液體電介質(zhì)的擊穿

一旦作用于液體介質(zhì)的電場(chǎng)強(qiáng)度增大到一定程度時(shí)，在介質(zhì)中出現(xiàn)的電氣現(xiàn)象就不再限于前面介紹的極化、電導(dǎo)和介質(zhì)損耗了。與氣體介質(zhì)相似，液體介質(zhì)在強(qiáng)電場(chǎng)(高電壓) 的作用下，也會(huì)出現(xiàn)由介質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)體的擊穿過(guò)程。本節(jié)介紹液體介質(zhì)的擊穿理論、擊穿過(guò)程特點(diǎn)和影響其電氣強(qiáng)度的因素。

工程中實(shí)際使用的液體介質(zhì)并不是純凈的，往往含有水分、氣體、固體微粒和纖維等雜質(zhì)，它們對(duì)液體介質(zhì)的擊穿過(guò)程均有很大的影響。因此，本節(jié)中除了介紹純凈液體介質(zhì)的擊穿機(jī)理外，還將探討工程用絕緣油的擊穿特點(diǎn)。

目前，對(duì)液體電介質(zhì)擊穿機(jī)理的研究遠(yuǎn)不及對(duì)氣體電介質(zhì)擊穿機(jī)理的研究，還提不出一個(gè)較為完善的擊穿理論。其主要原因在于：純凈的液體電介質(zhì)和工程用的液體電介質(zhì)的擊穿機(jī)理有很大不同，工程用液體電介質(zhì)中總含有某些氣體、液體或固體雜質(zhì)，這些雜質(zhì)的存在對(duì)液體電介質(zhì)的擊穿過(guò)程影響很大，需分別討論。

1高度純凈去氣液體電介質(zhì)的電擊穿理論

電子碰撞電離理論：純凈的液體電介質(zhì)中總會(huì)存在一些離子，它們或由液體分子受自然界中射線(xiàn)的電離作用而產(chǎn)生，或由液體中微量雜質(zhì)受電場(chǎng)的解離作用而產(chǎn)生。對(duì)純凈的液體電介質(zhì)施加電壓，液體中的離子在電場(chǎng)作用下運(yùn)動(dòng)而形成電流。電場(chǎng)較弱時(shí)，隨電壓的上升，電流呈線(xiàn)性增加。當(dāng)電場(chǎng)逐漸增強(qiáng)時(shí)，由于越來(lái)越多的離子已經(jīng)參與了導(dǎo)電，隨著電壓的進(jìn)一步升高，電流呈現(xiàn)出不十分明顯的飽和趨向。此時(shí)液體電介質(zhì)中雖有電流流過(guò)，但數(shù)值甚微，液體仍具有較高的電阻率。當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)1MV/cm時(shí)，液體電介質(zhì)中原有的少量自由電子，以及因場(chǎng)致發(fā)射或因強(qiáng)電場(chǎng)作用增強(qiáng)了的熱電子發(fā)射而脫離陰極的電子，在電場(chǎng)作用下運(yùn)動(dòng)、加速、積累能量、碰撞液體分子，而且以一定的概率使液體電介質(zhì)的分子電離。只要電場(chǎng)足夠強(qiáng)，電子在向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，就不斷碰撞液體分子，使之電離，致使電子迅速增加。因碰撞電離而產(chǎn)生的正離子移動(dòng)至陰極附近，增強(qiáng)了陰極表面的場(chǎng)強(qiáng)，促使陰極發(fā)射的電子數(shù)增多。這樣，電流急劇增加，液體電介質(zhì)失去絕緣能力，發(fā)生擊穿。

純凈液體介質(zhì)的電擊穿理論與氣體放電湯遜理論中α、γ的作用有些相似。但是液體的密度比氣體大得多，電子的平均自由行程很小，積累能量比較困難，必須大大提高電場(chǎng)強(qiáng)度才能開(kāi)始碰撞電離，所以純凈液體介質(zhì)的擊穿場(chǎng)強(qiáng)要比氣體介質(zhì)高得多(約高一個(gè)數(shù)量級(jí))。

由電擊穿理論可知：純凈液體的密度增加時(shí)，擊穿場(chǎng)強(qiáng)會(huì)增大；溫度升高時(shí)液體膨脹，擊穿場(chǎng)強(qiáng)會(huì)下降；由于電子崩的產(chǎn)生和空間電荷層的形成需要一定時(shí)間，當(dāng)電壓作用時(shí)間很短時(shí)，擊穿場(chǎng)強(qiáng)將提高，因此液體介質(zhì)的沖擊擊穿場(chǎng)強(qiáng)高于上頻擊穿場(chǎng)強(qiáng)(沖擊系數(shù)>1)。

2含氣純凈液體電介質(zhì)的氣泡擊穿理論

氣泡擊穿理論：純凈液體電介質(zhì)在電場(chǎng)作用下生成氣泡是氣泡擊穿理論的基礎(chǔ)。當(dāng)純凈液體電介質(zhì)承受較高電場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)，在其中產(chǎn)生氣泡的原因有：①因場(chǎng)致發(fā)射或因強(qiáng)電場(chǎng)作用加強(qiáng)了的熱電子發(fā)射而脫離陰極的電子，在電場(chǎng)作用下運(yùn)動(dòng)形成電子電流，使液體發(fā)熱而分解出氣泡；② 電子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，與液體電介質(zhì)分子碰撞，導(dǎo)致液體分子解離產(chǎn)生氣泡；③電極表面粗糙，突出物處的電暈放電使液體氣化生成氣泡；④電極表面吸附的氣泡表面積聚電荷，當(dāng)電場(chǎng)力足夠時(shí)，氣泡將被拉長(zhǎng)。液體電介質(zhì)中出現(xiàn)氣泡后，在足夠強(qiáng)的電場(chǎng)作用下，首先氣泡內(nèi)的氣體電離，氣泡溫度升高、體積膨脹，電離進(jìn)一步發(fā)展。與此同時(shí)，帶電粒子又不斷撞擊液體分子，使液體分解出氣體，擴(kuò)大了氣體通道。電離的氣泡或在電極間形成連續(xù)小橋，或畸變了液體電介質(zhì)中的電場(chǎng)分布，導(dǎo)致液體電介質(zhì)擊穿。

實(shí)驗(yàn)證明，液體介質(zhì)的擊穿場(chǎng)強(qiáng)與其靜壓力密切相關(guān)，這表明液體介質(zhì)在擊穿過(guò)程的臨界階段可能包含著狀態(tài)變化，這就是液體中出現(xiàn)了氣泡。因此，有學(xué)者提出了氣泡擊穿機(jī)理。

在交流電壓下，串聯(lián)介質(zhì)中電場(chǎng)強(qiáng)度的分布是與介質(zhì)的C成反比的。由于氣泡的C最小(≈1)，其電氣強(qiáng)度又比液體介質(zhì)低很多，所以氣泡必先發(fā)生電離。氣泡電離后溫度上升、體積膨脹、密度減小，這促使電離進(jìn)一步發(fā)展。電離產(chǎn)生的帶電粒子撞擊油分子，使它又分解出氣體，導(dǎo)致氣體通道擴(kuò)大。如果許多電離的氣泡在電場(chǎng)中排列成氣體小橋，擊穿就可能在此通道中發(fā)生。

如果液體介質(zhì)的擊穿因氣體小橋而引起，那么增加液體的壓力，就可使其擊穿場(chǎng)強(qiáng)有所提高。因此，在高壓充油電纜中總要加大油壓，以提高電纜的擊穿場(chǎng)強(qiáng)。

3工程純液體電介質(zhì)的雜質(zhì)擊穿

1.小橋理論及雜質(zhì)擊穿

小橋理論：工程用液體電介質(zhì)中含有水分和纖維、金屬末等固體雜質(zhì)。在電場(chǎng)作用下，水滴、潮濕纖維等介電常數(shù)比液體電介質(zhì)大的雜質(zhì)將被吸引到電場(chǎng)強(qiáng)度較大的區(qū)域，并順著電力線(xiàn)排列起來(lái)，在電極間局部地區(qū)構(gòu)成雜質(zhì)小橋。小橋的電導(dǎo)和介電常數(shù)都比液體電介質(zhì)的大，這就畸變了電場(chǎng)分布，使液體電介質(zhì)的擊穿場(chǎng)強(qiáng)下降。如果雜質(zhì)足夠多，則還能構(gòu)成貫通電極間隙的小橋。雜質(zhì)小橋的電導(dǎo)大，因而小橋?qū)⒁蛄鬟^(guò)較大的泄漏電流而發(fā)熱，使液體電介質(zhì)及所含水分局部氣化，而擊穿將沿此氣體橋發(fā)生。

工程用液體電介質(zhì)中總含有一些雜質(zhì)，主要是氣體、水分和纖維。這些雜質(zhì)是在液體電介質(zhì)的生產(chǎn)、運(yùn)行中混入的。工程上要得到高度純凈的液體電介質(zhì)是非常困難的，因?yàn)槠涮峒児に嚭軓?fù)雜。在電氣設(shè)備的制造和運(yùn)行中，不可避免地會(huì)摻入雜質(zhì)，如注入液體電介質(zhì)的過(guò)程中會(huì)混入空氣，液體電介質(zhì)與大氣接觸時(shí)會(huì)發(fā)生氧化，并吸入氣體和水分；運(yùn)行中液體本身也會(huì)老化，分解出氣體、水分和聚合物；固體絕緣材料(紙或布)上也會(huì)有纖維脫落到液體電介質(zhì)中。雜質(zhì)的存在使工程用液體電介質(zhì)的擊穿具有了新的特點(diǎn)，一般用“小橋"理論來(lái)說(shuō)明工程用液體電介質(zhì)的擊穿過(guò)程。

“小橋"理論認(rèn)為，由于液體電介質(zhì)中的水和纖維的相對(duì)介電常數(shù)(分別為81，6～7)比油的相對(duì)介電常數(shù)(1.8～2.8)大得多，這些雜質(zhì)很容易極化并沿電場(chǎng)方向定向排列成雜質(zhì)的“小橋"。當(dāng)雜質(zhì)“小橋"貫穿兩極時(shí)，在電場(chǎng)作用下，由于組成此小橋的水分和纖維的電導(dǎo)較大，使泄漏電流增加，從而使“小橋"急劇發(fā)熱，油和水分局部沸騰汽化，形成“氣體橋"。氣體中的電場(chǎng)強(qiáng)度要比油中高很多(與相對(duì)介電常數(shù)成反比)，而氣體的耐電強(qiáng)度比油的低很多，最后沿此“氣體橋"擊穿。這種形式的擊穿包含熱過(guò)程，所以屬于熱擊穿的范疇。

2.影響液體電介質(zhì)擊穿電壓的因素

(1)液體電介質(zhì)本身品質(zhì)的影響

液體電介質(zhì)的品質(zhì)決定于其所含雜質(zhì)多少。含雜質(zhì)越多，品質(zhì)越差，擊穿電壓越低。對(duì)液體電介質(zhì)，通常用標(biāo)準(zhǔn)試油器(又稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)油杯)按標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法求得的工頻擊穿電壓來(lái)衡量其品質(zhì)的優(yōu)劣，而不用擊穿場(chǎng)強(qiáng)值。因?yàn)榧词故蔷鶆驁?chǎng)，擊穿場(chǎng)強(qiáng)也隨間隙距離的增大而明顯下降。

我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 507—2002對(duì)標(biāo)準(zhǔn)油杯推薦了兩種電極：一種為球形電極；另一種為球蓋形電極，電極材料為黃銅或不銹鋼。球形電極由兩個(gè)直徑為12.5~13.0mm的球電極組成，電極間距 導(dǎo)離為2.5mm；球蓋形電極由兩個(gè)直徑為36mm的球蓋形電極組成，電極間距離也為2.5mm，如圖3-20所示。標(biāo)準(zhǔn)油杯的器壁為透明的有機(jī)玻璃。

必須指出，在標(biāo)準(zhǔn)試油器中測(cè)得的油的耐電強(qiáng)度只能作為對(duì)油的品質(zhì)的衡量標(biāo)準(zhǔn)，不能用此數(shù)據(jù)直接計(jì)算在不同條件下油間隙的耐受電壓，因?yàn)橥环N油在不同條件下的耐電強(qiáng)度是有很大差別的。

下面以變壓器油為例具體討論變壓器油本身的某些品質(zhì)對(duì)耐電強(qiáng)度的影響。

1)含水量：水分在油中有3種存在方式，當(dāng)含水量極微小時(shí)，水分以分子狀態(tài)溶解于油中，這種狀態(tài)的水分對(duì)油的耐電強(qiáng)度影響不大；當(dāng)含水量超過(guò)其溶解度時(shí)，多余的水分便以乳化狀態(tài)懸浮在油中，這種懸浮狀態(tài)的小水滴在電場(chǎng)作用下極化易形成小橋，對(duì)油的耐電強(qiáng)度有很強(qiáng)烈的影響。圖3-21所示是在標(biāo)準(zhǔn)油杯中測(cè)出的變壓器油的工頻擊穿電壓與含水量的關(guān)系。由圖可見(jiàn)，在常溫下，只要油中含有0.01%的水分，就會(huì)使油的擊穿電壓顯著下降。當(dāng)含水量超過(guò)0.02%時(shí)，多余的水分沉淀到油的底部，因此擊穿電壓不再降低。

2)含纖維量：當(dāng)油中有纖維存在時(shí)，在電場(chǎng)力的作用下，纖維將沿著電場(chǎng)方向極化排列形成雜質(zhì)小橋，使油的擊穿電壓大大下降。纖維又具有很強(qiáng)的吸附水分的能力，吸濕的纖維對(duì)擊穿電壓的影響

3)含氣量：絕緣油能夠吸收和浴解相當(dāng)數(shù)量的氣體，其飽和溶解量主要由氣體的化學(xué)成分、氣壓、油溫等因素決定。溫度對(duì)油中氣體飽和溶解量的影響隨氣體種類(lèi)而異，沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)律。氣壓升高時(shí)，各種氣體在油中的飽和溶解量都會(huì)增加，所以油的脫氣處理通常都在高真空下進(jìn)行。

溶解于油中的氣體在短時(shí)間內(nèi)對(duì)油的性能影響不大，主要只是使油的黏度和耐電強(qiáng)度稍有降低。它的主要危害有兩種：一是當(dāng)溫度、壓力等外界條件發(fā)生改變時(shí)，溶解在油中的氣體可能析出，成為自由狀態(tài)的小氣泡，容易導(dǎo)致局部放電，加速油的老化，也會(huì)使油的耐電強(qiáng)度有較大的降低；二是溶解在油中的氧氣經(jīng)過(guò)一定時(shí)間會(huì)使油逐漸氧化，酸價(jià)增大，并加速油的老化。

4)含碳量：某些電氣設(shè)備中的絕緣油在運(yùn)行中常受到電弧的作用。電弧的高溫會(huì)使絕緣油分解出氣體(主要為氫氣和烴類(lèi)氣體)、液體(主要為低分子烴類(lèi))及固體(主要為碳粒)物質(zhì)。碳粒對(duì)油的耐電強(qiáng)度有兩方面的作用：一方面，碳粒本身為導(dǎo)體，它散布在油中，使碳粒附近局部電場(chǎng)增強(qiáng)，從而使油的耐電強(qiáng)度降低；另一方面，新生的活性碳粒有很強(qiáng)的吸附水分和氣體的能力，從而使油的耐電強(qiáng)度提高。總的來(lái)說(shuō)，細(xì)而分散的碳粒對(duì)油的耐電強(qiáng)度的影響并不顯著，但碳粒(再加吸附了某些水分和雜質(zhì))逐漸沉淀到電氣設(shè)備的固體介質(zhì)表面，形成油泥，則易造成油中沿固體介質(zhì)表面的放電，同時(shí)也影響散熱。

(2)溫度的影響

溫度對(duì)變壓器油耐電強(qiáng)度的影響和油的品質(zhì)、電場(chǎng)均勻度及電壓作用時(shí)間有關(guān)。在較均勻電場(chǎng)及1min工頻電壓作用下，變壓器油的擊穿電壓與溫度的關(guān)系如圖3-22所示。曲線(xiàn)1、2分別代表干燥的油和受潮的油的試驗(yàn)曲線(xiàn)。受潮的油，當(dāng)溫度從0℃逐漸升高時(shí)，水分在油中的溶解度逐漸增大，一部分乳化懸浮狀態(tài)的水分就轉(zhuǎn)化為溶解狀態(tài)，使油的耐電強(qiáng)度逐漸增大；當(dāng)溫度超過(guò)60~80℃時(shí)，部分水分開(kāi)始汽化，使油的耐電強(qiáng)度降低；當(dāng)油溫稍低于0℃時(shí)，呈乳化懸浮狀態(tài)的水分最多，此時(shí)油的耐電強(qiáng)度低；溫度的關(guān)系度再低時(shí)水分結(jié)成冰粒，冰的介電常數(shù)與油相近，對(duì)電場(chǎng)畸變的程度減弱，因面油的耐電強(qiáng)度又逐漸增加。對(duì)于很干燥的油，就沒(méi)有這種變化規(guī)律，油的耐電強(qiáng)度只是隨著溫度的升高單調(diào)地降低。

在極不均勻電場(chǎng)中，油中的水分和雜質(zhì)不易形成小橋，受潮的油的擊穿電壓和溫度的關(guān)系不像均勻電場(chǎng)中那樣復(fù)雜，只是隨著溫度的上升，擊穿電壓略有下降。

不論是均勻電場(chǎng)還是不均勻電場(chǎng)，在沖擊電壓作用下，即使是品質(zhì)較差的油，油隙的擊穿電壓和溫度也沒(méi)有顯著關(guān)系，只是隨著溫度的上升，油隙的擊穿電壓稍有下降。主要是沖擊電壓作用時(shí)間太短，雜質(zhì)來(lái)不及形成小橋的緣故。

(3)電壓作用時(shí)間的影響

油隙的擊穿電壓隨電壓作用時(shí)間的增加而下降，加壓時(shí)間還會(huì)影響油的擊穿性質(zhì)。

從圖3-23的兩條曲線(xiàn)可以看出：在電壓作用時(shí)間短至幾個(gè)微秒時(shí)，擊穿電壓很高，擊穿有時(shí)延特性，屬電擊穿；電壓作用時(shí)間為數(shù)十到數(shù)百微秒時(shí)，雜質(zhì)的影響還不能顯示出來(lái)， 仍為電擊穿，這時(shí)影響油隙擊穿電壓的主要因素是電場(chǎng)的均勻程度；電壓作用時(shí)間更長(zhǎng)時(shí)，雜質(zhì)開(kāi)始聚集，油隙的擊穿開(kāi)始出現(xiàn)熱過(guò)程，于是擊穿電壓再度下降，為熱擊穿。

在電壓作用時(shí)間很短時(shí)(小于毫秒級(jí))，擊穿電壓隨時(shí)間的變化規(guī)律和氣體電介質(zhì)的伏秒特性相似，具有純電擊穿的性質(zhì)；電壓作用時(shí)間越長(zhǎng)，雜質(zhì)成橋，介質(zhì)發(fā)熱越充分，擊穿電壓越低，屬于熱擊穿。對(duì)一般不太臟的油，做1min擊穿電壓和長(zhǎng)時(shí)間擊穿電壓的試驗(yàn)結(jié)果差不多，故做油的耐壓試驗(yàn)，只做1min。

(4)電場(chǎng)情況的影響

保持油溫不變，而改善電場(chǎng)的均勻度，能使優(yōu)質(zhì)油的工頻擊穿電壓顯著增大，也能大大提高其沖擊擊穿電壓。品質(zhì)差的油含雜質(zhì)較多，故改善電場(chǎng)對(duì)于提高其工頻擊穿電壓的效果也較差。在沖擊電壓下，由于雜質(zhì)來(lái)不及形成小橋，故改善電場(chǎng)總是能顯著提高油隙的沖擊擊穿電壓，而與油的品質(zhì)好壞幾乎無(wú)關(guān)。

(5)壓力的影響

不論電場(chǎng)均勻與否，當(dāng)壓力增加時(shí)，工程用變壓器油的工頻擊穿電壓會(huì)隨之升高，這個(gè)關(guān)系在均勻電場(chǎng)中更為顯著。其原因是隨著壓力的增加，氣體在油中的溶解度增加，氣泡的局部放電起始電壓也提高，這兩個(gè)因素都將使油的擊穿電壓提高。若除凈油中所含氣體或在沖擊電壓作用下，則壓力對(duì)油隙的擊穿電壓幾乎沒(méi)有什么影響。這說(shuō)明油隙的擊穿電壓隨壓力的增加而升高的原因在于油中含有氣體。總的來(lái)說(shuō)，即使是較均勻電場(chǎng)，油隙的擊穿電壓隨壓力的增大而升高的程度遠(yuǎn)不如氣隙。

由于油中氣泡等雜質(zhì)不影響沖擊擊穿電壓，故油壓大小也不影響沖擊擊穿電壓。

從以上討論中可以看出，油中雜質(zhì)對(duì)油隙的工頻擊穿電壓有很大的影響，所以對(duì)于工程用油來(lái)說(shuō)，應(yīng)設(shè)法減少雜質(zhì)的影響，提高油的品質(zhì)。通常可以采用過(guò)濾、防潮、祛氣等方法來(lái)提高油的品質(zhì)，在絕緣設(shè)計(jì)中則可利用“油一屏障"式絕緣(例如，覆蓋層、絕緣層和隔板等)來(lái)減少雜質(zhì)的影響，這些措施都能顯著提高油隙的擊穿電壓。

3. 提高液體電介質(zhì)擊穿電壓的方法

(1)提高并保持油品質(zhì)

提高并保持油品常用的方法如下：

1)過(guò)濾。將油在壓力下連續(xù)通過(guò)濾油機(jī)中的大量濾紙層，油中的雜質(zhì)(包括纖維、碳粒、樹(shù)脂、油泥等)被濾紙阻擋，油中大部分的水分和有機(jī)酸等也被濾紙纖維吸附，從而大大提高了油的品質(zhì)。若在油中加一些白土、硅膠等吸附劑，吸附油中的水分、有機(jī)酸等，然后再過(guò)濾，效果會(huì)更好。

2)防潮。油浸式絕緣在浸油前必須烘干，必要時(shí)可用真空干燥法去除水分；在油箱呼吸器的空氣入口放干燥劑，以防潮氣進(jìn)入。

3)祛氣。常用的方法是先將油加熱，在真空中噴成霧狀，油中所含水分和氣體即揮發(fā)并被抽走，然后在真空條件下將油注入電氣設(shè)備中。

(2)采用“油屏障"式絕緣

1)覆蓋層。覆蓋層是指緊貼在金屬電極上的固體絕緣薄層，通常用漆膜、黃蠟布、漆布帶等做成。由于它很薄(<1mm)，所以它并不會(huì)顯著改變油中電場(chǎng)分布。它的作用主要是使油中的雜質(zhì)、水分等形成的“小橋"不能直接與電極接觸，從而減小了流經(jīng)雜質(zhì)小橋的電流，阻礙了雜質(zhì)“小橋"中熱擊穿過(guò)程的發(fā)展。覆蓋層的作用顯然是與雜質(zhì)“小橋"密切相關(guān)的，在雜質(zhì)“小橋"的作用比較顯著的場(chǎng)合，覆蓋層的效果就會(huì)較強(qiáng)，反之就會(huì)較弱。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，油本身品質(zhì)越差、電場(chǎng)越均勻、電壓作用時(shí)間越長(zhǎng)，則覆蓋層對(duì)提高油隙擊穿電壓的效果就越顯著，且能使擊穿電壓的分散性大為減小。對(duì)一般工程用的油，在工頻電壓作用下，覆蓋層的效果大致為：在均勻電場(chǎng)、稍不均勻電場(chǎng)和極不均勻電場(chǎng)中，覆蓋層可使油隙的工頻擊穿電壓分別提高100%～70%、70%~50%、50%～20%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果還表明，覆蓋層上如有個(gè)別穿孔或擊穿(但無(wú)明顯燒焦者)等情況對(duì)油隙擊穿電壓沒(méi)有很大影響，這可能是雜質(zhì)“小橋"和電極接觸點(diǎn)的位置具有概率統(tǒng)計(jì)性質(zhì)的緣故。在沖擊電壓作用下，覆蓋層幾乎不起什么作用。

2)絕緣層。絕緣層在形式上就像加厚了的覆蓋層(有的厚度可達(dá)幾十毫米)。絕緣層不僅能起覆蓋層的作用，減小雜質(zhì)的有害影響，而且它能承擔(dān)一定的電壓，可改善電場(chǎng)的分布。它通常只用在不均勻電場(chǎng)中，包在曲率半徑較小的電極上，由于固體絕緣層的介電常數(shù)比油大，因此能降低絕緣層所填充的部分空間的場(chǎng)強(qiáng)；固體絕緣層的耐電強(qiáng)度也較高，不會(huì)在其中造成局部放電。固體絕緣層的厚度應(yīng)使其外緣處的曲率半徑已足夠大，致使此處油中的場(chǎng)強(qiáng)已減小到不會(huì)發(fā)生電暈或局部放電的程度。變壓器高壓引線(xiàn)、屏蔽環(huán)以及充油套管的導(dǎo)電桿上都包有絕緣層。

3)屏障。屏障又稱(chēng)極間障或隔板，是放在電極間油間隙中的固體絕緣板(層壓紙板或?qū)訅翰?/span>板)，其形狀可以是平板、圓筒、圓管等，厚度通常為2~7mm，主要由所需機(jī)械強(qiáng)度來(lái)決定。屏障的作用一方面是阻隔雜質(zhì)“小橋"的形成；另一方面和氣體電介質(zhì)中放置屏障的作用類(lèi)似，在極不均勻電場(chǎng)中，曲率半徑小的電極附近場(chǎng)強(qiáng)高，會(huì)先發(fā)生游離，游離出的帶電粒子被屏障阻擋，并分布在屏障的一側(cè)，使另一側(cè)油隙中的電場(chǎng)變得比較均勻。從而能提高油間隙的擊穿電壓。

在極不均勻電場(chǎng)(如棒-板)中，在工頻電壓作用下，當(dāng)屏障與棒極距離S′為總間隙距離S的15%~25%時(shí)，屏障的作用最大，此時(shí)，油隙的擊穿電壓可達(dá)無(wú)屏障時(shí)的200%～250%。當(dāng)屏障過(guò)分靠近棒極時(shí)，有可能引起棒極與屏障之間的局部擊穿，使屏障逐漸被破壞。

在較均勻電場(chǎng)中，屏障的優(yōu)位置仍在S′/S≈0.25處，但此時(shí)油隙的平均擊穿電壓只能提高25%，不過(guò)它能使擊穿電壓的分散性減小。

為了使屏障能充分發(fā)揮作用，屏障的面積應(yīng)足夠大，以避免繞過(guò)其邊緣的放電，最好是將屏障的形狀做成與電極的形狀接近相似并包圍電極。屏障的厚度超過(guò)機(jī)械強(qiáng)度所要求的厚度是不必要的，而且是沒(méi)有好處的。特別在較均勻電場(chǎng)中，由于屏障材料的介電常數(shù)比油大得多，過(guò)厚的屏障，反而會(huì)增大油隙中的場(chǎng)強(qiáng)。

在較大的油間隙中若合理地布置幾個(gè)屏障，可使擊穿電壓進(jìn)一步提高。

在沖擊電壓作用下，油中雜質(zhì)來(lái)不及形成“小橋"，所以屏障的作用就很小了。

(3)采用真空注油工藝

變壓器油中含有較多空氣時(shí)，其中的氧氣與油發(fā)生氧化老化，而油中的氣泡在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生局部放電，使氣泡附近的油產(chǎn)生分解老化。

(4)采用密封式儲(chǔ)油柜

采用隔膜式、膠囊式及金屬膨脹器式等密封式儲(chǔ)油柜，使變壓器油與外界空氣隔離，從而使油對(duì)氧氣的吸收作用限制到最小限度。另外，用壓力釋放閥代替密封性能不佳的安全氣道，避免氧氣、水分與變壓器內(nèi)部的油相接觸。

(5)避免金屬與油直接接觸

金屬材料中銅對(duì)油的觸媒作用強(qiáng)，但銅又是變壓器中的主要材料，因此應(yīng)特別注意盡量避免銅與油直接接觸。

(6)防止日光照射

變壓器中經(jīng)常暴露在陽(yáng)光下的油的數(shù)量雖然不多，但日光的觸媒作用必須設(shè)法避免。一般變壓器的油位指示器及高壓套管的玻璃儲(chǔ)油柜等本身的油量是很少的，但若過(guò)分劣化后，即可成為全部油劣化的誘導(dǎo)體。通常，防止日光照射老化的措施有如下：①變壓器儲(chǔ)油柜采用指針式油位計(jì)，若用管式油位計(jì)時(shí)，應(yīng)使油位計(jì)玻璃管中的油與儲(chǔ)油柜中的油隔開(kāi)，如帶小膠囊油位計(jì)結(jié)構(gòu)：②套管油位的指示器可只留一條狹窄的縫隙，以減少日光的照射面積；也可用適當(dāng)顏色的玻璃，以降低透入光線(xiàn)的作用。

(7)添加抗氧化劑

在新油出廠(chǎng)前加入抗氧化劑，可以有效地抑制油的氧化作用。