影響擊穿電壓的因素

【模塊描述】本模塊介紹影響液體電介質(zhì)擊穿電壓的因素。通過(guò)各種雜質(zhì)因素的分析，掌握不同因素對(duì)液體電介質(zhì)擊穿電壓的影響結(jié)果。

【正文】

一、液體電介質(zhì)品質(zhì)的影響

1.化學(xué)成分

礦物油中各種成分含量的比例對(duì)油的理化性能有一定影響，對(duì)油的短時(shí)耐電強(qiáng)度則沒(méi)有明顯影響。

2.含水量

在一定溫度下油內(nèi)最多含有水分25℃時(shí)約為0.2g/L，70~80℃時(shí)約為0.5g/L。水在變壓器油中有兩種狀態(tài)：一種是溶解狀態(tài)，這種狀態(tài)的水分對(duì)油的耐電強(qiáng)度影響不大；另一種是懸浮狀態(tài)，這種狀態(tài)的水分對(duì)油的耐電強(qiáng)度影響很大。如圖TYBZ01403007-1所示，變壓器油的含水量H在1×10^-4時(shí)已使汕的擊穿強(qiáng)度降得很低。含水量再增大時(shí)，對(duì)油的擊穿強(qiáng)度不會(huì)有更大的影響，因?yàn)檫@種情況下，大部分水分將沉降到油杯的底部而不再影響油的擊穿。

水分在油中存在的狀態(tài)可隨著溫度的變化而轉(zhuǎn)化。

在常溫下即使有萬(wàn)分之一的水分，有的擊穿場(chǎng)強(qiáng)都會(huì)降到干燥時(shí)的15%~30%。

3.含纖維量

纖維易在電場(chǎng)力的作用下定向排列，形成小橋，同時(shí)易與水分聯(lián)合作用使擊穿場(chǎng)強(qiáng)明顯下降。

4. 含碳量

細(xì)而分散的炭粒對(duì)油的耐電強(qiáng)度的影響并不顯著，但炭粒與水分、雜質(zhì)混合沉淀于電氣設(shè)備固體介質(zhì)表面，形成油泥，則易造成沿固體介質(zhì)表面放電，并影響散熱。

5.含氣量

當(dāng)油中還含有其他雜質(zhì)時(shí)，擊穿電壓的下降程度隨雜質(zhì)的種類(lèi)和數(shù)量而異。總體上，絕緣油溶解氣體短時(shí)間內(nèi)對(duì)油的性能影響不大，耐電強(qiáng)度只有少量降低，但外界因素使溶解于油中的氣體析出，會(huì)使有的耐電強(qiáng)度有較大的降低，另外溶解于油中的氧氣會(huì)加速油泥的形成。

二、電壓作用時(shí)間的影響

油間隙的擊穿電壓會(huì)隨電壓作用時(shí)間的增加而下降，加電壓時(shí)間還會(huì)影響油的擊穿性質(zhì)。

電壓作用時(shí)間為數(shù)十到數(shù)百微秒時(shí)，雜質(zhì)的影響還不能顯示出來(lái)，仍為電擊穿，這時(shí)影響油間隙擊穿電壓的主要因素是電場(chǎng)的均勻程度；電壓作用時(shí)間更長(zhǎng)時(shí)，雜質(zhì)開(kāi)始聚集，油隙的擊穿開(kāi)始出現(xiàn)熱過(guò)程，于是擊穿電壓再度下降，為熱擊穿。

三、電場(chǎng)的影響

若為優(yōu)質(zhì)油，保持油不變，而改善電場(chǎng)均勻度，能使工頻擊穿電壓顯著增大，也能大大提高其沖擊擊穿電壓。

在沖擊電壓下，由于雜質(zhì)來(lái)不及形成小橋，故改善電場(chǎng)總是能顯著提高油間隙的沖擊擊穿電壓，而幾乎與油的品質(zhì)好壞無(wú)關(guān)。

四、溫度的影響

油的擊穿電壓與溫度的關(guān)系比較復(fù)雜，隨電場(chǎng)的均勻度、油的品質(zhì)以及電壓類(lèi)型的不同而異，特別是與油的含水量有很大的關(guān)系。不論在均勻電場(chǎng)中還是不均勻電場(chǎng)中，隨溫度上升，沖擊擊穿電壓均單調(diào)地稍有下降。圖TYBZ01403007-2 表示標(biāo)準(zhǔn)油杯中變壓器油的工頻擊穿電壓與溫度的關(guān)系，由圖可見(jiàn)，干燥油的擊穿強(qiáng)度與溫度沒(méi)有多大關(guān)系，但受潮的油的擊穿強(qiáng)度與溫度有很大的關(guān)系。在0~80℃的范圍內(nèi)，油的擊穿強(qiáng)度隨溫度的圖上升而顯著提高，這是因?yàn)樗衷谟椭械娜芙庾兌入S溫度的升高而增加，使懸浮狀態(tài)的水分減少的緣故。溫度再升高時(shí)，由于油中水分汽化，使擊穿強(qiáng)度下降，但仍比室溫時(shí)的高。

五、壓力的影響

不論電場(chǎng)均勻度如何，工業(yè)純變壓器油的工頻擊穿電壓總是隨油壓的增加而增加，這是因?yàn)橛椭袣馀莸碾婋x電壓增高和氣體在油中的溶解度增大的緣故。經(jīng)過(guò)脫氣處理的油，其工頻擊穿電壓幾乎與油壓無(wú)關(guān)。

【思考與練習(xí)】

1.為什么油間隙的擊穿電壓會(huì)隨電壓作用時(shí)間的增加而下降？

2.液體介質(zhì)的擊穿與溫度有何關(guān)系？

3.為什么充油電纜通常要加油壓？

4.為什么經(jīng)脫氣處理的油，其工頻擊穿電壓與油壓無(wú)關(guān)？