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影響液體電介質(zhì)電壓擊穿的因素

更新時間:2024-03-28      點擊次數(shù):867

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(guān)。

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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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)油杯中電極做成如圖2-12所示的形狀。

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下面具體討論影響品質(zhì)的各種因素與電壓擊穿的關(guān)系。

(1)含水量。含水量對液體電介質(zhì)電壓擊穿影響較大。當(dāng)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(dāng)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(dǎo)致擊穿,所以電壓擊穿隨含水量增加而降低。當(dāng)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(dāng)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(dāng)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(biāo)準(zhǔn)油杯中變壓器油的工頻電壓擊穿與溫度的關(guān)系。當(dāng)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(zhuǎn)化為溶解狀態(tài),故油的電壓擊穿逐漸升高;當(dāng)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(dá)最小值。溫度降低,水滴將凝結(jié)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。

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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(dāng)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(dāng)電壓作用時間大于毫秒級時,擊穿將發(fā)展為熱穿,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(dāng)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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