2.4擊穿電壓絕緣強度當(dāng)施加于電介質(zhì)上的電場強度高于臨界值時，會使通過電介質(zhì)的電流劇增，使電介質(zhì)分子發(fā)生破裂式分解，完全失去絕緣性能，這種現(xiàn)象稱為電介質(zhì)的擊穿或者介質(zhì)電氣強度的破壞。

　　擊穿電壓是絕緣材料的項重要特性指標(biāo)。絕緣材料的擊穿電壓不僅取決于電介質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，而且還取決于其預(yù)加工情況溫度濕度及其它些因素。另外，還與變壓器本身結(jié)構(gòu)和使用條件有密切關(guān)系。

　　2.4.2氣體擊穿電壓氣體擊穿的機理是由于氣體的帶電質(zhì)點，在電場中獲得巨大能量，當(dāng)它和其它分子相撞時，能把它們碰裂電離為正離子和電子，這樣碰撞下去，就形成了電子崩，電子崩最后形成條高電導(dǎo)的通道，導(dǎo)致氣體擊穿。

　　人們經(jīng)過實踐總結(jié)出氣體擊穿的規(guī)律，這個規(guī)律稱為巴森定律，即在溫度定時，在均勻電場中，氣體擊穿電壓與氣體的壓力和電極距離以的乘積有關(guān)，即=，關(guān)的常數(shù)。在均勻電場中，當(dāng)電極的距離在0.1；1左右時，20丈時極距與擊穿電壓關(guān)系=1.35+3，么讓；當(dāng)值在1左右時，在上述溫度和壓力下空氣的擊穿電壓=30.75如1.23影響氣體間隙放電電壓的因素有電場分布形電場分布形式均勻電場中的空氣間隙，其擊穿電壓高；不均勻電場中的空氣間隙，其擊穿電壓低，而且分散性也大。

　　外施電壓波形在電力系統(tǒng)中，空氣間隙要受到工頻波雷電波和操作波種形式的電壓作用。從其作用時間來說，工頻波最長，操作波次之，雷電波最短。在均勻電場中，同間隙下工頻波雷電波和操作波的擊穿電壓差不多相同。在不均勻電場中，同間隙下，雷電波擊穿電壓最高，操作波擊穿電壓次之，工頻波擊穿電壓最低。

　　大氣狀態(tài)即氣壓溫度和濕度等因素的影響。當(dāng)氣壓降低或溫度升高時，空氣密度下降，電子在兩次碰撞間所經(jīng)過的平均自由行程增大，因而從電場中獲得的動能增多，碰撞游離能力增強，使空氣間隙的直流工頻沖擊等放電電壓降低。如在高海撥地區(qū)，由于空氣密度低，放電電壓也降低。海拔每升高1000m，放電電壓降低10ㄇ左右。所以，在設(shè)計變壓器的外絕緣時要充分注意這點，如套管要采用加強套管。當(dāng)濕度增加時，該套管能引起間隙中的反游離，故能升高擊穿電壓。其機理是，當(dāng)帶電質(zhì)點存在時，其可以使水蒸氣凝結(jié)為小滴，由于小滴重力的作用，帶電質(zhì)點和它們起從間隙中帶出來，因此間隙的擊穿電壓就增加了。

　　另外，氣體的擊穿電壓與氣體的種類有關(guān)，極性氣體的偶極分子容易吸收自由電子，所以它們的擊穿電壓較高。

　　2.4.3液體電介質(zhì)的擊穿電壓液體的擊穿現(xiàn)象比氣體的復(fù)雜，主要原因是雜質(zhì)對于液體的擊穿電壓的影響特別大。

　　2.4.3.1純凈液體電介質(zhì)的擊穿機理純凈液體電介質(zhì)擊穿理論主要有電擊穿和氣泡擊穿理論兩大類。

　　電擊穿理論是以液體分子由于電子的碰撞而產(chǎn)生電離為前提的。在陰極因強電場發(fā)射的電子在電場中被加速，碰撞分子，使分子電離為電子和正離子，正離子在陰極附近形成空間電荷層，增強陰極面的電場，使陰極發(fā)射的電子數(shù)增多。當(dāng)外加電場增至，高時，電子流將急劇增加而導(dǎo)致液體電介質(zhì)擊穿。

　　以1抱擊穿理論在外施電場較高時，會液體電介質(zhì)產(chǎn)生氣泡。其原因有當(dāng)電極上局溫度在較低溫度下，般液體的擊穿電壓與溫度沒有多大關(guān)系；在較高溫度下，當(dāng)溫度接密度足夠大，使附近液體電介質(zhì)氣化。液體中的高能電子與液體分子發(fā)生碰撞電離，在液體電介質(zhì)中產(chǎn)生氣體。液體電介質(zhì)被電極上面尖角或毛刺及不光滑面引起電暈放電產(chǎn)生氣泡。

　　由于上述原因，在純凈的液體電介質(zhì)中就有氣泡的存在。在交流電場中，串聯(lián)介質(zhì)中的電場強度分布與各介質(zhì)的介電常數(shù)成反比，而氣體的接近于液體電介質(zhì)又比較高，因此電場將集中在擊穿場強比液體低得多的氣體上，氣泡先開始電離，這又使氣泡溫度升高體積膨脹，電離將進步發(fā)展；而帶電粒子又撞擊油分子，使油分解出氣體，擴大氣體通道。如果電離的氣泡在電場中堆積成氣體小橋，擊穿就可能在此通道上發(fā)生。

　　在工程中應(yīng)用純凈液體較少，故對純凈液體擊穿現(xiàn)象的研究，僅有學(xué)術(shù)價值，實用價值不大。

　　2.4.3.2有雜質(zhì)液體電介質(zhì)的擊穿機理由于在液體電介質(zhì)中可能含有雜質(zhì)乳膠狀水滴和氣泡其擊穿機理是①液體中含乳膠狀水滴和纖維灰塵雜質(zhì)時，由于水和纖維的極性大，在強電場的作用下，它們極化后定向排列，在兩極中間形成小橋，導(dǎo)致?lián)舸?。氣體的存在形成氣橋，氣橋內(nèi)氣體的碰撞，導(dǎo)致局部發(fā)熱，鄰近的液體受熱沸騰汽化使氣泡逐漸擴大形成導(dǎo)電小橋直至擊穿。因此在變壓器油中，我們嚴格地規(guī)定了含水量含氣量和顆粒度的大小及數(shù)量。

　　2.4.3.3影響液體電介質(zhì)擊穿電壓的因素純凈度液體電介質(zhì)的純凈度越高，就越不容易擊穿，影響液體電介質(zhì)擊穿電壓的主要因素，是液體中存在的雜質(zhì)乳膠狀水滴和氣泡。它們使液體電介質(zhì)的擊穿電壓大大降低。因此在變壓器行業(yè)經(jīng)常對變壓器油進行脫水脫氣的濾油處理，以提高其純凈度。

　　電壓作用時間液體擊穿電壓與電壓作用時間有密切關(guān)系。電壓作用時間越長，液體電介質(zhì)擊穿電壓就越低。般來說，擊穿電壓與電壓作用時間可用下列經(jīng)驗公式來。

　　純凈度及溫度的提尚而增大；叫為長期作用下的擊穿電壓，4和1為常數(shù)。

　　壓力液體經(jīng)過完全去氣，其擊穿電壓基本上與壓力無關(guān)。

　　近液體的沸點時，其擊穿電壓顯著下降。

　　電源頻率同電介質(zhì)，電源頻率越高就越難擊穿。這是因為電源交變頻繁，在兩電極間搭橋就越困難。

　　電場均勻度電場越不均勻，電介質(zhì)的擊穿電壓就越低。

　　2.4.4固體電介質(zhì)擊穿固體電介質(zhì)的擊穿大致可分為電擊穿熱擊穿和放電擊穿電化學(xué)等種。

　　2，4.4.1電擊穿在強電場下電介質(zhì)內(nèi)部帶電質(zhì)點劇烈運動，發(fā)生碰撞電離，并破壞分子結(jié)構(gòu)，增加電導(dǎo)，以致最后擊穿，稱為電擊穿。

　　24.4.2影響電擊穿的幾種因素，介質(zhì)的厚度與電擊穿的關(guān)系介質(zhì)的厚度和擊穿基本是線性關(guān)系，可由下列經(jīng)驗公式。uAdkV 4因材料的種類與結(jié)構(gòu)不同而異。在實用上，值為0.51.0，在同材料中，因干燥情況及電場分布不同，值有時亦有差異。平常在設(shè)計電氣設(shè)備時，取1=較為安全妥當(dāng)。般來說，當(dāng)電器額定電壓在10以下時，其所用絕緣厚度只有幾厘米，此時厚度的選擇般決定于材料的機械強度。當(dāng)電器的額定電壓在lOkV以上時，絕緣的厚度選擇應(yīng)以其所需承受的電壓為標(biāo)準。因為此時對所選用的厚度，其機械強度在大多數(shù)情況下是足夠的。當(dāng)電壓甚高時，熱擊穿的現(xiàn)象顯著，材料再增加厚度有時也達不到絕緣的目的，這時應(yīng)改用介質(zhì)損耗因數(shù)較小的材料或設(shè)法增加絕緣系統(tǒng)的散熱能力。

　　2擊穿電壓與施加電壓的時間的關(guān)系由于加壓時間的不同，所得到的絕緣強度值亦不同。在絕緣試驗中，所用的加壓方法有短時加壓與逐步加壓兩種。在短時加壓試驗中，電壓以定的速度向上升高，至擊穿為止。在絕緣材料試驗中規(guī)定，采用連續(xù)均勻升壓法，升壓速度26.

　　在逐步加壓試驗中，將預(yù)期的電壓加于電極上，停留定時間后，然后升高電壓，再停留定時間后，再升局電壓，如此逐步升尚，直到擊穿為止。

　　因為加壓時間對于絕緣強度的影響很大，所以般試樣擊穿電壓kV升壓速度kVs1法的每級電壓值擊穿電壓值kV每級升壓數(shù)值kV材料的絕緣電壓或絕緣強度值，凡未特別指明的，均指逐步加壓試驗中所得的數(shù)值。絕緣材料試驗標(biāo)準中規(guī)定，采用1逐級升壓法時，按下列方式升壓第級加電壓值為標(biāo)準規(guī)定擊穿電壓的50，保持，以后每級升壓后保持，直至擊穿，級間升壓時間不超過8.升壓時間應(yīng)計在1內(nèi)，每級電壓值采用27規(guī)定的數(shù)值。如果擊穿發(fā)生在升壓過程中，則以擊穿前開始升壓的那級電壓作為擊穿值。如果擊穿發(fā)生在保持不變的電壓級上，則以該級電壓作為擊穿電壓。

　　因此，般絕緣材料，在短時間比在長時間所承受的電壓高些。每種絕緣材料均有無限大的時間所能承受的最大電壓值，大于此電壓值時，在加上電壓超過定時間后，材料將被擊穿。每種均有擊穿電壓與時間的關(guān)系曲線，2.

　　對于某些固體絕緣材料，2曲線可以用下列經(jīng)驗公式時間為化的擊穿電壓的比值U加壓分鐘后的擊穿電壓U1加壓時間1的擊穿電壓U0加壓時間為無窮大的擊穿電壓a，=為常數(shù)，其值視材料不同而異時間尤l為lmin擊穿電壓值，IO為加壓時間為無窮大時的電壓值u1為lmin擊穿電壓值，I，1J為加壓時間為無窮大時的電壓值8擊穿強度和電極距離的關(guān)系般情況下，擊穿電壓和距離成正比增加錢性關(guān)系，但當(dāng)電極距離3很小時，例如從，到1.，其交流擊穿電場強度隨距離的減小，按下列經(jīng)驗公式=擊穿電壓與電壓種類的關(guān)系同電介質(zhì)同電極結(jié)構(gòu)，其交流直流沖擊下的擊穿電壓往往是不相同的。電介質(zhì)的沖擊穿電壓常大于工頻擊穿電壓，而固體電介質(zhì)因為直流下固體電介質(zhì)中損耗小局部放電弱，所以在直流下的擊穿電壓也常比工頻幅值要高得多。

　　擊穿電壓與頻率的關(guān)系在交流電場下，頻率越高，擊穿電壓越低。在射頻之下，材料的絕緣強度顯著降低。

　　在許多有機材料，如紙棉織品等，其擊穿電壓與頻率的關(guān)系可用下列經(jīng)驗公式，即王樹森沈陽變壓器有限責(zé)任公司，遼寧沈陽，25待續(xù)變壓器技術(shù)培訓(xùn)信息最近，沈陽變壓器有限責(zé)任公司培訓(xùn)中心將舉辦個變底。