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1、题目：固体、液体和组合绝缘的电气强度讲授内容提要：1.固体电介质的击穿特性2.液体电介质的击穿特性 教学目的：掌握固体液体电击穿、热击穿理论 教学重点：理解影响固体液体击穿电压的因素及提高击穿电压的方法 教学难点：理解各种电场在不同电压下的击穿电压 采用教具和教学手段：多媒体及板书授课时间：2014年9月1日授课地点：新教学楼1108教室第四章 固体、液体和组合绝缘的电气强度本次课主要内容：1. 固体电介质的击穿特性2. 液体电介质的击穿特性固体电介质击穿的机理气、固、液三种电介质中，固体密度最大，耐电强度最高。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
2、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。1. 固体电介质击穿特性的划分时间（us）%城比分百的压耐钟分一为压电穿击 穿击电电击穿理论建立在固体电介质中发生碰撞电离基础上，固体电介质 中存在少量传导电子，在电场加速下与晶格结点上的原子碰撞，从而击 穿。3. 热击穿由于介质损耗的存在，固体电介质在电场中会逐渐发热升温，温度 升高导致固体电介质电阻下降，电流进一步增大，损耗发热也随之增大。 在电介质不断发热升温的同时，也存在一个通过电极及其它介质向外不 断散热的过程。如果同一时间内发热超过散热，则介质温度会不断上升， 以致引起电介质分解炭化，最终击穿
3、，这一过程称为电介质的热击穿过 程。影响固体介质击穿电压主要因素电压的作用时间温度电场均匀度和介质厚度电压频率受潮度的影响机械力的影响多层性的影响累积效应的影响提高电介质击穿电压的方法改进绝缘设计如采取合理的绝缘结构，使各部分绝缘的耐电强度能 与共所承担的场强有适当的配合；改善电极形状及表面光洁度，尽可能 使电场分布均匀，把边缘效应减到最小；改善电极与绝缘体的接触状态， 消除接触处的气隙或使接触处的气隙不承受电位差。改进制造工艺清除固体电介质中残留的杂质、气泡、水分等 改善运行条件 注意防潮，加强散热冷却等。固体电介质的老化老化电气设备的绝缘在长期运行过程中会发生一系列物理变 化（如固体介质软
4、化或熔解,低分子化合物及增塑剂的挥发）和化学变化 （如氧化,电解,电离,生成新物质 ）, 致使其电气 ,机械及其他性能逐渐 劣化。1.环境老化：光氧老化（主要）、臭氧老化、盐雾酸碱等污染性化 学老化。2固体电介质的电老化 在电场的长时间作用下逐渐使介质的物 理、化学性能发生不可逆的劣化，最终导致击穿。电老化的类型：电离 性老化、电导性老化和电解性老化。前两种主要在交流电压下产生，后 一种主要在直流电压下产生3热老化 在较高温度下，固体介质会逐渐热老化。热老化的主 要过程为热裂解、氧化裂解、交联、以及低分子挥发物的进出。热老化 的象征大多为介质失去弹性,变僵硬，变脆发生龟裂。设备“绝缘寿命” 与
5、其“工作温度”之间的关系：蒙辛格热老化规则：T = Ae-（e-e0）= Ae-ag该类设备绝缘的工作温度如提高10C（或8C, 6C）,绝缘寿命便缩短 到原来的一半。液体电介质击穿的机理1. 纯净液体电介质的电击穿理论 液体中因强场发射等原因产生的电子,在电场中被加速,与液体 分子发生碰撞电离在极不均匀电场中变压器油的击穿过程,先在尖电极附近开始电离, 电离开始阶段以后是流注发展阶段,流注分级地向另一电极发展,放电 通道出现分枝,最后流注通道贯通整个间隙与长空气间隙的放电过程很相似2. 纯净液体电介质的气泡击穿理论 当外加电场较高时，液体介质内由于各种原因产生气泡1 ）电子电流加热液体，分解
6、出气体；2）电子碰撞液体分子，使之解离产出气体；3）静电斥力，电极表面吸附的气泡表面积累电荷，当静电斥力大于 液体表面张力时，气泡体积变大；4）电极凸起处的电晕引起液体气化。串联介质中，场强的分布与介质的介电常数成反比-局放-热-体积 膨胀-气体小桥3. 非纯净液体电介质的小桥击穿理论 液体中的杂质在电场力的作用下，在电场方向定向，并逐渐沿电力 线方向排列成杂质的“小桥水分及纤维等的电导大，引起泄漏电流增大、发热增多，促使水分 汽化、气泡扩大液体电介质最后在气体通道中发生击穿影响液体电介质击穿电压的因素 用标准油杯来检查油的质量 平板电极间电场均匀，油中稍有含水、含杂，含气等击穿电压就 明显下降规程规定用来灌注高压电力变压器等的变压器油，在此油杯中的 工频击穿电压要求在25 40kV 以上（与设备的额定电压有关）；灌注高压 电缆和电容器的用油，在油杯中的击穿电压常要求在50 或 60kV 以上提高液体电介质击穿电压的方法1 提高并保持油的品质2 绝缘覆盖层：小于 1 毫米阻止小桥直接接通电极电流小3 绝缘层：几十毫米曲率大的电极阻止强场区产生不电晕4 屏障：阻止小桥连通 阻挡电极电离的电子均匀电场
