高電壓技術(shù)-小論文

1、絕緣問題的研究：介質(zhì)絕緣特性鐘云里（ 衢州學院, 電氣工程及其自動化 ,11電氣工程本1班 學號：4110211120）高壓電氣設(shè)備中的絕緣介質(zhì)有氣體、液體、固體以及其它復(fù)合介質(zhì)。由于氣體絕緣介質(zhì)不存在老化的問題，在擊穿后也有完全的絕緣自恢復(fù)特性，再加上其成本非常廉價，因此氣體成為了在實際應(yīng)用中最常見的絕緣介質(zhì)。氣體擊穿過程的理論研究雖然還不完善，但是相對于其他幾種絕緣材料來說最為完整。因此，高電壓絕緣的論述一般都由氣體絕緣開始。液體電介質(zhì)又稱絕緣油，在常溫下為液態(tài)，在電氣設(shè)備中起絕緣、傳熱、浸漬及填充作用，主要用在變壓器、油斷路器、電容器和電纜等電氣設(shè)備中。在斷路器和電容器中的絕緣油還分別有

2、滅弧和儲能作用。液體電介質(zhì)電氣強度比氣體的高；用液體介質(zhì)代替氣體介質(zhì)制造的高壓電氣設(shè)備體積小，節(jié)省材料；液體介質(zhì)大多可燃，易氧化變質(zhì)，導致電氣性能變壞。電氣設(shè)備對液體介質(zhì)的要求：電氣性能好，如絕緣強度高、電阻率高、介質(zhì)損耗及介電常數(shù)?。娙萜鲃t要求介電常數(shù)高）；散熱及流動性能好，即粘度低、導熱好、物理及化學性質(zhì)穩(wěn)定、不易燃、無毒等。液體電介質(zhì)有礦物絕緣油、合成絕緣油和植物油三大類。實際應(yīng)用中，也常使用混合油，即用兩種或兩種以上的絕緣油混合成新的絕緣油，以改善某些特性，例如耐燃性、析氣性、自熄性、局部放電特性等。固體介質(zhì)廣泛用作電氣設(shè)備的內(nèi)絕緣，常見的有絕緣紙、紙板、云母、塑料等，而用于制造絕緣

3、子的固體介質(zhì)有電瓷、玻璃、硅橡膠等。電介質(zhì)的電氣特性，主要表現(xiàn)為它們在電場作用下的導電性能、介電性能和電氣強度，它們分別以四個主要參數(shù)，即電導率（或絕緣電阻率 ）、介電常數(shù) 、介質(zhì)損耗角正切和擊穿電場強度（簡稱擊穿場強） 來表示。一切電介質(zhì)在電場作用下都會出現(xiàn)極化、電導和損耗等電氣物理現(xiàn)象。由于受各種電離因素的影響，空氣間會產(chǎn)生少量帶電粒子。在電場的作用下，這些帶電質(zhì)點沿電場方向運動。在一定條件下會形成電子崩和流注?？諝忾g隙中，處于電場中的帶電質(zhì)點，在電場力的作用下，在電場中運動。與中性質(zhì)點發(fā)生碰撞產(chǎn)生新的自由電子和正離子，這種現(xiàn)象稱為碰撞游離。碰撞游離是氣體放電過程中產(chǎn)生帶電質(zhì)點的重要來源。

4、在氣體放電過程中，碰撞電離主要是由自由電子與氣體分子（或原子）相碰撞而引起的。外界游離因子在陰極附近產(chǎn)生一個初始電子，如果空間電場強度足夠大，該電子在向陽極運動時就會引起碰撞游離，產(chǎn)生一個新的電子，初始電子和新電子繼續(xù)向陽極運動，又會引起新的碰撞游離，產(chǎn)生更多電子。依此電子將按照幾何級數(shù)不斷增多，類似雪崩似地發(fā)展，這種急劇增大的空間電子流被稱為電子崩。電子崩發(fā)展到陽極，其崩頭的電子進入陽極中和，崩體內(nèi)的正離子在電場作用下向陰極運動。若氣隙上的電壓較低，場強較小，則正離子撞擊陰極板時從陰極逸出的電子將全部和正離子復(fù)合，陰極表面游離不出自由電子。此時若取消外界游離因素，氣隙中將沒有產(chǎn)生新電子崩的電

5、子，放電會停止。此即是非自持放電。若氣隙上的電壓達到其臨界擊穿電壓，則由于正離子的動能大，撞擊陰極表面時就能使其逸出自由電子，此時即使取消外界游離因素，陰極表面游離出的電子可彌補原來發(fā)展電子崩的那個電子，產(chǎn)生新的電子崩，使放電繼續(xù)進行下去。此即是自持放電。氣壓和溫度（影響密度）對擊穿電壓有重要的影響。濕度對氣體間隙的擊穿電壓也有一定的影響。濕度增大，氣體間隙的擊穿電壓增高。因為隨著濕度的增大，空氣中的水分增加，電子與水分子發(fā)生碰撞的機會增多，水分子捕獲自由電子形成負離子增多。加強復(fù)合的作用，因而對氣體中的放電過程起到抑制的作用，擊穿電壓增高。在均勻電場中，空氣間隙的雷電沖擊擊穿電壓比工頻擊穿電

6、壓高的多。但是對于操作沖擊電壓，如果其波前時間與對應(yīng)的空氣間隙距離相比較，正好處于臨界波前時間的數(shù)值附近，則操作沖擊電壓可能低于工頻擊穿電壓的幅值。在極不均勻場中，棒為正極時，直流擊穿電壓等于工頻擊穿電壓。棒為負極時，直流擊穿電壓高于工頻擊穿電壓，工頻擊穿一般發(fā)生在棒極電壓處于正半波時。在電氣設(shè)備中常常用到固體絕緣材料，如電瓷、環(huán)氧樹脂、橡膠、塑料、云母等。固體電介質(zhì)的擊穿電壓比氣體、液體電介質(zhì)高。固體電介質(zhì)的擊穿有電擊穿、熱擊穿、電化學擊穿等形式。固體電介質(zhì)一旦擊穿，構(gòu)成永久性破壞，絕緣性能不可能恢復(fù)。固體電介質(zhì)可以分為天然材料和人造材料、有機物和無機物等。根據(jù)固體電介質(zhì)的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，按其在電

7、場作用下的極化形式又可分為非極性或弱極性介質(zhì)、極性介質(zhì)和離子性介質(zhì)。木材、云母、石棉和橡膠等屬于天然材料。電瓷、玻璃、電木、各類塑料等屬于人造材料。其中木材，橡膠等屬于有機物；電瓷、玻璃等屬于無機物對固體介質(zhì)，由于表面吸附水分和污穢存在表面電導，受外界因素的影響很大。所以，在測量體積電阻率時，應(yīng)盡量排除表面電導的影響，清除表面污穢、烘干水分、在測量電極上采取一定的措施。固體電介質(zhì)的電導分為體積電導和表面電導。分別表示電介質(zhì)內(nèi)部和表面在電場中傳導電流的能力。中性或弱極性固體介質(zhì)的體積電導主要由雜質(zhì)離解引起；其本身分子不容易發(fā)生離解。極性固體介質(zhì)除雜質(zhì)離解外本身分子離解為自由離子也是形成體積電導的主要因素。 影響因素有電場強度、溫度、雜質(zhì)。電場強度影響與液體介質(zhì)類似。電場強度影響中，沒有飽和區(qū)，因為固體發(fā)生碰撞游離的場強高，發(fā)生游離前陰極就能發(fā)射電子，形成電子電導。溫度和雜質(zhì)的影響與液體也相似。表面電導主要是附著于介質(zhì)表面的水分和其他污物引起的。表面形成水膜能造成明顯的電導。除水分外如還有塵埃等污穢，則污穢中所含的鹽類電解質(zhì)溶于水后形成大量自由離子，使電導顯著增大。親水性物質(zhì)能在表面形成水膜，如玻璃、陶瓷等憎水性物質(zhì)不易吸收水分，只能在其表面