影響液體電介質電壓擊穿的因素

影響液體電介質電壓擊穿的因素

液體電介質電壓擊穿的大小既決定于其自身品質的優劣，也與外果因素，如溫度、電壓有關。

1.液體電介質的自身品質

液體電介質的品質決定于其所含雜質的多少。含雜質越多， 品質越差，電壓擊穿越低。變壓器油的品質通常采用標準油杯中變壓器油的工頻電壓擊穿來衡量。由于在均勻電場中雜質對電壓擊穿的影響要比在不均勻電場中大，所以標準油杯中電極做成如圖2-12所示的形狀。

下面具體討論影響品質的各種因素與電壓擊穿的關系。

(1)含水量。含水量對液體電介質電壓擊穿影響較大。當含水量極微小時，水分均以溶解狀態存在，它對電壓擊穿影響不大。當含水量增加到超過溶解度時(25℃時水在變壓器油中的溶解度為50ppm， 1ppm為1%的體積含量)，多余的水分常以懸浮狀態出現。這種懸浮狀態的小水滴在電場作用下極化并形成小橋，導致擊穿，所以電壓擊穿隨含水量增加而降低。當含水量超過0.02%時，多余的水分沉淀到容器底部，電壓擊穿不再降低。

(2)含纖維量。含纖維量越多，越易形成纖維小橋，則電壓擊穿越低。由于纖維具有很強的吸附水分能力，所以吸濕的纖維對電壓擊穿影響更大。

(3)含氣量。當含氣量很小時，溶解狀態的氣體對電壓擊穿影響很小。但當含氣量增加而出現自由狀態的氣體時，將使電壓擊穿隨含氣量增加而降低。

2.溫度

溫度對液體電介質電壓擊穿的影響隨介質的品質、電場的均勻程度以及電壓種類的不同而異。圖2-13為在標準油杯中變壓器油的工頻電壓擊穿與溫度的關系。當溫度由0℃開始逐漸上升時，水在油中的溶解度逐漸增大，原來懸浮狀態的水分逐漸轉化為溶解狀態，故油的電壓擊穿逐漸升高；當溫度超過60~80℃ 時，溫度再升高，則水分開始汽化，油亦將逐漸汽化，產生氣泡，又使電壓擊穿降低，從而在60~80℃時出現最大值。在0~5℃時，油中水分是懸浮狀態為最多，此時小橋最易形成，故電壓擊穿達最小值。溫度降低，水滴將凝結成冰粒，其介電系數與油相近，電場畸變減弱，再加上油黏度增大，小橋不易形成，故此時變壓器油的電壓擊穿隨溫度的下降反而提高。

3.壓力

不論電場均勻與否，工程上用的變壓器油在工頻電壓作用下，其電壓擊穿隨壓力增加而增大，這是因為壓力增大時，氣體在油中溶解度增大的緣故。

4.電壓作用時間

液體電介質的擊穿過程存在發熱，伴隨有溫度的升高，而溫度的升高需要一定的時間。當電壓非常高時，在加壓后短至幾個微秒時的擊穿表現為電擊穿，此時雜質形成小橋的作用來不及顯示出來，因此電壓擊穿很高。當電壓作用時間大于毫秒級時，擊穿將發展為熱擊穿，一般情況下液體電介質的擊穿都屬于熱擊穿。電壓擊穿隨電壓作用時間增加而降低。但在油不太臟的情況下，1min的電壓擊穿與長時間的電壓擊穿相差不大。為此，變壓器油的工頻耐壓試驗(即品質試驗)通常加壓1min。

5. 電場均勻程度

電場愈均勻，水分等雜質對電壓擊穿的影響愈大，電壓擊穿的分散性也愈大，電壓擊穿也愈高。當絕緣油的純度較高時，改善電場的均勻程度使工頻或直流電壓下的電壓擊穿明顯提高。而品質較差的絕緣油，雜質的聚集和排列已使電場畸變，改善電場以提高電壓擊穿的作用并不明顯。