第三章 液體和固體介質(zhì)的電氣特性

1、第第3 3章章 液體和固體介質(zhì)的電氣特性液體和固體介質(zhì)的電氣特性引言引言液體介質(zhì)的應(yīng)用液體介質(zhì)的應(yīng)用第第3 3章章 液體和固體介質(zhì)的電氣特性液體和固體介質(zhì)的電氣特性引言引言固體介質(zhì)的應(yīng)用固體介質(zhì)的應(yīng)用第第3 3章章 液體和固體介質(zhì)的電氣特性液體和固體介質(zhì)的電氣特性引言引言固體介質(zhì)的應(yīng)用固體介質(zhì)的應(yīng)用第第3 3章章 液體和固體介質(zhì)的電氣特性液體和固體介質(zhì)的電氣特性引言引言液體液體-固體組合絕緣固體組合絕緣第第3 3章章 液體和固體介質(zhì)的電氣特性液體和固體介質(zhì)的電氣特性引言引言絕緣破壞引發(fā)事故絕緣破壞引發(fā)事故第第3 3章章 液體和固體介質(zhì)的電氣特性液體和固體介質(zhì)的電氣特性引言引言介質(zhì)的哪些特性值得

2、關(guān)注介質(zhì)的哪些特性值得關(guān)注第第3 3章章 液體和固體介質(zhì)的電氣特性液體和固體介質(zhì)的電氣特性3.1 3.1 液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗3.2 3.2 液體介質(zhì)的擊穿液體介質(zhì)的擊穿3.3 3.3 固體介質(zhì)的擊穿固體介質(zhì)的擊穿3.4 3.4 組合絕緣的電氣強(qiáng)度組合絕緣的電氣強(qiáng)度高電場高電場低電場低電場3.1 3.1 液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗一、電介質(zhì)的極化一、電介質(zhì)的極化二、電介質(zhì)的電導(dǎo)二、電介質(zhì)的電導(dǎo)三、電介質(zhì)的損耗三、電介質(zhì)的損耗3.1 3.1 液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗一、電介質(zhì)

3、的極化一、電介質(zhì)的極化 E0 無電場無電場 有電場有電場 + + + + + + + - - - - - - - 1、極化概念、極化概念3.1 3.1 液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗一、電介質(zhì)的極化一、電介質(zhì)的極化2、極化類型、極化類型3.1 3.1 液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗一、電介質(zhì)的極化一、電介質(zhì)的極化E2、極化類型、極化類型3.1 3.1 液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗一、電介質(zhì)的極化一、電介質(zhì)的極化2、極化類型、極化類型3.1 3.1 液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗液體和固體介

4、質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗一、電介質(zhì)的極化一、電介質(zhì)的極化2、極化類型、極化類型3.1 3.1 液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗一、電介質(zhì)的極化一、電介質(zhì)的極化D.D.夾層極化夾層極化夾層介質(zhì)界面極化概念：夾層介質(zhì)界面極化概念：當(dāng)當(dāng) t=0:t=0: 當(dāng)當(dāng) t=: t=: A C1 U B P G2 G1 C2 1221UCUC=1221UGUG= C1 U G2 G1 C2 2、極化類型、極化類型3.1 3.1 液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗一、電介質(zhì)的極化一、電介質(zhì)的極化D.D.夾層極化夾層極化2121GGCC2、極化類型、極化類

5、型3.1 3.1 液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗一、電介質(zhì)的極化一、電介質(zhì)的極化D.D.夾層極化夾層極化 C1 U G2 G1 C2 2、極化類型、極化類型3.1 3.1 液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗一、電介質(zhì)的極化一、電介質(zhì)的極化dAUQC000dAUQQC0r相對介電常數(shù)是反映電介質(zhì)極化程度的物理量相對介電常數(shù)是反映電介質(zhì)極化程度的物理量3、極化程度表征、極化程度表征3.1 3.1 液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗一、電介質(zhì)的極化一、電介質(zhì)的極化n 氣體分子間的距離很大，密度很小，氣體的極

6、化氣體分子間的距離很大，密度很小，氣體的極化率很小，率很小，一切氣體的相對介電常數(shù)都接近一切氣體的相對介電常數(shù)都接近1 1n 氣體的介電常數(shù)隨溫度的升高略有減小，隨壓力氣體的介電常數(shù)隨溫度的升高略有減小，隨壓力的增大略有增加，但變化很小的增大略有增加，但變化很小3、極化程度表征、極化程度表征氣體介質(zhì)的介電常數(shù)氣體介質(zhì)的介電常數(shù)3.1 3.1 液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗一、電介質(zhì)的極化一、電介質(zhì)的極化氣體種類氣體種類相對介電常數(shù)相對介電常數(shù)氦氦1.000072氫氫1.000027氧氧1.00055氮氮1.00060甲烷甲烷1.00095二氧化碳二氧化碳1.0

7、0096乙烯乙烯1.00138空氣空氣1.000593、極化程度表征、極化程度表征氣氣體體介介質(zhì)質(zhì)的的介介電電常常數(shù)數(shù)3.1 3.1 液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗一、電介質(zhì)的極化一、電介質(zhì)的極化v非極性和弱極性電介質(zhì)：如石油、苯、硅油等；非極性和弱極性電介質(zhì)：如石油、苯、硅油等； r r 1.81.8 2.52.5v極性電介質(zhì)：如蓖麻油、氯化聯(lián)苯等；極性電介質(zhì)：如蓖麻油、氯化聯(lián)苯等； r r2 2 6 6v強(qiáng)極性電介質(zhì)：如酒精、水等；強(qiáng)極性電介質(zhì)：如酒精、水等； r r1010，用作電容器浸漬劑。，用作電容器浸漬劑。液體介質(zhì)的介電常數(shù)液體介質(zhì)的介電常數(shù)3、極

8、化程度表征、極化程度表征3.1 3.1 液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗一、電介質(zhì)的極化一、電介質(zhì)的極化u非極性和弱極性固體電介質(zhì)：如非極性和弱極性固體電介質(zhì)：如PEPE、PPPP、PTFEPTFE、PSPS； r r 在在2.02.0 2.72.7范圍范圍; ;u極性固體電介質(zhì)：樹脂、有機(jī)玻璃極性固體電介質(zhì)：樹脂、有機(jī)玻璃, , r r 較大，一般為較大，一般為3 36 6u離子性電介質(zhì)：如陶瓷，云母等，相對介電常數(shù)離子性電介質(zhì)：如陶瓷，云母等，相對介電常數(shù) r r 一般一般在在5 58 8左右左右3、極化程度表征、極化程度表征3.1 3.1 液體和固體介質(zhì)的

9、極化、電導(dǎo)和損耗液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗一、電介質(zhì)的極化一、電介質(zhì)的極化n選擇介質(zhì)種類選擇介質(zhì)種類 在實(shí)際選擇絕緣時(shí)，除考慮電氣強(qiáng)度外，還在實(shí)際選擇絕緣時(shí)，除考慮電氣強(qiáng)度外，還應(yīng)考慮介電常數(shù)應(yīng)考慮介電常數(shù) r r 對于電容器，若追求同體積條件有較大電容對于電容器，若追求同體積條件有較大電容量，要選擇量，要選擇 r r 較大的介質(zhì)較大的介質(zhì) 對于電纜，為減小電容電流，要選擇對于電纜，為減小電容電流，要選擇 r r 較小較小的介質(zhì)的介質(zhì)3.1 3.1 液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗一、電介質(zhì)的極化一、電介質(zhì)的極化n多層介質(zhì)的合理配合多層介質(zhì)的合理配合122

10、1EE按照介電常數(shù)分配電場3.1 3.1 液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗二、電介質(zhì)的電導(dǎo)二、電介質(zhì)的電導(dǎo)電導(dǎo)：允許電流通過的容易程度的度量，單位為西門電導(dǎo)：允許電流通過的容易程度的度量，單位為西門子，簡稱西，記作子，簡稱西，記作S S。氣體離子的濃度約為氣體離子的濃度約為5001000對對/cm3電導(dǎo)率：電阻率的倒數(shù)，電導(dǎo)率：電阻率的倒數(shù)，S/mS/m。1 1、電導(dǎo)概念、電導(dǎo)概念3.1 3.1 液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗二、電介質(zhì)的電導(dǎo)二、電介質(zhì)的電導(dǎo)2 2、液體介質(zhì)的電導(dǎo)、液體介質(zhì)的電導(dǎo)3.1 3.1 液體和固體介質(zhì)的極

11、化、電導(dǎo)和損耗液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗二、電介質(zhì)的電導(dǎo)二、電介質(zhì)的電導(dǎo)本征分子離解雜質(zhì)荷電粒子mS /10162 2、液體介質(zhì)的電導(dǎo)、液體介質(zhì)的電導(dǎo)3.1 3.1 液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗二、電介質(zhì)的電導(dǎo)二、電介質(zhì)的電導(dǎo)離解雜質(zhì)荷電粒子mS /1010本征分子2 2、液體介質(zhì)的電導(dǎo)、液體介質(zhì)的電導(dǎo)3.1 3.1 液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗二、電介質(zhì)的電導(dǎo)二、電介質(zhì)的電導(dǎo)mS /106本征分子2 2、液體介質(zhì)的電導(dǎo)、液體介質(zhì)的電導(dǎo)3.1 3.1 液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗二

12、、電介質(zhì)的電導(dǎo)二、電介質(zhì)的電導(dǎo)T升高，離解度增大，離子運(yùn)動(dòng)阻力減小，電導(dǎo)增大2 2、液體介質(zhì)的電導(dǎo)、液體介質(zhì)的電導(dǎo)3.1 3.1 液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗二、電介質(zhì)的電導(dǎo)二、電介質(zhì)的電導(dǎo)3 3、固體介質(zhì)的電導(dǎo)、固體介質(zhì)的電導(dǎo)3.1 3.1 液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗二、電介質(zhì)的電導(dǎo)二、電介質(zhì)的電導(dǎo)mS /10101715，電導(dǎo)率為，電導(dǎo)率為 結(jié)構(gòu)不緊密，含單價(jià)小離子的結(jié)構(gòu)不緊密，含單價(jià)小離子的的電導(dǎo)的電導(dǎo)率率無機(jī)介質(zhì)無機(jī)介質(zhì)mS /101012113 3、固體介質(zhì)的電導(dǎo)、固體介質(zhì)的電導(dǎo)3.1 3.1 液體和固體介質(zhì)的

13、極化、電導(dǎo)和損耗液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗二、電介質(zhì)的電導(dǎo)二、電介質(zhì)的電導(dǎo)mS /10101715 極性介質(zhì)極性介質(zhì)有機(jī)介質(zhì)有機(jī)介質(zhì)mS /101014133 3、固體介質(zhì)的電導(dǎo)、固體介質(zhì)的電導(dǎo)3.1 3.1 液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗二、電介質(zhì)的電導(dǎo)二、電介質(zhì)的電導(dǎo)固體電介質(zhì)的表面電導(dǎo)固體電介質(zhì)的表面電導(dǎo)接地接地高壓高壓濕度濕度親水性親水性污穢污穢3 3、固體介質(zhì)的電導(dǎo)、固體介質(zhì)的電導(dǎo)3.1 3.1 液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗二、電介質(zhì)的電導(dǎo)二、電介質(zhì)的電導(dǎo)討論電導(dǎo)的意義討論電導(dǎo)的意義v絕緣預(yù)防性試驗(yàn)的理論依據(jù)

14、絕緣預(yù)防性試驗(yàn)的理論依據(jù)( (測量絕緣電阻測量絕緣電阻) )v絕緣配合時(shí)，選擇合適的電導(dǎo)率，實(shí)現(xiàn)各絕緣配合時(shí)，選擇合適的電導(dǎo)率，實(shí)現(xiàn)各層之間的合理分壓層之間的合理分壓v關(guān)注固體介質(zhì)表面電導(dǎo)的影響，注意親水關(guān)注固體介質(zhì)表面電導(dǎo)的影響，注意親水性材料的表面防水處理性材料的表面防水處理 3.1 3.1 液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗三、電介質(zhì)的損耗三、電介質(zhì)的損耗類比：線損類比：線損介質(zhì)損耗的一般概念介質(zhì)損耗的一般概念外電場作用下，電介質(zhì)產(chǎn)生的外電場作用下，電介質(zhì)產(chǎn)生的有功損耗有功損耗。介質(zhì)損耗介質(zhì)損耗直流直流交流交流電導(dǎo)損耗電導(dǎo)損耗電導(dǎo)損耗電導(dǎo)損耗極化損耗極化損耗

15、1 1、介質(zhì)損耗的概念、介質(zhì)損耗的概念3.1 3.1 液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗三、電介質(zhì)的損耗三、電介質(zhì)的損耗電介質(zhì)的電介質(zhì)的等效電路等效電路電介質(zhì)中的電電介質(zhì)中的電流和電壓矢量流和電壓矢量 2 2、介質(zhì)等效電路、介質(zhì)等效電路吸收電流吸收電流3.1 3.1 液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗三、電介質(zhì)的損耗三、電介質(zhì)的損耗tgCUtgUIUIUIPpcR2cos2 2、介質(zhì)等效電路、介質(zhì)等效電路3.1 3.1 液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗三、電介質(zhì)的損耗三、電介質(zhì)的損耗n 定義定義 為介質(zhì)

16、損失角，是功率因數(shù)角為介質(zhì)損失角，是功率因數(shù)角 的余的余角角n 介質(zhì)損失角正切值介質(zhì)損失角正切值tgtg ，如同，如同 r r 一樣，取決一樣，取決于材料的特性，而與材料尺寸無關(guān)，可以方于材料的特性，而與材料尺寸無關(guān)，可以方便地表示介質(zhì)的品質(zhì)便地表示介質(zhì)的品質(zhì) 2 2、介質(zhì)等效電路、介質(zhì)等效電路3.1 3.1 液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗三、電介質(zhì)的損耗三、電介質(zhì)的損耗rCCIIrIItgSScr/222222222211/1tgtgCurCrCUrCrrUrIPSSSS21 tgCCSP串串等等值值電電路路 2 2、介質(zhì)等效電路、介質(zhì)等效電路3.1 3.1

17、 液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗三、電介質(zhì)的損耗三、電介質(zhì)的損耗3、氣體電介質(zhì)中的損耗、氣體電介質(zhì)中的損耗3.1 3.1 液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗三、電介質(zhì)的損耗三、電介質(zhì)的損耗n中性液體電介質(zhì)中性液體電介質(zhì)中的中的損耗主要由漏導(dǎo)損耗主要由漏導(dǎo)決定決定4、液體電介質(zhì)中的損耗、液體電介質(zhì)中的損耗3.1 3.1 液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗三、電介質(zhì)的損耗三、電介質(zhì)的損耗中的損耗主要包括中的損耗主要包括和和兩部分兩部分4、液體電介質(zhì)中的損耗、液體電介質(zhì)中的損耗3.1 3.1 液體和固體介質(zhì)

18、的極化、電導(dǎo)和損耗液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗三、電介質(zhì)的損耗三、電介質(zhì)的損耗極小極小較大較大極小極小較大較大5、固體電介質(zhì)中的損耗、固體電介質(zhì)中的損耗3.1 3.1 液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗三、電介質(zhì)的損耗三、電介質(zhì)的損耗討論介質(zhì)損耗的意義討論介質(zhì)損耗的意義介損介損熱熱熱老化熱老化熱擊穿熱擊穿3.2 3.2 液體介質(zhì)的擊穿液體介質(zhì)的擊穿一、純凈液體介質(zhì)的擊穿理論一、純凈液體介質(zhì)的擊穿理論二、變壓器油的擊穿過程及特點(diǎn)二、變壓器油的擊穿過程及特點(diǎn)液體擊液體擊穿理論穿理論影響因素影響因素提高方法提高方法三、變壓器油擊穿電壓影響因素三、變壓器油擊穿電壓影響

19、因素及提高方法及提高方法3.2 3.2 液體介質(zhì)的擊穿液體介質(zhì)的擊穿一、純凈液體介質(zhì)的擊穿理論一、純凈液體介質(zhì)的擊穿理論電子碰撞電子碰撞電離理論電離理論氣泡擊氣泡擊穿理論穿理論3.2 3.2 液體介質(zhì)的擊穿液體介質(zhì)的擊穿一、純凈液體介質(zhì)的擊穿理論一、純凈液體介質(zhì)的擊穿理論電子碰撞電離理論電子碰撞電離理論陰極陰極陽極陽極3.2 3.2 液體介質(zhì)的擊穿液體介質(zhì)的擊穿一、純凈液體介質(zhì)的擊穿理論一、純凈液體介質(zhì)的擊穿理論電子碰撞電離理論電子碰撞電離理論特點(diǎn)特點(diǎn)3.2 3.2 液體介質(zhì)的擊穿液體介質(zhì)的擊穿一、純凈液體介質(zhì)的擊穿理論一、純凈液體介質(zhì)的擊穿理論電子碰撞電離理論電子碰撞電離理論影響因素影響因素

20、EE3.2 3.2 液體介質(zhì)的擊穿液體介質(zhì)的擊穿一、純凈液體介質(zhì)的擊穿理論一、純凈液體介質(zhì)的擊穿理論氣泡擊穿理論氣泡擊穿理論陰極陰極陽極陽極211221EE3.2 3.2 液體介質(zhì)的擊穿液體介質(zhì)的擊穿一、純凈液體介質(zhì)的擊穿理論一、純凈液體介質(zhì)的擊穿理論氣泡擊穿理論氣泡擊穿理論特點(diǎn)特點(diǎn)3.2 3.2 液體介質(zhì)的擊穿液體介質(zhì)的擊穿一、純凈液體介質(zhì)的擊穿理論一、純凈液體介質(zhì)的擊穿理論氣泡擊穿理論氣泡擊穿理論影響因素影響因素E3.2 3.2 液體介質(zhì)的擊穿液體介質(zhì)的擊穿二、變壓器油的擊穿過程及特點(diǎn)二、變壓器油的擊穿過程及特點(diǎn)小橋擊穿理論小橋擊穿理論陰極陰極陽極陽極3.2 3.2 液體介質(zhì)的擊穿液體介質(zhì)

21、的擊穿二、變壓器油的擊穿過程及特點(diǎn)二、變壓器油的擊穿過程及特點(diǎn)小橋擊穿理論小橋擊穿理論陰極陰極陽極陽極3.2 3.2 液體介質(zhì)的擊穿液體介質(zhì)的擊穿二、變壓器油的擊穿過程及特點(diǎn)二、變壓器油的擊穿過程及特點(diǎn)液體擊穿測試方法液體擊穿測試方法80240 kV/cm3.2 3.2 液體介質(zhì)的擊穿液體介質(zhì)的擊穿三、影響變壓器油擊穿的主要因素三、影響變壓器油擊穿的主要因素含水量含水量含纖維量含纖維量含碳量含碳量含氣量含氣量3.2 3.2 液體介質(zhì)的擊穿液體介質(zhì)的擊穿三、影響變壓器油擊穿的主要因素三、影響變壓器油擊穿的主要因素含含水水量量3.2 3.2 液體介質(zhì)的擊穿液體介質(zhì)的擊穿三、影響變壓器油擊穿的主要因

22、素三、影響變壓器油擊穿的主要因素含纖維量含纖維量吸濕吸濕小橋小橋擊穿擊穿含碳量含碳量增強(qiáng)局部電場增強(qiáng)局部電場吸附水分、氣體吸附水分、氣體含氣量含氣量氣泡析出氣泡析出小橋小橋擊穿擊穿氣體與油反應(yīng)氣體與油反應(yīng)氧化、老化氧化、老化3.2 3.2 液體介質(zhì)的擊穿液體介質(zhì)的擊穿三、影響變壓器油擊穿的主要因素三、影響變壓器油擊穿的主要因素標(biāo)準(zhǔn)油杯中變壓器油工頻擊穿電壓與溫度的關(guān)系標(biāo)準(zhǔn)油杯中變壓器油工頻擊穿電壓與溫度的關(guān)系1-1-干燥的油；干燥的油； 2-2-受潮的油受潮的油3.2 3.2 液體介質(zhì)的擊穿液體介質(zhì)的擊穿三、影響變壓器油擊穿的主要因素三、影響變壓器油擊穿的主要因素稍不均勻電場中變壓器油的伏秒特

23、性曲線稍不均勻電場中變壓器油的伏秒特性曲線3.2 3.2 液體介質(zhì)的擊穿液體介質(zhì)的擊穿三、影響液體介質(zhì)擊穿的主要因素三、影響液體介質(zhì)擊穿的主要因素變壓器油工頻擊穿電壓與壓力的關(guān)系變壓器油工頻擊穿電壓與壓力的關(guān)系 3.3 3.3 固體介質(zhì)的擊穿固體介質(zhì)的擊穿固體介質(zhì)的擊穿事故固體介質(zhì)的擊穿事故固體介質(zhì)在電氣工固體介質(zhì)在電氣工程領(lǐng)域應(yīng)用廣泛程領(lǐng)域應(yīng)用廣泛擊穿事故頻發(fā)，擊穿事故頻發(fā)，損失巨大損失巨大3.3 3.3 固體介質(zhì)的擊穿固體介質(zhì)的擊穿固體介質(zhì)擊穿固體介質(zhì)擊穿氣體介質(zhì)擊穿氣體介質(zhì)擊穿液體介質(zhì)擊穿液體介質(zhì)擊穿熔熔化化燒燒穿穿裂裂紋紋3.3 3.3 固體介質(zhì)的擊穿固體介質(zhì)的擊穿固體介固體介質(zhì)擊穿質(zhì)

24、擊穿電擊穿電擊穿熱擊穿熱擊穿電化學(xué)擊穿電化學(xué)擊穿局部放電局部放電樹枝狀擊穿樹枝狀擊穿漏電起痕漏電起痕3.3 3.3 固體介質(zhì)的擊穿固體介質(zhì)的擊穿電擊穿電擊穿陰極陰極陽極陽極碰撞電離碰撞電離mV /1093.3 3.3 固體介質(zhì)的擊穿固體介質(zhì)的擊穿電擊穿特點(diǎn)電擊穿特點(diǎn)擊穿場強(qiáng)高、時(shí)間短擊穿場強(qiáng)高、時(shí)間短與環(huán)境溫度無關(guān)與環(huán)境溫度無關(guān)介質(zhì)發(fā)熱不顯著介質(zhì)發(fā)熱不顯著3.3 3.3 固體介質(zhì)的擊穿固體介質(zhì)的擊穿電擊穿發(fā)生的場合電擊穿發(fā)生的場合介質(zhì)電導(dǎo)小、散熱條件很好、介質(zhì)電導(dǎo)小、散熱條件很好、內(nèi)部無局部放電時(shí)發(fā)生內(nèi)部無局部放電時(shí)發(fā)生3.3 3.3 固體介質(zhì)的擊穿固體介質(zhì)的擊穿熱擊穿熱擊穿陰極陰極陽極陽極m

25、V /107+ -+ -+ -+ -+ -+ -熱效應(yīng)熱效應(yīng)3.3 3.3 固體介質(zhì)的擊穿固體介質(zhì)的擊穿熱擊穿的影響因素?zé)釗舸┑挠绊懸蛩?.3 3.3 固體介質(zhì)的擊穿固體介質(zhì)的擊穿電化學(xué)擊穿電化學(xué)擊穿陰極陰極陽極陽極電、光、熱電、光、熱211221EE切斷、氧化、碳化切斷、氧化、碳化擊穿擊穿局部放電局部放電3.3 3.3 固體介質(zhì)的擊穿固體介質(zhì)的擊穿電化學(xué)擊穿電化學(xué)擊穿局部放電局部放電局部放電局部放電3.3 3.3 固體介質(zhì)的擊穿固體介質(zhì)的擊穿 電化學(xué)擊穿電化學(xué)擊穿電樹枝擊穿電樹枝擊穿 3.3 3.3 固體介質(zhì)的擊穿固體介質(zhì)的擊穿電化學(xué)擊穿電化學(xué)擊穿漏電痕跡漏電痕跡漏流漏流干燥帶干燥帶電弧電弧

26、碳化碳化漏流增大漏流增大新干燥帶新干燥帶碳化加劇碳化加劇高壓接地E3.3 3.3 固體介質(zhì)的擊穿固體介質(zhì)的擊穿電化學(xué)擊穿電化學(xué)擊穿漏電痕跡漏電痕跡漏電痕跡漏電痕跡氣壓氣壓溫度溫度介質(zhì)種類介質(zhì)種類濕污程度濕污程度3.3 3.3 固體介質(zhì)的擊穿固體介質(zhì)的擊穿電壓作用時(shí)間電壓作用時(shí)間3.3 3.3 固體介質(zhì)的擊穿固體介質(zhì)的擊穿溫度溫度3.3 3.3 固體介質(zhì)的擊穿固體介質(zhì)的擊穿受潮受潮不易吸潮不易吸潮PE、PTFE易吸潮易吸潮纖維材料（棉紗、紙）纖維材料（棉紗、紙）3.3 3.3 固體介質(zhì)的擊穿固體介質(zhì)的擊穿累積效應(yīng)累積效應(yīng)過電壓（雷擊、操作）過電壓（雷擊、操作）電壓較低或作用時(shí)間較短電壓較低或作用

27、時(shí)間較短局部擊穿、碳化、熔化局部擊穿、碳化、熔化日積月累，日積月累，貽害絕緣貽害絕緣3.4 3.4 組合絕緣的電氣強(qiáng)度組合絕緣的電氣強(qiáng)度為何要采用組合絕緣？為何要采用組合絕緣？單種絕緣，各類性能難以完善（機(jī)械、耐熱、電氣）。單種絕緣，各類性能難以完善（機(jī)械、耐熱、電氣）。如如GISGIS母線支撐絕緣子。母線支撐絕緣子。組合絕緣：采各家之長，補(bǔ)各家之短。組合絕緣：采各家之長，補(bǔ)各家之短。理想理想/ /原則：讓組合絕緣中的電場按照各個(gè)介質(zhì)的電氣強(qiáng)原則：讓組合絕緣中的電場按照各個(gè)介質(zhì)的電氣強(qiáng)度分布。度分布。3.4 3.4 組合絕緣的電氣強(qiáng)度組合絕緣的電氣強(qiáng)度本節(jié)主要介紹的組合絕緣類型本節(jié)主要介紹的組

28、合絕緣類型油油- -屏障絕緣屏障絕緣油浸紙絕緣油浸紙絕緣分階絕緣分階絕緣3.4 3.4 組合絕緣的電氣強(qiáng)度組合絕緣的電氣強(qiáng)度一、油一、油屏障式絕緣屏障式絕緣1、覆蓋、覆蓋材料：材料： 1 mm1 mm的固體絕緣薄層。漆膜、膠的固體絕緣薄層。漆膜、膠紙帶、漆布帶紙帶、漆布帶作用機(jī)理：阻礙雜質(zhì)小橋中熱擊穿的發(fā)作用機(jī)理：阻礙雜質(zhì)小橋中熱擊穿的發(fā)展展適用情況：油品質(zhì)越差，覆蓋層的效適用情況：油品質(zhì)越差，覆蓋層的效果越顯著果越顯著覆蓋覆蓋覆蓋覆蓋3.4 3.4 組合絕緣的電氣強(qiáng)度組合絕緣的電氣強(qiáng)度一、油一、油屏障式絕緣屏障式絕緣2、絕緣層、絕緣層材料：材料： 厚可達(dá)幾十毫米厚可達(dá)幾十毫米作用機(jī)理：阻礙小

29、橋形成、改善電場作用機(jī)理：阻礙小橋形成、改善電場適用情況：不均勻電場中（變壓器高適用情況：不均勻電場中（變壓器高壓引線和屏蔽環(huán)、充油套管的導(dǎo)電桿壓引線和屏蔽環(huán)、充油套管的導(dǎo)電桿包有絕緣層）包有絕緣層）絕緣層絕緣層絕緣層絕緣層3.4 3.4 組合絕緣的電氣強(qiáng)度組合絕緣的電氣強(qiáng)度一、油一、油屏障式絕緣屏障式絕緣2、絕緣層、絕緣層材料：材料： 厚度為厚度為2 27mm7mm的固體絕緣板，紙板、的固體絕緣板，紙板、膠紙、膠布層壓板膠紙、膠布層壓板作用機(jī)理：能機(jī)械地阻隔雜質(zhì)小橋作用機(jī)理：能機(jī)械地阻隔雜質(zhì)小橋 改善電場分布改善電場分布適用情況：不均勻電場中效果顯著適用情況：不均勻電場中效果顯著 較均勻電場

30、中也有效果較均勻電場中也有效果屏障屏障+-3.4 3.4 組合絕緣的電氣強(qiáng)度組合絕緣的電氣強(qiáng)度二、油紙絕緣二、油紙絕緣紙：帶有空隙，易吸潮；經(jīng)油浸泡后，電氣強(qiáng)度可大增，其組紙：帶有空隙，易吸潮；經(jīng)油浸泡后，電氣強(qiáng)度可大增，其組合絕緣強(qiáng)度可達(dá)合絕緣強(qiáng)度可達(dá)500-600 kV/cm500-600 kV/cm，遠(yuǎn)大于絕緣各自的擊穿強(qiáng)度。遠(yuǎn)大于絕緣各自的擊穿強(qiáng)度。3.4 3.4 組合絕緣的電氣強(qiáng)度組合絕緣的電氣強(qiáng)度212221)(ddUE三、分階絕緣三、分階絕緣均勻介質(zhì)雙層電場模型均勻介質(zhì)雙層電場模型1221EE3.4 3.4 組合絕緣的電氣強(qiáng)度組合絕緣的電氣強(qiáng)度平行平板電極間距離為平行平板電極間距離為2cm2cm，在電極上施加在電極上施加55kV55kV的工頻電壓的工頻電壓時(shí)未發(fā)生間隙擊穿，當(dāng)板電極時(shí)未發(fā)生間隙擊穿，當(dāng)板電極間放入一厚為間放入一厚為1cm1cm的聚乙烯板的聚乙烯板( ( r r=2.3)=2.3)時(shí)，問此時(shí)是否會(huì)發(fā)時(shí)，問此時(shí)是否會(huì)發(fā)生間隙擊穿現(xiàn)象？為什么？并生間隙擊穿現(xiàn)象？為什么？并請計(jì)算插入聚乙烯板前后的各請計(jì)算插入聚乙烯板前后的各介質(zhì)中的電場分布。介質(zhì)中的電場分布。三、分階絕緣三、分階絕緣均勻介質(zhì)雙層電場模型均勻介質(zhì)雙層電場模型3.4 3.4 組合絕緣的電氣強(qiáng)度組合絕緣的電氣強(qiáng)度三、分階絕緣三、分階絕緣均勻介質(zhì)雙層電場模型均勻介質(zhì)雙層電場模型(1)(1)插入前