《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
特
.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
极
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
容
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
本
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
②
子式极化
离点特:短很弹、、几乎性损无
耗
.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
没
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
用
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
质
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
表
()电2分类导
z
按载子
流电
导
按测z方式量
电
导(3
)电影响导素因
z z zz
{ {{电
子电导离子 导 电积电导
体
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
表
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
直
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
加
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
0δ
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
热
(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
响
z水
分
{
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
关
.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
受
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。
增
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。
水
(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。
障
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
①
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
①
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
化
.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
算
z①
实放真量:
电
⎛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
视
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
积
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
成
¾场分配电原
则
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
合
.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
多
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
涵
: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
第
6章电 设备气绝缘的预性试防
验
《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
特
.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
极
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
容
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
本
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
②
子式极化
离点特:短很弹、、几乎性损无
耗
.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
没
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
用
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
质
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
表
()电2分类导
z
按载子
流电
导
按测z方式量
电
导(3
)电影响导素因
z z zz
{ {{电
子电导离子 导 电积电导
体
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
表
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
直
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
加
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
0δ
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
热
(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
响
z水
分
{
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
关
.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
受
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。
增
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。
水
(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。
障
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
①
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
①
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
化
.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
算
z①
实放真量:
电
⎛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
视
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
积
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
成
¾场分配电原
则
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
合
.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
多
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
涵
: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
第
6章电 设备气绝缘的预性试防
验