高電壓技術(shù)第二章講稿液固介質(zhì)的

1、中國夢是全國各族人民的共中國夢是全國各族人民的共同理想，也是青年應(yīng)該牢固同理想，也是青年應(yīng)該牢固樹立的遠大理想。樹立的遠大理想。高電壓技術(shù)張一塵主編張一塵主編第二章第二章 液體和固體電介質(zhì)的液體和固體電介質(zhì)的 絕緣特性絕緣特性 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：電介質(zhì)的極化、電導(dǎo)及損耗、老化電介質(zhì)的極化、電導(dǎo)及損耗、老化液體電介質(zhì)和固體電介質(zhì)的擊穿特性液體電介質(zhì)和固體電介質(zhì)的擊穿特性重點和難點：重點和難點：極化、電導(dǎo)、損耗、老化的概念極化、電導(dǎo)、損耗、老化的概念擊穿特性（特點）擊穿特性（特點）基本要求基本要求：熟悉！第一節(jié) 電介質(zhì)的極化1.1.定義定義 電介質(zhì)中的帶電質(zhì)點在電場作用下沿電場方向作有限位移。Q

2、o=CoUdAC00rdAdACCUCCUQQ000002. 2. 相對介電系數(shù)相對介電系數(shù)r r表征電介質(zhì)在電場作用下的極化程度。3. 3. 極化的基本形式極化的基本形式(1) 電子式極化特點:a. 極化所需時間極短b. 極化時沒有能量損耗c.溫度對極化影響極小(2). 離子式極化特點特點:a. 極化過程極短b. 極化過程無能量損耗c. 溫度對極化有影響,極化隨溫度升高而增強(3). 偶極子式極化偶極子式極化特點特點a. 極化所需時間較長,因而與頻率有關(guān)b. 極化過程有能量損耗c. 溫度對極化影響很大,溫度很高和很低時,極化均減弱(4). 夾層式極化夾層式極化特點特點在兩層電介質(zhì)的界面上發(fā)生

3、電荷的移動和積累,極化過程緩慢,并有損耗。第二節(jié)第二節(jié) 電介質(zhì)的電導(dǎo)電介質(zhì)的電導(dǎo)1. 1. 定義定義 介質(zhì)在電場作用下,使其內(nèi)部聯(lián)系較弱的帶電粒子作有規(guī)律的運動形成電流,即泄漏電流.這種物理現(xiàn)象稱為電導(dǎo)。 表征電導(dǎo)過程強弱程度的物理量為電導(dǎo)率，或它的倒數(shù)電阻率o2. 2. 介質(zhì)中的電流介質(zhì)中的電流(1) 電容電流ic 在加壓初瞬間介質(zhì)中的電子式極化和離子式極化過程所引起的電流,無損耗,存在時間極短。(2) 吸收電流ia 有損極化所對應(yīng)的電流,即夾層極化和偶極子極化時的電流,它隨時間而衰減。(3)泄漏電流 絕緣介質(zhì)中少量離子定向移動所形成的電導(dǎo)電流,它不隨時間而變化。流過介質(zhì)的電流流過介質(zhì)的電流

4、i i由三個分量組成：由三個分量組成：gaciiii3.3.吸收現(xiàn)象吸收現(xiàn)象 固體電介質(zhì)在直流電壓作用下,觀察到電路中的電流從大到小隨時間衰減,最終穩(wěn)定于某一數(shù)值,稱為“吸收現(xiàn)象”。 介質(zhì)干燥和嘲濕,吸收現(xiàn)象不一樣,據(jù)此可判斷絕緣性能的好壞。第三節(jié)第三節(jié) 電介質(zhì)的損耗電介質(zhì)的損耗1. 1. 損耗的形式損耗的形式(1) 電導(dǎo)損耗 由泄漏電流引起的損耗.交直流下都存在。(2) 極化損耗 由偶極子與夾層極化引起,交流電壓下極明顯。(3) 游離損耗 指氣體間隙的電暈放電以及液固體介質(zhì)內(nèi)部氣泡中局部放電所造成的損耗。2.2.用介質(zhì)損耗角的正切用介質(zhì)損耗角的正切tgtg來表示介損的意義來表示介損的意義 在

5、交流電壓作用下,由于存在三種形式的損耗,需引入一個新的物理量來表征介損的特性.經(jīng)推導(dǎo),介質(zhì)損耗P為 tgCUPp2tgCUtgUIUIPpCRp2經(jīng)推導(dǎo),介質(zhì)損耗P為由于: (1) P值與試驗電壓U的高低等因素有關(guān)； (2) tg是與電壓、頻率、絕緣尺寸無關(guān)的量，而僅取決于電介質(zhì)的損耗特性； (3) tg可以用高壓電橋等儀器直接測量。 所以表征介損用介質(zhì)損失角的正切tg來表示,而不是用有功損耗P來表示。3.3.影響影響tgtg的因素的因素（1）溫度的影響（2 2）頻率的影響頻率的影響（3 3）電壓的影響電壓的影響在電場強度不很高時，tg不變； 在電場強度較高時， tg隨電場強度升高而迅速增大。

6、第四節(jié)第四節(jié) 液體電介質(zhì)的擊穿特性液體電介質(zhì)的擊穿特性1.“1.“小橋小橋”理論理論( (即即 :“:“氣泡氣泡”擊穿理論擊穿理論) 變壓器油的擊穿主要原因,在于雜質(zhì)的影響, 而雜質(zhì)是水分、受潮的纖維和被游離了的氣泡等構(gòu)成，它們在電場的作用下，在電極間逐漸排列成為小橋，從而導(dǎo)致?lián)舸?. 2. 影響液體電介質(zhì)擊穿電壓的因素影響液體電介質(zhì)擊穿電壓的因素（1）自身品質(zhì)因素：雜質(zhì)的多少（含水量、纖維量、氣量）通過標(biāo)準(zhǔn)油杯中變壓器油的工頻擊穿電壓來衡量油的品質(zhì)（2 2）溫度溫度（3 3）電壓作用時間電壓作用時間 加壓后短至幾個微秒時，表現(xiàn)為電擊穿，擊穿電壓很高。 當(dāng)電壓作用時間大于毫秒級時，表現(xiàn)為熱擊

7、穿，擊穿電壓隨作用時間增加而降低。（4 4）電場均勻程度電場均勻程度 電場愈均勻，雜質(zhì)對擊穿電壓的影響愈大分散性也愈大，擊穿電壓也愈高。5.5.提高液體電介質(zhì)擊穿電壓的措施提高液體電介質(zhì)擊穿電壓的措施（1）過濾 （2）防潮 （3）脫氣 （4）覆蓋層 （5）絕緣層 （6）屏障第五節(jié)第五節(jié) 固體電介質(zhì)的擊穿固體電介質(zhì)的擊穿1.1.擊穿形式擊穿形式(1) 電擊穿(2) 熱擊穿(3) 電化學(xué)擊穿2.2.影響因素影響因素(1)電壓作用時間(2)電場均勻程度與介質(zhì)厚度(3)電壓種類(4)電壓作用的累積效應(yīng)(5)受潮3.3.提高擊穿電壓的措施提高擊穿電壓的措施(1)改進制造工藝:盡可能清除介質(zhì)中的雜質(zhì),可以

8、通過精選材料、改善工藝、真空干燥、加強浸漬等方法。(2)改進絕緣設(shè)計:盡可能使電場均勻(3)改善運行條件:注意防潮、塵污，加強散熱冷卻。變壓器排風(fēng)散熱第六節(jié)第六節(jié) 電介質(zhì)的老化電介質(zhì)的老化老化的主要形式老化的主要形式：電老化電老化和和熱老化熱老化1.1.電老化電老化 在電場作用下的老化，主要由介質(zhì)中的長期在電場作用下的老化，主要由介質(zhì)中的長期局部放電所致。局部放電帶來的機械效應(yīng)、熱效應(yīng)和局部放電所致。局部放電帶來的機械效應(yīng)、熱效應(yīng)和氧化效應(yīng)會使介質(zhì)逐漸老化。氧化效應(yīng)會使介質(zhì)逐漸老化。2.2.熱老化熱老化 在受熱作用下的老化。固體與液體的老化過在受熱作用下的老化。固體與液體的老化過程機理有別。程機理有別。 固體介質(zhì)：熱裂解、氧化裂解、交聯(lián)、低分子揮發(fā)物固體介質(zhì)：熱裂解、氧化裂解、交聯(lián)、低分子揮發(fā)物的逸出等。物理表現(xiàn)的逸出等。物理表現(xiàn)機械強度降低和電性能變差。機械強度降低和電性能變差。 液體介質(zhì)：氧化。物理表現(xiàn)液體介質(zhì)：氧化。物理表現(xiàn)絕緣油顏色變深、粘絕緣油顏色變深、粘度增大、絕緣性能下降。度增大、絕緣性能下降。絕緣材料的耐熱等級絕緣材料的耐熱等級描寫電介質(zhì)電性能的四個物理量與對應(yīng)的四個物理現(xiàn)象描寫電介質(zhì)電性能的四個物理量與對應(yīng)的四