文档介绍：高电压技术
高电压工程系
何正浩
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第8讲 液体、固体电介质的绝缘特性（三）
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上一讲回顾
电介质中的物理过程
极化
电导
损耗——tg（设计绝缘时需要控制的参击穿理论
机理：介质劣化的结果:局部放电使介质引起化学离解，形成树枝状通道，这些树枝状通道，随时间推移不断伸长，使绝缘进一步劣化，最终发展到整个电介质击穿。
特点：击穿由绝缘性能下降引起，比电击穿和热击穿电压低，可以在工作电压下发生。
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局部放电的后果
放电过程产生的活性气体O3、NO、NO2等对介质的氧化、腐蚀作用
放电过程有带电粒子撞击介质，引起局部温升，加速介质氧化并使局部电导和介质损耗增大
带电粒子的撞击还可能切断分子结构，导致介质破坏
局放对有机介质的影响尤为显著
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有机绝缘材料的树老化
树老化类型：电树老化和水树老化
树老化的原因
电离性老化：该气隙或气泡内容易发生电离。气隙或气泡的电离，造成邻近绝缘物的分解、破坏(表现为变酥、炭化等形式)，并沿电场方向逐渐向绝缘层深处发展，在有机绝缘材料中会呈树枝状发展，称作“电树枝”
电导性老化：在两电极之间的绝缘层中存在液态导电物质(例如水)，当该处场强超过某定值时，该液体会沿电场方向逐渐深入到绝缘层中，形成近似树枝状的痕迹，称作“水树枝”
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树枝老化的一般形状
Tree-like
树枝状
Bush-like
灌木丛状
chestnut-like
栗子状
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电介质中的树枝老化
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树老化的研究 难点 特征
设备中树老化
无法观测
微观形态控制
树枝老化观察
微观形态和树枝
老化二者的观测
试品薄膜化
控制微观结构
绝缘缺陷模拟
树枝老化监测
树枝老化研究
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三、影响固体电介质击穿电压的因素
电压作用时间
温度
电场均匀程度
电压种类
累积效应
受潮
机械负荷
二次效应如空间电荷等
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（1)电压作用时间
常用固体电介质的工频电气强度与加压时间的关系
1—聚乙烯
2－聚四***乙烯
3－黄蜡布
4－硅有机玻璃云母带
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（2)温度
小于t0 时，属于电击穿
当温度超过t0 值时，温度越高，散热条件越差，击穿电压越低，此时属于热击穿。t0 称为转折温度。
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（3)电场均匀程度
均匀电中，击穿电压较高，而且击穿电压随介质厚度的增加呈线性关系上升；
不均匀电场中，击穿电压不随介质厚度的增加呈线性上升可能会出现热击穿，因此介质厚度达到一定程度后，厚度再增加对提高击穿电压意义不大。
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（4)电压种类
直流击穿电压：高于工频交流击穿电压，因为仅有电导损耗
工频交流击穿电压：高于高频交流击穿电压，因为极化损耗高
冲击击穿电压：高于工频交流击穿电压
油浸电工纸板与加压时间的关系（25C）
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（5）累积效应
击穿电压随加压次数增加而下降，累积效应——局部损伤的扩展。
（6）受潮
固体电介质受潮后击穿电压会迅速下降。
（7）机械负荷
当材料出现开裂或微观裂缝（热、化学等作用）时，击穿电压将显著下降。如在这些裂缝中充有污浊物或受潮后，击穿电压下降更多。
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提高固体电介质击穿电压的方法
改进制造工艺：消除杂质
改进绝缘设计：电场均匀
改善运行条件：散热、防潮
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组合绝缘的电气强度
油－屏障式绝缘
油纸绝缘
击穿场强可达500－600kV/cm，大大超过各组成成分的电气强度（油~200kV/cm，纸100－150kV/cm）
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组合绝缘中的介电常数和介质损耗
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组合绝缘中的电场
直流电压作用下——电压与电阻成正比，电场与电导率成反比（与电阻率成正比）
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交流电压作用下——电压与电容成反比，电场与介电常数成反比
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分层绝缘中的电场分配—交流条件下
油－屏障式绝缘
1<2，E1>E2
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直流条件下
电场按电阻率正比分配。（纸）> （油），故E2>E1，电场分配合理。同一根油纸绝缘电缆在直流下的耐压相当于交流耐压（约为3）倍。
随着d2的加大，E1持续增大——在油隙中设置多个屏障，会使油中场强显著增大，反而不利。
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电缆的