高電壓技術(shù)吳廣寧4課件

1、基本概念基本概念：閃絡(luò)閃絡(luò)沿著整個(gè)固體絕緣表面發(fā)生的放電。1.3 固體絕緣表面的氣體沿面放電 在放電距離相同時(shí)，沿面閃絡(luò)電壓低于純氣隙的擊穿電壓。工程中的事故往往由沿面閃絡(luò)造成，因此有必要研究沿面放電特性。高壓絕緣子的分類：按結(jié)構(gòu)分：（）絕緣子在機(jī)械上起固定，電氣上起隔離作用的固體高壓絕緣部件。如懸式絕緣子、支柱絕緣子、橫擔(dān)絕緣子等。（）套筒用作電器內(nèi)絕緣的容器，如互感器瓷套、避雷器瓷套及斷路器瓷套等。（）套管用作導(dǎo)電體穿過(guò)接地隔板、電器外殼和墻壁的絕緣件，如穿越墻壁的穿墻套管、變壓器、電容器的出線套管等。 按材料分：（1）電工陶瓷（2）鋼化玻璃（3）硅橡膠、乙丙橡膠等有機(jī)材料u 1.3.1

2、界面電場(chǎng)的分布u 1.3.2 均勻電場(chǎng)中的沿面放電u 1.3.3 極不均勻電場(chǎng)中的沿面放電u 1.3.4 絕緣子的污穢放電u 1.3.5 提高沿面放電電壓的措施本節(jié)內(nèi)容返回1.3.1 界面電場(chǎng)的分布界面電場(chǎng)的分布有以下三種典型情況：圖1-21 介質(zhì)在電場(chǎng)中的典型布置方式（a）均勻電場(chǎng) （b）界面上電力線有強(qiáng)垂直分量 （c）界面上電力線有弱垂直分量1電極 2固體介質(zhì)圖1-21 介質(zhì)在電場(chǎng)中的典型布置方式（a）均勻電場(chǎng) （b）界面上電力線有強(qiáng)垂直分量 （c）界面上電力線有弱垂直分量1電極 2固體介質(zhì)(a)固體介質(zhì)處于均勻電場(chǎng)中，且界面與電力線平行；圖1-21 介質(zhì)在電場(chǎng)中的典型布置方式（a）均勻電

3、場(chǎng) （b）界面上電力線有強(qiáng)垂直分量 （c）界面上電力線有弱垂直分量1電極 2固體介質(zhì)(b)固體介質(zhì)處于極不均勻電場(chǎng)中，且電力線垂直于界面的分量（垂直分量）比平行于表面的分量要大得多；圖1-21 介質(zhì)在電場(chǎng)中的典型布置方式（a）均勻電場(chǎng) （b）界面上電力線有強(qiáng)垂直分量 （c）界面上電力線有弱垂直分量1電極 2固體介質(zhì)(c) 固體介質(zhì)處于極不均勻電場(chǎng)中，但在界面大部分地方，電場(chǎng)強(qiáng)度平行于界面的分量要比垂直分量大。圖1-21 介質(zhì)在電場(chǎng)中的典型布置方式（a）均勻電場(chǎng) （b）界面上電力線有強(qiáng)垂直分量 （c）界面上電力線有弱垂直分量1電極 2固體介質(zhì)返回返回如圖122，取決于材料的親水性或憎水性沿面閃絡(luò)

4、電壓的影響因素（一）固體絕緣材料特性圖1-22 均勻電場(chǎng)中不同介質(zhì)的沿面閃絡(luò)電壓 （工頻峰值）的比較 1-空氣隙擊穿 2石蠟 3瓷 4與電板接觸不緊密的瓷 （二）介質(zhì)表面的粗糙度（三）固體介質(zhì)與電極間的氣隙大小1.3.2 均勻電場(chǎng)中的沿面放電其中，前兩種因素的影響在高氣壓時(shí)表現(xiàn)得更加明顯，如圖1-23所示：圖1-23 均勻電場(chǎng)中氣壓對(duì)氮?dú)庵醒孛骈W絡(luò)電壓的影響1-氮?dú)忾g隙 2塑料 3膠布板 4瓷 圖121(a)為均勻電場(chǎng)中引入一固體介質(zhì)，沿面閃絡(luò)電壓低于純空氣間隙的擊穿電壓，主要原因可歸結(jié)如下：圖1-21 介質(zhì)在電場(chǎng)中的典型布置方式（a）均勻電場(chǎng) （b）界面上電力線有強(qiáng)垂直分量 （c）界面上電力

5、線有弱垂直分量1電極 2固體介質(zhì)固體介質(zhì)表面會(huì)吸附氣體中的水分形成水膜，電極附近積累起電荷，使介質(zhì)表面電壓分布不均勻，從而降低了閃絡(luò)電壓。介質(zhì)表面電阻不均勻以及表面有傷痕裂紋也會(huì)畸變電場(chǎng)的分布，使閃絡(luò)電壓降低。電極和固體介質(zhì)端面間存在氣隙，氣隙處場(chǎng)強(qiáng)大易發(fā)生電離，產(chǎn)生的帶電質(zhì)點(diǎn)會(huì)畸變?cè)妶?chǎng)分布，從而使閃絡(luò)電壓降低。返回返回1.3.3 極不均勻電場(chǎng)中的沿面放電 圖1-21 介質(zhì)在電場(chǎng)中的典型布置方式（a）均勻電場(chǎng) （b）界面上電力線有強(qiáng)垂直分量 （c）界面上電力線有弱垂直分量1電極 2固體介質(zhì)1、具有強(qiáng)垂直分量時(shí)的沿面放電如圖1-24所示，以具有強(qiáng)垂直分量的套管為例，說(shuō)明沿面放電的發(fā)展過(guò)程及其特

6、有形式：圖1-24 沿套管表面放電的示意圖（a）電暈放電 （b）細(xì)線狀輝光放電 （c）滑閃放電 （d）套管表面電容等值圖1-導(dǎo)桿 2接地法蘭發(fā)展過(guò)程外施電壓升高外施電壓升高 電壓超過(guò)某一值電壓超過(guò)某一值 電壓再升高一些電壓再升高一些電暈放電 輝光放電 滑閃放電 閃絡(luò)圖1-24 沿套管表面放電的示意圖（a）電暈放電 （b）細(xì)線狀輝光放電 （c）滑閃放電 （d）套管表面電容等值圖1-導(dǎo)桿 2接地法蘭滑閃放電是具有強(qiáng)垂直分量絕緣結(jié)構(gòu)所特有的放電形式?；W放電的條件：電場(chǎng)必須有足夠的垂直分量；電場(chǎng)必須有足夠的水平分量；電壓必須是交變的。 滑閃放電現(xiàn)象可用圖1-25所示的等效電路來(lái)解釋：圖1-25 套管

7、絕緣子等效電路C表面電容 R體積電阻r表面電阻 A導(dǎo)桿 B法蘭滑閃放電的起始電壓 和各參數(shù)的關(guān)系如下：0U 滑閃放電的起始場(chǎng)強(qiáng)； 電壓的角頻率； 比表面電容（ ）， 表面電阻率。0E0Cs2F/cmsCEU000)/ln(1094/122110rrrCr提高滑閃放電電壓的方法減小 ：增大固體介質(zhì)的厚度，或采用相對(duì)介電常數(shù) 較小的固體介質(zhì)減小 ：在套管的法蘭附近涂半導(dǎo)電漆0Csr 、 、 一定時(shí)，滑閃放電的起始電壓 主要和比表面電容值 有關(guān)，經(jīng)驗(yàn)公式如下：s0U0E0C40.4401.36 10crUC 工頻滑閃放電的起始電壓有效值（kV）; 比表面電容（ ）。crU0C2F/cm12200.2

8、5 10F/cmC適用范圍：2、具有弱垂直分量時(shí)的沿面放電電極形狀和布置不會(huì)顯著降低沿面閃絡(luò)電壓；由于電場(chǎng)垂直分量較小，因此不會(huì)出現(xiàn)熱電離和滑閃放電，介質(zhì)厚度對(duì)放電電壓沒有影響；改進(jìn)電極形狀可改善電極附近的電場(chǎng)，從而提高沿面放電電壓。返回返回1.3.4 絕緣子的污穢放電污閃形成：絕緣子常年處于戶外，自然界灰塵和飄浮鹽堿顆粒易附于其上，從而形成污層。隨著大氣濕度的提高，污層將受潮變得濕潤(rùn)，導(dǎo)致電導(dǎo)劇增，絕緣子泄漏電流大大增加。當(dāng)絕緣子閃絡(luò)電壓降到一個(gè)很低的水平時(shí)，即使在工作電壓下，絕緣子都可能發(fā)生污閃。污閃：由于污穢導(dǎo)致產(chǎn)生的閃絡(luò)，對(duì)電力系統(tǒng)造成的損失最大。1、污閃發(fā)展過(guò)程（1）污穢層的形成（2）污穢層的受潮（3）干燥帶形成與局部電弧產(chǎn)生（4）局部電弧發(fā)展形成閃絡(luò)2、污穢等級(jí)的劃分及污穢度評(píng)定方法等值鹽密法把絕緣子表面的污穢密度，按照其導(dǎo)電性轉(zhuǎn)化為單位面積上NaCl含量的一種方法。 我國(guó)國(guó)標(biāo)推薦的污穢等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)如下表所示： 目前，世界上應(yīng)用最廣的劃分污穢等級(jí)的方法是等值鹽密法。污穢度評(píng)定方法等值鹽密法積分電導(dǎo)率法泄露電流脈沖計(jì)數(shù)法最大泄露電流法污閃梯度法局部電導(dǎo)率法返回返回1.3.5 提高沿面放電電壓的措施(1)屏障 (2)屏