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絕緣油等液體的擊穿電壓機理
閱讀：846發(fā)布時間：2024-3-28
用于高壓電氣設備中的液體電介質(zhì)除了用作絕緣之外,，還起冷卻(如在油浸式電力變壓器中)以及滅弧(如在油斷路器中)作用,。日前常用的液體電介質(zhì)主要是從石油中提煉出來的碳氫化合物的礦物油，除了這些礦物油之外還有蓖麻油,、人工合成的硅油,、十二烷基苯等，但它們不如礦物油應用廣泛,。根據(jù)用途不同,，這些液體電介質(zhì)分別稱為變壓器油、電容器油和電纜油,，下面以變壓器油為例討論液體電介質(zhì)的擊穿,。
一、變壓器油的擊穿機理
純凈液體電介質(zhì)的擊穿過程與氣體擊穿過程很相似,，也是由液體中帶電質(zhì)點的碰撞游離導致擊穿,，但擊穿場強要高得多(可達1MV/cm)，然而討論這種純凈液體電介質(zhì)的擊穿并無實際意義,。
工程實際中使用的液體電介質(zhì)不可能是純凈的,，在液體電介質(zhì)的生產(chǎn)、運行中不可避免要混入雜質(zhì),。這些雜質(zhì)主要是氣體,、水分和纖維。正由于雜質(zhì)的存在,，液體電介質(zhì)的擊穿過程與純凈液體電介質(zhì)(或氣體介質(zhì))是不同的,，擊穿場強也不同[如變壓器油擊穿場強一般為120～250kV(幅值) /cm]。
對于工程上所使用的含有雜質(zhì)液體電介質(zhì)的擊穿過程可用“小橋"理論來解釋,。液體電介質(zhì)中的水分和纖維的介電系數(shù)很大(分別為81和6~7),，它們在電場作用下很容易極化，受電場力吸引且被拉長,，并且逐漸沿電場方向頭尾相連排列成“小橋",。如果此“小橋"貫穿電極，則由于組成此“小橋"的水分和纖維的電導較大,，使流過“小橋"的泄漏電流增大,，發(fā)熱增加，使水分汽化和小橋周圍的油分解或氣化,，即形成氣泡,。這種氣泡也可以是液體電介質(zhì)中原先存在的(即氣體雜質(zhì)所形成)。由于氣泡中的電場強度要比油中高得多(與介電系數(shù)成反比),，而氣泡中氣體的擊穿強度又比油低得多,，所以一旦氣泡在電場作用下排列連成貫通兩電極的“小橋"，擊穿就在此“氣泡"通道中發(fā)生,。換句話說,，一旦油中形成氣泡“小橋",，就發(fā)生擊穿。油中的水分和纖維形成“小橋",。并不馬上擊穿,，而仍要等到發(fā)展成氣泡“小橋"才擊穿，所以“小橋"理論也稱為“氣泡"擊穿理論,。
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