電介質(zhì)物理電介質(zhì)的擊穿ppt課件.pptx

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1、1電力設(shè)備電氣絕緣國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室StateKeyLaboratoryofElectricalInsulationandPowerEquipment上節(jié)課小結(jié)固體介質(zhì)的擊穿熱擊穿：非本征電擊穿：本征不均勻介質(zhì)的擊穿瓦格納熱擊穿：低阻通道均勻固體熱擊穿脈沖熱擊穿穩(wěn)態(tài)熱擊穿：T、f、d的影響本征電擊穿雪崩電擊穿單電子近似理論集合電子近似理論低能判據(jù)高能判據(jù)場(chǎng)致發(fā)射擊穿碰撞電離雪崩擊穿：40代理論2電力設(shè)備電氣絕緣國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室StateKeyLaboratoryofElectricalInsulationandPowerEquipmen

2、t四.不均勻電介質(zhì)的擊穿宏觀不均勻電介質(zhì)或復(fù)合電介質(zhì)：氣體—液體、液體—固體、氣體—固體、固體—固體的不同組合即使為單一電介質(zhì)的絕緣結(jié)構(gòu)，材料的不均勻性、雜質(zhì)氣隙等的存在也不能看作是單一均勻電介質(zhì)1.復(fù)合電介質(zhì)的擊穿①雙層復(fù)合電介質(zhì)的擊穿3電力設(shè)備電氣絕緣國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室StateKeyLaboratoryofElectricalInsulationandPowerEquipment穩(wěn)態(tài)：if如果第一層（引起第一層擊穿），全部電壓加到第二層上，第二層也就隨之擊穿。4電力設(shè)備電氣絕緣國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室StateKeyLaboratoryo

3、fElectricalInsulationandPowerEquipment例：d1＝d2＝0.5mm；?1＝10－12S/m，?2＝10－11S/m；E1b＝E2b＝100MV/m，U＝55kV計(jì)算：第二層也擊穿第一層擊穿If：都不會(huì)擊穿5電力設(shè)備電氣絕緣國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室StateKeyLaboratoryofElectricalInsulationandPowerEquipmentQ：那么擊穿場(chǎng)強(qiáng)與電導(dǎo)率如何配合才能使復(fù)合介質(zhì)的擊穿電壓最高？A：此時(shí)——復(fù)合介質(zhì)擊穿電壓最大值If：交變電壓雙層介質(zhì)共有最大擊穿電壓的條件為6電力設(shè)

4、備電氣絕緣國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室StateKeyLaboratoryofElectricalInsulationandPowerEquipmentIf：脈沖電壓電壓作用時(shí)間很短，按電容分配雙層介質(zhì)共有最大擊穿電壓的條件例：紙質(zhì)電容器（未浸油時(shí)）空氣中空氣層的體積比θ1＝d1/d纖維層體積比7電力設(shè)備電氣絕緣國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室StateKeyLaboratoryofElectricalInsulationandPowerEquipment求解：ρ—紙的密度ρ2—纖維的密度m1、m2—空氣、纖維的質(zhì)量（m1<

5、紙立即發(fā)生擊穿紙的平均電場(chǎng)強(qiáng)度當(dāng)空氣層厚度d1＝（6～8）μm時(shí)，相應(yīng)的擊穿電壓U1b≈250V，而纖維的密度ρ≈1.55×103kg/m38電力設(shè)備電氣絕緣國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室StateKeyLaboratoryofElectricalInsulationandPowerEquipment未經(jīng)浸漬的紙質(zhì)電容器復(fù)合介質(zhì)Eb與a)紙的密度及b)紙的厚度的關(guān)系1－計(jì)算曲線2－實(shí)驗(yàn)曲線由圖可見，紙的擊穿強(qiáng)度的理論計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值很接近，它表明紙?jiān)诮蛔冸妷鹤饔孟拢捎诳諝庀斗峙涞捷^高的電場(chǎng)強(qiáng)度，從而因空氣隙先擊穿而引起紙介質(zhì)擊穿。也說(shuō)明雙層復(fù)合介

6、質(zhì)擊穿理論的正確性。若為多層復(fù)合電介質(zhì)：恒定電場(chǎng)：交變電場(chǎng)：9電力設(shè)備電氣絕緣國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室StateKeyLaboratoryofElectricalInsulationandPowerEquipment2.邊緣效應(yīng)及其消除方法：現(xiàn)象：電場(chǎng)不均勻程度越高，UB隨d增長(zhǎng)越慢分散性越大只有在均勻電場(chǎng)下此時(shí)，材料的最大擊穿場(chǎng)強(qiáng)才是材料的本征物理常數(shù)，即耐電強(qiáng)度。進(jìn)一步的現(xiàn)象：如果未采用任何措施改善電極邊緣處的電場(chǎng)分布時(shí)，由于周圍媒質(zhì)的擊穿強(qiáng)度常比固體電介質(zhì)小，往往在固體電介質(zhì)擊穿之前先在電場(chǎng)集中的電極邊緣處發(fā)生放電，放電火花可視為電極

7、針狀般的延伸，于是電極邊緣處的電場(chǎng)分布發(fā)生強(qiáng)烈畸變。若放電開始時(shí)外施電壓高于固體電介質(zhì)一定厚度下的最小擊穿電壓（電介質(zhì)在極不均勻電場(chǎng)作用下的擊穿電壓），則媒質(zhì)放電后立即引起固體電介質(zhì)的擊穿。10電力設(shè)備電氣絕緣國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室StateKeyLaboratoryofElectricalInsulationandPowerEquipment邊緣效應(yīng)的定義：因電極邊緣媒質(zhì)放電而引起固體電介質(zhì)在電極邊緣處較低電壓下?lián)舸┑默F(xiàn)象稱為邊緣效應(yīng)。消除邊緣效應(yīng)的方法：把試樣制作為凹球面或凹面狀擊穿往往發(fā)生在足夠均勻電場(chǎng)的最小厚度處1.改變電極系統(tǒng)但

8、并非所有的固體電介質(zhì)都能實(shí)現(xiàn)，例如云母、有機(jī)薄膜等介質(zhì)困難就較大。對(duì)于這類固體電介質(zhì)，通常采用簡(jiǎn)單電極試樣系統(tǒng)，諸如固體試樣置放在兩平板電極間、平板與圓球或圓球與圓球電極間的系統(tǒng)，置于液體媒質(zhì)之中。11電力設(shè)備電氣絕緣國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室StateKey