组合绝缘的电气强度

    对高压电气设备绝缘的要求是多方面的，除了必须有优异的电气性能外，还要求有良好的热性能、机械性能及其他物理化学特性，单一品种的电介质往往难以同时满足这些要求，所以实际的绝缘结构一般不是采用某种单一的绝缘材料，而是由多种电介质组合而成。例如变压器的外绝缘由套管的外瓷套和周围的空气组成，而其内绝缘更是由纸、布、胶木筒、聚合物、变压器油等固体和液体介质联合组成。

    组合绝缘结构的电气强度不仅仅取决于所用的各种介质的电气特性，而且还与各种介质的特性相互之间的配合是否得当大有关系。

    组合绝缘的常见形式是由多种介质构成的层叠绝缘。在外加电压的作用下，各层介质承受电压的状况必然是影响组合绝缘电气强度的重要因素。各层电压最理想的分配原则是：使组合绝缘中各层绝缘所承受的电场强度与其电气强度成正比。在这种情况下，整个组合绝缘的电气强度最高，各种绝缘材料的利用最合理、最充分。

    各层绝缘所承受的电压与绝缘材料的特性和作用电压的类型有关。例如在直流电压下，各层绝缘分担的电压与其绝缘电阻成正比，亦即各层中的电场强度与其电导率成反比；但在工频交流和冲击电压的作用下，各层所分担的电压与各层的电容成反比，亦即各层中的电场强度与其介电常数成反比。由此可见，在直流电压下，应该把电气强度高、电导率大的材料用在电场最强的地方；而在工频交流电压下，应该把电气强度高、介电常数大的材料用在电场最强的地方。

    将多种介质进行组合应用时，还应注意一个重要的原则，那就是使它们各自的优缺点进行互补，扬长避短，相辅相成。

    但是，实际的绝缘结构往往是很复杂的，上述各项原则常难以同时实现，例如在以浸渍纸作为绝缘的电缆中，电缆纸的介电常数和电气强度都大于矿物油浸渍剂，但在交流电压的作用下，纸层中分到的电场强度反而小于油层中的电场强度，因而是不合理和不利的，但因浸渍处理能消除纸中的空隙、气泡等，所以必须采用这样的工艺措施。相反地，在直流电压作用下，由于这时的电压分布取决于介质的电导率(为反比关系)，纸的电导率远小于油的电导率，因而电气强度较大的纸层分担的电场强度也较大，这显然是合理和有利的电压分布状况。

    还应指出，在组合绝缘结构中，各部分的温度可能有较大的差异，所以在探讨组合绝缘中的电压分布问题时，还必须注意温度差异对各种绝缘材料电气特性和电压分布的影响。

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