液体介质的击穿

液体介质的击穿

广泛用于电气设备绝缘的液体介质主要是变压器油、电缆油和电容器油，它们除用作电气设备绝缘外，还同时用作冷却介质或消弧介质。下面以变压器油为例说明液体介质的击穿特性。

变压器油的击穿过程

纯净的变压器油的击穿过程与气体中自持放电过程类似，由碰撞游离形成电子崩，最后导致击穿。因变压器油的密度较气体的大得多，碰撞游离较困难，故纯净变压器油的击穿场强超过气体的击穿场强很多，可达1MV∕cm。

实际上，变压器油在运行中会因受潮含有水分，还有从绕组固体绝缘材料上脱落的纤维以及因局部放电或过热使变压器油分解产生的气体和碳粒等其他杂质。当油中有水分和纤维等杂质时，由于水和纤维的介电常数都很大，尤其是纤维吸潮以后，在电场作用下很容易沿电场方向极化定向，排列成杂质的“小桥”，并在电极间形成电导较大的通道，引起泄漏电流增大，温度升高，促使油和水分气化，产生气泡。气泡中的场强与油中的场强按各自的介电常数成反比分配，使气泡中承受着较大的场强，而气体的击穿场强又比油的低

得多，故总是气泡先发生游离，使油又分解出更多的气体，形成更多的气泡，它们在电极间排列延伸，形成连接两级的气泡“小桥”时，导致变压器油发生击穿。

影响变压器油击穿电压的因素

（1）杂质

变压器油中的杂质主要是水分、气泡和纤维等。由变压器油的击穿过程知道，杂质对变压器油击穿电压的影响很大，而且电场越均匀，杂质对油击穿电压的影响越大。这是因为电场不均匀时，油中的局部放电使油发生扰动，杂质不易形成“小桥”，这时杂质对油的击穿电压影响较小。

如果变压器油中含有水分，当微量水分溶解于油中时，对油的击穿电压下影响不大。当水分以悬浮状态的小水珠存在时，水珠在电场的作用下沿电场方向排列形成导电的“小桥”，使油的击穿电压明显下降，当变压器油中的含水量仅达十万分之几时，变压器油的击穿电压就显著降低。当含水量超过万分之二时，多余的水分只是增加了几条并联路径，油的击穿电压并不会进一步降低。由于少量的水分存在就是变压器油的击穿电压下降，故在运行中应经常保持变压器油的干燥，并防止潮气的浸入。

如果变压器油中含有气泡，则在电场作用下气泡容易形成“小桥”，将使油的击穿电压明显降低。当油中的气体不是以气泡的形态存在，而是溶解在油中时，短时对油的击穿电压

影响不大。

如果变压器油中含有纤维等杂质，在电场作用下，纤维将沿着电场方向排列，形成“小桥”，使变压器油的击穿电压降低，同时，纤维又具有很强的吸附水分的能力，吸湿的纤维更易形成“小桥”，此时对其击穿电压的影响尤其严重。

（2）温度。

温度对变压器油击穿电压的影响：干燥的油受温度的影响不大，受潮的油受温度的影响较大。当温度在-5~0度时，油中水分全部呈现悬浮装，击穿电压达到最小值；温度再低时，水珠将结成冰粒，其介电常数与油相近，同时油本身的粘度开始增大，在电场作用下不易形成“小桥”，变压器油的击穿电压随温度的下降而升高；当温度由0度开始升高时，水分在变压器油中的溶解度逐渐增大，原来悬浮状态的水分逐渐溶解于油中，油的击穿电压随温度升高而增加，温度到60~80度时，油的击穿电压达到最大值；当油的温度超过60~80度时再升高，油中水分开始汽化形成气泡，油的击穿电压又开始下降。在一定温度下，油中只能溶解一定量的水分，若水分较多沉积于容器的底部，对击穿电压不再发生影响。

（3）电场均匀程度。

电场越均匀，水分等杂质对击穿电压的影响越大，因此当油的纯净度越高时，改善电场的均匀度能大大提高工频或直

流电压下油的击穿电压。而当油的品质较差时，因杂质的聚集和排列已使电场畸变，所以改善电场分布对油击穿电压的影响并不明显。

在冲击电压作用下，因油中的杂质小桥来不及形成，所以改善电场的均匀程度将有效地提高变压器油在击穿电压作用下的击穿电压。

(4)电压作用时间。

由变压器油的击穿过程可知，电压作用时间对纯净的油影响极小。对于不纯净的油，因油中杂质的聚集、排列等需要一定的时间，顾油的击穿电压随电压作用时间的增大而下降