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变压器油的击穿电压.doc

变压器油的击穿电压

良成
2019-05-31 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《变压器油的击穿电压doc》,可适用于工程科技领域

变压器油的击穿电压将电压施加于绝缘油时随着电压增加通过油的电流剧增使之完全丧失所固有的绝缘性能而变成导体这种现象称为绝缘油的击穿。绝缘油发生击穿时的临界电压值称为击穿电压此时的电场强度称为油的绝缘强度表明绝缘油抵抗电场的能力。击穿电压U(kV)和绝缘强度E(kVcm)的关系为E=Ud()式中d电极间距离(cm)。纯净绝缘油与通常含有杂质的绝缘油具有不同的击穿机理。前者的击穿是由于游离所引起可用气体电介质击穿的机理来解释即在高电场强度下油分子碰撞游离成正离子和电子进而形成了电子崩。电子崩向阳极发展而积累的正电荷则聚集在阴极附近最后形成一个具有高电导的通道导致绝缘油的击穿。通常绝缘油总是或多或少含有杂质在这种情况下杂质是造成绝缘油击穿的主要原因。油中水滴、纤维和其他机械杂质的介电系数epsilon比油的要大得多(纤维的epsilon=水的epsilon=而变压器油的epsilonasymp)因此在电场作用下杂质将被吸引到电场强度较大的区域在电极间构成杂质ldquo小桥rdquo从而使油的击穿强度降低。如杂质足够多则还能构成贯通电极间隙的ldquo小桥rdquo流过较大的泄漏电流使之强烈发热并使油和水局部沸腾和气化结果击穿就沿此ldquo气桥rdquo而发生。下面分别分析影响绝缘油击穿电压的各主要因素。()测量绝缘油击穿强度时采用的电极材料、电极形状和电极面积对油的绝缘强度有影响。根据试验数据得知在同样的试验条件下不同电极材料测量的同种油样绝缘强度的排列顺序为Fe黄铜PbCuAlAuZnAg即采用铁电极测得值最低而采用银电极的测得值最高。若按金属的导热性排序则可得到排列顺序为PbFe黄铜ZnAlAuCuAg。可以看出除个别例外大体上绝缘强度是随电极金属导热性增加而提高的。通常是用黄铜而不是用紫铜来制造电极因为紫铜容易在表面上生成一层氧化膜而在变压器中实际采用的材料却是纯铜(紫铜)而不是黄铜(铜锌合金)。研究这两种材料制造的标准电极测得的变压器油绝缘强度如表所示。可以看出纯铜电极的测得值比黄铜电极的测得值高二者相差不超过~。因此可以说采用黄铜电极比用纯铜电极的试验条件更严格。表电极材料对油绝缘强度的影响此外电极形状、电极尺寸、电极之间的距离以及油杯的形状和容量都对击穿电压有影响。研究表明球形电极对油质最敏感其次是平板式电极而一种所谓ldquo台阶式塔形电极rdquo由于建立起的电场极不均匀所以几乎看不出油质污染对绝缘强度的影响。圆盘电极边缘若不是圆弧而是存在尖锐的棱角则对绝缘强度有很大影响这是由于油中极性杂质将被吸引到这些局部高场强的地方从而减轻了油的不均匀性。因此电极边缘有棱角时受潮油的绝缘强度总是比均匀电场时偏高。当电极之间的距离足够小时油的绝缘强度随电极面积的增加而减小但是当电极间距离大于mm时这种依赖关系就不存在了。电极间距离对油绝缘强度的影响如图和图所示。电极间距离、电极形状和尺寸的影响实际上是电场均匀性的影响因此电极和油杯的设计要保证电场的均匀性和油中杂质的均匀分布而在油第一次击穿后所产生的残炭要有足够自净时间不致影响同一油样后来的击穿电压测量。()施加电压的频率和加压速度都对油的绝缘强度有影响。表列出了频率对油绝缘强度的影响。随着油纯度的提高其绝缘强度和频率之间的依赖关系逐渐减弱。表频率对油绝缘强度的影响随着施加电压的速度减缓由于在电极之间的空间内吸引了大量的低沸点杂质所以油的绝缘强度会有所降低。各国采用的电极形式、尺寸和电极间距离有所不同规定的升压速度也有区别。在我国GBT《绝缘油击穿电压测定法》中对此有明确规定。()油的绝缘强度和温度的关系取决于油的纯净程度。充分干燥并脱气的油在~℃温度范围内油的绝缘强度几乎没有变化。当油中含有水分时则油的绝缘强度随温度的升高而增加并在~℃达到最大值。当温度继续升高时油绝缘强度有所降低如图所示。对此的解释是:随着温度升高油中水分因蒸发而减少会全部或部分由悬浮态转变为溶解态故绝缘强度增高。当达到最大值后继续升高温度油中水分和油的轻质成分气化形成气泡使绝缘强度降低。干燥的油油水分(加热过程中测得的曲线)油水分(在冷却过程中测得的曲线)油水分(加热过程中测得的曲线)油水分(在加热过程中测得的曲线)图油的绝缘强度与温度的关系()水分对油的绝缘强度有重要影响。油是否易受潮与其化学成分和油中极性杂质的存在有关。使油绝缘强度降低的主要原因是悬浊态水分子溶解态水对油绝缘强度的影响要小得多。油中水分对绝缘强度的影响如图所示。图在标准油杯中变压器油的工频击穿电压Ub和含水量的关系()机械杂质(纤维等)和极性杂质对油绝缘强度存在影响。由图可知各种油的绝缘强度随着受潮时间的延长而降低是很明显的。纤维在吸潮后更容易在高场强下形成ldquo小桥rdquo导致绝缘强度降低。颗粒含量对油绝缘强度及含水量关系的影响如图所示。图空气湿度为时几种受潮油绝缘强度与受潮时间的关系图油的绝缘强度(击穿电压Uh)与含水量和悬浮颗粒含量的关系纯油含mg炭含mg纤维含mg纤维极性物质对油的电导率和绝缘强度的影响取决于它们在油中的存在状态大致具有如表所示的规律。表极性物质对油的电导率和绝缘强度的影响()溶解气体对绝缘强度有很大影响如表所示。湿度不同的空气对油绝缘强度的影响如表所示。未经深度脱气的绝缘油通常含有气泡它会显著降低油的绝缘强度。油中生成气泡的可能原因将在节中阐述。表溶解气体对油绝缘强度的影响表湿度不同的空气对油绝缘强度的影响

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