液體電介質(zhì)的擊穿原理

【模塊描述】本模塊介紹液體電介質(zhì)的電擊穿原理和“小橋"擊穿理論。通過原理講解，掌握雜質(zhì)在工程用液體電介質(zhì)的擊穿中的作用原理。

【正文】

一、純凈液體電介質(zhì)的擊穿原理

常用的液體介質(zhì)主要有從石油提煉出來的礦物油——變壓器油、電容器油、電纜油等。純凈液體電介質(zhì)的擊穿屬于電擊穿。在外電場足夠強時，電子在碰撞液體分子可引起游離，使電子數(shù)倍增，形成電子崩。同時正離子在陰極附近形成空間電荷層，增強了陰極附近的電場，使陰極發(fā)射的電子數(shù)增多，導(dǎo)致液體介質(zhì)擊穿。

二、工程用液體電介質(zhì)的擊穿原理

與純凈的液體電介質(zhì)相比，工程用液體電介質(zhì)的擊穿場強較低。這主要是因為在電氣設(shè)備制造過程中有雜質(zhì)混入，其山穿存在熱過程，屬于熱擊穿的范疇，可用“小橋"擊穿理論來解釋工程用液體電介質(zhì)的擊穿過程。例如，油中常因受潮而含有水分，此外還含有油紙或布脫落的纖維，而水和纖維的相對介電系數(shù)ε_r很大，極易極化而沿電場方向定問排列。若定向排列的纖維貫穿于電極形成連續(xù)的雜質(zhì)小橋，因小橋的電導(dǎo)較大，其泄漏電流增大，從而引起雜質(zhì)小橋通道發(fā)熱，這會促使汽化，隨著氣泡擴大和發(fā)展，會出現(xiàn)氣體小橋，使油間隙發(fā)生擊穿。

如果油間隙較長，難以形成貫通的小橋，則不連續(xù)的小橋也會顯著畸變電場，降低間隙的擊穿電壓。由于雜質(zhì)小橋的形成帶有統(tǒng)計性，因而工程液體電介質(zhì)的擊穿電壓有較大的分散性。小橋的形成還與電極形狀和電壓種類有關(guān)。當(dāng)電場極不均勻時，由于棒電極附近會出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象，造成油的擾動，妨礙小橋的形成。在沖擊電壓作用下，由于作用時間極短，小橋不易形成。

總體來說，液體介質(zhì)的擊穿理論還不是很成熟，雖然有些理論在一定程度上能解釋擊穿的規(guī)律，但大多都是定性的，在工程實際中主要靠實驗數(shù)據(jù)。一般可以通過測量其電氣強度、tanδ和含水量來判斷變壓器油的品質(zhì)。