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影响因素的探til

时间:2017-7-11 9:29:00   来源:本网   添加人:admin

  在商电压工程中所用的各种电介质通常称为绝缘介质或绝缘材。电介质就配形态而言,可分为气体电介质、液体电介质和固体电介质。液体电介质主要有天然矿物油和人工合成油以及蓖麻油(植物油)。目前用得最多的是从石油中提炼出的矿物油。通过不同程度的精炼。可得到分别用于变压器、断路器、电缆及电容器等高压电气设备中的各种液体电介质,相应称为变压器油、电缆油和电容器油。液体介质除用作电气设备的绝缘介质外。同时还用作冷却介质(如在变压器中)或灭弧介质(如在断路器中)丨1.目前科研工作者对液体电介质击穿机理的研究远不及对气体电介质的研究那么充分。这是因为纯净的液体介质和通常含有某些杂质(如水分、空气、微粒及纤维等')的液体介质的击京特性存在着很大差异,因此,宜将液体电介质分为两大类,即纯净的和工程用的(不很纯净的),并分别加以研究。在高电压工程中接触最多的液体电介质是各种各样的绝缘油。其中尤以变Qi器油的使用最为广泛。因此本文将以变压器油(简称为油)为研究对象加以探讨其击穿电压的影响因素。

  2变压器油击穿电压的影响因素一般认为,变压器油的击穿存在两种不同的击穿形式。

  一种是纯净的变压器油主要发生电击穿;另一种是含有水蒸气或其他悬浮杂质的工程用变压器油主要发生热击穿。由于影响变压器油击穿电压的因素很多,下面仅对其主要因素做一些简单介绍。

  水分在变压器油中可以三种状态存在:①以分子状态溶解于变压器油中;②以小水珠状态悬浮于变压器油中;③水分过多,以至于有水分沉淀在变压器油的底部。:-2变压器油的击穿电压峰值与电压作用时间的关系当电压作用时间极短(小于毫秒级>时,如雷电冲击电压的作用,则变压器油的击穿纯电击穿,击穿电压比较高,且击穿电压随时间的变化规律与气体介质的丨犬秒特性相似。当电压作用时间大于毫秒级以后,则呈现为热击穿的特性,且随着电压作用时间的增长,击穿电压显著。

  对于纯净变压器油,如电场比较均匀则可以大大提篼变压器油的工频击穿电压和冲击击穿电压t.对于含有杂质的变压器油,由于其击穿电压主要取决于杂质小桥的形成。所以电场的均匀程度对击穿电压的影响相对减小。我国规定的不同电压等级电气设备中所用变压器油的电气强度应符合表卜1的要求。

  由于绝缘材料的使用寿命受温度的影响很大,因而如何适应不同部位的温度来选用不同耐热等级的绝缘材料。使绝缘材料无论在耐热性方面,还是在经济性方面都能求得设计的优化成为人们所关注的问题<同时采用不同耐热等级的绝缘材料后。就产生了不同的绝缘系统。设计者的任务就是要使这些高温材料的相互匹配达到最优。应当指出,变压器内部的温度分布是不均的,它由温度场的规律所决定W.娈压器油的击穿电压与油温的关系比较复杂,随电场的均匀程S绻缘材料技术专IS度、油的纯净程度以及电压类型的不同而不同。

  均匀电场变压器油间隙的工频击穿电压与温度的关系如-3所示a曲线1为纯净变压器油,油温升高,有利于碰撞电离。所以击穿电压略有下降。曲线2力有水分的变压器油。

  视温度对水分存在状态的影响情况而异。比如。变压器油温从0开始升温。有利于悬浮状的水滴在变压器油中溶解,所以击穿电压随之升高。丨旦变压器油温超过80,水分开汽化。

  产生气泡,则又会使变压器油的击穿电压降低。

  -3标准油杯中变压器油工频击穿电压有效值与温度的关系由-3可见,变压器油温度在60~80范围内,击穿电压出现最大值;变压器油温度在05范围内。全部水分转化为乳独状态,导电小桥最易形成。出现击穿电压最小值。如变压器油温度低,则水滴结成冰粒,变压器油的密度变大。其击穿电压又会升高。

  在极不均匀电场中。随着变压器油温的上升工频击穿电压稍有下降,7k滴等杂质对极不均匀电场中变压器油的工频击穿电E影响较小,这是因为不均勾电场中的电晕会引起杂质的扰动。应该指出,不论在均电场还是不均匀电场中。

  随着温度的上升。冲击击穿电压均单调的费有下降。这可以助电子蠢电离理论予以解释。

  工程用变压器油。不论电场是否均匀。当压力增加时,其工频击穿电压都会随之升高。只是在均匀电场中。这个关系更为明显些但如果把变压器油中所含气体处理干净。则压力对变压器油隙的击穿电压就几乎没有什么影响了a分折认为,压力的影响主要是因为变压器油中所含气体的电离电压随压力的增大而增大,但压力对变压器油的击穿电压的影响远不如气体那样显著。因为变!1器油中气体等杂质不影响冲击击穿电压。所以压力也不影响冲击击穿电压a绝缘油的老化可以大大降低油的击穿电压,油的老化主要是热老化c绝缘油老化的机理主要是油的氧化。新油在与空气接触的过程中逐渐吸收氧气,初期吸收的氧气与油中的不饱和碳氢化合物起化合反应,形成饱和的化合物。这段时期称为初期。以后油再吸收氧气,就生成稳定的油的氧化物和低分子M的有机酸,如蚁酸、醋酸等,也有部分高分子有机酸1如脂肪酸、坜青酸等,使油的酸价增高,这种油对绕组绝缘和金属都有较强的腐蚀作用。这段时期称为中期。以额定电压等级  实验也表明:当温度低于60-70时。油的氧化作用很小,高于此温度时,油的氧化作用就开始显著了;此后,大约是温度每增高KI、油的氧化速度就增大一倍;当温度超过115~12时,其情况又大有不同。不仅出现氧化的进一步加速。还可能伴随有油本身的热裂解1这一温度称为油的临界温度。随着油的来源、成分和精炼程度不同。其临界温度也稍有差别。为此,在油的运行中或油的处理过程中〈例如加热干燥等>.都应该避免油遛过高,一般规定最高不允许超过H此外,光照和电场也都会加速变压器油的老化为r有效延缓绝缘油老化,可以采取如下的方法:(1)装设扩张器。其作用是供油热胀冷缩。使油与空气接触面减小,且扩张器内油温较低。吸氧s小。如在油扩张器中设a隔气胶囊,则可供油自由胀缩,并将油与大气隔绝。

  (2)在油呼吸器通道中装设吸收氧气和水分的过滤器。

  用氯化钙、桂胶、氧化铝等以吸收水分;攴勰┳吹耐⒙圈nbsp;化铵、纯洁的铁屑等以吸收氧气。

  用氮气来排挤出油内吸收的空气。有的变压器或高压套管采用密闭并充氮的方法来防止油的氧化。

  入氧化剂,以提高油的稳定性。抗氧化剂只有在新油或再生过的油中有效。因为它只能延长前述初期的时间。它既不能阻止氧化过程的进行。更不能使已氧化的油还原。

  (5)将已老化的变压器油进行再生处理。

  综上所述可知,变压器油中杂质是降低变压器油的工频击穿电压的决定性因素。因此,设法减少变压器油中杂质,提高变压器油的品鹿,是提高工程用变压器油击穿电压的首要措施。最常用的方法有如下几种:(1>通过过滤提高变压器油的品质。常用的方法是采用加热式真空过滤。可以有效地驱除变压器油中所含的气体、水分及其他固体杂质。)在绝缘结构设计中采用对金属电极盖一层很薄(小于1mm)的固体绝缘层。覆盖可以有效地隔断杂质小娇连通电极,减小回路流经杂质小桥的电导电流,阻碍热击穿过程的发展。而且变压器油的品质越差,此法提高击穿电压的效果越显著。)包绝缘层6如果把上述的覆盖层加厚到几毫米甚至几十毫米的绝缘层,利用绝缘层的介电常数比变压器油的大。可有效地使被覆盖的电极附近的电场强度减弱。减小电极附近变压器油的局部放电,从而提高变压器油的击穿电压。

  (绝缘屏5章)。与提高气隙击穿电压所使用的绝缘展陴相类似,在变压器油间隙中也可以设置极间来提高油隙的击穿电压。通常是用电工厚纸板或胶布层压板做成,形状可以是平板或筒,视具体情况而定,厚度通常为2~7mm.透