液體電介質(zhì)的擊穿

1、教 案教學 主 要內(nèi)容時間分配構(gòu)成液體電介質(zhì)電導(dǎo)的主要因素有兩種：離子電導(dǎo)和電泳電導(dǎo)。離子電導(dǎo)是由液體本身分子或雜質(zhì)的分子離解出來的離子造成的。所謂荷電膠體質(zhì)點即固體或液體雜質(zhì)以高度分散狀態(tài)懸浮于液體中形成了膠體質(zhì)點，例如變壓器油中懸浮的小水滴，它吸收離子后成為荷電膠體質(zhì)點。離子電導(dǎo)的大小和分子極性及液體的純凈程度有關(guān)電阻率：非極性介質(zhì)1018cm；弱極性介質(zhì)1015cm偶極性介質(zhì)：1010cm1012cm，由于損耗太大，實際上不使用。強極性介質(zhì)如水、乙醇等實際上已是離子性導(dǎo)電液，不能用作絕緣材料溫度特性：離子性電導(dǎo)隨溫度的升高而增加 = AeB/T液體電介質(zhì)中電壓電流特性如圖，分成三個區(qū)區(qū)域

2、1：液體電介質(zhì)的電導(dǎo)在電場比較小的情況下，遵循歐姆定律區(qū)域2：隨著場強的增大，與氣體相似，有一平坦的飽和區(qū)域區(qū)域3：場強繼續(xù)增大超過某一極限，因電極 發(fā)射電子引起電流激增，最終擊穿在液體介質(zhì)中，還存在一種電泳電導(dǎo)，其載流子為帶電的分子團，通常是乳化狀態(tài)的膠體粒子或小水珠，它們吸附電荷后變成了帶電粒子。工程上使用的液體電介質(zhì)通常只具有工業(yè)純度，其中仍含有一些固體雜質(zhì)（纖維、灰塵等），液體雜質(zhì)（水分）等和氣體雜質(zhì)（氮氣、氧氣等），它們往往是弱電場下液體雜質(zhì)中載流子的主要來源?！靶蚶碚摗惫こ躺纤玫囊后w介質(zhì)中總難免會混入一些雜質(zhì)，如變壓器油中常因受潮而含有水分，還有從固體絕緣材料中脫落的纖維或其他

3、雜質(zhì)，當油中含有水分和纖維時，由于水和纖維的介電常數(shù)很大，尤其是纖維吸潮后，很容易沿電場方向極化定向排列，排列成雜質(zhì)小橋，并在電極間形成電導(dǎo)較大的通道，引起泄漏電流增大，溫度升高，促使油和水分汽化，氣泡擴大，最后擊穿。氣泡的產(chǎn)生原因：（1）大氣在液體中溶解（2）電場導(dǎo)致：場致發(fā)射形成的電子電流對液體的加熱、分解；電子碰撞、液體分子分解；靜電排斥使氣泡變大；局部電暈放電使液體氣化。液體中的雜質(zhì)（水分、固體絕緣材料（如紙、布）脫落纖維、液體本身老化分解物等）在電場力的作用下，在電場方向定向，并逐漸沿電力線方向排列成雜質(zhì)的“小橋，由于水和纖維的介電常數(shù)分別為81和67，比油的介電常數(shù)1.82.8大得多，從而這些雜質(zhì)容易極化并在電場方向定向排列成雜質(zhì)小橋。組成小橋的纖維及水分電導(dǎo)大，從而使泄漏電流增加，并進而使小橋強烈發(fā)熱，使油和水局部沸騰汽化，最后液體電介質(zhì)沿此氣橋發(fā)生擊穿。小橋擊穿的特點：與熱過程緊密相連（小橋擊穿屬于熱擊穿）長間隙難以形成小橋，但因小橋畸變場強而引起間隙擊穿電壓降低小橋的形成和電極形狀及電壓種類有關(guān)：如：沖擊電壓，因其作用時間短，在其存續(xù)期間“氣泡、雜質(zhì)小橋”難以形成；電場極不均勻時因電極處局部放電擾動油介質(zhì)而難以形成“氣泡、雜質(zhì)”小橋。復(fù)習思考題構(gòu)成液體電介質(zhì)電導(dǎo)的主要因素?離子電導(dǎo)的大小和分子極性與什么有關(guān)？液體電介質(zhì)的電導(dǎo)在電場中應(yīng)遵循什么定律？小結(jié)