影响液体电介质击穿电压的因素

影响液体电介质击穿电压的因素

对液体电介质，通常用标准试油器，又称标准油杯，按标准试验方法测得的工频击穿电压来衡量其品质的优劣，而不用击穿场强值。因为即使是均匀场，击穿场强E_b也随间隙距离d的增大而明显下降，如图4-16所示。

我国国家标准GB／T507-2002对标准油杯推荐了两种形状的电极：一种为球形电极；另一种为球盖形电极，电极材料为黄铜或不锈钢。球形电极由两个直径为12.5～13.0mm的球电极组成，电极间距离2.5mm；球盖形电极由两个直径为36mm的球盖形电极组成，电极间距离也为2.5mm，见图4-17。标准油杯的器壁为透明的有机玻璃。

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对变压器油，其标准油杯中的击穿电压一般为，目前特高压工程用变压器油可达70kV；

对电容器油及电缆油，其标准油杯中的击穿电压一般为

必须指出，在标准试油杯中测得的油的电气强度只能作为对油的品质的衡量标准，不能用此数据直接计算在不同条件下油间隙的耐受电压。

1．杂质（悬浮水、纤维）

水在油中有两种存在方式，分子状态溶解或乳化状态悬浮。水分若溶解于油中，对耐压

影响不大；若呈悬浮状，则由于易形成小桥，对击穿电压影响较大。

图4-18中，含水量仅十万分之几，就使击穿电压显著下降。若含水量继续增多，则只增加几条并联的击穿通道，击穿电压基本不再下降。当有纤维存在时，含水量对击穿电压的影响特别明显。电场越均匀，杂质对击穿电压影响越大，不均匀场因强场处扰动大，杂质不易成桥，故含水量对击穿电压的影响小；冲击电压下因电压作用时间太短，杂质来不及形成桥，故含水量对击穿电压的影响也小。

2．温度

温度对变压器油击穿电压的影响比较复杂，和油的品质、电场均匀度及电压作用时间有关。在较均匀电场及1min工频电压作用下，变压器油的击穿电压和温度的关系如图4-19所示。

图4-19中，曲线1、2分别代表干燥的油和受潮的油的试验曲线。水在油中有两种状态，溶解态和乳化态，前者对油的击穿电压影响小，后者影响较大。受潮的油当温度从0℃逐渐升高时，水分在油中的溶解度也逐渐增大，有一部分乳化态的水分转变为溶解态，油的击穿电压逐渐升高；当温度超过60～80℃时，部分水分开始汽化，使油的击穿电压降低；0℃左右呈乳化态的水分最多，故此时油的击穿电压低；温度再低时水分结成冰粒，不能被电场拉长，此外油也将凝固，因而击穿电压增加；对于很干燥的油，就没有这种变化情况，随着温度的升高，油的击穿电压只是单调地逐渐稍有降低。

在极不均匀电场中，油中的水分和杂质不易形成小桥，受潮的油的击穿电压和温度的关系，不像均匀电场中那样复杂，只是随着温度的上升，击穿电压略有下降。

不论是均匀或不均匀电场，在冲击电压下油隙的击穿电压和温度没有显著关系，也是杂质和水分来不及形成小桥的缘故。

3．电压作用时间

电压作用时间对油的击穿电压有很大影响，如图4-20所示。

在电压作用时间很短时，击穿电压随时间的变化规律和气体电介质的伏秒特性相似。当电压作用时间较长时，主要是受杂质的影响。

电压作用时间越长，杂质成桥，电介质发热越充分，故击穿电压越低。故一般不太脏的油1min击穿电压和长时间击穿电压的试验结果差不多，所以做油耐压试验时，只做1min。

4．电场均匀程度
液体电介质击穿电压的分散性和电场的均匀程度有关，电场不均匀程度增加，击穿电压的分散性减小，工频击穿电压的分散性在极不均匀电场中常不超过5％，而在均匀电场中可达30%~40%
在工频电压作用下，如电场较均匀，则油的品质对油隙击穿电压的影响很大；如电场极不均匀，则油的品质对油隙击穿电压影响很小。这是由于在极不均匀电场下，强电场电极附近强烈电离，带电质点吸斥运动使油受到强烈扰动，阻碍了小桥的形成。可见，油的纯净程度较高时，改善电场的均匀程度能使工频或直流电压下的击穿电压明显提高。但在品质较差的油中，因杂质的聚集和排列已使电场畸变，电场均匀带来的好处并不明显。
含杂质的油受冲击电压作用时，因为杂质存在惯性来不及形成“小桥”，无论在均匀场还是不均匀场中，油的品质对冲击击穿电压没有明显影响，则改善电场均匀程度能提高其击穿电压。考虑液体电介质绝缘时，如果运行中能保持油的清洁，或主要承受冲击电压的作用，则应尽可能使电场均匀；如果长期承受电压的作用且油运行中容易变脏和老化，则应想办法尽量减少杂质的影响。
5．压力
图4-21 变压器油工频击穿电压与压力的关系
对于工程液体电介质，击穿电压是随压力的增加而提高的，如图4-21所示。其原因是随着压力的增加，气体在油中的溶解度增加，气泡的局部放电起始电压也提高，这两个因素都将使液体的击穿电压提高。但对于极纯净的液体或在冲击电压下，压力对击穿电压基本无影响。这说明了压力对液体击穿电压的影响，主要原因在于油中所含的气体。总的来说，工程液体电介质击穿电压随压力而上升的程度远不如气隙。