一、气体介质的绝缘特性 第二章 电气绝缘基础知识 二、液体介质的绝缘特性 三、固体介质的绝缘特性 四、组合绝缘的耐电特性.

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1 一、气体介质的绝缘特性 第二章 电气绝缘基础知识 二、液体介质的绝缘特性 三、固体介质的绝缘特性 四、组合绝缘的耐电特性

2 第一节 气体介质的绝缘特性 一、空气间隙的击穿机理 1、电离 电离形式： a.碰撞电离b.光电离c.热电离 d.表面电离
2、空气间隙的击穿过程 少量带电粒子的碰撞游离—＞电子崩—＞流注—＞流注接通两极形成击穿

3 输电线路以气体作为绝缘材料 变压器相间绝缘以气体作为绝缘材料

4 3、非自持放电和自持放电 （1）依靠外界电离因素维持的是非自持放电 （2）仅靠电场本身作用的是自持放电 4、空气间隙在电场作用下出现自持放电是否一定会发生击穿？ 答：在均匀电场中，气体间隙一旦出现自持放电，同时即被击穿。在极不均匀电场中，气体局部达到自持放电时，会出现电晕放电，间隙并不击穿。 5、流注：空气间隙中往两极发展的充满正负带点质点的混合等离子通道。

5 UF=f(PS) 流注分类 （1）阳极（正）流注：从阳极向阴极发展 （2）阴极（负）流注：从阴极向阳极发展
二、均匀电场中气体间隙击穿电压与气体密度的关系 1、除去气体过于稀薄外，气体密度越大，击穿电压越高。 2、巴申定律： 当气体种类和电极材料一定时，均匀电场中气隙的放电电压UF是气体压力P和间隙极间距离S乘积的函数。 UF=f(PS)

6 在标准大气压下，温度为20℃时，均匀电场中空气间隙的击穿场强大约是30kv/cm。
三、电场是否均匀对空气间隙击穿电压影响 在标准大气压下，温度为20℃时，均匀电场中空气间隙的击穿场强大约是30kv/cm。 极不均匀电场间隙大于50cm时，负极性的直流击穿电压平均击穿场强约为10kv/cm，而正极性的直流击穿场强约为4.5kv/cm，与均匀电场的击穿场强相比下降很多。 1、均匀电场气隙在稳态电压下的击穿特性 均匀电场中一旦出现自持放电，间隙即被击穿，形成电弧放电或火花放电，无电晕放电。 2、稍不均匀电场气隙在稳态电压下的击穿特性 不均匀电场分类依据：能否维持稳定的电晕放电 极不均匀电场 稍不均匀电场 能 不能

7 稍不均匀电场举例： 球隙测量器

8 3、极不均匀电场气隙在稳态电压下的击穿特性
一定电压作用下,在曲率半径小的电极附近发生局部游离,并发出大量光辐射,有些像日月的晕光,称为电晕放电. 间隙击穿电压远高于电晕起始电压 4、均匀电场和不均匀电场工频击穿电压的比较 均匀电场：30kv/cm 稍不均匀电场：S一定D越小,UF 越低 极不均匀电场： UF(棒—板) 低于UF（棒—棒 四、气体间隙的直流击穿电压和极性效应 极性效应：当棒为正极时，间隙的直流击穿电 压要远低于棒为负极时的直流击穿电压。 UF（负棒—正板）＞ UF（棒—棒） ＞ UF（正棒—负板）

9 五、冲击电压作用下空气间隙的击穿电压 1、雷电冲击电压和操作冲击电压 （1） 雷电冲击电压：几微秒到几十微秒
（1） 雷电冲击电压：几微秒到几十微秒 持续时间 操作冲击电压：几百微秒或几千微秒

10 2、冲击电压的标准波形 冲击波波形可由波头长度T1及波长T2加以确定，现用的雷电冲击电压的波形参数为±1.2/50μS，操作冲击电压的波形参数为± 250/2500μS。 3、冲击电压作用下空气间隙的击穿电压 雷电冲击击穿电压与极间距离近似正比关系，操作冲击击穿电压随波前时间T1的变化成U型曲线 4、50%冲击击穿电压 概念：是指在该冲击电压作用下，放电的概率为50%。 工程上采用该值作为间隙的冲击电压击穿值用符号U50%表示。

11 原因：空气中的水分子捕获自由电子形成负离子，负离子不易电离，导致气体UF增高。
六、影响气体击穿电压的各种因素 1、气体状态： 气体密度（气压、温度）、湿度 ★ 湿度增大，气体的间隙击穿电压增高。 2、电压作用时间（电压波形）对击穿电压的影响 均匀电场中，击穿电压与电压波形、电压作用时间无关 。 极不均匀电场中，雷电冲击电压远高于工频击穿电压。 操作过电压可能低于工频击穿电压幅值。 原因：空气中的水分子捕获自由电子形成负离子，负离子不易电离，导致气体UF增高。

12 3、电压的极性对击穿电压的影响 4、电场的均匀程度对击穿电压的影响 5、电极材料和光洁度对击穿电压的影响 讨论：
对于极不均匀电场中的棒—板间隙，空气间隙的直流或冲击击穿电压与棒极的极性有关，一般是负极性放电电压高。 4、电场的均匀程度对击穿电压的影响 电场越均匀，击穿电压越高 5、电极材料和光洁度对击穿电压的影响 例：铝极表面易发射电子，UF低；不锈钢电极的UF略高。 讨论： 断路器新电极为什么要进行老炼处理？ 答：新电极表面会存在小毛刺，因此常需进行老炼处理。通过对电极加压进行老炼处理，除去电极表面的小毛刺后，不仅提高间隙的击穿电压，而且击穿电压的分散性减小。

13 含卤族元素的气体，例如六氟化硫、二氯二氟二碳和四氯化碳等，在一切条件都相同的情况下，其击穿电压比空气高几倍，称为高强度气体。
6、不同气体种类对击穿电压的影响 含卤族元素的气体，例如六氟化硫、二氯二氟二碳和四氯化碳等，在一切条件都相同的情况下，其击穿电压比空气高几倍，称为高强度气体。 此类气体具有高电气强度原因： 七、SF6气体绝缘特性 1、 SF6气体的电气绝缘强度与气体压力和棒极极性的关系 SF6气体在普通状态下是不燃、无嗅、无毒、无色的惰性气体。正常情况下相对密度是空气的5倍。在均匀电场中，同一个大气压力时，电气绝缘强度约为空气的2.3—3倍。 （1）分子尺寸大；（2）具有很强的负电性 尺寸大运动中易碰撞，自由行程短，运动电子无足够动能进行碰撞游离，不易击穿放电。 具有很强的负电性，中性分子易吸附电子成为负离子，使电子减少以提高击穿电压。

14 （1）只有在均匀电场中提高气压才能提高气隙的击穿电压
注： （1）只有在均匀电场中提高气压才能提高气隙的击穿电压 （2）Sf6的极性效应与空气间隙不同，击穿电压负极低于正极，其绝缘水平由负极性电压决定。 2、 Sf6气体的液化特性 压力越高，液化温度越高。 电气设备使用SF6要注意防止出现液化，根据当地气象条件可能出现的最低温度选择合适的充气压力。 3、 Sf6气体的灭弧性能 该气体具有良好的灭弧性能，故适用于高压断路器中。 4、 Sf6气体分解物的毒性 纯净的SF6气体是无毒的，但在水分和电弧的作用下，会产生水解，形成有毒或有腐蚀性的物质。

15 八、气体放电的不同形式 1、辉光放电 特点：放电电流密度小，放电区域通常占据放电管电极整个空间。 2、电弧放电 特点：电流密度极大，温度极高，具有耀眼而细长的放电弧道，弧道电阻很小，具有短路的性质。 3、火花放电 特点：放电回路的阻抗很大，限制放电电流，电极间空气间隙的放电时断时续，出现断续的明亮火花。 4、电晕放电 特点：空气间隙电场极不均匀，在电极附近强电场处出现局部空气游离发光现象，电流很小，整个空气间隙并未击穿，仍能耐受住电压作用。 5、刷状放电（电压升高到一定程度电晕放电发展而成）

16 沿固体介质表面发生的气体放电现象称为沿面放电。沿面放电发展成贯穿性短路时称为沿面闪络。
九、气体中固体介质的沿面放电 沿固体介质表面发生的气体放电现象称为沿面放电。沿面放电发展成贯穿性短路时称为沿面闪络。 沿面放电电压通常比纯空气间隙的击穿电压要低。 1、影响空气中固体介质沿面放电电压的各种因素 （1）固体绝缘表面光洁度的影响。 （2）大气湿度和固体绝缘表面吸潮的影响。 （3）导体与固体绝缘结合状况的影响。 （4）电场分布的影响。 固体介质与气体介质交界面的电场分布一般有三 种情况：

17 (1). 固体介质处于均匀电场中,且界面与电力线平行;
(2). 固体介质处于极不均匀电场中,且电力线垂直于界面的分量比平行于界面的分量大得多; (3). 固体介质处于极不均匀电场中,且电力线平行于界面的分量以垂直于界面的分量大得多. 类似套管 类似支持绝缘子

18 举例：高压套管强垂直分量不均匀电场引起的沿面
放电。 (1) 放电发展特点: a. 电晕放电 b. 线状火花放电 （刷状放电） c. 滑闪放电

19 请在此键入您自己的内容 第二节 液体介质的绝缘特性
2、提高空气中固体绝缘沿面放电电压的措施 （1）户外安装的电气设备绝缘子设置裙边。 （2）在容易出现潮湿污秽的地区绝缘子表面涂憎水性涂料。 （3）配电装置各导电部位应力求做到电场均匀，以增强其耐电强度。

20 DB—10号变压器油适用于气温不低于—10℃的地区作为变压器用油，或气温不低于—5℃的地区作为户外断路器、油浸电容式套管和互感器用油。
一、液体绝缘介质的种类 矿物油 1、按其来源分 植物油 人工合成油 2、变压器油的牌号 、25和45 DB—10号变压器油适用于气温不低于—10℃的地区作为变压器用油，或气温不低于—5℃的地区作为户外断路器、油浸电容式套管和互感器用油。 DB—25号变压器油适用于气温低于—10℃的地区作为电力变压器用油，或者气温不低于—20℃的地区作为户外断路器、油浸电容式套管和互感器用油。 DB—45号油适用于气温低于—10℃的地区作为电力变压器用油，或者气温低于—20℃的地区作为户外断路器、油浸电容式套管和互感器用油。

21 二、变压器油的击穿过程 “小桥”理论(即 :“气泡”击穿理论) 三、影响变压器油击穿电压的各种因素 注：只要油中含水，就会使耐压值显著下降
1、由油中气泡、水滴或纤维引起油间隙击穿过程 “小桥”理论(即 :“气泡”击穿理论) 气体的耐电强度远比油低，因此气泡先游离 变压器油的击穿主要原因,在于杂质的影响,而杂质是水分、潮湿的纤维和被游离了的气泡等构成，它们在电场的作用下，在电极间逐渐排列成为小桥，从而导致击穿。 三、影响变压器油击穿电压的各种因素 注：只要油中含水，就会使耐压值显著下降 1、压力的影响：压力上升，工频击穿电压提高 2、温度的影响 受潮的变压器油其击穿电压随温度的升高而上升，原因： 油中水分溶解 温度升到80℃击穿电压下降，原因：水蒸发在油中产生大量气泡 在零下几十度到零度范围内击穿电压较高，原因：水结冰

22 第三节固体电介质的绝缘特性 改善电场均匀度可提高击穿电压。
3、电场的均匀程度： 改善电场均匀度可提高击穿电压。 4、电压作用时间的影响： 短时间内随加压时间的延长击穿电压下降，达到一定时间不再明显下降。工频耐压时间为1min. 5、冲击电压作用下变压器油间隙的击穿场强 6、油间隙宽度对击穿场强的影响 第三节固体电介质的绝缘特性

23 一、固体电介质的种类及其特性 二、固体绝缘击穿的三种形式 1、固体电介质的种类 2、电介质的极化和相对介电常数 电介质的极化：
在外加电场的作用下，电介质中的正负电荷沿电场的方向作有限的位移或转向，形成偶极矩。 3、固体电介质的物理化学性能 普通聚氯乙烯在火灾事故时会逸出大量氯化氢等有毒烟气，妨碍消防工作、加剧火势蔓延，而且烟气的沉淀物有导电和腐蚀性，对电气装置产生“二次危害”。 二、固体绝缘击穿的三种形式 （1）电击穿（2）热击穿（3）电化学击穿

24 三、影响固体介质击穿电压的因素 （1）温度 （2）电压作用时间 （3）电场的均匀程度 （4）潮湿 （5）电压种类 （6）机械负荷
（7） 固体介质的局部放电和累积效应 多次受高压作用，内部损伤越来越严重，亦会产生累积效应，从而降低击穿电压。

25 第四节组合绝缘的耐电特性 一、油纸绝缘的耐电性能
1、特点：耐热性能低，易吸收空气中水分受潮；纸在油中起屏蔽作用，油填充了纸的空隙，耐电强度极高。 2、影响击穿电压因素 （1）电压作用时间 （2）局部放电 （3）温度 （4）介质厚度和介电系数

26 二、油纸绝缘在交直流电压作用下的不同特点
1、交流电压作用下，电压分布近似与电容量成反比 2、直流作用下，电压与电阻成正比 3、吸收现象： 经过一层介质的电阻向另一层介质的电容充电。两层介质间积累的过剩的自由电荷称为吸收电荷。 该过程可逆且伴有能量损失。 在均匀介质中不存在该现象。

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