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影響擊穿電壓的因素

來源:北京冠測精電儀器設(shè)備有限公司   2014年05月09日 14:25  

下面介紹幾種主要的影響因素。

 

        電壓作用時間:

 

如果電壓作用時間很短,,固體介質(zhì)的擊穿往往起主要作用,。不過二者有時很難分清,例如在工頻交流耐壓試驗中的試品被擊穿,,常常是電和熱雙重作用的結(jié)果,。電壓作用時間長達數(shù)十小時甚至很長才發(fā)生擊穿時,大多屬于電化學(xué)擊穿的范疇,。不過擊穿電壓與更長時間的擊穿電壓相差已不太大,,所以通常可以將頻試驗電壓作為基礎(chǔ)來估計固體介質(zhì)在工頻電壓作用下長期工作的熱擊穿電壓,。許多有機絕緣材料的短時間電氣強度很高,,但他們耐局部放電的性能往往很差,以致長時間電氣強度很低,,這一點必須予以重視,。在那些不可能用的油浸等方法來消除局部放電的絕緣結(jié)構(gòu)中(例如旋轉(zhuǎn)電機),就必須采用云母等耐局部放電性能好的無機絕緣材料,。

 

  電場均勻程度和介質(zhì)的厚度

 

        處于均勻電場中的固體介質(zhì),,其擊穿電壓往往較高,且隨介質(zhì)厚度的增加近似地成線性增大若在不均勻電場中,,介質(zhì)厚度增加將使電場更不均勻,,于是擊穿電壓不再隨厚度的增加而線性上升。當(dāng)厚度增加使散熱困難到可能引起熱擊穿時,,增加厚度的意義就更小了,。

       常用的固體介質(zhì)一般都含有雜質(zhì)和氣隙,這時即使處于均勻電場中,,介質(zhì)內(nèi)部的電場分布也是不均勻的,,zui大電場強度集中在氣隙處,使擊穿電壓下降,。如果經(jīng)過真空干燥,、真空浸油或浸漆處理,則擊穿電壓可明顯提高,。

        頻率

        在電擊穿區(qū)域內(nèi),,如果頻率的變化不造成電場均勻度的改變,則擊穿電壓與頻率幾乎無關(guān),。在熱擊穿區(qū)域內(nèi),,如果頻率使和變化不大,則擊穿電壓將與頻率的平方根成反比,。如厚度為的玻璃,,在工頻時的擊穿電壓為(有效值),而在高頻時擊穿電壓僅為(有效值),。這事因為頻率上升介質(zhì)損耗上升,,導(dǎo)致發(fā)熱,促使熱擊穿過程的發(fā)展,。

 

  溫度

 

        固體介質(zhì)在某個溫度范圍內(nèi)其擊穿性質(zhì)屬于電擊穿,,這時的擊穿場強很高,且與溫度幾乎無關(guān),。超過某個溫度后將發(fā)生熱擊穿,,溫度越高熱擊穿電壓越低如果其周圍媒質(zhì)的溫度也高,在工作電壓下即有熱擊穿的危險,。不同的固體介質(zhì)其耐熱性和耐熱等級是不同的,,因此它們由電擊穿轉(zhuǎn)為熱擊穿的臨界溫度一般也是不同的。

        受潮

        受潮對固體介質(zhì)擊穿電壓的影響與材料的性質(zhì)有關(guān),。對不易吸潮的材料,,如聚乙烯聚四氟乙烯等中性介質(zhì),受潮后擊穿電壓僅下降一半左右容易吸潮的極性介質(zhì),,如棉紗,、紙等纖維材料,吸潮后的擊穿電壓可能僅為干燥時的百分之幾或更低,,這是因為電導(dǎo)率和介質(zhì)損耗大大增加的緣故,。所以高壓絕緣結(jié)構(gòu)在制造時要注意除去水分,在運行中要注意防潮,,并定期檢查受潮情況,。

 

        累積效應(yīng)

        固體介質(zhì)在不均勻電場中以及在幅值不很高的過電壓,投標(biāo)是雷電沖擊電壓下,,介質(zhì)內(nèi)部可能出現(xiàn)局部損傷,,并留下局部碳化、燒焦或裂縫等痕跡,。多次加壓時,,局部損失會逐步發(fā)展,這稱為累積效應(yīng)。顯然,,它會導(dǎo)致固體介質(zhì)擊穿電壓的下降,。

 

在幅值不高的內(nèi)部過電壓下以及幅值雖高、但作用時間很短的雷電過電壓下,,由于加電壓時間短,,可能來不及形成貫穿性的擊穿通道,但可能在介質(zhì)內(nèi)部引起強烈的局部放電,,從而引起局部損傷,。

 

主要以固體介質(zhì)作絕緣材料的電氣設(shè)備,隨著施加沖擊或工頻試驗電壓次數(shù)的增多,,可能因累積效應(yīng)而使其擊穿電壓下降,。因此,在確定這類電氣設(shè)備耐壓試驗加電壓次數(shù)和試驗電壓值時,,應(yīng)考慮這種累積效應(yīng),,而在設(shè)計固體絕緣結(jié)構(gòu)時,應(yīng)保證一定的絕緣裕度,。

       電介質(zhì)的老化

       電氣設(shè)備在長期運行中,,其介質(zhì)不可避免的要承受熱的、電的,、化學(xué)的和機械力的作用,。在這些因素的作用下,介質(zhì)的物理性能逐漸劣化,,如變脆,、變粘、起層等,,電氣性能逐漸降低,,如電導(dǎo)變大、變大和絕緣強度下降等,,這種在性能方面出的不可逆的劣化現(xiàn)象稱為介質(zhì)的老化,。

       電介質(zhì)的老化分為三類:由電場作用引起的電老化、由高溫作用引起的熱老化和由受潮所加速劣化的受潮老化,。

 

影響與材料的性質(zhì)有關(guān),。對不易吸潮的材料,如聚乙烯聚四氟乙烯等中性介質(zhì),,受潮后擊穿電壓僅下降一半左右容易吸潮的極性介質(zhì),,如棉紗、紙等纖維材料,,吸潮后的擊穿電壓可能僅為干燥時的百分之幾或更低,,這是因為電導(dǎo)率和介質(zhì)損耗大大增加的緣故,。所以高壓絕緣結(jié)構(gòu)在制造時要注意除去水分,在運行中要注意防潮,,并定期檢查受潮情況,。

 

        累積效應(yīng)

        固體介質(zhì)在不均勻電場中以及在幅值不很高的過電壓,投標(biāo)是雷電沖擊電壓下,,介質(zhì)內(nèi)部可能出現(xiàn)局部損傷,,并留下局部碳化,、燒焦或裂縫等痕跡,。多次加壓時,局部損失會逐步發(fā)展,,這稱為累積效應(yīng),。顯然,它會導(dǎo)致固體介質(zhì)擊穿電壓的下降,。

 

 

 

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