文档介绍：高电压技术
高电压工程系
何正浩
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第7讲 液体、固体电介质的绝缘特性（二）
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上一讲回顾
电介质的极化——εr
电子式，离子式——弹性，无能量损耗
偶极子式构的电介质的tg 取决于其中各成分的性能和数量间的比例
峰值可能由纸
极化损耗引起
峰值可能由复合胶
极化损耗引起
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影响tg 的主要因素之二：频率
当频率不太高时，随 f 增加，偶极子转向加快，损耗增加
当频率大过某一值后，偶极子来不及转向，损耗减小
tg和频率的关系
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影响tg 的主要因素之三：外加电压
外加电压低，
总损耗＝电导损耗＋极化损耗
外加电压超过U0时，介质内部开始出现局部放电，消耗电离能
总损耗＝电导损耗＋极化损耗＋电离损耗
tg和外加电压的关系
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四、讨论介质损耗的意义
在进行绝缘结构设计时，必须注意绝缘材料的tgδ值，如果过大而引起严重发热，将使材料容易劣化，故尽可能选择tgδ较小的材料。
当绝缘受潮或恶化时，tgδ会急剧增大，因此经常监测tgδ值并进行对比，可判断绝缘的状况，及时发现问题。
通过测量tgδ－U的关系曲线，可判断绝缘内部是否发生了局部放电。
介质损耗引起的介质发热有时也可以利用，例如利用介质损耗发热来加速干燥过程。
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液体电介质的击穿
液体电介质 ：纯净的液体电介质
工程用液体电介质
击穿机理：电击穿理论、气泡击穿理论
（小桥击穿理论）
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一、液体击穿理论
（一） 电击穿理论
主要用于纯净液体的击穿解释
机理：对于纯净的液体，由阴极通过热发射或者强场发射出来的电子，碰撞液体分子，产生碰撞电离，并形成电子崩，电流大到一定值后，液体击穿。
液体的分子密度很高，因此电子的 很小，击穿电压就很高。
类似于汤逊放电理论
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（二）气泡击穿理论（小桥理论）
主要用于工程用液体电介质
机理：
1）液体中的气泡先发生放电，产生的带电粒子
撞击液体分子，使之分解，又产生气泡。气
泡逐渐增，形成贯通两级的“小桥”通道。
2）液体中的杂质（水、纤维）极化，并沿电场
方向排列，逐渐形成小桥。杂质的电导大，
引起泄漏电流增大，温度升高，水分气化，
形成气泡，贯通两级后，击穿。
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气泡的产生原因
（1）大气
（2）电场导致：
场致发射形成的电子电流对液体的加热、分解
电子碰撞、液体分子分解
静电排斥使气泡变大
局部电晕放电使液体气化
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二、影响液体电介质击穿的主要因素
自身品质
温度
电压作用时间
电场均匀度
压力
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影响因素（1）：自身品质
总的来说，杂质多，击穿电压减低。
水分的影响： 纤维的影响：
击穿电压与含水量的关系
均匀电场：纤维越多，
击穿电压越低
不均匀电场：高场强处
发生的局放扰动液体
，不易形成小桥，杂
质影响小
冲击电压：作用时间短
，也不易形成小桥。
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用标准油杯来检查油的质量
平板电极间电场均匀，油中稍有受潮、含杂，击穿电压就明显下降
规程规定用来灌注高压 电力变压器等的变压器油，在此油杯中的工频击穿电压要求在2540kV以上(与设备的额定电压有关)；灌注高压电缆和电容器的用油，在油杯中的击穿电压常要求在50或 60kV以上
标准油杯
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影响因素（2）：温度
干燥的变压器油：击穿电压随温度升高而单调降低；
受潮的变压器油：当温度在－5℃以下时，油很稠，小桥排列困难；在0～60℃，油中的悬浮状态的水分随温度升高转变为融解状态，击穿电压升高；温度更高时，油中水分开始气化，产生气泡，易形成小桥，又使击穿电压降低。
击穿电压与温度的关系较复杂，随液体介质的品质、电场的均匀程度、电压形式的不同而不同。
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影响因素（3）：电压作用时间
击穿电压随加压时间的增加而下降。当液体介质的纯净度及温度提高时，电压作用时间对击穿电压的影响减小。
经过长时间工作后，液体介质的击穿电压会缓慢下降，这是由于介质劣化、杂质增多等因素造成的。
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极不均匀电场中变压器油的伏秒特性曲线
(虚线表示未经研究的区域)
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影响因素（4）：电场均匀程度
高纯净液体：改善电场的均匀程度能使