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掌握不同因素对固体电介质击穿电压的影响结果

更新时间:2024-06-07      点击次数:162

【模块描述】本模块介绍影响固体电介质击穿电压的因素。通过定性分析,掌握不同因素对固体电介质击穿电压的影响结果。

【正文】

影响固体电介质击穿电压的因素有电压作用时间,电场均匀程度、温度、受潮、累积效应、电压种类和机械负荷。

掌握不同因素对固体电介质击穿电压的影响结果


1.电压作用时间

固体电介质的击穿形式与电压作用时间密切相关,如图TYBZ01403003-1所示。如果电压作用时间很短(例如0.1s以下),固体介质的击穿往往是电击穿击穿电压也较高;电压作用时间达数小时才引起击穿,则热击穿往往起主要作用;电压作用时间长达数十小时甚至几年才发生击穿时,大多属于电化学击穿畴。电击穿和热击穿有时很难分清,例如在工频交流1min耐压试验中的试品被击穿,常常是电和热双重作用的结果。

随着电压作用时间的增长,击穿电压将下降。图TYBZ01403003-2为油浸电工纸板击穿电压电压作用时间的关系。

2.电场均匀程度

处于均匀电场中的固体介质,其击穿电压往往较高,且随介质厚度的增加近似地成线性增大;若在不均匀电场中,介质厚度增加使电场更不均匀,于是击穿电压不再随厚度的增加而线性上升。当厚度增加使散热困难到可能引起热击穿时,增加厚度的意义就更小了。

掌握不同因素对固体电介质击穿电压的影响结果

常用的固体介质一般都含有杂质和气隙,这时即使处于均匀电场中,介质内部的电场分布也是不均匀的,最大电场强度集中在气隙处,使击穿电压下降。

如果经过真空干燥、真空浸油或浸漆处理,则击穿电压可明显提高。

3.温度

固体介质在某个温度范围内其击穿性质属于电击穿,这时的击穿场强很高,且与温度几乎无关。超过某个温度后将发生热击穿,温度越高热击穿电压越低;如果其周围媒质的温度也高,且散热条件又差,热击穿电压更低。因此,以固体介质作绝缘材料电气设备,如果某处局部温度过高,在工作电压下即有热击穿的危险。

不同的固体介质其耐热性能和耐热等级是不同的,因此它们由电击穿转为热击穿的临界温度一般也是不同的。

4. 受潮

受潮对固体介质击穿电压的影响与材料的性质有关。

对不易吸潮的材料,如果乙烯、聚四氟乙烯等中性介质,受潮后击穿电压仅下降一半左右:对容易吸潮的极性介质,如棉纱、纸等纤维材料,吸潮后的击穿电压可能仅为干燥时的百分之几或更低,这是因电导率和介质损耗大大增加的缘故。所以高压绝缘结构在制造时要注意除去水分,在运行中要注意防潮,并定期检查受潮情况。

5.累积效应

由于固体介质的绝缘损伤是不可恢复的,并具有累积效应。显然,它会导致固体介质击穿电压的下降。因此,对这些电气设备进行耐压试验,加电压的次数和试验电压值应考虑这种累积效应,而在设计固体绝缘结构时,应保证一定的绝缘裕度。

6. 电压种类

冲击击穿电压比工频峰值击穿电压高。直流电压下固体介质损耗小,直流击穿电压比工频峰值击穿电压高。高频下局部放电严重,发热严重,其击穿电压低。

7.机械负荷

机械应力可能造成绝缘材料开裂、松散、使击穿电压降低。在运行中,由于长期受高温作用,绝缘材料特别是纸(或布)纤维、塑料等有机材料很容易劣化变脆,机械强度强烈下降。所以电力设备要注意散热,避免过负荷运行。

【思考与练习】

1.电压作用时间对固体介质的击穿有何影响?

2.电压种类对对固体介质的击穿有何影响?

3.为什么固体介质的击穿电压与其厚度不成正比?




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