高电压技术第四章

固体、液体和组合绝缘的电气强度

第四章概述固体、液体介质固体、液体介质的绝缘强度比气体大许多；作电气设备的内绝缘可以缩小结构尺寸；截流导体的支撑需要绝缘介质；液体介质可兼作冷却与灭弧介质等。液体与固体电介质与气体的击穿有很大不同4.1固体电介质的击穿1.击穿形式(1).电击穿(2).热击穿(3).电化学击穿气、固、液三种电介质中，固体密度最大，耐电强度最高空气的耐电强度一般在3—4kV/mm左右；液体的耐电强度在10—20kV/mm；固体的耐电强度在十几—几百kV/mm固体电介质的击穿过程最复杂，且击穿后是唯一不可恢复的绝缘普遍规律：任何介质的击穿总是从电气性能最薄弱的缺陷处发展起来的，这里的缺陷可指电场的集中，也可指介质的不均匀性热击穿的机制 热击穿是由电介质内部的热不稳定所造成的。在介质内部耗散的热量使介质温度升高，从而增大介质的电导和tg，这反过来又使温度进一步升高。若到达某一温度后．发热等于散热．温度即终止上升。介质处于热稳定状态，不会导致绝缘强度的破坏。然而这一稳定状态不是在任何电压下都可能建立的。 当达到某一临界电压时，在所有温度下，发热量总是大于散热量。这时介质的温度将持续上升(电流增大)，直到产生热破坏(烧成导电通道)，并永远丧失其绝缘性能，这就是热击穿。电击穿的机制 关于电击穿的机理有各种理论和假设，归纳起来为，在强电场下，电介质内部带电粒子剧烈运动，发生碰撞电离，破坏了固体介质的晶体结构，使电导增大而导致击穿。固体电介质的击穿过程1.固体电介质击穿特性的划分

区域A：击穿时间小于10s的区域，此范围内击穿电压随击穿时间的缩短而提高。类似于气体介质击穿的伏秒特性

区域B：击穿时间在10s

0.2s范围的区域，此范围内击穿电压恒定，与时间无关

这两个区域内的击穿都具有电击穿的性质

电工纸板的击穿电压与电压作用时间的关系

区域C：击穿电压随击穿前时间的增加而明显下降，具有热击穿的特点

区域D

：C区以外电工纸板的击穿电压与电压作用时间的关系

A、B区：属于电击穿 C区：属于热击穿 D区：为电化学击穿、电老化，击穿时间在几十个小时以上，甚至几年

4.2影响固体电介质击穿电压的因素 电压作用时间 温度电场均匀度和介质厚度电压频率 受潮度 机械力多层性 累积效应

（1)电压作用时间常用固体电介质的工频电气强度与加压时间的关系1—聚乙烯2－聚四氟乙烯3－黄蜡布4－硅有机玻璃云母带

（2)温度小于t0

时，属于电击穿当温度超过t0值时，温度越高，散热条件越差，击穿电压越低，此时属于热击穿。t0称为转折温度。

（3)电场均匀度和介质厚度均匀电中，击穿电压较高，而且击穿电压随介质厚度的增加呈线性关系上升不均匀电场中，击穿电压不随介质厚度的增加呈线性上升可能会出现热击穿，因此介质厚度达到一定程度后，厚度再增加对提高击穿电压意义不大。

（4)电压频率直流击穿电压：高于工频交流击穿电压，因为仅有电导损耗工频交流击穿电压：高于高频交流击穿电压，因为极化损耗高冲击击穿电压：高于工频交流击穿电压

（5）受潮固体电介质受潮后击穿电压会迅速下降。（6）机械力当材料出现开裂或微观裂缝（热、化学等作用）时，击穿电压将显著下降。如在这些裂缝中充有污浊物或受潮后，击穿电压下降更多。（7）多层性某层介质被击穿，电场产生剧烈的畸变，容易使其他层也接着击穿。（8）累积效应击穿电压随加压次数增加而下降，累积效应——局部损伤的扩展。4.3提高固体电介质击穿电压的方法改进绝缘设计：电场均匀改进制造工艺：清除杂质改善运行条件：散热、防潮变压器排风散热绝缘索的老项化：固体北和液帐体介己质在住长期今运行诸过程简中会给发生尊一些筒物理枪和化昼学变愚化，辣导致亿其机猴械和小电气开性能协的劣背化。绝缘双老化厅的原丛因电老跃化-局部构放电盼老化热老习化-热作涂用下择的氧框化环境招老化-污染袍性化萌学老姿化4.侵4固体捆电介暴质的智老化(1）环赖境老秃化环境涌老化丝式，包艳括光那氧老雹化、示臭氧高老化材、盐唱雾酸吩碱等部污染霉性化至学老哪化。其中进最主伸要时焦光氧箩老化杜，如伟紫外小线的竹照射即会使础绝缘膝材料畅加速中老化苹，有慰些绝辩缘材绘料不弓宜用饼于户遗外日河晒雨席淋及烤污秽律尘埃瞎的环赌境。央用于芦湿热民地区蔽的材晨料还铸应注谊意其偷抗生小物（捎昆虫继、霉厦菌）当作用繁的性纺能。(2）电黎老化固体脊介质芒在电改场的寻长时轿间作沫用下丧，会弓逐渐汪发生鸭某些钞物理趣、化唤学变庭化，胳形成诉与介像质本挎身不精同的题新物乔质，氧使介霉质的政物理侵、化删学性虹能发瓣生劣茎化，筑最终迷导致努介质猪被击痒穿分类井：1、电赞离性隆老化2.电导则性老痰化3.电解展性老蓬化交流它电压映产生直流扭电压何产生Tr绪ee袜-l刘ik系e树枝煮状Bu度sh载-l演ik租e灌木誉丛状ch种es流tn短ut砖-l挣ik承e栗子张状树枝拖老化检的一产般形饮状电介存质中昂的树陈枝老月化（3）电暗介质哭的热辅老化主要办取决闯于温我度及竖热作絮用时瞎间液体诱电介东质的谣热老悄化主摔要是宫由于挤热作巴用下怖的氧扇化。梢变压圣器油膏氧化搅后酸现价升后高，螺颜色带逐渐战加深第，粘厅度增祝大，疫绝缘包性能刘降低辽。固体峡电介督质的崭热老半化主荡要是挺由于深温度位升高远，使谜固体庄电介哀质热方裂解与、氧胆化裂帽解，忆产生思交联军，低洒分子丧挥发宜物逸背出表征——机械屡强度肺降低抹，介期质失墓去弹援性，菌变脆纷，绝瓶缘性戚能降旧低。——不可绢逆过傅程耐热计性：指保送证电酷介质笑可靠笑安全昌运行吸的最育高允点许温曲度寿携命完：在一羽定温痕度下古电介宾质不怠产生庄热损始坏的检时间夏称为余寿命短时抱耐热要性：长期获耐热且性：给定模寿命岭下，积电介醒质不敢产生厚热损兴坏的绩最高之允许籍温度电介坟质的加热性守能电介叫质的严耐热怠等级介质酒热老身化的株程度池主要器决定引于温芹度及乐介质额经受逃热作融用的卧时间加。为陡此国需际电壮工委晋员会窄按照锈材料常的耐旬热程营度划干分耐热有等级帅。如Y躲A摧E陪B恼F甲H络C90堂1淘05聋1张20搂1亏30冒1纹55屡1峰80绒>德18券0℃根据绘这个劈燕绝缘伤耐热粮等级咐可以犬进行配设备财运行卫负荷悟的最歇佳经窄济性躲设计电介宇质的虑耐寒溪性耐寒宽性是园绝缘嫂材料打在低云温下悼保证周安全煮运行去的最光低许惠可温顺度，榨否则创，固胖体可诊能变度脆、做开裂耐，液惜体可玩能凝怀固。弯如10、25、40号变泡压器引油分培别表丢示其俗凝固长温度雨为-1链0、-2衫5、-4穗0℃液体酱介质扩击穿描机制电击补穿热击洒穿（辈气泡昼或其忍他悬那浮杂说质导殖致）电化除学击叛穿绝缘店媒质冷却昏媒质(如在很变压讯器中)灭弧话媒质(如在羊断路或器中)液体哄介质惭的三牛大作巩用4.补5.液体莫电介壶质击甜穿的胳机理电击馆穿理妹论认渴为，壶在电段场作率用下台，阴愉极上由由于塔强电皆场发婶射或减热发编射出佛来的讯电子字产生突碰撞骂电离梁形成州电子遣崩，漆最后圆导致例击穿晕。与竿气体接中自发持放迹电的故形成斤相类颂似。必纯净岸的液棋体中链的击龟穿过叫程可愤以用紧电击裂穿理蝇论解帅释。副由于汤液体颠密度服远较哭气体恰的大督，电矮子自插由行咳程很览小，摸所以钥纯净杆液体巡寿介质酱的击围穿强艰度大欲大超艳过气青体的孟击穿百强度般。气泡调击穿我理论父认为锻，当柄油中腊存在摔或电括极上刃附着执有气功泡时鸣，在慕交流瘦电压狡下，处由于任气泡叶中的虏场强渐与油妙中的总场强职按各像自的壁介电貌常数爸成反鹅比分扭配，恩从而个汽泡壮中承孟受着凭较大度的场是强。短但汽枣体的殊击穿乓场强宗又比网油的甲低得狠多，击所以弊总是良气体历先发就生电桌离。激这又未使气咸泡温牌度升阻高，师体积珠膨胀传，电蜜离将类进一括步发汉展。抗而带宗电粒召子撞腰击油竭分子宫，使视油又仁分解沈出气集体，骨扩大异气体茂通道先。电某离的亦气泡脾在电劝场作准用下果容易激排列航成连俯通两骡极的移“小贿桥”术，这迫时击群穿就涂可能放在此去通道甜中发纺生。“小桥双”理浇论(即:“气泡允”击绞穿理耕论)变压忧器油竟的击口穿主寨要原葬因,在于烘杂质缘瑞的影果响，业而杂花质是称水分撞、受疲潮的衫纤维亲和被巡寿游离腾了的国气泡惯等构陆成，拘它们贺在电臭场的铺作用蒸下，今在电输极间灾逐渐砌排列菊成为店小桥昨，从系而导各致击付穿。4.楼6影响摩液体升电介勇质击铜穿电势压的者因素（1）自交身品盆质因索素：毯杂质亲的多枝少（恳化学脉成分堡、含瘦水量妄、纤捞维量皱、含齿气量午、含谢碳量田）总的沉来说枝，杂巾质多筛，击据穿电攻压降荣低。通过胞标准印油杯丸中变骗压器追油的拼工频爱击穿快电压弄来衡益量油泥的品故质（2）电德压作肉用时纺间加压细后短阴至几芦个微妇秒时趟，表宫现为谋电击披穿，日击穿彩电压筹很高当电压零作用鹊时间佛大于睬毫秒坛级时脾，表床现为句热击吗穿，鸟击穿羡电压只随作沈用时歌间增兆加而念降低击穿股电压内随加色压时逆间的债增加械而下访降。骑当液犯体介股质的奋纯净渣度及敌温度气提高腊时，膏电压陪作用切时间型对击缺穿电争压的缎影响萄减小轿。经过获长时泻间工哗作后冻，液柳体介心质的平击穿段电压傻会缓犬慢下考降，患这是筛由于羊介质积劣化锁、杂忠质增索多等港因素辅造成徒的。（3）电盗场情衔况的婆影响电场伪愈均昏匀，档杂质牵对击普穿电道压的皂影响要愈大州分散个性也夕愈大瞒，击趟穿电扎压也咳愈高高纯乏净度显液体皂：改统善电炎场的饭均匀艘程度戏能使辫工频虹或直工流电垫压下宣的击当穿电沈压明好显提效高。品质高较差吵的液瞒体介币质：厌因杂愿质的竖聚集奔和排阔列已挤使电黎场畸牌变，诵因而拘改善方电场散分布篮提高津击穿投电压嗽的作撑用并搅不明仁显。工频誓击穿挪电压豪的分恭散性变在极锅不均们匀电趣场中原不超疑过5％，但而在坡均匀槽电场日中可镇达3040％（4）温锈度击穿追电压可与温护度的植关系荷较复永杂，假随液前体介急质的娇品质瓣、电膜场的刃均匀杨程度朴、电趁压形奥式的胃不同曲而不障同。干燥六的变末压器杠油：击窗穿电暗压随泡温度盘升高访而单万调降莲低；受潮扒的变欲压器在油：当温掩度在－5械℃以下栗时，挣油很歉稠，滑小桥姐排列定困难茅；在0～战60漂℃范围跪内，抬由于熔油中唯的悬等浮状盈态的帽水分叔随温念度升孙高转蠢变为桌融解辽状态肚，击甩穿电圣压升威高；恭温度堪更高聚时，胞油中原水分茧开始胸气化凝，产缎生气背泡，锡易形讨成小匙桥，斯又使呀击穿争电压吴降低洽。（5）压吩力击穿子电压钟随压遮力的随增大蚀而升眠高——气体拒在油骨中的适溶解笑度增倚大，乏气泡矮数量厉减少旦，且刑气泡驰的局肢部放美电起巾始电槐压也狱提高垂。油经朱过脱姥气之辈后，袜压力砍对击姑穿电尖压的躁影响视减少激。4.肯7.提高耳液体聋电介齿质击球穿电袖压的杏方法提高芬以及桐保持馆油的及品质——过滤值、防旱潮、秧脱气油和聚固体煤电介矛质组倒合——覆盖——绝