影響液體電介質(zhì)電壓擊穿的因素

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)。

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(lái)衡量。由于在均勻電場(chǎng)中雜質(zhì)對(duì)電壓擊穿的影響要比在不均勻電場(chǎng)中大，所以標(biāo)準(zhǔn)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(guān)系。

(1)含水量。含水量對(duì)液體電介質(zhì)電壓擊穿影響較大。當(dāng)含水量極微小時(shí)，水分均以溶解狀態(tài)存在，它對(duì)電壓擊穿影響不大。當(dāng)含水量增加到超過(guò)溶解度時(shí)(25℃時(shí)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(chǎng)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(guò)0.02%時(shí)，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(qiáng)的吸附水分能力，所以吸濕的纖維對(duì)電壓擊穿影響更大。

(3)含氣量。當(dāng)含氣量很小時(shí)，溶解狀態(tài)的氣體對(duì)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(shí)，將使電壓擊穿隨含氣量增加而降低。

2.溫度

溫度對(duì)液體電介質(zhì)電壓擊穿的影響隨介質(zhì)的品質(zhì)、電場(chǎng)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(shí)，水在油中的溶解度逐漸增大，原來(lái)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(guò)60~80℃ 時(shí)，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(shí)出現(xiàn)最大值。在0~5℃時(shí)，油中水分是懸浮狀態(tài)為最多，此時(shí)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(chǎng)畸變減弱，再加上油黏度增大，小橋不易形成，故此時(shí)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(chǎng)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?yàn)閴毫υ龃髸r(shí)，氣體在油中溶解度增大的緣故。

4.電壓作用時(shí)間

液體電介質(zhì)的擊穿過(guò)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(shí)間。當(dāng)電壓非常高時(shí)，在加壓后短至幾個(gè)微秒時(shí)的擊穿表現(xiàn)為電擊穿，此時(shí)雜質(zhì)形成小橋的作用來(lái)不及顯示出來(lái)，因此電壓擊穿很高。當(dāng)電壓作用時(shí)間大于毫秒級(jí)時(shí)，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(shí)間增加而降低。但在油不太臟的情況下，1min的電壓擊穿與長(zhǎng)時(shí)間的電壓擊穿相差不大。為此，變壓器油的工頻耐壓試驗(yàn)(即品質(zhì)試驗(yàn))通常加壓1min。

5. 電場(chǎng)均勻程度

電場(chǎng)愈均勻，水分等雜質(zhì)對(duì)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(shí)，改善電場(chǎng)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(chǎng)畸變，改善電場(chǎng)以提高電壓擊穿的作用并不明顯。