5液体和固体介质的电气特性

《高压电技》术

z zz

讲人:主家严明 Emal: [email protected] oMboile 1:855229919

第5章2 体液和固体介质电气的性

.液5体固体介和质电气特的

¾ 性预知备

识质介气特性电

zzz z

化(ε )电(导 γ )损耗(taδ ) 击穿n(E)

b

气电气体性

击特穿

液体固体和电气特

极性、电导化损耗、击穿

.5体液固和介质的体电特性 气5. 电1介质极化、电导的损与 5.耗 2体液介质击的穿 5. 3体介质固击的 5.穿4组合绝缘 的性特5 . 绝缘的5化老

.15电 介质的化极、电导与损耗¾ 5.

.1 电介质的1极

化1(极)化

z外加

场的作用电下电,介质已中和的中、负正电产荷位生移,成电形矩,表面 出现缚电荷,束即板极荷电增多

(。)极化表征

z2

z电

z

d

介电常 εA数 C= 介质中 d ε Cε = =对相介电常 数 rε 0C0

{真

中 介空质中 真中空

C0 =

Q0

U0 Q C U= 0 C

=0ε A

.1 电5介质的极、电化导与损耗

5.1.1¾电 质的介极化

3(极)化响影因

z 素 zz

极 性温度 频率

(4)

化基极形式

电子极化式离 式极子化偶 极子化极界 面极化

5. 电介质的极化、1导与损耗电

5¾1.1. 电质介的极化

(4)化极基本形

式Rz

E

①电子

极化

式点:特短极弹性、无损耗

、i q-O’

q

RO

r

| E| =

z0

r E

子式极化

离点特:短很弹、、几乎性损无

.1 电5介质的化极电、与导损耗

¾ 51.1. 电介质极的化(4)

极基本化式

形z

电介质

电 极

E

③偶极子极:

化特点较:、长非性弹、消能耗

量z

z

界面④极化

特地:很:长消、耗量

极化能结比总表较产生 场合 任电介何 质子离结构式介电 质性电极质 介层介质的交界面多所 需间 时10-5 s11 -130s 01-0110~-2 s1 -01 ~数小时

sU

U

化极类 种子电极化式 子离极化 偶极子极化式 层夹化

能极量损耗无 几 乎有 有 有

生产因原束 电缚子行运道轨移 偏离子的相对偏移偶 子极定向排的列自由电荷 的移动

51 电.介质的极化、电与导损耗¾

5.11 电介.质极的化

(5)极化的应:

z

选绝缘择材料

材类料别气 体质介 极性 弱性 极强性极中 性 或弱性 极体固质 介极性 离性 名称 子气空(大气)压 压器变油 硅有机液体 麻蓖油 酮 丙精酒水 石蜡 聚乙 烯聚乙烯 氯母 云电

瓷εr(工频,20

1.)0009 52.22~5 .22~2.. 8.45 2 2338 120~.25 2..252.35 ~.23~4 57 5~.5~65

.

液体介

5.1电 质的极介化电、导损耗

与¾5. .2 1电质的电导

介(1)电导

z

征表质导介电能性的物理,量电导率 用 γ或倒数其电率阻 ρ征

()电2分类导

z

按载子

流电

按测z方式量

导(3

)电影响导素因

z z zz

{ {{电

子电导离子 导 电积电导

本征子离电导 杂离质电导 子泳电电

导表面

导下电

一张灯幻

极性 片质杂水 分温度

γ =A

− e φTk 中:式A常数,热力T温学 ;度ф电导活 能化;波尔兹k曼常。数

51 .电质的极化、电介导损与

耗¾5. .1 电介2质电的导

I

s

?

l

dVI

d A

µIS

积体电测量图阻

µA

面电测量阻

5图. 1介质电的化、极电与导耗损¾

51.3 电.介的质耗损(

)损1来耗源z

z

中流(导)电交 中(电流导、极化 )有损耗功无功损 耗

&I=I& I & I+R C

()2介损质及表耗征

zz

&

I R & IC

U

U&I

R

RC

PI

I &C

φδ U

= P IUco sφ= U I= RU C Igtδ =U2ω pC tanδ 式中:ω-电角频源;率-φ率因数功;δ-介质损耗角;介角损耗质因数atδ

n

.1 5电质的极化、介电导与耗损¾

.1.3 5电质介的耗损(

3介损微观)原因z

ii=+i21i3+

&

& II 3 2

iR R2 23i R3

电导(电子

、子) 离有损化极无 极化损u

1

&i 2IC

& I

2

z

&I

δφ

U

z

C

1

C

2&

I1

)4体、气体和液体介固质损耗的

① 体气质损介耗z

气分子相互体用作力很弱极,不化生损产耗 若电;场足以引起电离,不只极小电有损耗导 ;电达场到始放电时,起生发部局放电损耗 急剧,增。大(常发在生体固液体含有或气的泡合场)

z

z

5.

1介电质的极、电化与导损

¾ 5耗.1. 3电介质损的耗

液②体质损耗介 z中性或弱极 :导电耗为主,损化极损耗小较 ;其与度温的关系与导率电致。一P 0 γ= 2 (E式中γ-质电导介,E率-电场强) z 极性或极度与性中性合:电混导极化损耗和主为故,耗较大;损与 温度、频率关系均电。导损占主要部耗

tgδ

分,

atnδ新随 重度上升温而增

T升,高体液度粘减小, 偶极子化极增强 ,极损耗增化加 子分热运加动快, 化强度减极,弱 化损极耗小减

ant与温δt关系度

0t

1

t2

t (℃

)

.51 电介质的化、极导电损与

¾ 耗.5.31 介质的损电耗

② 体介液质耗损z极 性极性与或中混性合电:和极导化耗损为,主损故耗较;大 温与度、频均关率系

。 εgδ εt gt

ω0

tnδa介及常电数 ε频率与ω关系

ω

5.1

电介 质极的化、电与损导耗¾

51.3. 电质的介耗损③

固体介质损耗

z

分子

结构介质式:

z

z

z中性主要:导损耗,损电极小,耗如石蜡聚、烯乙;等极 :性atn值较δ,与温度、频率的大关系极性液与体相,如纸似、纤 维、板氯乙聚、烯机玻有璃;

等离子

结构介质:式要电导主损,耗损极耗小,如云等母 不;匀均构介结:质耗取决于各成损性能分数量间的及比例如,母制云、品油 纸浸胶纸、绝等缘;强 性电介极:在高质设压备中极少使用

5. 2体液质介的穿击¾

常用体介液质

¾

体液质作用

介¾液体 穿机理击

{{

矿物油合 成 植油物油绝 缘灭弧散

(1)净液体 电击穿纯理论

电气度高强 (2工)液程体小 桥论理电气 度强较低

¾

小桥理论工:程液体质中的介气或杂泡质水分(纤维)

在电、作用下在场电极间排成“桥小,”畸变电 或场连通电引起极击穿理论的

.52 液介质的击体穿¾

工程体电液气强测度量

油间隙距离 25mm.黄 铜极

电绝

外缘

壳标准试油杯(

中尺寸图为均mm)

5

2 液体.介的击质穿

¾52.1 .响液体介质影击的因素

穿1(杂)质影

z水

溶解

水 浮悬

水W

1为×0-14已时 油使的穿击度强降 很得低含水量再增。 大,时响不大

影矿物油工频击穿

电压与含水量系

.2 液5体介的质穿击

5.¾2. 1响影体介质击液穿因的素

()温度影2响干

油燥击的穿 度与温强度 有多没关大 系干的燥油0~ 08℃,bU高提 水(分溶解度增加 )度温再升,高U下 降(水分汽b化);低于0 ,Ub℃提 (高水滴结冻冰成)粒

潮油

矿物油工频的击穿电压温度与关的系

5

2 .体介液质击穿

¾的.25.1 响液影体介击质的因穿

(3素油)体积影响

不稍均匀场 电T100=

℃稍不

均电匀 场T=20℃极不均 电场匀T 2=℃

0着间随隙长度的增 ,加 变压油器的 击穿强下场降

矿物油

中水含量为分1×1036-时的U与b的关系

d.25液 体质的介穿

击¾5.21 .响影液介质击穿体因的素(

3油)积体响影 律规油的:穿强度随击体积 油的加而明增显降。下

z

z原因间:中缺隙(即陷杂)出质 现概的率随油体积的加增而大。

不能将实验中对小室体 油积的测试果结,直用接 于压电高设备气缘的设计绝

均匀场电中油T=90(℃)冲击击的场穿 与油体强积的系关

5.2

液介质的体穿击¾

.5.21 响影体介液质穿击因素

的(4电)压形式影

响杂质形成桥所小 的需时,比气间放 电体需所间长,时因 油间隙的此冲击击穿 度比强频工击 强穿要高度多得

。-.215/0μs波

+

.12/50μ波

s工电频 压不均匀场稍中矿物油穿电压与击间关系距

52.液体介质 的击穿

5¾.22 .减杂小质响影措施

(的1过滤)

过通油滤除机去维、碳纤等粒态固质;滤纸吸附杂水分有和酸等机

。2)(潮

浸防前油烘,干必时真空要燥干法除去分。

(3)祛气将油加热

状雾抽并空,真除水去分和气。体

(4用)固介质减小体油杂中质的响影常

措施用覆为层盖、绝缘层屏和。

53.固体介质 的击穿¾

体固击特穿点:

1)(击穿自恢无复 性(2 )穿击强场> 气 、体体击液场穿 (3)击穿场强强时间与关相

击穿

电热击

穿

老电击穿化

5

. 3体固介质的穿击¾5

3.. 1电穿

(1)击涵义碰撞电:形成离子崩电当,子崩电足够时破坏介强质晶结格构

导致穿击。

(2)点特

:z

击穿电压①几与环境温度无乎关;② 击电压与外电压穿作用间关时

系不大 ③ 介;发质热显不著 ;④电 场匀均程对击度电压有显著穿响。

z

z影

z

5

.3固体介质的 穿

击5.3.2¾热 击穿

1(涵):介义承质受压作电,因用质介耗而发损热,时也同向围周散热

,发热若于大散热,温度不上升,断导介致分质、熔化、碳 解或化烧,从而发焦生热穿。

击线2与曲线曲4切,只相有一个 热平衡点Tb但不,稳定 U2。临界热是击穿电,压Tc 是热则穿的击临温度界

本不存根在热平衡 ,点必然发生 击热

穿

发热线 曲 3散热曲与线有两个交 ,即点平热衡点 a 和 TcT Ta。稳定 ,T不稳c

定介

发质热(线1曲2,,)3散及(曲线热)4介质与度温关的系(U 1>U2> 3)U

.3 固5介质的体穿

击¾.3.2 5击热穿(2

特)点:

z

热 穿击电压周围温随度上升而降下; 热击穿电②压介随厚质度增加降低而 ;③ 穿击间较时,长几小时为在,提高试电验时压需也几钟;分④ 在流电直压,未下潮绝受较缘发少生热穿。击

z

z

z

5.

3体介质的击穿固¾5

.33.电 化击学

穿1)涵(:义介质长期电加压引介起质劣,导致化气强度下电降并引击穿

的起象现称电化学为穿。

击(

)劣化原因2:局部放 电(3)局部放劣电化式:

方zz z z

生产活的性气对体介质氧化的腐和蚀② 带粒电对子质介面的表撞击③局 部热 过电④枝树

.35固体 质介击穿

的¾.5.33 化电击学穿(4

)隙气部局放电

气空 隙电的

容与气隙串

的联介质电容

绝完 好部缘分的 电容

部放局电等效路 Cm>>C电g>>C

b

5.3 固

介质的体击穿

¾.353.电 化击学穿

5)局部(放理论电计算电极间加上瞬

时值u的交为电流压时,g上的C电瞬压值时u为g

C:bu g u Cg=+ C b

隙放电气的起 始电

压气隙电放 的灭熄压电

.53 体固质的击介穿¾

5.3.3电 化学击穿(5

)部局电理论计放

z①

实放真量:

⎛CC ⎞Δrq= ⎜ gC +mb ⎟( U g− U r) ≈(Cg + Cb (U)g − r )U Cm +C b ⎠⎝

可测量

z不

②视

在电量放

⎛ :C Cq Δ=ΔU C⎜ m+ b g ⎜C b +g ⎝ C 或Δ q≈ UCm Δ⎞⎟ ⎟

53 .体介质的击穿固

¾5..33电化 击学穿

(5)局放部电论理计

z算

真③实放量与电视放电量在关系:绝缘上 压电: ΔU =b CU(g − U r) ≈ Cb( U g −U r ) C +b Cm Cm∴

Δ =q b (U g − UC )

r 又Q qr Δ= (C≈g C+ )(Ub g −U r )

二者系关:Δ

q =bC qΔ Crg+ Cb

在电放量可能比实放电量真小得!

z

多④

单局次部电放能量 W:= Δq1 i UU(i为泡放气电时品上试电压)的

2

交与直流流部放局电较比放(频电、率害危等性?

)53 .固介质的击体

¾穿.3.3 电化学击5

(穿)6耐局放电部施

无机措料材较有强耐放性局能,有但机料材局耐的放能

z性

①尽消除量气隙或法设减气隙小尺寸 ;②设法提高空

隙击场强(如组穿合绝)缘

z。

7)(影响体击穿的主固要因

素z zz zz

①电

作压用间 ②时电场匀均度 ③温程 度④潮 ⑤受累效应

5

. 4合绝缘组特

¾ 绝缘性料要求

材{ {

电气性

能 热性能 机性械能

组合缘

绝 组合绝缘¾则:原组 绝缘中合层所各受的电场强度与电其强度气成正

比直流中电:强场与电度导率反比

¾场分配电原

流交中电:强场度介电常与数反比

¾成应用

直流{:中气电度高、强导率电的 材大料用电在最强的地方; 场本原基 则交中流电气强:度、介高电数常 的大料用材电在最强场地的

方提高缘 绝综性能

.4 5合绝组缘特

¾5.性.14“ 油屏-障式绝缘”(1)特

:点z

①油

:② 障:

主要屏绝缘介质,冷却作有;用 改电场分善、布止阻质杂桥形小。 成粘渍浸电 油纸绝缘缆的直击流 场穿强交比击穿流 场强得高

z充

油电 缆为因直流压作用下油与纸 电的场分配强交比流时合理

.45组 绝合特性

缘¾.5.4 1油-屏“障式”绝缘(

2)体形具:式

(3z应):

z用

①覆

盖绝②层 ③屏缘

障电力变压器等

z

z

¾5.

.42“油 -”绝纸缘(1

特点)

z

①:固为体体,液主体只作用充填隙的空渍剂浸,穿击强场;高 ②散热条件差。

z很

2()应用:z

电力变

压器、缆、电容器电、容式套电管等

.54组 绝合缘性

特¾5.4. 3合绝组缘中电场

的()均1电场双匀层质模介型

1εE 1= ε2 E2U

=E 1 d+E1 d2 2()2阶绝分缘

z

U

ε ε2

1E

2

1

E1 d2d

d

:义阶分缘绝指是介由常电数同的不层多缘绝构 的组合成缘。如超高绝单相圆压结芯。 构阶原则:分越对近缆靠的芯层内缘绝选用电介常数越大的 材料以,达电场均到匀目化的

z

.4 组合5缘特性

¾绝.45.3 组合缘中的电场绝(

2)阶分绝

z缘

RE

U =r n l Rr

U r00 ln r0R

①单圆芯层

r

0其中

: mExa=

Ev a

E=a r0 vR nl =缘利绝系数:用η = Emxa R r− 00r

越大电η场布越均分匀,即绝利用缘充越分(平电板容器η≈1;)但在 单层圆芯缆电中R越,大用系数越低利

U! R− r0

5.4

组合 绝特性

缘5.¾4.3 组合缘绝中的场

(电2分阶绝)缘

z

②层多芯 分配圆每层电场,提每高层用利系 数 r在0

1 E = U⎡ 1r 1 R⎤ εr 1⎢ l n1 + l n⎥ ⎣ ε 1 0rε 2r1 ⎦

U

r r1

R

01

ε

E

2ε2

在1

E2= ⎡U r 11R ⎤rε ⎢ l2n + ln1 ⎥ ⎣ ε1 0 εr2 r 1⎦

E

Em1x aEma2x Em1in 0r0 r1 E2imnr

分令r别r0=r、时1,可内层绝得E1缘axmE1和min 同理得,内层绝E缘2ax和Em2mn。i

R

5

.5绝 的缘化老

¾ 绝缘化涵老义:

体和液固体质介在长期行过程中运发一系列物生理化和变化,导致学 其电及理气性化能降下,响影绝缘性。

能¾

化老类分:

热老化电老 化机 老械 环化境化老

6章电 设备气绝缘的预性试防

《高压电技》术

z zz

讲人:主家严明 Emal: [email protected] oMboile 1:855229919

第5章2 体液和固体介质电气的性

.液5体固体介和质电气特的

¾ 性预知备

识质介气特性电

zzz z

化(ε )电(导 γ )损耗(taδ ) 击穿n(E)

b

气电气体性

击特穿

液体固体和电气特

极性、电导化损耗、击穿

.5体液固和介质的体电特性 气5. 电1介质极化、电导的损与 5.耗 2体液介质击的穿 5. 3体介质固击的 5.穿4组合绝缘 的性特5 . 绝缘的5化老

.15电 介质的化极、电导与损耗¾ 5.

.1 电介质的1极

化1(极)化

z外加

场的作用电下电,介质已中和的中、负正电产荷位生移,成电形矩,表面 出现缚电荷,束即板极荷电增多

(。)极化表征

z2

z电

z

d

介电常 εA数 C= 介质中 d ε Cε = =对相介电常 数 rε 0C0

{真

中 介空质中 真中空

C0 =

Q0

U0 Q C U= 0 C

=0ε A

.1 电5介质的极、电化导与损耗

5.1.1¾电 质的介极化

3(极)化响影因

z 素 zz

极 性温度 频率

(4)

化基极形式

电子极化式离 式极子化偶 极子化极界 面极化

5. 电介质的极化、1导与损耗电

5¾1.1. 电质介的极化

(4)化极基本形

式Rz

E

①电子

极化

式点:特短极弹性、无损耗

、i q-O’

q

RO

r

| E| =

z0

r E

子式极化

离点特:短很弹、、几乎性损无

.1 电5介质的化极电、与导损耗

¾ 51.1. 电介质极的化(4)

极基本化式

形z

电介质

电 极

E

③偶极子极:

化特点较:、长非性弹、消能耗

量z

z

界面④极化

特地:很:长消、耗量

极化能结比总表较产生 场合 任电介何 质子离结构式介电 质性电极质 介层介质的交界面多所 需间 时10-5 s11 -130s 01-0110~-2 s1 -01 ~数小时

sU

U

化极类 种子电极化式 子离极化 偶极子极化式 层夹化

能极量损耗无 几 乎有 有 有

生产因原束 电缚子行运道轨移 偏离子的相对偏移偶 子极定向排的列自由电荷 的移动

51 电.介质的极化、电与导损耗¾

5.11 电介.质极的化

(5)极化的应:

z

选绝缘择材料

材类料别气 体质介 极性 弱性 极强性极中 性 或弱性 极体固质 介极性 离性 名称 子气空(大气)压 压器变油 硅有机液体 麻蓖油 酮 丙精酒水 石蜡 聚乙 烯聚乙烯 氯母 云电

瓷εr(工频,20

1.)0009 52.22~5 .22~2.. 8.45 2 2338 120~.25 2..252.35 ~.23~4 57 5~.5~65

.

液体介

5.1电 质的极介化电、导损耗

与¾5. .2 1电质的电导

介(1)电导

z

征表质导介电能性的物理,量电导率 用 γ或倒数其电率阻 ρ征

()电2分类导

z

按载子

流电

按测z方式量

导(3

)电影响导素因

z z zz

{ {{电

子电导离子 导 电积电导

本征子离电导 杂离质电导 子泳电电

导表面

导下电

一张灯幻

极性 片质杂水 分温度

γ =A

− e φTk 中:式A常数,热力T温学 ;度ф电导活 能化;波尔兹k曼常。数

51 .电质的极化、电介导损与

耗¾5. .1 电介2质电的导

I

s

?

l

dVI

d A

µIS

积体电测量图阻

µA

面电测量阻

5图. 1介质电的化、极电与导耗损¾

51.3 电.介的质耗损(

)损1来耗源z

z

中流(导)电交 中(电流导、极化 )有损耗功无功损 耗

&I=I& I & I+R C

()2介损质及表耗征

zz

&

I R & IC

U

U&I

R

RC

PI

I &C

φδ U

= P IUco sφ= U I= RU C Igtδ =U2ω pC tanδ 式中:ω-电角频源;率-φ率因数功;δ-介质损耗角;介角损耗质因数atδ

n

.1 5电质的极化、介电导与耗损¾

.1.3 5电质介的耗损(

3介损微观)原因z

ii=+i21i3+

&

& II 3 2

iR R2 23i R3

电导(电子

、子) 离有损化极无 极化损u

1

&i 2IC

& I

2

z

&I

δφ

U

z

C

1

C

2&

I1

)4体、气体和液体介固质损耗的

① 体气质损介耗z

气分子相互体用作力很弱极,不化生损产耗 若电;场足以引起电离,不只极小电有损耗导 ;电达场到始放电时,起生发部局放电损耗 急剧,增。大(常发在生体固液体含有或气的泡合场)

z

z

5.

1介电质的极、电化与导损

¾ 5耗.1. 3电介质损的耗

液②体质损耗介 z中性或弱极 :导电耗为主,损化极损耗小较 ;其与度温的关系与导率电致。一P 0 γ= 2 (E式中γ-质电导介,E率-电场强) z 极性或极度与性中性合:电混导极化损耗和主为故,耗较大;损与 温度、频率关系均电。导损占主要部耗

tgδ

分,

atnδ新随 重度上升温而增

T升,高体液度粘减小, 偶极子化极增强 ,极损耗增化加 子分热运加动快, 化强度减极,弱 化损极耗小减

ant与温δt关系度

0t

1

t2

t (℃

)

.51 电介质的化、极导电损与

¾ 耗.5.31 介质的损电耗

② 体介液质耗损z极 性极性与或中混性合电:和极导化耗损为,主损故耗较;大 温与度、频均关率系

。 εgδ εt gt

ω0

tnδa介及常电数 ε频率与ω关系

ω

5.1

电介 质极的化、电与损导耗¾

51.3. 电质的介耗损③

固体介质损耗

z

分子

结构介质式:

z

z

z中性主要:导损耗,损电极小,耗如石蜡聚、烯乙;等极 :性atn值较δ,与温度、频率的大关系极性液与体相,如纸似、纤 维、板氯乙聚、烯机玻有璃;

等离子

结构介质:式要电导主损,耗损极耗小,如云等母 不;匀均构介结:质耗取决于各成损性能分数量间的及比例如,母制云、品油 纸浸胶纸、绝等缘;强 性电介极:在高质设压备中极少使用

5. 2体液质介的穿击¾

常用体介液质

¾

体液质作用

介¾液体 穿机理击

{{

矿物油合 成 植油物油绝 缘灭弧散

(1)净液体 电击穿纯理论

电气度高强 (2工)液程体小 桥论理电气 度强较低

¾

小桥理论工:程液体质中的介气或杂泡质水分(纤维)

在电、作用下在场电极间排成“桥小,”畸变电 或场连通电引起极击穿理论的

.52 液介质的击体穿¾

工程体电液气强测度量

油间隙距离 25mm.黄 铜极

电绝

外缘

壳标准试油杯(

中尺寸图为均mm)

5

2 液体.介的击质穿

¾52.1 .响液体介质影击的因素

穿1(杂)质影

z水

溶解

水 浮悬

水W

1为×0-14已时 油使的穿击度强降 很得低含水量再增。 大,时响不大

影矿物油工频击穿

电压与含水量系

.2 液5体介的质穿击

5.¾2. 1响影体介质击液穿因的素

()温度影2响干

油燥击的穿 度与温强度 有多没关大 系干的燥油0~ 08℃,bU高提 水(分溶解度增加 )度温再升,高U下 降(水分汽b化);低于0 ,Ub℃提 (高水滴结冻冰成)粒

潮油

矿物油工频的击穿电压温度与关的系

5

2 .体介液质击穿

¾的.25.1 响液影体介击质的因穿

(3素油)体积影响

不稍均匀场 电T100=

℃稍不

均电匀 场T=20℃极不均 电场匀T 2=℃

0着间随隙长度的增 ,加 变压油器的 击穿强下场降

矿物油

中水含量为分1×1036-时的U与b的关系

d.25液 体质的介穿

击¾5.21 .响影液介质击穿体因的素(

3油)积体响影 律规油的:穿强度随击体积 油的加而明增显降。下

z

z原因间:中缺隙(即陷杂)出质 现概的率随油体积的加增而大。

不能将实验中对小室体 油积的测试果结,直用接 于压电高设备气缘的设计绝

均匀场电中油T=90(℃)冲击击的场穿 与油体强积的系关

5.2

液介质的体穿击¾

.5.21 响影体介液质穿击因素

的(4电)压形式影

响杂质形成桥所小 的需时,比气间放 电体需所间长,时因 油间隙的此冲击击穿 度比强频工击 强穿要高度多得

。-.215/0μs波

+

.12/50μ波

s工电频 压不均匀场稍中矿物油穿电压与击间关系距

52.液体介质 的击穿

5¾.22 .减杂小质响影措施

(的1过滤)

过通油滤除机去维、碳纤等粒态固质;滤纸吸附杂水分有和酸等机

。2)(潮

浸防前油烘,干必时真空要燥干法除去分。

(3)祛气将油加热

状雾抽并空,真除水去分和气。体

(4用)固介质减小体油杂中质的响影常

措施用覆为层盖、绝缘层屏和。

53.固体介质 的击穿¾

体固击特穿点:

1)(击穿自恢无复 性(2 )穿击强场> 气 、体体击液场穿 (3)击穿场强强时间与关相

击穿

电热击

穿

老电击穿化

5

. 3体固介质的穿击¾5

3.. 1电穿

(1)击涵义碰撞电:形成离子崩电当,子崩电足够时破坏介强质晶结格构

导致穿击。

(2)点特

:z

击穿电压①几与环境温度无乎关;② 击电压与外电压穿作用间关时

系不大 ③ 介;发质热显不著 ;④电 场匀均程对击度电压有显著穿响。

z

z影

z

5

.3固体介质的 穿

击5.3.2¾热 击穿

1(涵):介义承质受压作电,因用质介耗而发损热,时也同向围周散热

,发热若于大散热,温度不上升,断导介致分质、熔化、碳 解或化烧,从而发焦生热穿。

击线2与曲线曲4切,只相有一个 热平衡点Tb但不,稳定 U2。临界热是击穿电,压Tc 是热则穿的击临温度界

本不存根在热平衡 ,点必然发生 击热

穿

发热线 曲 3散热曲与线有两个交 ,即点平热衡点 a 和 TcT Ta。稳定 ,T不稳c

定介

发质热(线1曲2,,)3散及(曲线热)4介质与度温关的系(U 1>U2> 3)U

.3 固5介质的体穿

击¾.3.2 5击热穿(2

特)点:

z

热 穿击电压周围温随度上升而降下; 热击穿电②压介随厚质度增加降低而 ;③ 穿击间较时,长几小时为在,提高试电验时压需也几钟;分④ 在流电直压,未下潮绝受较缘发少生热穿。击

z

z

z

5.

3体介质的击穿固¾5

.33.电 化击学

穿1)涵(:义介质长期电加压引介起质劣,导致化气强度下电降并引击穿

的起象现称电化学为穿。

击(

)劣化原因2:局部放 电(3)局部放劣电化式:

方zz z z

生产活的性气对体介质氧化的腐和蚀② 带粒电对子质介面的表撞击③局 部热 过电④枝树

.35固体 质介击穿

的¾.5.33 化电击学穿(4

)隙气部局放电

气空 隙电的

容与气隙串

的联介质电容

绝完 好部缘分的 电容

部放局电等效路 Cm>>C电g>>C

b

5.3 固

介质的体击穿

¾.353.电 化击学穿

5)局部(放理论电计算电极间加上瞬

时值u的交为电流压时,g上的C电瞬压值时u为g

C:bu g u Cg=+ C b

隙放电气的起 始电

压气隙电放 的灭熄压电

.53 体固质的击介穿¾

5.3.3电 化学击穿(5

)部局电理论计放

z①

实放真量:

⎛CC ⎞Δrq= ⎜ gC +mb ⎟( U g− U r) ≈(Cg + Cb (U)g − r )U Cm +C b ⎠⎝

可测量

z不

②视

在电量放

⎛ :C Cq Δ=ΔU C⎜ m+ b g ⎜C b +g ⎝ C 或Δ q≈ UCm Δ⎞⎟ ⎟

53 .体介质的击穿固

¾5..33电化 击学穿

(5)局放部电论理计

z算

真③实放量与电视放电量在关系:绝缘上 压电: ΔU =b CU(g − U r) ≈ Cb( U g −U r ) C +b Cm Cm∴

Δ =q b (U g − UC )

r 又Q qr Δ= (C≈g C+ )(Ub g −U r )

二者系关:Δ

q =bC qΔ Crg+ Cb

在电放量可能比实放电量真小得!

z

多④

单局次部电放能量 W:= Δq1 i UU(i为泡放气电时品上试电压)的

2

交与直流流部放局电较比放(频电、率害危等性?

)53 .固介质的击体

¾穿.3.3 电化学击5

(穿)6耐局放电部施

无机措料材较有强耐放性局能,有但机料材局耐的放能

z性

①尽消除量气隙或法设减气隙小尺寸 ;②设法提高空

隙击场强(如组穿合绝)缘

z。

7)(影响体击穿的主固要因

素z zz zz

①电

作压用间 ②时电场匀均度 ③温程 度④潮 ⑤受累效应

5

. 4合绝缘组特

¾ 绝缘性料要求

材{ {

电气性

能 热性能 机性械能

组合缘

绝 组合绝缘¾则:原组 绝缘中合层所各受的电场强度与电其强度气成正

比直流中电:强场与电度导率反比

¾场分配电原

流交中电:强场度介电常与数反比

¾成应用

直流{:中气电度高、强导率电的 材大料用电在最强的地方; 场本原基 则交中流电气强:度、介高电数常 的大料用材电在最强场地的

方提高缘 绝综性能

.4 5合绝组缘特

¾5.性.14“ 油屏-障式绝缘”(1)特

:点z

①油

:② 障:

主要屏绝缘介质,冷却作有;用 改电场分善、布止阻质杂桥形小。 成粘渍浸电 油纸绝缘缆的直击流 场穿强交比击穿流 场强得高

z充

油电 缆为因直流压作用下油与纸 电的场分配强交比流时合理

.45组 绝合特性

缘¾.5.4 1油-屏“障式”绝缘(

2)体形具:式

(3z应):

z用

①覆

盖绝②层 ③屏缘

障电力变压器等

z

z

¾5.

.42“油 -”绝纸缘(1

特点)

z

①:固为体体,液主体只作用充填隙的空渍剂浸,穿击强场;高 ②散热条件差。

z很

2()应用:z

电力变

压器、缆、电容器电、容式套电管等

.54组 绝合缘性

特¾5.4. 3合绝组缘中电场

的()均1电场双匀层质模介型

1εE 1= ε2 E2U

=E 1 d+E1 d2 2()2阶绝分缘

z

U

ε ε2

1E

2

1

E1 d2d

d

:义阶分缘绝指是介由常电数同的不层多缘绝构 的组合成缘。如超高绝单相圆压结芯。 构阶原则:分越对近缆靠的芯层内缘绝选用电介常数越大的 材料以,达电场均到匀目化的

z

.4 组合5缘特性

¾绝.45.3 组合缘中的电场绝(

2)阶分绝

z缘

RE

U =r n l Rr

U r00 ln r0R

①单圆芯层

r

0其中

: mExa=

Ev a

E=a r0 vR nl =缘利绝系数:用η = Emxa R r− 00r

越大电η场布越均分匀,即绝利用缘充越分(平电板容器η≈1;)但在 单层圆芯缆电中R越,大用系数越低利

U! R− r0

5.4

组合 绝特性

缘5.¾4.3 组合缘绝中的场

(电2分阶绝)缘

z

②层多芯 分配圆每层电场,提每高层用利系 数 r在0

1 E = U⎡ 1r 1 R⎤ εr 1⎢ l n1 + l n⎥ ⎣ ε 1 0rε 2r1 ⎦

U

r r1

R

01

ε

E

2ε2

在1

E2= ⎡U r 11R ⎤rε ⎢ l2n + ln1 ⎥ ⎣ ε1 0 εr2 r 1⎦

E

Em1x aEma2x Em1in 0r0 r1 E2imnr

分令r别r0=r、时1,可内层绝得E1缘axmE1和min 同理得,内层绝E缘2ax和Em2mn。i

R

5

.5绝 的缘化老

¾ 绝缘化涵老义:

体和液固体质介在长期行过程中运发一系列物生理化和变化,导致学 其电及理气性化能降下,响影绝缘性。

能¾

化老类分:

热老化电老 化机 老械 环化境化老

6章电 设备气绝缘的预性试防


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