第二章液體、固體介質(zhì)的電氣特性

1、第二章第二章液體、固體介質(zhì)的電氣特性液體、固體介質(zhì)的電氣特性高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)中國石油大學(xué)勝利學(xué)院第一篇第一篇 各類電介質(zhì)在高電場下的特性各類電介質(zhì)在高電場下的特性第一節(jié) 電介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗一、電介質(zhì)的極化 極化的定義：電介質(zhì)在電場中所發(fā)生的束縛電荷的彈性位移和偶極子的轉(zhuǎn)向現(xiàn)象，稱為電介質(zhì)的極化。 電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)r：是綜合反應(yīng)電介質(zhì)極化特性的一個(gè)物理量。它是表征電介質(zhì)在電場作用下極化現(xiàn)象強(qiáng)弱的指標(biāo)，其值是由電介質(zhì)本身的材料決定的。 極化最基本的形式分為電子式、離子式和偶極子式極化。另外還有夾層介質(zhì)界面極化和空間電荷極化等。 綜上所述，對(duì)具體介質(zhì)而言，必須說明其相對(duì)綜上所述，對(duì)具體

2、介質(zhì)而言，必須說明其相對(duì)介電常數(shù)介電常數(shù)r對(duì)應(yīng)的極化條件：頻率和溫度。對(duì)應(yīng)的極化條件：頻率和溫度。 20時(shí)工頻下氣體介質(zhì)由于密度很小，其時(shí)工頻下氣體介質(zhì)由于密度很小，其r接接近于近于1，而液體和固體介質(zhì)的，而液體和固體介質(zhì)的r大多在大多在26之間。之間。 各種電介質(zhì)的各種電介質(zhì)的r差別是很大的，了解電介質(zhì)的差別是很大的，了解電介質(zhì)的極化在工程上是很有意義的。比如極化在工程上是很有意義的。比如在幾種絕緣材料組合使用時(shí)，應(yīng)注意各種材料的在幾種絕緣材料組合使用時(shí)，應(yīng)注意各種材料的r的配合，使之電場分布較為合理。的配合，使之電場分布較為合理。在預(yù)防性試驗(yàn)中，利用材料的極化性質(zhì)，有助于在預(yù)防性試驗(yàn)中，利

3、用材料的極化性質(zhì)，有助于判斷電氣設(shè)備的絕緣狀態(tài)。判斷電氣設(shè)備的絕緣狀態(tài)。二、電介質(zhì)的電導(dǎo)二、電介質(zhì)的電導(dǎo)1. 1. 電介質(zhì)電導(dǎo)的定義電介質(zhì)電導(dǎo)的定義：在電場作用下，電介質(zhì)中的帶電：在電場作用下，電介質(zhì)中的帶電質(zhì)點(diǎn)作定向移動(dòng)而形成電流的現(xiàn)象，稱為電介質(zhì)的電導(dǎo)。質(zhì)點(diǎn)作定向移動(dòng)而形成電流的現(xiàn)象，稱為電介質(zhì)的電導(dǎo)。 電導(dǎo)率是表征介質(zhì)導(dǎo)電性能的主要物理量，其倒數(shù)電導(dǎo)率是表征介質(zhì)導(dǎo)電性能的主要物理量，其倒數(shù)為電阻率。為電阻率。 2. 2. 電介質(zhì)的電導(dǎo)的分類電介質(zhì)的電導(dǎo)的分類： 電介質(zhì)電導(dǎo)分為電介質(zhì)電導(dǎo)分為離子電導(dǎo)、電子電導(dǎo)離子電導(dǎo)、電子電導(dǎo). .（1 1）離子電導(dǎo)：）離子電導(dǎo)： 電介質(zhì)在電場或外界因素影

4、響下（如紫外線輻射）電介質(zhì)在電場或外界因素影響下（如紫外線輻射）本身會(huì)產(chǎn)生電離，電介質(zhì)中的正負(fù)離子沿電場方向移動(dòng)，本身會(huì)產(chǎn)生電離，電介質(zhì)中的正負(fù)離子沿電場方向移動(dòng)，形成電導(dǎo)電流，這就是離子電導(dǎo)。形成電導(dǎo)電流，這就是離子電導(dǎo)。 （2 2）電子電導(dǎo)：電子電導(dǎo)：電介質(zhì)中的自由電子是在高電場作用電介質(zhì)中的自由電子是在高電場作用下，離子和電介質(zhì)分子碰撞電離激發(fā)出來的，這些電子下，離子和電介質(zhì)分子碰撞電離激發(fā)出來的，這些電子在高電場作用下移動(dòng)形成電子電導(dǎo)電流。在高電場作用下移動(dòng)形成電子電導(dǎo)電流。 一般很微弱，因?yàn)榻橘|(zhì)中自由電子數(shù)極少，當(dāng)電介質(zhì)一般很微弱，因?yàn)榻橘|(zhì)中自由電子數(shù)極少，當(dāng)電介質(zhì)中出現(xiàn)電子電導(dǎo)電流

5、時(shí)，表明電介質(zhì)已被擊穿。中出現(xiàn)電子電導(dǎo)電流時(shí)，表明電介質(zhì)已被擊穿。因此一因此一般電介質(zhì)的電導(dǎo)都是指離子電導(dǎo)。般電介質(zhì)的電導(dǎo)都是指離子電導(dǎo)。3.3.液體電介質(zhì)的電導(dǎo)液體電介質(zhì)的電導(dǎo) 液體電介質(zhì)分為中性、弱極性和強(qiáng)極性三類。液體電介質(zhì)分為中性、弱極性和強(qiáng)極性三類。 雜質(zhì)是液體介質(zhì)中帶電質(zhì)點(diǎn)的重要來源。雜質(zhì)是液體介質(zhì)中帶電質(zhì)點(diǎn)的重要來源。 中性液體離子來源于雜質(zhì)分子的電離；中性液體離子來源于雜質(zhì)分子的電離； 極性液體除雜質(zhì)外，其本身分子也易離解，所以相同極性液體除雜質(zhì)外，其本身分子也易離解，所以相同條件下，其導(dǎo)電率比中性液體要大。條件下，其導(dǎo)電率比中性液體要大。4.固體介質(zhì)的電導(dǎo) 分為表面電導(dǎo)和體積

6、電導(dǎo)，構(gòu)成固體電介質(zhì)電導(dǎo)的主要因素是離子電導(dǎo)。v 非極性和弱極性固體電介質(zhì)的電導(dǎo)主要是由雜質(zhì)離子造成的，對(duì)于偶極性固體電介質(zhì)，因本身分子能離解，所以其電導(dǎo)是由本身和雜質(zhì)離子共同造成的 。對(duì)于離子性電介質(zhì)，電導(dǎo)的大小和離子本身的性質(zhì)有關(guān)。kTA/e 實(shí)踐都證明：液體介質(zhì)電導(dǎo)率與溫度有以下關(guān)系：此公式同樣適用于固體介質(zhì)此公式同樣適用于固體介質(zhì)5.5.電介質(zhì)電導(dǎo)在工程中的意義電介質(zhì)電導(dǎo)在工程中的意義 （1 1）串聯(lián)的多層電介質(zhì)在直流電壓作用下，各層）串聯(lián)的多層電介質(zhì)在直流電壓作用下，各層電壓分布與電導(dǎo)成反比，因此設(shè)計(jì)用于直流的電電壓分布與電導(dǎo)成反比，因此設(shè)計(jì)用于直流的電氣設(shè)備時(shí)要注意所用電介質(zhì)的電導(dǎo)

7、率，盡量使材氣設(shè)備時(shí)要注意所用電介質(zhì)的電導(dǎo)率，盡量使材料得到合理的使用。料得到合理的使用。 （2 2）工程上有時(shí)要設(shè)法增大電導(dǎo)，以改善電場分）工程上有時(shí)要設(shè)法增大電導(dǎo)，以改善電場分布、消除電暈。布、消除電暈。 （3 3）設(shè)計(jì)絕緣結(jié)構(gòu)時(shí)，注意環(huán)境濕度對(duì)固體電介）設(shè)計(jì)絕緣結(jié)構(gòu)時(shí)，注意環(huán)境濕度對(duì)固體電介質(zhì)表面電導(dǎo)的影響，注意親水性材料的表面防水質(zhì)表面電導(dǎo)的影響，注意親水性材料的表面防水處理。處理。 （4 4）在絕緣預(yù)防性試驗(yàn)中，通過測量介質(zhì)的絕緣）在絕緣預(yù)防性試驗(yàn)中，通過測量介質(zhì)的絕緣電阻和泄漏電流來判斷絕緣是否存在受潮或其他電阻和泄漏電流來判斷絕緣是否存在受潮或其他劣化現(xiàn)象。劣化現(xiàn)象。三、電介質(zhì)的

8、損耗三、電介質(zhì)的損耗1.1.基本概念基本概念 在電場作用下電介質(zhì)總有一定的能量損耗，電介質(zhì)的在電場作用下電介質(zhì)總有一定的能量損耗，電介質(zhì)的能量損耗簡稱介質(zhì)損耗。能量損耗簡稱介質(zhì)損耗。 介質(zhì)損耗的基本形式介質(zhì)損耗的基本形式 由電導(dǎo)引起的損耗，稱為電導(dǎo)損耗；由電導(dǎo)引起的損耗，稱為電導(dǎo)損耗； 由某些有損極化引起的損耗，稱為極化損耗。由某些有損極化引起的損耗，稱為極化損耗。 電導(dǎo)損耗電導(dǎo)損耗： 由電介質(zhì)中的泄漏電流引起，交、直流由電介質(zhì)中的泄漏電流引起，交、直流電壓下都存在，一般很小。電壓下都存在，一般很小。 極化損耗：極化損耗：由有損極化所引起的；僅存在于交流電壓由有損極化所引起的；僅存在于交流電壓

9、下，在直流電場中，極化的建立過程僅在加壓瞬間出現(xiàn)一下，在直流電場中，極化的建立過程僅在加壓瞬間出現(xiàn)一次，可略去。次，可略去。電介質(zhì)的等效電路電介質(zhì)的等效電路321IIII2.2.介質(zhì)損耗角正切介質(zhì)損耗角正切介質(zhì)損耗有兩種：極化損耗、電導(dǎo)損耗介質(zhì)損耗有兩種：極化損耗、電導(dǎo)損耗直流電壓下只有電導(dǎo)損直流電壓下只有電導(dǎo)損耗耗交流電壓下既有電導(dǎo)損耗，還有周交流電壓下既有電導(dǎo)損耗，還有周期性極化引起的極化損耗。期性極化引起的極化損耗。介質(zhì)損耗角介質(zhì)損耗角 =功率因素角功率因素角 的余角的余角 介質(zhì)損耗角介質(zhì)損耗角 的的正切正切tg 稱為介質(zhì)損耗因數(shù)稱為介質(zhì)損耗因數(shù) 介質(zhì)損耗角正切介質(zhì)損耗角正切tg 等于有

10、功電流和無功電流的等于有功電流和無功電流的比值。常用百分?jǐn)?shù)（比值。常用百分?jǐn)?shù)（%）來表示。）來表示。RCCURUIItgcR111tgCUtgUIUIUIPpCR2cos 通常采用功率因數(shù)角的正切作為綜合反映電介質(zhì)損通常采用功率因數(shù)角的正切作為綜合反映電介質(zhì)損耗特性優(yōu)劣的一個(gè)指標(biāo)，測量各種電力設(shè)備絕緣的耗特性優(yōu)劣的一個(gè)指標(biāo)，測量各種電力設(shè)備絕緣的tg 值值已成為電力系統(tǒng)中絕緣預(yù)防性試驗(yàn)的重要項(xiàng)目之一。已成為電力系統(tǒng)中絕緣預(yù)防性試驗(yàn)的重要項(xiàng)目之一。判斷介質(zhì)判斷介質(zhì)的品質(zhì)的品質(zhì)3.氣體介質(zhì)的損耗 但當(dāng)氣體中的電場強(qiáng)度達(dá)到放電起始電壓但當(dāng)氣體中的電場強(qiáng)度達(dá)到放電起始電壓U0（或（或E0）時(shí)氣體將發(fā)生

11、局部放電，損耗急劇增加。）時(shí)氣體將發(fā)生局部放電，損耗急劇增加。 氣體中的損耗氣體中的損耗主要是電導(dǎo)損耗，主要是電導(dǎo)損耗，損耗極小，且與電損耗極小，且與電壓無關(guān)。壓無關(guān)。4.液體電介質(zhì)的損耗 中性或弱極性液體中性或弱極性液體介質(zhì)的損耗，主要為電介質(zhì)的損耗，主要為電導(dǎo)損耗，其損耗與溫度導(dǎo)損耗，其損耗與溫度的關(guān)系也和電導(dǎo)一樣；的關(guān)系也和電導(dǎo)一樣；與電壓的關(guān)系和氣體是與電壓的關(guān)系和氣體是一樣的。一樣的。 極性液體介質(zhì)的損極性液體介質(zhì)的損耗除了有電導(dǎo)損耗之外耗除了有電導(dǎo)損耗之外還有極化損耗，因此損還有極化損耗，因此損耗比中性液體要大，且耗比中性液體要大，且其大小與溫度、外加電其大小與溫度、外加電壓和電壓

12、的頻率有關(guān)。壓和電壓的頻率有關(guān)。 在在t t2以后，由于以后，由于電導(dǎo)損耗隨溫度急劇上電導(dǎo)損耗隨溫度急劇上升、極化損耗不斷減小升、極化損耗不斷減小而退居次要地位，因?yàn)槎司哟我匚唬驗(yàn)閠g 就隨時(shí)間就隨時(shí)間t的上升而的上升而持續(xù)增大。持續(xù)增大。介質(zhì)損耗與頻率的關(guān)系介質(zhì)損耗與頻率的關(guān)系 當(dāng)電源頻率增高時(shí)，由圖可見，整個(gè)曲線右移這是當(dāng)電源頻率增高時(shí)，由圖可見，整個(gè)曲線右移這是因?yàn)樵谳^高的頻率下，偶極子來不及充分轉(zhuǎn)向，要是轉(zhuǎn)向因?yàn)樵谳^高的頻率下，偶極子來不及充分轉(zhuǎn)向，要是轉(zhuǎn)向極化充分進(jìn)行，就必須減小粘度即升高溫度。極化充分進(jìn)行，就必須減小粘度即升高溫度。21ff 5.固體介質(zhì)的損耗： 固體介質(zhì)分為

13、：固體介質(zhì)分為：有機(jī)絕緣材料和無機(jī)絕緣材料有機(jī)絕緣材料和無機(jī)絕緣材料。其中有機(jī)絕緣材料又分為極性有機(jī)電介質(zhì)、非極性有其中有機(jī)絕緣材料又分為極性有機(jī)電介質(zhì)、非極性有機(jī)電介質(zhì)機(jī)電介質(zhì) 極性有機(jī)電介質(zhì)的損耗為電導(dǎo)損耗和極化損耗，極性有機(jī)電介質(zhì)的損耗為電導(dǎo)損耗和極化損耗，tg 較大。較大。tg 與溫度、頻率的變化關(guān)系與極性液體介與溫度、頻率的變化關(guān)系與極性液體介質(zhì)相似；極化損耗使總損耗較大質(zhì)相似；極化損耗使總損耗較大非極性有機(jī)電介質(zhì)的損耗主要為電導(dǎo)損耗，非極性有機(jī)電介質(zhì)的損耗主要為電導(dǎo)損耗，tg 較小較小有極絕緣材料有極絕緣材料 云母：云母：由電導(dǎo)引起損耗，介質(zhì)損耗小，耐高溫由電導(dǎo)引起損耗，介質(zhì)損耗小

14、，耐高溫性能好，是理想的無機(jī)絕緣材料，但機(jī)械性能差；性能好，是理想的無機(jī)絕緣材料，但機(jī)械性能差； 電工陶瓷：電工陶瓷：既有電導(dǎo)損耗，又有極化損耗；既有電導(dǎo)損耗，又有極化損耗；20和和50Hz時(shí)時(shí)tg =2%5% ; 玻璃玻璃：具有電導(dǎo)損耗和極化損耗，：具有電導(dǎo)損耗和極化損耗，tg 的值與的值與玻璃的成分有關(guān)。玻璃的成分有關(guān)。無極絕緣材料無極絕緣材料（離子結(jié)構(gòu)固體介質(zhì)）（離子結(jié)構(gòu)固體介質(zhì)）無機(jī)絕緣材料：云母、陶瓷、玻璃。無機(jī)絕緣材料：云母、陶瓷、玻璃。電介質(zhì)的損耗在工程上的意義：電介質(zhì)的損耗在工程上的意義： （1）選擇絕緣材料。在設(shè)計(jì)絕緣結(jié)構(gòu)時(shí)，必須注）選擇絕緣材料。在設(shè)計(jì)絕緣結(jié)構(gòu)時(shí)，必須注意絕

15、緣材料的介質(zhì)損耗（意絕緣材料的介質(zhì)損耗（tg ），過大會(huì)引起嚴(yán)重），過大會(huì)引起嚴(yán)重發(fā)熱，使材料容易劣化，甚至導(dǎo)致熱擊穿；發(fā)熱，使材料容易劣化，甚至導(dǎo)致熱擊穿； （2）在絕緣預(yù)防性試驗(yàn)中判斷絕緣狀況。當(dāng)絕緣）在絕緣預(yù)防性試驗(yàn)中判斷絕緣狀況。當(dāng)絕緣受潮或劣化時(shí)，受潮或劣化時(shí)，tg 將急劇上升；絕緣內(nèi)部是否存將急劇上升；絕緣內(nèi)部是否存在局部放電，也可以通過與在局部放電，也可以通過與U的關(guān)系曲線加以判斷。的關(guān)系曲線加以判斷。第二節(jié)第二節(jié) 液體介質(zhì)的擊穿液體介質(zhì)的擊穿 在工程上常用的液體電介質(zhì)有礦物油及人工合在工程上常用的液體電介質(zhì)有礦物油及人工合成油（如硅油等）等幾類。目前應(yīng)用最廣泛的是成油（如硅油等

16、）等幾類。目前應(yīng)用最廣泛的是從石油中中提煉出來的礦物油，如變壓器油、電從石油中中提煉出來的礦物油，如變壓器油、電纜油、電容器油和開關(guān)油等。纜油、電容器油和開關(guān)油等。一、液體介質(zhì)擊穿的概念一、液體介質(zhì)擊穿的概念 絕緣液體的擊穿場強(qiáng)除了受外加電壓的類型、絕緣液體的擊穿場強(qiáng)除了受外加電壓的類型、時(shí)間與幅值，以及電極的形狀、材料和表面特性時(shí)間與幅值，以及電極的形狀、材料和表面特性這些因素的影響外，擊穿電壓的大小還主要受油這些因素的影響外，擊穿電壓的大小還主要受油中水和氣的含量以及其他雜質(zhì)的影響中水和氣的含量以及其他雜質(zhì)的影響 1. 1.被掩蓋的氣體放電被掩蓋的氣體放電 在短時(shí)交流電壓，特別是在脈沖電壓

17、作用下，可在短時(shí)交流電壓，特別是在脈沖電壓作用下，可以認(rèn)為絕緣液體的擊穿是由電子碰撞電離造成的。以認(rèn)為絕緣液體的擊穿是由電子碰撞電離造成的。 油中易揮發(fā)的成分，油中的外來氣體在液體分子油中易揮發(fā)的成分，油中的外來氣體在液體分子間形成微小的間形成微小的“空穴空穴”。在外加電場作用下，由于電。在外加電場作用下，由于電場和熱的雙重作用，將使氣泡（空穴）即油隙完全擊場和熱的雙重作用，將使氣泡（空穴）即油隙完全擊穿。故穿。故將油隙擊穿稱為被掩蓋的氣體放電。將油隙擊穿稱為被掩蓋的氣體放電。 2. 2.纖維橋接擊穿纖維橋接擊穿 在實(shí)際運(yùn)行中，由于設(shè)備元件可能分離出較大的在實(shí)際運(yùn)行中，由于設(shè)備元件可能分離出較

18、大的固體雜質(zhì)，如纖維或其他不溶解物，在外電場作用下，固體雜質(zhì)，如纖維或其他不溶解物，在外電場作用下，在電極間他們相互連接，搭成導(dǎo)電橋，稱之為纖維橋。在電極間他們相互連接，搭成導(dǎo)電橋，稱之為纖維橋。國家對(duì)標(biāo)準(zhǔn)油杯推薦了電極形狀：國家對(duì)標(biāo)準(zhǔn)油杯推薦了電極形狀：球形電極球形電極二二 影響液體介質(zhì)擊穿電壓的因素影響液體介質(zhì)擊穿電壓的因素 工程中檢驗(yàn)油的質(zhì)量的最重要的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是用標(biāo)準(zhǔn)工程中檢驗(yàn)油的質(zhì)量的最重要的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是用標(biāo)準(zhǔn)油杯測量油的工頻擊穿電壓。油杯測量油的工頻擊穿電壓。球蓋形電極；球蓋形電極； 對(duì)經(jīng)過過對(duì)經(jīng)過過濾處理、脫氣濾處理、脫氣和干燥后的油和干燥后的油及及220KV以上以上電力設(shè)備內(nèi)的電力

19、設(shè)備內(nèi)的油，應(yīng)采用球油，應(yīng)采用球蓋形電極進(jìn)行蓋形電極進(jìn)行試驗(yàn)試驗(yàn)平行圓盤電極平行圓盤電極 對(duì)變壓器油，其標(biāo)準(zhǔn)油杯中的擊穿電壓一般為Ud25Kv40Kv； 對(duì)變壓器油及電纜油，其標(biāo)準(zhǔn)油杯中的擊穿電壓一般為Ud50Kv60Kv；注意： 在標(biāo)準(zhǔn)油杯中測得的油的耐電強(qiáng)度只能作為對(duì)油的品質(zhì)的衡量標(biāo)準(zhǔn)。1、電壓作用時(shí)間的影響 電壓作用時(shí)間很短時(shí)，具有電擊穿的性質(zhì)，電壓作用時(shí)間越長，雜質(zhì)形成小橋，介質(zhì)發(fā)熱越充分，將發(fā)生熱擊穿過程，擊穿電壓越低。 擊穿電壓隨加壓時(shí)間的增加而下降2、溫度、含水量、含氣量的影響 油的擊穿電壓與溫度關(guān)系比較復(fù)雜，和含水量、含氣量有很大的關(guān)系。 擊穿場強(qiáng)不僅與溫度，而且也與含水量有關(guān)

20、。3、雜質(zhì)的影響 一般來說雜質(zhì)的含量越高，液體介質(zhì)擊穿電壓降低的越多。油中主要的雜質(zhì)就是水分。 另外還有其他固體雜質(zhì)，比如含纖維量：纖維的含量即使很少，對(duì)擊穿電壓油很大影響。 4、油量的影響三、減少雜質(zhì)影響的方法 由于油中雜質(zhì)對(duì)油隙的工頻擊穿電壓有很大的影響，由于油中雜質(zhì)對(duì)油隙的工頻擊穿電壓有很大的影響，所以從工程角度考慮，應(yīng)設(shè)法減少雜質(zhì)的影響，提高油的所以從工程角度考慮，應(yīng)設(shè)法減少雜質(zhì)的影響，提高油的品質(zhì)。品質(zhì)。1、提高油品質(zhì)的方法（1 1）過濾）過濾 將油中在壓力下連續(xù)通過濾油機(jī)中的大量濾油層，油將油中在壓力下連續(xù)通過濾油機(jī)中的大量濾油層，油中雜質(zhì)（包括纖維、碳粒、樹脂、油泥等）被濾紙阻擋

21、，中雜質(zhì)（包括纖維、碳粒、樹脂、油泥等）被濾紙阻擋，油中大部分的水分和有機(jī)酸等也被濾紙纖維吸附，從而大油中大部分的水分和有機(jī)酸等也被濾紙纖維吸附，從而大大提高油的品質(zhì)。大提高油的品質(zhì)。（2 2）祛氣）祛氣 常用的方法是先將油加熱，在真空中噴成霧狀，油中常用的方法是先將油加熱，在真空中噴成霧狀，油中所含水分和氣體即揮發(fā)并被抽走，然后在真空條件下將油所含水分和氣體即揮發(fā)并被抽走，然后在真空條件下將油注入電氣設(shè)備中。注入電氣設(shè)備中。（3 3）防潮）防潮 對(duì)于油浸式絕緣在浸油前必須烘干，必要時(shí)可對(duì)于油浸式絕緣在浸油前必須烘干，必要時(shí)可用真空干燥法去除水分；在油箱呼吸器的空氣入口用真空干燥法去除水分；在

22、油箱呼吸器的空氣入口防干燥劑，以防潮氣進(jìn)入。防干燥劑，以防潮氣進(jìn)入。2 2、采用、采用“油油- -屏障式屏障式”絕緣絕緣（1 1）覆蓋層）覆蓋層 覆蓋層是指緊貼在金屬電極上的固體絕緣薄層覆蓋層是指緊貼在金屬電極上的固體絕緣薄層（1mm 純凈的液體介質(zhì)的擊穿屬于電擊穿；純凈的液體介質(zhì)的擊穿屬于電擊穿； 工程中液體介質(zhì)的擊穿屬于熱擊穿；工程中液體介質(zhì)的擊穿屬于熱擊穿； 雜質(zhì)是影響液體介質(zhì)擊穿的重要因素；雜質(zhì)是影響液體介質(zhì)擊穿的重要因素； 提高液體介質(zhì)擊穿電壓的方法：提高液體介質(zhì)擊穿電壓的方法： 1 1、提高油品質(zhì)的方法；、提高油品質(zhì)的方法； 2 2、采用、采用“油油- -屏障式屏障式”絕緣絕緣第三

23、節(jié)第三節(jié) 固體介質(zhì)的擊穿固體介質(zhì)的擊穿 在電場作用下，固體介質(zhì)可能因以下過程而被擊穿。在電場作用下，固體介質(zhì)可能因以下過程而被擊穿。擊穿后其絕緣性能不能恢復(fù)擊穿后其絕緣性能不能恢復(fù) 電過程（電擊穿）電過程（電擊穿） 熱過程（熱擊穿）熱過程（熱擊穿） 電化學(xué)過程（電化學(xué)擊穿）電化學(xué)過程（電化學(xué)擊穿）一、固體介質(zhì)的擊穿理論一、固體介質(zhì)的擊穿理論（一）電擊穿過程（一）電擊穿過程 固體介質(zhì)的電擊穿是指僅僅由于電場作用而直接使介固體介質(zhì)的電擊穿是指僅僅由于電場作用而直接使介質(zhì)破壞并喪失絕緣性能的現(xiàn)象，以碰撞游離為基礎(chǔ)。質(zhì)破壞并喪失絕緣性能的現(xiàn)象，以碰撞游離為基礎(chǔ)。 固體介質(zhì)的擊穿通常為電擊穿。固體介質(zhì)的

24、擊穿通常為電擊穿。電擊穿的主要特征：電擊穿的主要特征： 擊穿電壓高，擊穿時(shí)間短；擊穿電壓高，擊穿時(shí)間短； 與周圍的環(huán)境溫度無關(guān)；與周圍的環(huán)境溫度無關(guān)； 除時(shí)間短的情況，與電壓作用時(shí)間關(guān)系不大；除時(shí)間短的情況，與電壓作用時(shí)間關(guān)系不大； 介質(zhì)發(fā)熱不顯著；介質(zhì)發(fā)熱不顯著； 電場均勻程度對(duì)擊穿有顯著影響電場均勻程度對(duì)擊穿有顯著影響（二）熱擊穿過程 固體介質(zhì)會(huì)因介質(zhì)損耗而發(fā)熱，如果周圍環(huán)境溫固體介質(zhì)會(huì)因介質(zhì)損耗而發(fā)熱，如果周圍環(huán)境溫度高散熱條件不好，介質(zhì)溫度就不斷上升而導(dǎo)致絕緣度高散熱條件不好，介質(zhì)溫度就不斷上升而導(dǎo)致絕緣破壞，如介質(zhì)的分解、熔化、碳化和燒焦，從而引起破壞，如介質(zhì)的分解、熔化、碳化和燒焦

25、，從而引起熱擊穿。熱擊穿。 熱擊穿的過程：熱擊穿的過程：t g I tU I tg t U較小時(shí)，在絕緣能夠耐受的溫度下達(dá)到較小時(shí)，在絕緣能夠耐受的溫度下達(dá)到熱平衡，否則達(dá)破壞溫度。熱平衡，否則達(dá)破壞溫度。擊穿電壓較低，擊穿時(shí)間較長；擊穿電壓較低，擊穿時(shí)間較長；擊穿電壓與環(huán)境溫度、周圍煤質(zhì)的散熱能力和擊穿電壓與環(huán)境溫度、周圍煤質(zhì)的散熱能力和散熱條件有關(guān)；散熱條件有關(guān)；擊穿電壓與電壓作用時(shí)間有關(guān)；擊穿電壓與電壓作用時(shí)間有關(guān)；擊穿電壓與頻率有關(guān)；擊穿電壓與頻率有關(guān)；擊穿電壓與介質(zhì)本身的耐熱能力有關(guān)；擊穿電壓與介質(zhì)本身的耐熱能力有關(guān)；擊穿電壓與介質(zhì)尺寸有關(guān)擊穿電壓與介質(zhì)尺寸有關(guān)熱擊穿的主要特征熱擊穿

26、的主要特征（三）電化學(xué)擊穿理論（三）電化學(xué)擊穿理論 固體介質(zhì)在熱、電、化學(xué)和機(jī)械力的固體介質(zhì)在熱、電、化學(xué)和機(jī)械力的長期作用下以及由于介質(zhì)內(nèi)部發(fā)生局部放長期作用下以及由于介質(zhì)內(nèi)部發(fā)生局部放電等原因，是絕緣劣化，電氣強(qiáng)度逐步下電等原因，是絕緣劣化，電氣強(qiáng)度逐步下降并引起擊穿的現(xiàn)象稱為電化學(xué)擊穿。降并引起擊穿的現(xiàn)象稱為電化學(xué)擊穿。 局部放電是介質(zhì)劣化、損傷、電氣強(qiáng)局部放電是介質(zhì)劣化、損傷、電氣強(qiáng)度下降的主要原因。度下降的主要原因。二、提高固體介質(zhì)擊穿電壓的方法二、提高固體介質(zhì)擊穿電壓的方法1 1、改善絕緣設(shè)計(jì)：、改善絕緣設(shè)計(jì)：2 2、改進(jìn)制造工藝：、改進(jìn)制造工藝：3 3、改善運(yùn)行條件、改善運(yùn)行條件

27、第四節(jié) 組合絕緣的電氣強(qiáng)度（了解） 實(shí)際電氣設(shè)備的絕緣通常都不是由單一的電介質(zhì)構(gòu)成的，而是由多種電介質(zhì)組合而成。一、各組分間的相互滲透1、介質(zhì)之間的相互滲透 許多固體介質(zhì)的結(jié)構(gòu)并不是十分緊密，當(dāng)其與某些液體或氣體介質(zhì)組合使用時(shí)，這些液體或氣體介質(zhì) 會(huì)滲透到固體介質(zhì)中去該固體介質(zhì)的特性必然與滲入介質(zhì)的特性有關(guān)。2、介質(zhì)之間的相容性 組合絕緣必須注意各種介質(zhì)的相容性。組合絕緣必須注意各種介質(zhì)的相容性。 所謂相容性是指各種介質(zhì)之間互不腐蝕、互不污所謂相容性是指各種介質(zhì)之間互不腐蝕、互不污染、互不影響。染、互不影響。 應(yīng)特別注意液體介質(zhì)與各種有機(jī)合成材料及金屬應(yīng)特別注意液體介質(zhì)與各種有機(jī)合成材料及金屬

28、件之間的相容性。若果相容性不好，可能會(huì)使有機(jī)合件之間的相容性。若果相容性不好，可能會(huì)使有機(jī)合成材料的電性能和機(jī)械性能劣化；使橡膠制品溶脹、成材料的電性能和機(jī)械性能劣化；使橡膠制品溶脹、發(fā)粘、失去彈性；使金屬件或鍍層腐蝕等。同時(shí)液體發(fā)粘、失去彈性；使金屬件或鍍層腐蝕等。同時(shí)液體介質(zhì)自身也會(huì)受到被溶物資的污染。介質(zhì)自身也會(huì)受到被溶物資的污染。3 3、水分在組合絕緣中的分布、水分在組合絕緣中的分布 一般的有機(jī)介質(zhì)，不論液體還是固體都會(huì)不同程一般的有機(jī)介質(zhì)，不論液體還是固體都會(huì)不同程度的含有一些水分，這些水分對(duì)其絕緣性能和老化過度的含有一些水分，這些水分對(duì)其絕緣性能和老化過程影響很大。程影響很大。4、

29、油流起電 強(qiáng)迫油冷的電氣設(shè)備，當(dāng)油以相當(dāng)?shù)乃俣葟慕^緣件表面流過時(shí)，會(huì)因摩擦起電。如果靜電荷不易被泄露掉時(shí)，容易集聚到足夠高的電位，導(dǎo)致對(duì)鄰近物體的擊穿或沿固體表面閃絡(luò)放電。二、介質(zhì)的組合原則 外加電壓在各種絕緣上的電壓分布，將決定組合絕緣整體的擊穿電壓。v 理想的電壓分布是各層介質(zhì)所承受的場強(qiáng)與該層介質(zhì)的耐電強(qiáng)度成正比，這樣可使各層介質(zhì)的利用最充分，整個(gè)組合絕緣能耐受的電壓最高。v 直流電壓下，各層絕緣分擔(dān)的電壓與絕緣電阻成正比，即各層絕緣中的電場強(qiáng)度語氣電導(dǎo)成反比，所以應(yīng)把電氣強(qiáng)度高、電導(dǎo)率大的材料用在電場最強(qiáng)的地方。v 在工頻交流或沖擊電壓作用下，各層絕緣所分擔(dān)的電壓與其電容成反比，即各層

30、絕緣中的電場強(qiáng)度中的電場強(qiáng)度與其介電常數(shù)成反比，所以應(yīng)把電氣強(qiáng)度高、介電常數(shù)大的材料用在電場最強(qiáng)的地方。第五節(jié) 絕緣的老化 電氣設(shè)備的絕緣在長期運(yùn)行過程中，會(huì)發(fā)生電氣設(shè)備的絕緣在長期運(yùn)行過程中，會(huì)發(fā)生一系列不可逆的物理變化和化學(xué)變化，致使其電一系列不可逆的物理變化和化學(xué)變化，致使其電氣、機(jī)械及其他性能逐漸劣化，這種現(xiàn)象統(tǒng)稱為氣、機(jī)械及其他性能逐漸劣化，這種現(xiàn)象統(tǒng)稱為絕緣的老化。絕緣的老化。 促使絕緣老化的因素：促使絕緣老化的因素：（1 1）物理因：電、熱、光、機(jī)械力等；）物理因：電、熱、光、機(jī)械力等；（2 2）化學(xué)因素：氧氣、臭氧、鹽霧、酸、堿、潮濕）化學(xué)因素：氧氣、臭氧、鹽霧、酸、堿、潮濕等

31、；等；（3 3）生物因素：微生物、霉菌等。）生物因素：微生物、霉菌等。 一、電老化什么是電老化？什么是電老化？ 電老化是指在外加高電壓或強(qiáng)電場作用下的老化。電老化是指在外加高電壓或強(qiáng)電場作用下的老化。 介質(zhì)電老化的主要原因是什么？介質(zhì)電老化的主要原因是什么？ 介質(zhì)中出現(xiàn)局部放電。介質(zhì)中出現(xiàn)局部放電。局部放電引起固體介質(zhì)腐蝕、老化、損壞的原因有：局部放電引起固體介質(zhì)腐蝕、老化、損壞的原因有：局部電場畸變。使局部介質(zhì)承受過高的電壓；局部電場畸變。使局部介質(zhì)承受過高的電壓；帶電質(zhì)點(diǎn)撞擊氣泡壁，造成絕緣物分解；帶電質(zhì)點(diǎn)撞擊氣泡壁，造成絕緣物分解；化學(xué)腐蝕。氣隙電離產(chǎn)生化學(xué)腐蝕。氣隙電離產(chǎn)生O3O3、N

32、ONO、NO2NO2等氣體，遇等氣體，遇水會(huì)產(chǎn)生硝酸或亞硝酸，對(duì)絕緣材料和金屬有氧水會(huì)產(chǎn)生硝酸或亞硝酸，對(duì)絕緣材料和金屬有氧化和腐蝕作用?；透g作用。在局部放電區(qū)，產(chǎn)生高能輻射線，引起材料分解；在局部放電區(qū)，產(chǎn)生高能輻射線，引起材料分解；局部溫度升高，造成熱裂解，氣隙膨脹而使固體絕局部溫度升高，造成熱裂解，氣隙膨脹而使固體絕緣開裂、分層、脫殼，并且使該部分絕緣的電導(dǎo)和緣開裂、分層、脫殼，并且使該部分絕緣的電導(dǎo)和介質(zhì)損耗增加。介質(zhì)損耗增加。 直流電壓下的局部放電較交流電壓下的弱。直流電壓下的局部放電較交流電壓下的弱。各種絕緣材料耐局部放電的性能有很大差別：各種絕緣材料耐局部放電的性能有很大差別： 云母、玻璃纖維等無機(jī)材料有很好的耐局部放云母、玻璃纖維等無機(jī)材料有很好的耐局部放電能力；電能力； 旋轉(zhuǎn)電機(jī)采用云母、樹脂作為絕緣材料；旋轉(zhuǎn)電機(jī)采用云母、樹脂作為絕緣材料； 有機(jī)高分子聚合物等絕緣材料的耐局部放電的有機(jī)高分子聚合物等絕緣材料的耐局部放電的性能比較差；性能比較