固體液體和組合絕緣的電氣強度

第四章固體、液體和組合絕緣的電氣強度2普遍規(guī)律：任何介質(zhì)的擊穿總是從電氣性能最薄弱的缺陷處發(fā)展起來的，所謂的缺陷可以指電場的集中，也可指介質(zhì)的不均勻性。擊穿特性：一般情況下，在氣、液、固三種電介質(zhì)中，固體密度最大，耐電強度也最高。耐電強度:空氣一般在3～4 kV/mm;

液體一般在10～20kV/mm;

固體一般在十幾～幾百kV/mm固體電介質(zhì)的擊穿過程最復(fù)雜，且擊穿后是唯一不可恢復(fù)的絕緣?！?-1固體介質(zhì)的擊穿

33固體介質(zhì)擊穿特性曲線4

區(qū)域A：擊穿時間小于10s

的區(qū)域，此范圍內(nèi)擊穿電壓隨擊穿時間的縮短而提高。類似于氣體介質(zhì)擊穿的伏秒特性。

區(qū)域B：擊穿時間在100.2s范圍的區(qū)域，此范圍內(nèi)擊穿電壓恒定，與時間無關(guān)。這兩個區(qū)域內(nèi)的擊穿都具有電擊穿的性質(zhì) 4電工紙板的擊穿電壓與電壓作用時間的關(guān)系

51電擊穿固體介質(zhì)的電擊穿是指僅僅由于電場的作用而直接使介質(zhì)破壞并喪失絕緣性能的現(xiàn)象，電擊穿過程與氣體中相似，碰撞電離形成電子崩，固體電介質(zhì)中存在的少量傳導(dǎo)電子，在電場加速下與晶格結(jié)點上的原子碰撞，當(dāng)電子崩足夠強時破壞介質(zhì)晶格結(jié)構(gòu)導(dǎo)致?lián)舸?/p>

在介質(zhì)的電導(dǎo)很小，又有良好的散熱條件以及介質(zhì)內(nèi)部不存在局部放電的情況下，固體介質(zhì)的擊穿通常為電擊穿。6電擊穿的主要特征：擊穿電壓高，擊穿時間短；與周圍環(huán)境溫度無關(guān)；除時間很短的情況，與電壓作用時間關(guān)系不大；介質(zhì)發(fā)熱不顯著；電場均勻程度對擊穿有顯著影響；體積效應(yīng)：擊穿場強數(shù)據(jù)分散性很大，與材料不均勻性有關(guān)。加大試樣的面積或體積，使材料弱點出現(xiàn)的概率增大，會使擊穿場強降低。

7累積效應(yīng):固體介質(zhì)在沖擊電壓多次作用下，其擊穿電壓有可能低于單次沖擊作用時的值。因為固體介質(zhì)為非自恢復(fù)絕緣，如每次沖擊電壓下介質(zhì)發(fā)生部分損傷，則多次作用下部分損傷會擴(kuò)大而導(dǎo)致?lián)舸?。有累積效應(yīng)基本無累積效應(yīng)

有機(jī)材料玻璃、云母等無機(jī)材料固體介質(zhì)沖擊電壓試驗時的累積效應(yīng)82熱擊穿絕緣介質(zhì)在電場作用下，會因電導(dǎo)電流和介質(zhì)極化引起介質(zhì)損耗，使介質(zhì)發(fā)熱。介質(zhì)電導(dǎo)率隨溫度的升高而急劇增大，因此介質(zhì)的發(fā)熱因溫度的升高而增加。如果介質(zhì)中產(chǎn)生的熱量總是大于散熱，則溫度不斷上升，以致引起電介質(zhì)分解、熔化、炭化或燒焦，造成材料的熱破壞而導(dǎo)致?lián)舸?，這一過程稱電介質(zhì)的熱擊穿過程。

T↑—G↑—I↑—T↑↑U↑—I↑—tanδ↑—T↑↑U較小時，在絕緣能夠耐受的溫度下達(dá)到熱平衡，否則達(dá)到破壞溫度。持續(xù)電壓作用下，有足夠的時間到達(dá)穩(wěn)態(tài)。9介質(zhì)發(fā)熱（曲線1，2，3）及散熱（曲線4）與介質(zhì)溫度的關(guān)系U1>U2>U3

發(fā)熱曲線3與散熱曲線有兩個交點，即熱平衡點Ta和Tc。Ta穩(wěn)定，Tc不穩(wěn)定

曲線2與曲線4相切，只有一個熱平衡點Tb，但不穩(wěn)定。U2是臨界熱擊穿電壓，Tb則是熱擊穿的臨界溫度根本不存在熱平衡點，必然發(fā)生熱擊穿

10熱擊穿的主要特征：擊穿電壓較低，擊穿時間較長；擊穿電壓與環(huán)境溫度、周圍媒質(zhì)的散熱能力和散熱條件有關(guān)；擊穿電壓與電壓作用時間有關(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)尺寸有關(guān)。

113電化學(xué)學(xué)擊穿機(jī)理：介質(zhì)劣化的的結(jié)果局部放電使介質(zhì)引起起化學(xué)離解解，形成樹枝狀通道，這些些樹枝狀通通道，隨時時間推移不不斷伸長，，使絕緣進(jìn)進(jìn)一步劣化化，最終發(fā)發(fā)展到整個個電介質(zhì)擊擊穿。特點：擊穿由絕緣緣性能下降降引起，比比電擊穿和和熱擊穿電電壓低，可可以在工作作電壓下發(fā)發(fā)生。1212電介質(zhì)中的的樹枝老化化13局部放電的的危害：13放電過程產(chǎn)產(chǎn)生的活性性氣體O3、NO、NO2等對介質(zhì)的的氧化、腐腐蝕作用放電過程有有帶電粒子子撞擊介質(zhì)質(zhì)，引起局局部溫升，，加速介質(zhì)質(zhì)氧化并使局部電導(dǎo)導(dǎo)和介質(zhì)損損耗增大帶電粒子的的撞擊還可可能切斷分分子結(jié)構(gòu)，，導(dǎo)致介質(zhì)質(zhì)破壞局放對有機(jī)機(jī)介質(zhì)的影影響尤為顯顯著。141.電壓壓作用時間間2.電場場均勻程度度與介質(zhì)厚厚度3.溫度4.受潮5.累積效效應(yīng)§4-2影響固體介介質(zhì)擊穿電電壓的因素素15t↑—Ub↓。1min擊穿電壓與與長時間的的擊穿電壓壓差不多。。所以通常用1min工頻試驗電電壓估計固固體介質(zhì)的的熱擊穿電電壓。1、電壓作用用時間浸油電工紙紙板的擊穿穿電壓與電電壓作用時時間的關(guān)系系16如果電壓作用時時間很短（例如0.1s以下），固固體介質(zhì)的的擊穿往往是電擊擊穿，擊穿電壓壓較高。隨著電壓作用時時間的增長長，擊穿電電壓將下降降，如果在加加電壓后數(shù)分鐘到數(shù)數(shù)小時才引引起擊穿，則熱擊穿往往起主要要作用。工頻交流1min耐壓試驗中中試品被擊擊穿，常常常是電和熱雙重重作用的結(jié)結(jié)果。17許多有機(jī)絕絕緣材料的的短時間電電氣強度很很高，但它它們耐局部部放電的性性能往往很很差，以致致長時間電電氣強度很很低，這一點必必須予以重重視。在那些不可可能用油浸浸等方法來來消除局部部放電的絕絕緣結(jié)構(gòu)中中（例如旋旋轉(zhuǎn)電機(jī)）），就必須須采用云母母等耐局部部放電性能能好的無機(jī)機(jī)絕緣材料料。18電擊穿與溫溫度無關(guān)，，這時的擊擊穿場強很很高；環(huán)境溫度越越高、散熱熱越差（厚厚度），熱熱擊穿電壓壓越低；2、溫度工頻電壓下下電瓷的擊擊穿電壓與與溫度的關(guān)關(guān)系臨界溫度t0不是該固體體介質(zhì)固有有的物理常常數(shù)，而是是隨固體介質(zhì)質(zhì)的厚度、、冷卻條件件和所加電電壓等因素素而變化。19（3)電場均勻程程度均勻電中，擊穿電壓壓較高，而而且擊穿電電壓隨介質(zhì)質(zhì)厚度的增增加呈線性性關(guān)系上升升；不均勻電場場中，擊穿電壓壓不隨介質(zhì)質(zhì)厚度的增增加呈線性性上升，可可能會出現(xiàn)現(xiàn)熱擊穿，，因此，介介質(zhì)厚度達(dá)達(dá)到一定程程度后，厚厚度再增加加對提高擊擊穿電壓意意義不大。。19204、電壓種類類直流擊穿電電壓：高于于工頻交流流擊穿電壓壓，因為僅僅有電導(dǎo)損損耗工頻交流擊擊穿電壓：：高于高頻頻交流擊穿穿電壓，因因為極化損損耗高沖擊擊穿電電壓：高于于工頻交流流擊穿電壓壓同一根電纜纜的直流耐耐壓約為交交流耐壓的的3倍。21固體電介質(zhì)質(zhì)受潮后其其擊穿電壓的的下降程度度與材料的的吸水性有有關(guān)。對不易吸潮的電介質(zhì)，，受潮后擊穿穿電壓下降降一半左右右，例如聚四氟氟乙烯、聚聚乙烯等中中性介質(zhì)；對易吸潮的電介質(zhì)，，受潮后擊穿穿電壓僅為為干燥時的的幾百分之之一，如紙、棉紗紗等纖維材材料。注意：高壓電氣設(shè)設(shè)備的絕緣在制制造時應(yīng)注注意烘干，，在運行中要要注意防潮潮，并定期檢檢查受潮情情況。5、受潮22在彈性形變變范圍內(nèi)，其擊穿穿電壓變化化不大。當(dāng)絕緣結(jié)結(jié)構(gòu)承受較較大的機(jī)械械負(fù)荷，使材料出現(xiàn)現(xiàn)開裂或微微觀裂縫時時，擊穿電電壓將顯著著下降。有機(jī)固體電電介質(zhì)在長長期運行中中因熱、化化學(xué)等作用用而逐漸發(fā)發(fā)脆，遇到到較大的機(jī)機(jī)械應(yīng)力時時就可能裂裂開或松散散，如在這這些裂縫中中充有污濁濁物或受潮潮后，擊穿穿電壓下降降更多.6、機(jī)械械負(fù)荷荷影響響23固體電電介質(zhì)質(zhì)屬于于非自自恢復(fù)復(fù)絕緣緣，在極極不均均勻電電場中中，當(dāng)當(dāng)作用用在固固體介介質(zhì)上上的電電壓為為幅值值較低低或作作用時時間較較短的的沖擊擊電壓壓時，，會使使絕緣緣產(chǎn)生生一定定程度度的損損傷，，那么么在多多次施施加同同樣電電壓時時，絕緣的的損傷傷會逐逐步積積累，其擊穿穿電壓壓也會會降低低。7、累積積效應(yīng)應(yīng)注意：：在確定定電氣氣設(shè)備備試驗驗電壓壓和試試驗次次數(shù)時時都需需要注注意此此累積積效應(yīng)應(yīng)，設(shè)設(shè)計中中要保保證一一定的的絕緣緣裕度度。1.改進(jìn)絕絕緣設(shè)設(shè)計：◆如采取取合理理的絕絕緣結(jié)結(jié)構(gòu)，，使各各部分分絕緣緣的耐耐電強強度能能與共共所承承擔(dān)的的場強強有適適當(dāng)?shù)牡呐浜虾?；◆改善電電極形形狀及及表面面光潔潔度，，盡可可能使使電場場分布布均勻勻，把把邊緣緣效應(yīng)應(yīng)減到到最小??；◆改善電電極與與絕緣緣體的的接觸觸狀態(tài)態(tài)，消消除接接觸處處的氣氣隙或或使接接觸處處的氣氣隙不不承受受電位位差。?！?-3提高固固體擊擊穿電電壓的的方法法2.改進(jìn)制制造工工藝：盡可能能地清清除固固體電電介質(zhì)質(zhì)中殘殘留的的雜質(zhì)質(zhì)、氣氣泡、、水分分等，，使固固體介介質(zhì)盡盡可能能做得得均勻勻致密密。這這可以以通過過精選選材料料、改改善工工藝、、真空空干燥燥、加加強浸浸漬等等方法法來實實現(xiàn)。。3.改善運運行條條件：如注意意防潮潮，防防止塵塵污和和各種種有害害氣體體的侵侵蝕，，加強強散熱熱冷卻卻。26§4-4絕緣的的老化化電氣設(shè)設(shè)備中中的絕絕緣材材料在在運行行過程程中，由于于受到到各種種因素素的長長期作作用，，會發(fā)發(fā)生一一系列列不可可逆的的變化化，從從而導(dǎo)導(dǎo)致其其物理、、化學(xué)學(xué)、機(jī)機(jī)械和和電氣氣等性性能的的劣化化，這種不不可逆逆的變變化稱稱為絕絕緣的的老化化。促使絕絕緣老老化的的因素素：（1）物理理因素素：電電、熱熱、光光、機(jī)機(jī)械力力等；；（2）化學(xué)學(xué)因素素：氧氧氣、、臭氧氧、鹽鹽霧、、酸、、堿、、潮濕濕等；；（3）生物物因素素：微微生物物、霉霉菌等等。27也稱大大氣老老化，，包括括光氧氧老化化、臭臭氧老老化、、鹽霧霧酸堿堿等污污染性性化學(xué)學(xué)老化化。對對有機(jī)機(jī)絕緣緣物，，環(huán)境境老化化尤為為顯著著。太陽光光到達(dá)達(dá)地面面時，，紫外外光輻輻射仍仍很強強烈。。若有機(jī)絕絕緣物物吸收收的紫紫外線線能量量大于于其化化學(xué)鍵鍵的電電離能能，則則鍵斷斷裂，，造成成老化化。當(dāng)存存在氧氧氣或或臭氧氧時，，還會會引發(fā)發(fā)高分分子的的氧化化降解解反應(yīng)應(yīng)，稱稱為光氧化化反應(yīng)應(yīng)。1、環(huán)境境老化化28在高壓壓電氣氣裝置置的某某些部部分，，常存存在不不同程程度的的電暈暈或局局部放放電，，此處處的臭臭氧含含量較較高。。臭氧與與某些些有機(jī)機(jī)絕緣緣物相相互作作用，，可生生成氧氧化物物或過過氧化化物，，導(dǎo)致致主鍵鍵斷裂裂，造造成老老化。含有酸酸、堿堿、鹽鹽類成成分的的污穢穢塵埃埃與雨雨、露露、雪雪、霜霜結(jié)合合對絕絕緣物物有腐腐蝕作作用。。延緩環(huán)環(huán)境老老化的的方法法：改善善絕緣緣材料料本身身的性性能。。如在在材料料中加加光穩(wěn)穩(wěn)定劑劑（反反射或或吸收收紫外外線））、抗抗氧化化劑以以及使使用防防護(hù)臘臘等。。此外外應(yīng)注注意加加強高高壓電電氣設(shè)設(shè)備的的防暈暈、防防局部部放電電的措措施。。29電介質(zhì)質(zhì)在電電場的的長期期作用用下，，其物物理、、化學(xué)學(xué)性能能發(fā)生生劣化化，導(dǎo)導(dǎo)致其其耐電電強度度降低低的現(xiàn)現(xiàn)象，，稱為為電老老化。。介質(zhì)電電老化化的主主要原原因是是介質(zhì)質(zhì)中的的局部放放電。2、電老老化局部放放電引引起固固體介介質(zhì)腐腐蝕、、老化化、損損壞的的原因因有：：局部電電場畸畸變。。使局局部介介質(zhì)承承受過過高的的電壓壓；帶電質(zhì)質(zhì)點撞撞擊氣氣泡壁壁，造造成絕絕緣物物分解解；化學(xué)腐腐蝕。。氣隙隙電離離產(chǎn)生生O3、NO、NO2等氣體體，遇遇水會會產(chǎn)生生硝酸酸或亞亞硝酸酸，對對絕緣緣材料料和金金屬有有氧化化和腐腐蝕作作用；；30在局部部放電電區(qū)，，產(chǎn)生生高能能輻射射線，，引起起材料料分解解；局部溫溫度升升高。。造成成熱裂裂解，，氣隙隙膨脹脹而使使固體體絕緣緣開裂裂、分分層、、脫殼殼，且且使該該部分分絕緣緣的電電導(dǎo)和和介質(zhì)質(zhì)損耗耗增加加。直流電壓壓下的局局部放電電較交流流電壓下下的弱31交流電壓壓下：每每半周至至少發(fā)生生兩次局局部放電電。直流電壓壓下：當(dāng)當(dāng)氣隙中中的場強強大于放放電起始始場強時時，雖然然也發(fā)生生局部放放電，但但由此生生成的正、負(fù)離離子在電電場作用用下運動動到氣隙隙壁上形形成與外外施電場場相反的的空間電電荷電場場。空間間電荷電電場使氣氣隙中的的合成場場強下降降，放電可可能熄滅滅。待氣氣隙中的的離子經(jīng)經(jīng)過氣隙隙表面的的電導(dǎo)互互相中和和后，氣氣隙中的的場強又又提高到到放電起起始場強強，才發(fā)發(fā)生第二二次放電電。由于于氣隙表表面漏導(dǎo)導(dǎo)很小，，離子的的中和需需要較長長時間（（常以秒秒計），，因此直直流電壓壓作用下下局部放放電的危危害較交交流時小小。32各種絕緣緣材料耐耐局部放放電的性性能有很很大差別別：云母、玻玻璃纖維維等無機(jī)機(jī)材料有有很好的的耐局部部放電能能力。旋旋轉(zhuǎn)電機(jī)機(jī)采用云云母、樹樹脂作為為絕緣材材料；有機(jī)高分分子聚合合物等絕絕緣材料料的耐局局部放電電的性能能比較差差。由于各種種上述原原因，許許多高壓壓電氣設(shè)設(shè)備都將將其局部部放電水水平作為為檢驗其其絕緣質(zhì)質(zhì)量的重重要指標(biāo)標(biāo)之一。。333、熱老化化在較高溫溫度的長長期作用用下，絕絕緣性能能也會發(fā)發(fā)生不可可逆的劣劣化，這這就是電電介質(zhì)的的熱老化化。溫度越高高，絕緣緣老化越越快，壽壽命越短短。介質(zhì)的熱熱老化過過程：固體介質(zhì)質(zhì)的熱老老化過程程受熱→帶帶電粒子子熱運動動加劇→→載流子子增多→→電導(dǎo)和和極化損損耗增大大→介質(zhì)質(zhì)溫度升升高→加加速老化化液體介質(zhì)質(zhì)的熱老老化過程程油溫升高高→氧化化加速→→油裂解解→分解解出多種種能溶與與油的微微量氣體體→絕緣緣破壞34熱老化的的象征：：大多表現(xiàn)現(xiàn)為介質(zhì)質(zhì)失去彈彈性、變變脆、發(fā)發(fā)生龜裂裂，機(jī)械械強度降降低，也也有些介介質(zhì)表現(xiàn)現(xiàn)為變軟軟、發(fā)黏黏、失去去定形、、液體酸酸價升高高。同時時介質(zhì)的的電氣性性能變壞壞。35熱老化的的程度主主要決定定于溫度及熱作用的的時間。為使絕緣緣材料有有一個經(jīng)經(jīng)濟(jì)合理理的工作作壽命，，應(yīng)找出出與之相相應(yīng)的最最高允許許工作溫溫度。所謂最高高允許工工作溫度度，指絕絕緣即使使持續(xù)地地在此溫溫度下工工作，仍仍有一定定的、經(jīng)經(jīng)濟(jì)合理理的工作作壽命。。最高允許許工作溫溫度須經(jīng)經(jīng)綜合經(jīng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)術(shù)比較后后才能大大致確定定。IEC將各種電電工絕緣緣材料按按其耐熱熱程度劃劃分等級級，并確確定各等等級絕緣緣材料的的最高允允許工作作溫度，，即：O(Y)級90℃、A級105℃、E級120℃、B級130℃、F級155℃、H級180℃、C級>180℃。36絕緣材料料的使用用溫度超超過規(guī)定定溫度，，則劣化化加速。。熱老化8℃規(guī)則：：對A級絕緣介介質(zhì)，如如果使用用溫度超超過規(guī)定定值8℃時，壽壽命約縮縮短一半半。相應(yīng)的對對B級絕緣和和H級絕緣則則分別為為10℃和12℃。37固體介質(zhì)質(zhì)在各種種機(jī)械力力的作用用下會產(chǎn)產(chǎn)生裂縫縫并逐漸漸擴(kuò)大，，從而導(dǎo)導(dǎo)致介質(zhì)質(zhì)的絕緣緣性能下下降。若裂縫中中發(fā)生局局部放電電，介質(zhì)質(zhì)損壞速速度加快快。對于絕緣緣子來說說，溫度度的突變變也會產(chǎn)產(chǎn)生內(nèi)部部應(yīng)力。。對于電機(jī)機(jī)絕緣來來說，機(jī)機(jī)械力的的作用對對絕緣老老化也有有很大的的影響。。4、機(jī)械老老化38電氣設(shè)備備的使用用壽命一一般取決決其絕緣緣的壽命命，后者者與老化化過程密密切相關(guān)關(guān)。絕緣老化的的原因主要要有熱、電電和機(jī)械力力的作用，，此外還有有水分、氧氧化、各種種射線、微微生物等因因素的作用用。各種原因同同時存在、、彼此影響響、互相加加強，加速速老化過程程。絕緣老化小小結(jié)39§4-5液體介質(zhì)的的擊穿耐電強度：：比氣體高，，且具有絕絕緣、散熱熱冷卻和滅滅弧作用。。擊穿理論研研究現(xiàn)狀：：遠(yuǎn)不及氣體體介質(zhì)擊穿穿機(jī)理研究究，目前尚尚缺乏完善善的擊穿理理論。按擊穿機(jī)理理分類：純凈的和工工程用(非純凈)。純凈的液體體電介質(zhì)的的擊穿機(jī)理理：（1）電擊穿理理論（2）氣泡擊穿穿理論工程用的液液體電介質(zhì)質(zhì)的擊穿機(jī)機(jī)理：小橋擊穿理理論4041（1）純凈的液液體電介質(zhì)質(zhì)的擊穿機(jī)機(jī)理電擊穿理論論：液體中因強強場發(fā)射等等原因產(chǎn)生生的電子在在電場中被被加速，與與液體分子子發(fā)生碰撞撞電離。因因液體介質(zhì)質(zhì)的密度比比氣體大得得多，電子子運動的平平均自由行行程短，所所以其擊穿穿場強比氣氣體高很多多。42氣泡擊穿理理論：認(rèn)為液體分分子由電子子碰撞而產(chǎn)產(chǎn)生氣泡，，或在電場場作用下因因其它原因因產(chǎn)生氣泡泡，由氣泡泡內(nèi)的氣體體放電而而引起液體體擊穿。液體中氣泡泡產(chǎn)生的原原因：陰極的強場場發(fā)射或熱熱發(fā)射的電電子電流加加熱液體介介質(zhì)，分解解出氣體；；由電場加速速的電子碰碰撞液體分分子，使液液體分子解解離產(chǎn)生氣氣體；電極表面吸吸附的氣泡泡脫離出來來；電極上尖的的或不規(guī)則則的凸起物物上的電暈暈放電引起起液體氣化化43液體中沿氣氣泡擊穿過過程：交流電壓下串聯(lián)介質(zhì)中的分布與成反比氣體的擊穿場強比液體低得多氣泡先電離電離產(chǎn)生的的帶電粒子子撞擊液體分子，，使之分解解出氣體，擴(kuò)大氣氣體通道電離的氣泡在電場作用下容易排列形成連通兩極的氣體“小橋”，擊穿沿“小橋”通道發(fā)生氣泡溫度升高、體積膨脹、電離進(jìn)一步發(fā)展44（2）工程用的的（非純凈凈）液體電電介質(zhì)的小小橋擊穿理理論油中雜質(zhì)：：水分、固體體絕緣材料料（如紙、、布）脫落落纖維、液液體本身老老化分解。。小橋形成：：液體中的雜雜質(zhì)在電場場力的作用用下，在在電場方向向定向，并并逐漸沿電電力線方向向排列成雜雜質(zhì)的““小橋”，，由于水和和纖維的介介電常數(shù)分分別為81和6~7，比油的介介電常數(shù)1.8~2.8大得多，，從而這些些雜質(zhì)容易易極化并在在電場方向向定向排列列成小橋。。受潮纖維在在電極間定定向示意圖圖(a)形成“小橋橋”(b)未形成“小小橋”45小橋發(fā)熱：：組成小橋的的纖維及水水分電導(dǎo)大大，從而使使泄漏電流流增加，并并進(jìn)而使小小橋強烈發(fā)發(fā)熱。小橋貫穿：：使油和水局局部沸騰汽汽化，最后后沿此“氣氣橋”發(fā)生生擊穿。小橋擊穿的的特點：(1)與熱過程緊緊密相連；；(2)如果間隙較較長則難以以形成小橋橋，但因不不連續(xù)的小小橋也會畸畸變電場，，而引起間間隙擊穿電電壓降低；；(3)小橋的形成成和電極形形狀及電壓壓種類有關(guān)關(guān)：電場極極不均勻時時，由于尖尖電極附近近發(fā)生局部部放電現(xiàn)象象造成油的的擾動，而而難以形成成小橋；沖沖擊電壓下下，由于作作用時間極極短，小橋橋來不及形形成。46工程用變壓壓器油的擊擊穿有如下下特點：在在均勻電場場中，當(dāng)工工頻電壓升升高到某值值時，油中中可能出現(xiàn)現(xiàn)一個火花花放電，但但旋即消失失，油又恢恢復(fù)其電氣氣強度；電電壓再增油油中又可能能出現(xiàn)火花花，但可能能又旋即消消失；這樣樣反復(fù)多次次，最后才才會發(fā)生穩(wěn)穩(wěn)定的擊穿穿工程用變壓壓器油的擊擊穿特點：：472.電壓作用時時間3.電場均勻度度4.溫度油品質(zhì)的影影響：含水水量、含纖纖維量、含含氣量5.壓力§4-6影響液體介介質(zhì)擊穿的的因素48絕緣外殼黃銅電極標(biāo)準(zhǔn)試油杯杯（圖中尺尺寸均為mm）油間隙距離離2.5mm電氣強度、、tgδ、含水量等。通常用標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)試油杯測測得的工頻頻擊穿電壓壓來衡量其其品質(zhì)的好好壞。判斷油品質(zhì)質(zhì)常用指標(biāo)標(biāo)：49對變壓器油油，其標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)油杯中的的擊穿電壓壓為Ub>25kV~40kV;對電容器油油及電纜油油，其標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)油杯中的的擊穿電壓壓一般為Ub>50kV~60kV。在標(biāo)準(zhǔn)油杯杯中測得的的油的耐電電強度只能作為對對油的品質(zhì)質(zhì)的衡量標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，不能能用此數(shù)值值直接計算算在別的不不同條件下下油間隙的的耐受電壓壓。50（1）雜質(zhì)以水分分，特別是是含水纖維維的影響最最為嚴(yán)重水分：水在油中中以溶解狀狀或懸浮狀狀存在。溶溶解狀的水水對油的耐耐壓影響不不大；懸浮浮狀的水分分易形成小小橋，對擊擊穿電壓的的影響較大大。當(dāng)含水量>0.02－0.03％時，由于過過多的水分分將下沉底底部，故抗電強度基基本穩(wěn)定51（2）電壓形式式的影響油間隙的沖沖擊擊穿強強度比工頻頻擊穿強度度要高得多多：雜質(zhì)形成小小橋所需的的時間，比比氣體放電電所需時間間長。-1.2/50μs波+1.2/50μs波工頻電壓稍不均勻電電場中變壓壓器油的擊擊穿電壓與與間距的關(guān)關(guān)系52加壓后由于于油中雜質(zhì)質(zhì)聚集到電電極以及介介質(zhì)的發(fā)熱熱均需要一一定的時間間。一般1－2分鐘后，Ub不再隨t而變。故工頻耐壓壓試驗t通常取為1min。533.電場情況的的影響工頻或直流流電壓下：：油的純凈凈程度較高高時，改善善電場的均均勻程度能能使的擊穿穿電壓明顯顯提高；油油中稍有含含水、含雜雜，含氣等等擊穿電壓壓就明顯下下降。在沖擊電壓壓下，因小小橋來不及及形成，電電場均勻與與否對擊穿穿電壓無顯顯著影響。。54（4）溫度的影影響干燥的油受潮的油標(biāo)準(zhǔn)油杯中中變壓器油油工頻擊穿穿電壓與溫溫度的關(guān)系系干燥油的擊擊穿強度與與溫度沒有有多大關(guān)系系0～80℃，，Ub提高高（（水水分分溶溶解解度度增增加加））溫溫度度再再升升高高，，Ub下降降（（水水分分汽汽化化））；；低低于于0℃，，Ub提高高（（水水滴滴凍凍結(jié)結(jié)成成冰冰粒粒））水當(dāng)當(dāng)T增加加時時：：固固—液—汽55(5)壓強強的的影影響響變壓壓器器油油的的工工頻頻擊擊穿穿電電壓壓與與壓壓強強關(guān)關(guān)系系油中中含含有有氣氣體體§4-7提高高液液體體介介質(zhì)質(zhì)擊擊穿穿電電壓壓的的方方法法１．．提提高高并并保保持持油油的的品品質(zhì)質(zhì)提高高：：去去雜雜質(zhì)質(zhì)、、水水分分、、有有機(jī)機(jī)酸酸:(制制造造時時過過濾濾)去氣氣體體:(制制造造時時真真空空注注油油)保持持：：裝裝置置吸吸附附劑劑過過濾濾器器，，可可使使正正在在運運行行的的油油不斷斷凈凈化化2．．覆覆蓋蓋層層在金金屬屬電電極極上上貼貼固固體體絕絕緣緣薄薄層層，，可可阻阻斷斷雜雜質(zhì)質(zhì)小小橋橋；；通常常油油本本身身品品質(zhì)質(zhì)越越差差，，電電壓壓作作用用時時間間越越長長，，效效果果越越好好。。57583．．絕絕緣緣層層當(dāng)覆覆蓋蓋層層厚厚度度增增大大，，本本身身承承擔(dān)擔(dān)一一定定電電壓壓時時，，成成為為絕絕緣緣層層。。用在在不不均均勻勻電電場場中中，，被被覆覆在在曲曲率率半半徑徑較較小小的的電電極極上上。。4．．屏屏障障放在在電電極極間間油油間間隙隙中中的的固固體體絕絕緣緣板板作用用：：ａａ．．割割斷斷雜雜質(zhì)質(zhì)小小橋橋的的形形成成ｂ．．使使另另一一側(cè)側(cè)油油隙隙的的電電場場變變均均勻勻在極極不不均均勻勻場場中中效效果果明明顯顯。。面積積應(yīng)應(yīng)足足夠夠大大。59§4-8組合合絕絕緣緣的的電電氣氣強強度度對高高壓壓電電氣氣設(shè)設(shè)備備絕絕緣緣，，除除了了必必須須有有優(yōu)優(yōu)異異的的電電氣氣性性能能外外，，還還要要求求有有良良好好的的熱熱性性能能、、機(jī)機(jī)械械性性能能及及其其他他物物理理-化學(xué)學(xué)性性能能，，單單一一品品質(zhì)質(zhì)電電介介質(zhì)質(zhì)往往往往難難以以同同時時滿滿足足這這些些要要求求，，所所以以實際際絕絕緣緣一一般般采采用用多多種種電電介介質(zhì)質(zhì)的的組組合合。實用用的的絕絕緣緣結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)變變壓壓器器：：外絕絕緣緣（（瓷瓷套套+空氣氣））、、主主絕絕緣緣（（油油-屏障障式式））電電纜纜、、電電容容器器：：介質(zhì)質(zhì)（（紙紙、、高高分分子子薄薄膜膜））+浸漬漬劑劑電電機(jī)機(jī)：：云母母+浸漬漬劑劑等等套套管管：：油紙紙絕絕緣緣等等普遍遍存存在在：：油油紙紙絕絕緣緣。60組合合絕絕緣緣電電壓壓分分配配原原則則：：各各層層電電介介質(zhì)質(zhì)上上所所承承受受的的場場強強和和介介質(zhì)質(zhì)的的擊擊穿穿場場強強成成正正比比。。這這時時，，各各層層介介質(zhì)質(zhì)絕絕緣緣利利用用最最充充分分，，整整個個組組合合絕絕緣緣能能夠夠承承受受的的場場強強最最高高。。直流流下下：：電電壓壓與與電電阻阻成成正正比比（（電電導(dǎo)導(dǎo)））應(yīng)用用：：電電氣氣強強度度高高、、電電導(dǎo)導(dǎo)率率小小用用在在電電場場最最強強處處；；交流流和和沖沖擊擊下下：：電電壓壓與與電電容容成成反反比比（（介介電電常常數(shù)數(shù)））應(yīng)用用：：電電氣氣強強度度高高、、介介電電常常數(shù)數(shù)小小用用在在電電場場最最強強處處。。61一、、油油-屏障障絕絕緣緣和和油油紙紙絕絕緣緣的的特特點點1、油油-屏障障絕絕緣緣以油油為為主主要要絕絕緣緣介介質(zhì)質(zhì)的的組組合合絕絕緣緣，，有有很很好好的的冷冷卻卻作作用用。。屏障障的的作作用用：：改改善善油油間間隙隙中中的的電電場場分分布布，，阻阻止止雜雜質(zhì)質(zhì)小小橋橋的的形形成成。。因固固體體介介質(zhì)質(zhì)的的介介電電常