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。通過各種雜質(zhì)因素的分析，掌握不同因素對液體電介質(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油的理化性能有一定影響，對油的短時耐電強度則沒有明顯影響。

2.含水量

在一定溫度下油內(nèi)最多含有水分25℃時約為0.2g/L，70~80℃時約為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)的水分對油的耐電強度影響不大；另一種是懸浮狀態(tài)，這種狀態(tài)的水分對油的耐電強度影響很大。如圖TYBZ01403007-1所示，變壓器油的含水量H在1×10^-4時已使汕的擊穿強度降得很低。含水量再增大時，對油的擊穿強度不會有更大的影響，因為這種情況下，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。

在常溫下即使有萬分之一的水分，有的擊穿場強都會降到干燥時的15%~30%。

3.含纖維量

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

4. 含碳量

細而分散的炭粒對油的耐電強度的影響并不顯著，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

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

二、電壓作用時間的影響

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

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

三、電場的影響

若為優(yōu)質(zhì)油，保持油不變，而改善電場均勻度，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)來不及形成小橋，故改善電場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，隨電場的均勻度、油的品質(zhì)以及電壓類型的不同而異，特別是與油的含水量有很大的關(guān)系。不論在均勻電場中還是不均勻電場中，隨溫度上升，沖擊擊穿電壓均單調(diào)地稍有下降。圖TYBZ01403007-2 表示標準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，干燥油的擊穿強度與溫度沒有多大關(guān)系，但受潮的油的擊穿強度與溫度有很大的關(guān)系。在0~80℃的范圍內(nèi)，油的擊穿強度隨溫度的圖上升而顯著提高，這是因為水分在油中的溶解變度隨溫度的升高而增加，使懸浮狀態(tài)的水分減少的緣故。溫度再升高時，由于油中水分汽化，使擊穿強度下降，但仍比室溫時的高。

五、壓力的影響

不論電場均勻度如何，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，這是因為油中氣泡的電離電壓增高和氣體在油中的溶解度增大的緣故。經(jīng)過脫氣處理的油，其工頻擊穿電壓幾乎與油壓無關(guān)。

【思考與練習(xí)】

1.為什么油間隙的擊穿電壓會隨電壓作用時間的增加而下降？

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關(guān)？