作用下，会产生电离、老化等过程，从而使其电气强

2、度大幅度下降。因此，对这类绝缘材料或绝缘结构，不仅要注意其短时耐电特性，而且要重视它们在长期工作电压作用下的耐电性能。3二、热击穿√热击穿的发展过程：热击穿是由于固体介质内热不稳定过程造成的。当固体介质较长期地承受电压的作用时，会因介质损耗而发热，与此同时也向周围散热，如果周围环境温度低，散热条件好，发热与散热将在一定条件下达到平衡，这时固体介质处于热稳定状态，介质温度不会不断上升而导致绝缘的破坏。但是，如果发热大于散热，介质温度将不断上升，导致介质分解、熔化、炭化或烧焦，从而发生热击穿。7√热击穿的击穿电压与温度关系显著?●在B范围内：热击穿，击穿电压随温度

3、增加而下降。?●在A范围内：电击穿，击穿电压和介质温度无关。8√热击穿的理论分析?●电介质发热曲线1,2,3对应于电压U1＞U2＞U3●直线4散出的热量Q与介质中温度tm的关系9?●称ta为稳定热平衡点●称tb为不稳定热平衡点10√热击穿的特点●受周围媒质温度的影响：t0升高热击穿电压下降。●与绝缘厚度的关系：热击穿电压随绝缘厚度的增加而降低。●导热系数、散热系数增大，击穿电压上升。●f或tanδ增大会造成发热增加，使曲线1、2、3上移，临界击穿电压下降。11三、电化学击穿√电化学击穿的概念固体介质在长期工作电压的作用下，由于介质内部发生局部放电等原因，使绝缘

4、发生不可逆劣化、电气强度逐步下降并引起击穿的现象称为电化学击穿。在临近最终击穿阶段，可能因劣化处温度过高而以热击穿形式完成，也可以因介质劣化后电气强度下降而以电击穿形式完成。12√局部放电使介质劣化、损伤、电气强度下降的主要原因：●放电过程产生的活性气体O3、NO、NO2等对介质产生氧化和腐蚀作用。●放电过程有带电粒子撞击介质，引起局部温度上升、加速介质氧化并使局部电导和介质损耗增加。●带电粒子的撞击还可能切断分子结构，导致介质破坏。13√电化学击穿电压的大小与加电压时间的关系非常密切，但也因介质种类的不同而异。一般来说，无机绝缘材料耐局部放电的性能较好。14

5、§4-2影响固体电介质击穿电压的因素●电压作用时间●温度的影响●电场均匀度和介质厚度的关系●电压频率的影响●受潮度的影响●机械力的影响●多层性的影响●积累效应的影响15§4-3提高固体电介质击穿电压的方法√改进绝缘设计●采用合理的绝缘结构，使各部件绝缘的耐电强度与其承担的场强有适当的配合。●对多层性绝缘结构，可充分利用中间多层电容屏的均压作用。●改善电极形状及表面光洁度，尽可能使电场分布均匀，把边缘效应减到最小。●改善电极与绝缘体的接触条件，消除接触气隙，或使接触气隙不承受电位差。●改进密封结构，确保可靠密封。16√改进制造工艺●尽可能地清除固体介质中残留的杂

6、质、气泡、水分等，使固体介质尽可能均匀致密，可以通过精选材料、改善工艺、真空干燥、加强浸渍等方法达到。17√改进运行条件●注意防潮，防止尘污和各种有害气体的侵蚀，加强散热冷却（如自然通风、强迫通风、氢冷、油冷、水内冷等）。18§4-5液体电介质击穿的机理一、概述√液体介质矿物油:从石油中提炼的多种碳氢化合物的混合物,如:变压器油、电容器油、电缆油等。合成油:十二烷基苯应用于充油电缆和浸渍电容器；有机硅油、异丙基联苯等。19√耐电强度：比气体高且具有散热作用。√击穿理论研究现状：不及气体介质，尚缺乏完善化√击穿机理分类●纯净的液体电介质的击穿机理●工程用液体电介

7、质的击穿机理☆电击穿理论☆气泡击穿理论20二、纯净的液体电介质的击穿机理√电击穿理论●电击穿过程当电场足够强时，在阴极产生的强场发射的电子将被电场加速而具有足够的功能，在碰撞液体分子时可引起电离，使电子数倍增，形成电子崩。与此同时，由碰撞电离产生的正离子将在阴极附近集结形成空间电荷层，增强了阴极附近的电场，使阴极机发射的电子数增多；当外加电压增大到一定程度时，电子崩电流会急剧增大，从而导致液体介质的击穿。21●电击穿的特点☆液体密度增加，击穿场强增大；☆温度升高时液体膨胀，击穿场强下降；☆液体介质的冲击击穿场强高于工频击穿场强；22√气泡击穿理论●重要结论：在

8、交流电压下，串联介质中电场强度的分布是