提高液体电介质击穿电压的方法

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1.3液体电绝缘介质及其击穿特性

1.3液体电绝缘介质及其击穿特性

变压器油的电气性能
3)击穿电压
变压器油绝缘强度限值(kV)
设备额定电压
击穿电压(kV)
运行中
新油
15及以下
≥20
≥25
20~35
≥30
≥35
63~220
≥35
≥40
330
≥45
≥50
500
≥50
≥60
三、变压器油的运行要求
运行中的变压器需要补充变压器油时,应首先查明原变压器油种类,然后填入相同牌 号的变压器油,原则上不同种类的变压器油是不能随意混合的。
❖1 变压器油
二、变压器油的基本特性
由于矿物绝缘油是由各种烃类组成,因此在运行中受温度、 空气、金属、电场等的影响,会逐渐劣化,如遇高温过热等设 备故障,则油质劣化加速,因此电力系统对油品的性能、质量 是有严格要求的。变压器油为了能很好地发挥它在绝缘、散热 以及灭弧等多方面的功能作用,其本身必须具备良好的化学、 物理和电气等方面的的基本特性。
变 压 器 油 对 比
变压器油的物理性质
3)油的荧光:将优质油盛在玻璃杯,在两侧呈现出乳绿或蓝紫 色的反射光线作为荧光。使用过的油荧光变弱或完全没有荧光, 则说明油中含有杂质或分解物。
4)油的气味:优质的油应当没有气味或者只有一点煤油味,有焦味表 示油干燥时方法不对或者是使用该油的设备有故障;严重老化的油会 发出酸味,励磁调压开关的油会发出乙炔气味
❖1 变压器油
一、变压器油的作用
(二)散热冷却作用
变压器在带电运行过程中,由于绕组有电流通过,它必然会发热。 如果不将绕组内的这种热量散发出来,会使绕组和铁心内积蓄的热 量越积越多而使铁心内部温度升高,从而损坏绕组外部包覆的固体 绝缘,以致于烧毁绕组。若使用变压器油,绕组内部产生的这部分 热量,先是被油吸收,然后通过油的循环使热量散发出来,从而保 证设备的安全运行。

(完整)高电压技术复习题(2)

(完整)高电压技术复习题(2)

1、电子极化具有以下四种类型:电子位移极化;离子位移极化;转向极化;空间电荷极化。

2、电子位移极化电场中的所有电介质内都从在电子位移极化,它是弹性的并不引起能量损耗,完成极化的时间极短,该时间已于可见光相近;单元粒子的电子极化电矩与温度有关,温度的变化只是通过介质密度的变化(即介质单位体积中粒子数的变化)才使介质的电子位移极化率发生变化。

3、离子位移极化在大多数情况下,离子位移极化有微量的能量损耗。

电介质的离子位移极化率随温度的升高而略有增大。

这是由于温度升高时电介质的体积膨胀,离子间的距离增大,离子间相互作用的弹性力减弱的结果。

4、转向极化外电场愈强,极性分子的转向定向就愈充分,转向极化就愈强烈。

转向极化的建立需较长的时间。

并伴有能量损耗。

5、空间电荷极化以上三种极化都是带电质点的弹性位移或转向形成的空间电荷极化的机理与上述不同,它是由带电质点(电子或正、负离子)的移动而形成的;在电场作用下,带电质点在电介质中移动时可能被晶格缺陷捕获或在两层介质的界面上堆积,造成电荷在电介质中新的分布从而产生电矩。

这种极化称为空间电荷极化。

5、气体介质的相对介电常数由于气体物质分子间的距离相对很大,即气体的密度很小,气体的极化率也就很小,故一切气体的相对介电常数都接近于1。

任何气体的相对介电常数均随温度的升高而减小,随压力的增大而增大,但其影响过程都很小。

6、中性液体介质中性液体介质的相对介电常数不大,其值在1.8~2.8范围内;7、极性液体介质低温时分子间的黏附力强,转向较难,转向极化对介电常数的贡献较小,随着温度的升高,分子间的黏附力减弱,转向极化对介电常数的贡献就较大,介电常数随之增大;另一方面,温度升高时,分子的热运动加强,对极性分子定向排列的干扰也随之增强,阻碍转向极化的完成,所以当温度进一步升高时介电常数反而趋向减小。

当频率相当低时,极性分子来得及跟随电场交变转向,介电常数较大,并且接近于直流电压下测得的介电常数,当频率超过某一临界值时,极性分子的转向就跟不上电场的变化,介电常数就开始减小,随着频率的增高介电常数最终接近于自由电子位移极化所引起的介电常数值。

高电压技术总结(考试资料)

高电压技术总结(考试资料)

高电压技术总结专题一:高电压下气体、液体、固体放电原理1、绝缘的概念:将不同电位的导体分开,使之在电气上不相连接。

具有绝缘作用的材料称为电介质或绝缘材料。

2、电介质的分类:按状态分为气体、液体和固体三类。

3、极化的概念:在外电场作用下,电介质的表面出现束缚电荷的现象叫做电介质极化。

4、极化的形式:电子式极化、离子式极化、偶极子式极化;夹层式极化。

(前三种极化均是在单一电介质中发生的。

但在高压设备中,常应用多种介质绝缘,如电缆、变压器、电机等)5、电子式极化:由于电子发生相对位移而发生的极化。

特点:时间短,弹性极化,无能量损耗。

[注]:存在于一切材料中。

6、离子式极化:离子式极化发生于离子结构的电介质中。

固体无机化合物(如云母、陶瓷、玻璃等)多属于离子结构。

特点:时间短,弹性极化,无能量损耗。

[注]:存在于离子结构物质中。

7、偶极子极化:有些电介质具有固有的电矩,这种分子称为极性分子,这种电介质称为极性电介质(如胶木、橡胶、纤维素、蓖麻油、氯化联苯等)。

特点:时间较长,非弹性极化,有能量损耗。

[注]:存在于极性材料中。

8、夹层式极化特点:时间很长,非弹性极化,有能量损耗。

[注]:存在于多种材料的交界面;当绝缘受潮时,由于电导增大,极化完成时间将大大下降;对使用过的大电容设备,应将两电极短接并彻底放电,以免有吸收电荷释放出来危及人身安全。

9、为便于比较,将上述各种极化列为下表:10、介电常数:[注]:用作电容器的绝缘介质时,希望大些好。

用作其它设备的绝缘介质时,希望小些好。

11、电介质电导:电介质内部带点质点在电场作用下形成电流。

金属导体:温度升高,电阻增大,电导减小。

绝缘介质:温度升高,电阻减小,电导增大。

12、绝缘电阻:在直流电压作用下,经过一定时间,当极化过程结束后,流过介质的电流为稳定电流称为泄漏电流,与其对应的电阻称为绝缘电阻。

(1)介质绝缘电阻的大小决定了介质中泄漏电流的大小。

(2)泄漏电流大,将引起介质发热,加快介质的老化。

简述提高液体电介质击穿电压的方法

简述提高液体电介质击穿电压的方法

简述提高液体电介质击穿电压的方法哎呀,这可是个不简单的问题啊!不过别着急,我这个老司机来给你讲讲提高液体电介质击穿电压的方法。

我们得明白什么是击穿电压。

简单来说,击穿电压就是指在某种条件下,液体电介质的表面会出现一种叫做“电离”的现象,从而产生一个电子气体。

这个电子气体会在液体电介质内部形成一种导电通道,使得电流能够流过液体电介质。

而提高击穿电压呢,就是让这个电子气体更密集地分布在液体电介质表面,从而增加电流的流动能力。

那么,提高液体电介质击穿电压的方法有哪些呢?这里我就给你一一道来:1. 提高温度:这是最简单的方法之一啦!你可以把液体电介质放在一个高温的环境中,让它升温。

这样一来,电子气体就会更加活跃,从而提高击穿电压。

当然了,这个方法也有局限性,就是有些液体电介质在过高的温度下可能会发生化学反应,导致性能下降。

2. 增加压力:你也可以尝试给液体电介质施加一定的压力。

这个方法的原理是利用压力来改变液体电介质的分子间距和排列方式,从而影响电子气体的形成和分布。

当然了,这个方法也需要根据具体的液体电介质来调整压力大小。

3. 加入添加剂:有时候,你可以通过加入一些特殊的添加剂来提高液体电介质的击穿电压。

比如说,你可以添加一些能够增强电子气体活性的物质,或者添加一些能够调节电子气体分布的物质。

当然了,这个方法需要根据具体的应用场景来选择合适的添加剂。

4. 优化材料结构:你还可以通过优化液体电介质的结构来提高击穿电压。

比如说,你可以改变液体电介质的晶格结构、分子结构等等。

这个方法需要进行大量的实验研究和理论分析才能找到最合适的结构方案。

好了,以上就是我给大家介绍的提高液体电介质击穿电压的方法啦!希望对你们有所帮助哦!记得要多多实践和探索哦!。

高电压提纲附答案 (2)

高电压提纲附答案 (2)

高电压复习纲要学习情境一1、云母绝缘材料由哪几部分组成?云母制品的种类及用途答:组成:介电材料,补强材料,粘结剂种类:云母带:具有良好的电气和力学性能,在室温下具有柔软性,可以连续包绕电机线圈,经浸渍或模压成型为电机线圈主绝缘云母板:柔软云母板在常态时具有柔软性,任意弯曲而不破裂;塑型云母板在常温下是硬质板状材料,加热时变软,继续加热加压可以塑制成不同形状的绝缘构件云母箔:一般在电机、电器中用作卷烘式绝缘以及转子铜排绝缘2、钢化玻璃的用途答:用途:钢化玻璃绝缘子、制真空器件、发光器件显示外壳、绝缘。

3、常见的合成树脂材料有哪些?热塑性树脂与热固性树脂的区别?答:种类:交联聚乙烯,酚醛树脂,环氧树脂,聚乙烯,聚氯乙烯区别:热塑性树脂是加热成型后冷却硬固,再加热又软化,可以多次反复成型。

具有可溶性的树脂热固性树脂在热压成型后成为不溶熔的固化物,再加热也不软化,也就是只能塑制一次4、六氟化硫气体的性质答:物理性质:常态下,纯净的SF6气体为无色无味,无毒,不燃的惰性气体,容易液化化学性质:非常稳定,在空气中不燃烧,不助燃。

在150摄氏度下不与水、酸、碱、卤素及绝缘材料作用,在500摄氏度以下不分解,但温度超过600摄氏度时,SF6气体将产生部分热分解5、变压器的主绝缘和纵绝缘答:主绝缘:是绕组与接地部分之间以及绕组之间的绝缘纵绝缘:是指同一绕组的匝间、层间以及与静电屏之间的绝缘6、何为游离?按照能量来源的不同,游离分为哪几种形式?气体中带点质点的消失形式有哪几种?答:游离定义:中性原子从外界获得足够的能量,使原子中的一个或几个电子完全脱离原子核的束缚而成为自由电子和正离子(即带点质点)的过程游离形式:按照能量来源不同,可分为:碰撞游离,光游离,热游离,表面游离消失形式;带电质点受电场力的作用流入电极;带电质点的扩散;带电质点的复合7、汤逊理论的要点是什么?适用条件是什么?答:要点:均匀电场中,气体间隙的击穿主要由电子的碰撞游离和正离子撞击阴极表面造成的表面游离所引起的适用条件:在均匀电厂,低气压,短间隙的条件8、巴申定律的主要内容是什么?答:击穿电压Ub是气压P和间隙距离d乘积的函数:Ub=f(Pd)9、流注理论的要点是什么?适用条件是什么?答:要点:电子的碰撞游离和空间光游离是形成自持放电的主要因素,空间电荷对电场的畸变作用是产生光游离的重要原因适用条件:不均匀电场,高气压,长间隙的条件10、何为电晕放电?它有何危害?限制电晕的方法有哪些?答:定义:当电场极不均匀时,随间隙上所加电压的升高,在曲率半径小的电极附近,电场强度将先达到引起游离过程的数值,间隙在这一局部区域形成自持放电在高场强区,会出现蓝紫色的晕光,并发出“咝咝”的响声危害:产生能量损耗;产生高频电磁波,干扰信号;产生臭氧,氮氧化物,有腐蚀作用方法:改进电极形状,增大电极的曲率半径;对输电线路采用分裂导线11、何为极性效应?正棒——负棒和负棒——正棒间隙击穿电压和起晕电压之间的关系答:定义:对于电极形状不对称的不均匀电场间隙,如棒-板间隙,棒的极性不同,间隙的起晕电压和击穿电压不同。

1.3液体电绝缘介质及其击穿特性

1.3液体电绝缘介质及其击穿特性

小桥理论
极性分子
水分
纤维 被游离的气体 气泡小桥 气泡游离
在E作用下 在电极间
逐渐排列成小桥
将间隙接通
形成气泡
水分汽化
发热
泄漏电流
从而导致油间隙的击穿
杂质“小桥”形成带有统计性,因而工程液体电介质的击穿电压有较大的分散性。
2
液体电介质的击穿
液体电介质通常用标准试油杯按标准试验方法测得的工频击穿电压来 衡量其品质的优劣。
新油或良好的变压器油,介质损耗角常温时(20~30℃)一般在
0.1%以下,运行中油的介质损耗角一般不大于0.5%。
变压器油的电气性能 3)击穿电压
变压器油绝缘强度限值(kV) 设备额定电压 15及以下 20~35 63~220 330 500 击穿电压(kV) 运行中 ≥20 ≥30 ≥35 ≥45 ≥50 新油 ≥25 ≥35 ≥40 ≥50 ≥60
1
变压器油
一、变压器油的作用
(一)绝缘作用
在电气设备中,变压器油将不同电位的带电部分隔离开来,使不致 于形成短路。因为空气的介电常数为1.0,而变压器油的介电常数为 2.25。油的绝缘强度要比空气的大得多。变压器绕组之间充满了变 压器油,增加了耐电强度,绝缘就不会被击穿,并且随着油的质量 提高,设备的安全系数就越大。
1
变压器油
二、变压器油的基本特性
由于矿物绝缘油是由各种烃类组成,因此在运行中受温度、 空气、金属、电场等的影响,会逐渐劣化,如遇高温过热等设 备故障,则油质劣化加速,因此电力系统对油品的性能、质量 是有严格要求的。变压器油为了能很好地发挥它在绝缘、散热 以及灭弧等多方面的功能作用,其本身必须具备良好的化学、 物理和电气等方面的的基本特性。

液体和固体电介质的击穿特性

液体和固体电介质的击穿特性
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三、提高液体电介质击穿电压的方法
1. 提高以及保持油的品质 采用过滤等手段消除液体中的杂质,并且防止液体与空气接触从空气中吸收 水分。该方法能够避免形成杂质“小桥”,从而达到提高击穿电压的目的。 2. 复盖层 在金属表面紧贴一层固体绝缘薄层,使“小桥”不能直接接触电极,从而在 很大程度上减小了泄漏电流,阻断了“小桥”热击穿的发展。适用于油本身品质较 差,电场较均匀、电压作用时间较长的情况。在变压器中常利用较薄的绝缘纸包裹 高压引线和绕组导线。
➢ 电压作用时间为数十到数百微秒时,杂质的影响 还不能显示出来,仍为电击穿,这时影响油隙击 穿电压的主要因素是电场的均匀程度;
➢ 电压作用时间更长时,杂质开始聚集,油隙的击 穿开始出现热过程,于是击穿电压再度下降,为 热击穿。
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5、油压的影响
不论电场均匀度如何,工业纯变压器油的工频击穿电 压总是随油压的增加而增加,这是因为油中气泡的电离电 压增高和气体在油中的溶解度增大的缘故。
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(三)工程用变压器油的击穿过程及其特点
可用气泡击穿理论来解释击穿过程,它依赖于气泡的形 成、发热膨胀、气泡通道扩大并积聚成小桥,有热的过程,属 于热击穿的范畴。
由于水和纤维的εr很大,易沿电场方向极化定向, 并排列成杂质小桥。
发生两种情况:
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击穿理论——(3)电化学击穿理论
介质劣化的结果。
介质的局部区域发生局部放电,这种放电并不立即形成贯穿性通道
,而是非完全击穿,它使介质引起化学离解,形成树枝状通道,这 些树枝状通道,随时间推移不断伸长,使绝缘进一步劣化,最终发 展到整个电介质击穿。

液体和固体电介质的击穿特性解读

液体和固体电介质的击穿特性解读

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
一、 击穿机理——(1)电击穿理论

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,从而导致击穿
电击穿的特点:电压作用时间短,击穿电压高,击穿电压与环
境温度无关,与电场均匀程度有密切关系,与电压作用时间关 系很小。
当固体电介质的介质损耗很小、有良好的散热条件,且内部不
存在局部放电,这种情况下发生的击穿通常是电击穿。其击穿
场强一般可达105~106kV/m 。
击穿理论——(2)热击穿理论
3.1液体电介质的击穿特性
液体电介质的击穿机理
影响液体电介质击穿电压的因素
提高液体电介质击穿电压的方法
液体电介质不仅具有较高的电气强度,而且它的流 动性使其还具有散热和灭弧作用,同时可以与固体 介质结合,填充固体电介质的空隙,从而大大提高 绝缘的局部放电起始电压和绝缘的电气强度 液体介质主要有天然的矿物油(变压器油、电容器 油和电缆油)和人工合成油(硅油)
发生两种情况:
(1)杂质小桥尚未接通电极时,则纤维等杂质 与油串联,由于纤维的εr大以及含水分纤维的电 导大,使其端部油中电场强度显著增高并引起电离,
于是油分解出气体,气泡扩大,电离增强,这样下
去必然会出现由气体小桥引起的击穿。
(2)如果杂质小桥尚未接通电极,因小桥的电 导大而导致泄漏电流增大,发热会促使汽化,气 泡扩大,发展下去会出现气体小桥,使油隙发生 击穿。
3 电场均匀度 在冲击电压下,由于杂质来不及形成小桥,故改善电 场总是能显著提高油隙的冲击击穿电压,而与油的品 质好坏几乎无关。 优质油:保持油不变,而改善电场均匀度,能使工频 击穿电压显著增大,也能大大提高其冲击击穿电压。 品质差的油:改善电场对于提高其工频击穿电压的效 果较差。
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气泡击穿理论
认为液体分子由电子碰撞或在电场作用 下因其他原因而产生气泡,由气泡内气 体放电而引起液体介质的热击穿。
2.非纯净液体电介质的小桥击穿理论
(a)
(b)
图1-1 受潮纤维在电极间定向示意图 (a)形成“小桥”;(b)未形成“小
桥”
小桥理论:液体中的杂质在电场力的作用下,逐渐沿电 力线方向排列成杂质的“小桥”,(由于水和纤维的相对介电
任务1.3.1 变压器油
了解变压器油的基本特性和用途,熟悉变压器油的 运行要求
一 变压器油的作用 二 变压器油的基本特性 三 变压器油的运行要求
任务1.3.2 液体电介质的击穿
一、液体电介质的击穿机理
1.纯净液体电介质的击穿理论
在高 电场 下发 生击 穿的 机理
电击穿理论
以液体分子由电子碰撞而发生游离 为前提条件
穿 电 压 的 因 素
,质油下5油击.因对间降中 穿图压“ 击 隙 。变含 电30图力-2压小 穿 击有 压003变3器--桥 电 穿4气 都压在0油4” 压 电体随器标的在来的压油时油准工标0的不影随0试,的准频.0工及响所油2试击不压含频杯油穿形都加论力水4击中杯电0成很电量电增受穿(中压(t,小压(场大潮电间%(和0℃无。作)的压.是而隙0间含8)4油0和论用距否提隙水温电时离距量均 高度2离场 间的1匀 。.5的22关m的均0但,.关5m系m增匀在其)系m加与冲工)而否击频,杂 电压下,压力对油间隙的击穿电压基本无影响。
常数分别为81和6~7,比油的介电常数1.8~2.8大得多,所以
这些杂质易极化而在电场方向排列成小桥。)由于组成此小桥 的纤维及水分电导较大,使泄漏电流增加,进而使“
小桥”强烈发热,使油和水局部沸腾汽化,最后沿此“气
桥”发生击穿。这种形式的击穿是和热过程紧密相连的。
二、影响液体电介质击穿电压的因素
影 1.杂质(悬浮水、纤维)

液 2.温度
体 电 介 质 击
U(3b有.4电0 场的均匀程度 效k电穿杂V4值U(效k.场电质电Vb)值2越 压 对有压0)64均 的 其作00 匀 影 击用, 响 穿时杂越电间质大压对。影油在响干在电很燥工场小的频极。油电不在压均冲作 匀 击的 电用情 压下况 作的下 用击, 下
液体电介质通常用标准试油杯按标准试验 方法测得的工频击穿电压来衡量其品质的 优劣。而不用击穿场强
对变压器油,其标准油杯中的击穿电压一 般为Ub>25~40kV 。 对电容器油及电缆油,其标准油杯中的击 穿电压一般为Ub>50~60kV 。
图1-2 电子式试油器
标准试 油杯
1
平板电 2极间的 2.5mm 间隙
三、提高液体电介质击穿电压的方法
1.提高及保持油的品质
过滤
防潮
祛气
2.采用固体介质降低杂质的影响
覆盖层 绝缘层
作用:限制泄漏电流,阻止杂质“小桥”的发 展 可减小油中杂质的危害,绝缘层承担一定电 压,使油中最大场强降低。


既能阻止杂质“小桥”的形成,又能改善间 隙中电场均匀程度。
图1-5 真空滤油机
包覆盖层
包绝缘层
屏障
图1-6 变压器内部降低杂质影响的措施

•工程中的液体电介质的击穿过程用“小桥”理论解释。影响液体 电介质击穿电压的最主要因素是液体电介质的品质。提高液体 电介质击穿电压的方法也主要是提高液体电介质的品质,防止 液体电介质中“小桥”的形成。
子情境1.3液体绝缘材料及其击穿特性
要求
熟悉液体电介质击穿机理和影响击穿电 压的因素能正确运用提高液体电介质击穿 电压的方法
知识点
•液体电介质的击穿机理 •影响液体电介质击穿电压的因素 •提高液体电介质击穿电压的方法 •电介质的耐热性能
重点和难点
•影响液体电介质击穿电压的因素 •提高液体电介质击穿电压的方法
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