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影響液體電介質(zhì)電壓擊穿的因素
閱讀：1165發(fā)布時間：2024-3-28
影響液體電介質(zhì)電壓擊穿的因素
液體電介質(zhì)電壓擊穿的大小既決定于其自身品質(zhì)的優(yōu)劣，也與外果因素，如溫度、電壓有關。
1.液體電介質(zhì)的自身品質(zhì)
液體電介質(zhì)的品質(zhì)決定于其所含雜質(zhì)的多少。含雜質(zhì)越多， 品質(zhì)越差，電壓擊穿越低。變壓器油的品質(zhì)通常采用標準油杯中變壓器油的工頻電壓擊穿來衡量。由于在均勻電場中雜質(zhì)對電壓擊穿的影響要比在不均勻電場中大，所以標準油杯中電極做成如圖2-12所示的形狀。
下面具體討論影響品質(zhì)的各種因素與電壓擊穿的關系。
(1)含水量。含水量對液體電介質(zhì)電壓擊穿影響較大。當含水量極微小時，水分均以溶解狀態(tài)存在，它對電壓擊穿影響不大。當含水量增加到超過溶解度時(25℃時水在變壓器油中的溶解度為50ppm， 1ppm為1%的體積含量)，多余的水分常以懸浮狀態(tài)出現(xiàn)。這種懸浮狀態(tài)的小水滴在電場作用下極化并形成小橋，導致擊穿，所以電壓擊穿隨含水量增加而降低。當含水量超過0.02%時，多余的水分沉淀到容器底部，電壓擊穿不再降低。
(2)含纖維量。含纖維量越多，越易形成纖維小橋，則電壓擊穿越低。由于纖維具有很強的吸附水分能力，所以吸濕的纖維對電壓擊穿影響更大。
(3)含氣量。當含氣量很小時，溶解狀態(tài)的氣體對電壓擊穿影響很小。但當含氣量增加而出現(xiàn)自由狀態(tài)的氣體時，將使電壓擊穿隨含氣量增加而降低。
2.溫度
溫度對液體電介質(zhì)電壓擊穿的影響隨介質(zhì)的品質(zhì)、電場的均勻程度以及電壓種類的不同而異。圖2-13為在標準油杯中變壓器油的工頻電壓擊穿與溫度的關系。當溫度由0℃開始逐漸上升時，水在油中的溶解度逐漸增大，原來懸浮狀態(tài)的水分逐漸轉化為溶解狀態(tài)，故油的電壓擊穿逐漸升高；當溫度超過60~80℃ 時，溫度再升高，則水分開始汽化，油亦將逐漸汽化，產(chǎn)生氣泡，又使電壓擊穿降低，從而在60~80℃時出現(xiàn)最大值。在0~5℃時，油中水分是懸浮狀態(tài)為最多，此時小橋最易形成，故電壓擊穿達最小值。溫度降低，水滴將凝結成冰粒，其介電系數(shù)與油相近，電場畸變減弱，再加上油黏度增大，小橋不易形成，故此時變壓器油的電壓擊穿隨溫度的下降反而提高。
3.壓力
不論電場均勻與否，工程上用的變壓器油在工頻電壓作用下，其電壓擊穿隨壓力增加而增大，這是因為壓力增大時，氣體在油中溶解度增大的緣故。
4.電壓作用時間
液體電介質(zhì)的擊穿過程存在發(fā)熱，伴隨有溫度的升高，而溫度的升高需要一定的時間。當電壓非常高時，在加壓后短至幾個微秒時的擊穿表現(xiàn)為電擊穿，此時雜質(zhì)形成小橋的作用來不及顯示出來，因此電壓擊穿很高。當電壓作用時間大于毫秒級時，擊穿將發(fā)展為熱擊穿，一般情況下液體電介質(zhì)的擊穿都屬于熱擊穿。電壓擊穿隨電壓作用時間增加而降低。但在油不太臟的情況下，1min的電壓擊穿與長時間的電壓擊穿相差不大。為此，變壓器油的工頻耐壓試驗(即品質(zhì)試驗)通常加壓1min。
5. 電場均勻程度
電場愈均勻，水分等雜質(zhì)對電壓擊穿的影響愈大，電壓擊穿的分散性也愈大，電壓擊穿也愈高。當絕緣油的純度較高時，改善電場的均勻程度使工頻或直流電壓下的電壓擊穿明顯提高。而品質(zhì)較差的絕緣油，雜質(zhì)的聚集和排列已使電場畸變，改善電場以提高電壓擊穿的作用并不明顯。
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