常用電氣設(shè)備絕緣

*高電壓技術(shù)常用電氣設(shè)備絕緣13常用電氣設(shè)備絕緣3.1絕緣子的絕緣3.2高壓套管的絕緣3.3電容器及電纜的絕緣3.4變壓器的絕緣3.5高壓電機(jī)的絕緣3.6GIS設(shè)備的絕緣主要內(nèi)容23.1絕緣子的絕緣絕緣子的作用：是將處于不同電位的導(dǎo)電體在機(jī)械上相互連接，而在電氣上相互絕緣。

絕緣子瓷套套管按照絕緣和連接形式的不同，絕緣子可分為三類：3支柱絕緣子盤形懸式絕緣子（1）絕緣子：用于導(dǎo)電體和接地體之間的絕緣和固定連接，如隔離開關(guān)安裝觸頭的支柱絕緣子、輸電線路固定導(dǎo)線的懸式絕緣子串等。4氧化鋅避雷器電流互感器（2）瓷套：用作電器內(nèi)絕緣的容器，并使內(nèi)絕緣免遭受周圍環(huán)境因素的影響，如電流互感器的瓷套等。56變壓器套管油紙電容式穿墻套管（3）套管：用作導(dǎo)電體穿過接地隔板、電器外殼和墻壁的絕緣部件，如變壓器的出線套管、穿墻套管等。73.1.1絕緣子的性能要求和材料一、絕緣子的材料—由絕緣件及固定材料組成電瓷：無機(jī)材料，耐腐蝕，抗老化，具有足夠的電氣強(qiáng)度和機(jī)械強(qiáng)度；脆，抗壓強(qiáng)度比抗拉強(qiáng)度大得多；上釉強(qiáng)度大鋼化玻璃：電氣和機(jī)械強(qiáng)度大于電瓷，輸電線路鋼化玻璃絕緣子損壞后能“自爆”（巡線）有機(jī)復(fù)合材料：重量輕、體積小、工藝簡單；表面有憎水性，抗污閃能力強(qiáng)，復(fù)合絕緣子的玻璃纖維芯棒的抗拉強(qiáng)度高于鋼。（1）絕緣件893.1.1絕緣子的性能要求和材料10一、絕緣子的材料—由絕緣件及固定材料組成懸式絕緣子：對(duì)鋼腳和鐵的強(qiáng)度要求很高，在強(qiáng)度很高的懸式絕緣子試驗(yàn)中，常有瓷件未損壞而鐵帽或鐵腳拉壞的情況發(fā)生。對(duì)一些要通過大電流的產(chǎn)品，為了減小附件的渦流損耗，避免因鐵磁損耗而過分發(fā)熱，端蓋和法蘭可采用非磁性鐵或有色金屬，如硅銅合金、黃銅、硅鋁合金等。（2）金屬附件：由鑄鐵和鋼組成不低于500號(hào)硅酸鹽水泥。在個(gè)別場(chǎng)合中，也有采用其他膠合劑如甘油氧化鉛、硫磺石墨膠合劑、環(huán)氧樹脂等。瀝青常用于水泥膠裝的緩沖層（涂于膠裝瓷面和金具上）和防潮層（涂于水泥表面上）（3）膠裝材料：將絕緣件和金屬附件膠合連接的材料3.1.1絕緣子的性能要求和材料11二、絕緣子的電氣性能和機(jī)械強(qiáng)度沿面閃絡(luò)電壓：沿絕緣子外部空氣的放電電壓。（一）電氣性能（1）干閃絡(luò)電壓——指表面清潔、干燥的絕緣子的閃絡(luò)電壓。反映戶內(nèi)絕緣子的主要性能。包括工頻干閃絡(luò)電壓、雷電沖擊干閃絡(luò)電壓和操作沖擊干閃絡(luò)電壓。（2）濕閃絡(luò)電壓——指表面潔凈的絕緣子在淋雨時(shí)的閃絡(luò)電壓。反映戶外絕緣子的主要性能。在工頻電壓作用下，干、濕閃絡(luò)電壓相差較大。（3）污穢閃絡(luò)電壓——指表面臟污的絕緣子在受潮情況下的閃絡(luò)電壓。常用爬電距離來衡量絕緣子在污穢和受潮條件下的絕緣能力。121—鐵帽；2—絕緣；3—鐵腳；4—擊穿路徑；5—閃絡(luò)路徑；6—爬電路徑

為避免造成不可恢復(fù)的損壞，絕緣子的擊穿電壓應(yīng)比干閃絡(luò)電壓高。運(yùn)行中的絕緣子電暈將造成高頻干擾、引起能量損失，通常要求正常工作電壓下不出現(xiàn)電暈。13（二）機(jī)械性能（1）拉伸負(fù)荷——兩端的拉伸力，如懸掛輸電線的絕緣子受重力和導(dǎo)線拉力作用。（2）彎曲負(fù)荷——頂部的垂直力，如導(dǎo)線拉力、風(fēng)力或短路電流電動(dòng)力作用于支柱絕緣子，因它們的方向與支柱垂直而使支柱受到彎矩作用。（3）扭轉(zhuǎn)負(fù)荷——頂部的扭矩，如隔離開關(guān)的支柱絕緣子常以轉(zhuǎn)動(dòng)方式來開閉，絕緣支柱承受扭轉(zhuǎn)力矩。14一、結(jié)構(gòu)3.1.2支柱絕緣子支撐高壓電器帶電部分的絕緣支柱，由瓷柱和上下金屬附件組成。分為戶外和戶內(nèi)支柱絕緣子。戶外：受彎曲力矩較大，棒形支柱絕緣子，實(shí)芯帶傘的圓瓷柱;戶內(nèi)：空心或?qū)嵭牡膱A柱形瓷件和金屬附件組成。受彎曲力矩較大保持干區(qū)，增加泄漏，提高濕閃電壓高強(qiáng)度瓷的使用15圖3－3330kV絕緣支柱1－絕緣子；2－均壓環(huán)154kV及以上電壓等級(jí)的支柱絕緣子常用幾個(gè)支柱絕緣子串聯(lián)組裝而成均壓環(huán)：減弱了電極邊緣的場(chǎng)強(qiáng)，補(bǔ)償介質(zhì)的對(duì)地電容電流，使表面電壓分布比較均勻，從而提高了閃絡(luò)電壓。例如3.2m高的絕緣支柱的閃絡(luò)電壓為588kV，裝上了直徑為1.5m的圓環(huán)形均壓環(huán)后，閃絡(luò)電壓提高到834kV，增加約42%。表面電壓分布不均勻：閃絡(luò)電壓不隨高度增加線性上升16二、棒形絕緣子的閃絡(luò)電壓棒形絕緣子是具有弱垂直分量的不均勻電場(chǎng)結(jié)構(gòu)，其閃絡(luò)電壓接近于空氣間隙的擊穿電壓。（一）干閃絡(luò)電壓干閃絡(luò)距離lg：兩電極間的最短空氣距離決定了干閃絡(luò)電壓；絕緣子傘的形狀和布置則決定了濕閃絡(luò)電壓17（二）濕閃絡(luò)電壓濕閃絡(luò)電壓：決定戶外絕緣子外形結(jié)構(gòu)的最主要因素。絕緣子在雨天應(yīng)仍能承受操作過電壓的作用。（1）沿濕AB和較干的BCA’發(fā)展。受表面濕度影響，閃絡(luò)電壓遠(yuǎn)較干閃絡(luò)電壓低。（2）沿濕AB和氣隙BA’發(fā)展。氣隙的擊穿電壓降低不多。（3）沿濕AB和水流BB’。水流短接氣隙，濕閃絡(luò)電壓大大下降，在大雨時(shí)會(huì)發(fā)生。戶外絕緣子最重要的性能指標(biāo)濕閃絡(luò)電壓與絕緣子外形尺寸、傘形、安裝位置有較大的關(guān)系18工頻濕閃絡(luò)電壓： kV（有效值）E1淋雨表面的閃絡(luò)場(chǎng)強(qiáng)，在電導(dǎo)率為0.01S/m的雨水中，約為1.5kV/cm（隨l1增大而下降）；E2為空氣間隙的閃絡(luò)場(chǎng)強(qiáng)，可取3kV/cm。l1和

l2的范圍：7～125cm操作沖擊和雷電沖擊電壓：表面淋雨對(duì)閃絡(luò)電壓的影響比工頻電壓下要小。電壓作用時(shí)間越短，濕閃絡(luò)電壓越接近干閃絡(luò)電壓。當(dāng)電壓作用時(shí)間約為0.01秒時(shí)，濕閃絡(luò)電壓比干閃絡(luò)電壓約低10％，在雷電沖擊電壓下兩者的差別更小。193.1.3線路絕緣子一、針式絕緣子線路絕緣子是輸配電線路固定導(dǎo)線用的絕緣部件。線路絕緣子按結(jié)構(gòu)不同分為針式絕緣子、懸式絕緣子和瓷橫擔(dān)絕緣子三類。20二、瓷橫擔(dān)絕緣子35kV及以下輸電線對(duì)地絕緣的作用，又起了橫擔(dān)作用瓷橫擔(dān)絕緣子由于絕緣距離大，閃絡(luò)電壓比絕緣水平所要求的高很多，運(yùn)行可靠。21三、懸式絕緣子及懸式絕緣子串棒形盤形22盤形懸式絕緣子（耐污性能）（a）普通傘型（b）雙層傘型（c）鐘罩防污傘型有利于自然清洗和人工水沖洗，自然積污率低。爬電距離大，自潔性好，防污性能好下深棱受潮緩慢，抑制電弧發(fā)展，沿海、多霧潮濕，自潔能力較差，可不清掃絕緣子23懸式絕緣子串沿最短路徑①閃絡(luò)：工頻干閃絡(luò)，雷電沖擊閃絡(luò)，操作沖擊干閃絡(luò)以及正極性操作沖擊濕閃絡(luò)。僅與干閃絡(luò)距離即串長有關(guān)。交替②：工頻濕閃絡(luò)和負(fù)極性操作沖擊濕閃絡(luò)。閃絡(luò)電壓與串的元件型式有關(guān)，主要取決于濕閃絡(luò)試驗(yàn)時(shí)的空氣間隙部分長度Lk和潮濕表面部分長度Lc，特別是Lk沿絕緣體表面③：一般污穢閃絡(luò)。24當(dāng)沿路徑①閃絡(luò)時(shí)，絕緣子串的閃絡(luò)電壓相當(dāng)于棒-棒空氣間隙的擊穿電壓。為了提高絕緣子串的平均閃絡(luò)場(chǎng)強(qiáng)Uf/nH，可加大絕緣子盤徑、減小鐵帽直徑和減小絕緣子高度(縮小鋼腳長度)，以及增加盤下棱的高度。在一定范圍內(nèi)，路徑②加長，絕緣子串的平均干閃絡(luò)場(chǎng)強(qiáng)和濕閃絡(luò)場(chǎng)強(qiáng)Uf/nH也增大。當(dāng)（Lk+Lc）/nH1.3時(shí)，絕緣子串的干閃絡(luò)將沿路徑①發(fā)生，這就比較充分的利用了絕緣高度。，，25在懸式絕緣子串中，若每片絕緣子承受的電壓相同，則利用率最高。但是由于絕緣子的金屬部分與接地的鐵塔和帶電的導(dǎo)線之間存在雜散電容，使沿絕緣子串的電壓分布不均勻。絕緣子自身電容絕緣子與地間的雜散電容導(dǎo)線與絕緣子之間存在雜散電容26只考慮對(duì)地電容只考慮對(duì)導(dǎo)線電容綜合考慮（C一般為30～60pF，CE為4～5pF，CL只有0.5～1pF）27絕緣子串電壓分布的均勻化19片XP－70組成的絕緣子串，靠導(dǎo)線第一片的電壓為總電壓的11.5%；加了均壓環(huán)后，電壓降為7.1%。改善電壓分布——增加絕緣子對(duì)導(dǎo)線的電容：增大導(dǎo)線截面積、采用分裂導(dǎo)線采用均壓環(huán)，以增加絕緣子對(duì)導(dǎo)線的電容283.1.4復(fù)合（合成）絕緣子29優(yōu)點(diǎn)（1）機(jī)械性能優(yōu)越：芯棒擴(kuò)張強(qiáng)度為普通鋼1.5倍，軸向拉力特別強(qiáng)，具有較強(qiáng)吸振能力。（2）抗污閃性能好：復(fù)合絕緣子具有憎水性，污閃電壓為同電壓等級(jí)瓷絕緣子3倍。（3）結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好：為外膠裝配結(jié)構(gòu)，其內(nèi)心為實(shí)心棒絕緣材料，不會(huì)出現(xiàn)零值絕緣子。（4）重量輕。復(fù)合絕緣子發(fā)生老化是由于在環(huán)境因素的作用下，有機(jī)材料會(huì)發(fā)生各種物理化學(xué)變化，光、酸、污穢、電暈等301000kV晉東南—南陽—荊門特高壓交流試驗(yàn)示范工程

（南陽段）31323常用電氣設(shè)備絕緣3.1絕緣子的絕緣3.2高壓套管的絕緣3.3電容器及電纜的絕緣3.4變壓器的絕緣3.5高壓電機(jī)的絕緣3.6GIS設(shè)備的絕緣主要內(nèi)容333.2高壓套管的絕緣用來使高壓導(dǎo)體與隔板絕緣的一種支撐裝置。電器用套管穿墻套管34戶外穿墻套管CWL－10/40035套管耐壓電場(chǎng)強(qiáng)度具有強(qiáng)垂直分量，中間法蘭邊緣電場(chǎng)強(qiáng)，易發(fā)生電暈及滑閃放電。沿面閃絡(luò)電壓低。法蘭和導(dǎo)電桿間的電場(chǎng)也很強(qiáng)，絕緣容易擊穿（體擊穿）。須改善法蘭和導(dǎo)桿附近的電場(chǎng)。減小比電容C0。36套管絕緣要求（1）在運(yùn)行電壓下不發(fā)生電暈放電；（2）在內(nèi)部過電壓作用下不發(fā)生滑閃放電；（3）沿面距離足夠長，以保證必要的閃絡(luò)電壓。電暈起始電壓Uc和工頻滑閃放電起始電壓Ucr：37高壓套管分類按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分按主要絕緣介質(zhì)分特點(diǎn)主要應(yīng)用范圍單一絕緣套管瓷套管以電瓷為絕緣35kV及以下穿墻套管；10kV及以下電器用套管樹脂套管以樹脂為絕緣組合電器用復(fù)合絕緣套管充油套管套管內(nèi)以絕緣油（或包紙、加紙筒）為內(nèi)部主絕緣66kV及以下電器用套管；試驗(yàn)變壓器套管充氣套管套管內(nèi)以SF6等壓縮氣體為絕緣組合電器用電容式套管油紙電容式以油浸紙為絕緣內(nèi)部有多個(gè)同心圓筒狀極板使電場(chǎng)趨于均勻110kV及以上的穿墻或電器用套管膠紙電容式以膠紙為絕緣383.2.1瓷套管的絕緣提高閃絡(luò)電壓：在法蘭到大傘的瓷壁噴鋁或上半導(dǎo)體釉大傘相當(dāng)于增厚瓷壁，減小了比電容；噴鋁層或半導(dǎo)體釉減弱了法蘭附近的電場(chǎng)強(qiáng)度。35kV及以下393.2.2充油套管的絕緣擊穿電壓、散熱等性能比原來具有氣腔時(shí)大為改善。20kV及以下充油即可。當(dāng)電壓較高時(shí)，常在導(dǎo)桿上套以絕緣紙管或包以電纜紙以降低導(dǎo)桿表面場(chǎng)強(qiáng)。對(duì)60kV及以上，多放幾個(gè)絕緣筒，增強(qiáng)油隙的耐壓。40套管外表面工頻干閃絡(luò)電壓：在油中的工頻閃絡(luò)電壓油中雷電沖擊閃絡(luò)電壓41一般套管的油中部分的瓷套高度常取其空氣中部分的一半左右。圖套管閃絡(luò)電壓與距離l的關(guān)系42在充油套管中，法蘭和導(dǎo)桿之間的徑向絕緣由瓷套壁和油道層來承擔(dān)，根據(jù)套管本身絕緣配合的原則，其徑向絕緣擊穿電壓應(yīng)大于其干閃絡(luò)電壓，一般取為1.3倍。絕緣薄弱環(huán)節(jié)是油層，其內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度可按多層介質(zhì)同心圓絕緣分析，第x層介質(zhì)中的最大場(chǎng)強(qiáng)43在工頻試驗(yàn)電壓作用下，油中的最大徑向場(chǎng)強(qiáng)Erm

（通常發(fā)生在最靠近導(dǎo)桿的油層處）一般應(yīng)不超過45～65kV/cm（有效值），其中低值適用于10cm左右的寬油道，高值適用于約1cm左右的窄油道。44絕緣子結(jié)構(gòu)閃絡(luò)路徑：干燥、濕閃、污穢均壓方法:分裂導(dǎo)線/均壓環(huán)提高閃絡(luò)電壓的方法：加大盤徑、減小鐵帽直徑、減小絕緣子高度（鐵腳）材料類型：支柱絕緣子/線路絕緣子/復(fù)合絕緣子（憎水性）課程回顧-3.1絕緣子的絕緣453常用電氣設(shè)備絕緣3.1絕緣子的絕緣3.2高壓套管的絕緣3.3電容器及電纜的絕緣3.4變壓器的絕緣3.5高壓電機(jī)的絕緣3.6GIS設(shè)備的絕緣主要內(nèi)容46絕緣子結(jié)構(gòu)閃絡(luò)路徑：干燥、濕閃、污穢均壓方法:分裂導(dǎo)線/均壓環(huán)提高閃絡(luò)電壓的方法：加大盤徑、減小鐵帽直徑、減小絕緣子高度（鐵腳）材料類型：支柱絕緣子/線路絕緣子/復(fù)合絕緣子（憎水性）課程回顧-3.1絕緣子的絕緣47設(shè)計(jì)原則：運(yùn)行電壓下不發(fā)生電暈放電內(nèi)部過電壓下不發(fā)生滑閃放電沿面距離足夠長保證必要的閃絡(luò)電壓套管類型瓷套管充油套管改善電場(chǎng)的措施瓷管內(nèi)壁噴鋁增加法蘭處直徑半導(dǎo)體釉電容式套管結(jié)構(gòu)課程回顧-3.2高壓套管的絕緣48對(duì)于110kV及以上，靠電容芯子來改善電場(chǎng)分布，組成了一串串聯(lián)的同軸圓柱形電容器。電容芯子：在導(dǎo)桿上包以多層絕緣紙，在層間夾有鋁箔，耐壓高且電場(chǎng)分布較均勻。3.2.3電容式套管的絕緣49導(dǎo)桿電容芯子：膠紙式或油紙式+鋁箔/半導(dǎo)體極板膠紙?zhí)坠?芯子是由厚0.05～0.07mm涂有環(huán)氧樹脂（110kV以下的也有用酚醛樹脂）的單面上膠的膠紙為絕緣。當(dāng)膠紙中含膠量較多時(shí)，局部放電電壓可以提高，但介質(zhì)損耗也較大膠紙?zhí)坠芫哂杏糜土啃　⒚芊馊菀?、機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，但也存在介質(zhì)損耗大、極板邊緣氣隙不易消除、局部放電起始電壓低等缺點(diǎn)。油紙?zhí)坠?礦物油浸電纜紙為絕緣經(jīng)過嚴(yán)格的干燥和真空浸油過程制成套管。當(dāng)真空浸油工藝良好時(shí)，油紙?zhí)坠苤须娙菪咀舆吘壍臍庀侗挥退畛?，所以局部放電電壓高，介質(zhì)損耗小，因此更適合制造超高壓及以上電壓的套管。50電容式套管類型根據(jù)芯子材料，分膠紙式和油紙式兩類。1－油紙絕緣強(qiáng)度；2－膠紙絕緣強(qiáng)度；E0－長期工作場(chǎng)強(qiáng)工作場(chǎng)強(qiáng)的選取，主要取決于長期工作電壓下不應(yīng)發(fā)生有害的局部放電。有機(jī)絕緣材料都不耐受局部放電的長期作用513常用電氣設(shè)備絕緣3.1絕緣子的絕緣3.2高壓套管的絕緣3.3電容器及電纜的絕緣3.4變壓器的絕緣3.5高壓電機(jī)的絕緣3.6GIS設(shè)備的絕緣主要內(nèi)容523.3電容器及電纜的絕緣

3.3.1電容器的絕緣電力電容器53一、電容器的結(jié)構(gòu)和比特性3.3電容器及電纜的絕緣

3.3.1電容器的絕緣組成部分：介質(zhì)，電極，引出線，外殼

541－元件；2－絕緣件；3－連接件；4－內(nèi)放電電阻；5－出線套管；6－箱殼高壓并聯(lián)電容器外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)55電容器類型按工作方式余弦電容器直流濾波電容器脈沖電容器（大電流，小電流）

56電容器的儲(chǔ)能密度儲(chǔ)存的能量儲(chǔ)能密度電容器的比特性主要取決于介質(zhì)的εE2。如選用介電常數(shù)

較高的介質(zhì)，或選用具有高電氣強(qiáng)度E的介質(zhì)材料，則電容器的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)就可得到顯著提高。57膜中的電弱點(diǎn)Film-foilcapacitordefectinfilm-foilcapacitor措施：多層絕緣，提高擊穿電壓58絕緣增強(qiáng)措施浸漬——高電氣強(qiáng)度、低粘度多個(gè)串并聯(lián)實(shí)現(xiàn)高壓大容量59電容器絕緣材料1、高ε、高擊穿場(chǎng)強(qiáng)的絕緣材料材料名稱密度允許溫度(℃)εrTanδ(％)Eb（有效值）（V/m）聚丙烯膜聚酯薄膜電容器紙0.911.391.0～1.21001201052.23.22.5～3.4<0.02<0.3<0.2>200>160>3060固體介質(zhì)（一）電容器紙密度高（0.8～1.2g/cm2）、機(jī)械強(qiáng)度高、電氣強(qiáng)度高。吸濕性強(qiáng)，含水量可達(dá)紙重的7％~10%。水分的存在不但使紙的絕緣性能下降，而且將加速紙的老化。電容器紙?jiān)诔叵碌幕瘜W(xué)穩(wěn)定性好，但當(dāng)溫度在120℃以上時(shí)氧化速度加快，機(jī)械強(qiáng)度下降，超過150℃后將迅速分解。較大的電導(dǎo)損耗、電氣強(qiáng)度較低，導(dǎo)流作用61機(jī)械強(qiáng)度、電氣強(qiáng)度及絕緣電阻都很高，中性或弱極性的薄膜的tanδ值遠(yuǎn)小于電容器紙；聚丙烯膜的工作場(chǎng)強(qiáng)最高已經(jīng)達(dá)到70V/m（AC有效值），遠(yuǎn)高于紙介質(zhì)電容器。聚酯，強(qiáng)極性材料，介電常數(shù)較高，其他性能也較好，但tanδ偏大。浸漬的實(shí)現(xiàn)：紙膜復(fù)合（脈沖電容器常用的一種形式）或薄膜粗化固體介質(zhì)（二）塑料薄膜62允許局部絕緣擊穿控制短路放電能量（三）金屬化膜固體介質(zhì)金屬化膜電容器在10kV以下電力系統(tǒng)中已經(jīng)廣泛使用。在脈沖電容器領(lǐng)域，由于其極高的工作場(chǎng)強(qiáng)（其直流工作場(chǎng)強(qiáng)最高可以達(dá)到600V/m），因此可以做成高儲(chǔ)能密度電容器，極大地減小了脈沖電源的體積。局部擊穿電弱點(diǎn)自愈SelfHealing6364電容器元件晶相顯微紅外測(cè)溫解剖觀測(cè)掃描電鏡6566元件組件整機(jī)6667液體介質(zhì)在電容器中用作浸漬劑，用來填充固體介質(zhì)中的空隙，從而提高組合絕緣的介電常數(shù)、電氣強(qiáng)度及改善散熱條件等。在選用電容器的浸漬劑時(shí)，應(yīng)考慮：較好的電氣性能和理化性能，如較大的電阻率和較高的電氣強(qiáng)度，較小的介質(zhì)損耗，較好的粘度，較大的工作溫度范圍，無毒等。液體介質(zhì)68浸漬劑類型凝固點(diǎn)（C）<

εrtanδ（％）<

Ub（kV）（標(biāo)準(zhǔn)油杯）>

閃點(diǎn)（C）>

苯甲基硅油十二烷基苯芐甲醛二芳基乙烷電容器油-65-60-60-45-452.72.172.652.512.20.04（80C）0.02（80C）0.02（80C）0.03（80C）0.4（100C）7070706560280135140148135變壓器油（新油）-25或-402.22.20.5（90C）2（70C）4030135135693.3.2電纜絕緣110kV及以上：輸電系統(tǒng)35kV及以下：配電系統(tǒng)1、架空線路——裸線（鋼芯鋁絞線），鐵塔，避雷線，接地，絕緣子2、電纜線路——導(dǎo)體，絕緣層，保護(hù)覆蓋層；受氣候影響小，安全耐用。500kV交聯(lián)電纜70一、電纜結(jié)構(gòu)710.6/1kV三芯交聯(lián)聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝阻燃電力電纜0.6/1kV四芯交聯(lián)聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝阻燃電力電纜72二、電纜介質(zhì)在較低電壓時(shí)，電纜的絕緣介質(zhì)廣泛采用油紙絕緣、橡皮絕緣、塑料（如聚氯乙烯、聚乙烯等）絕緣；在更高電壓時(shí)，大多改用充油電纜、交聯(lián)聚乙烯（XLPE）電纜等。73（一）紙絕緣電纜1、粘性絕緣電纜

適用于35kV及以下，在光亮油中加入松香制成粘性浸漬劑。在較高浸漬溫度時(shí)具有較低的粘度保證了對(duì)紙層的完善浸漬。正常溫度時(shí)粘度大，電纜彎曲時(shí)仍具有紙層間相對(duì)位移。

74

浸漬電纜的熱膨脹系數(shù)比其它材料要大，容易形成空隙——局部放電

敷設(shè)在較大落差時(shí)，浸漬劑下流——電纜護(hù)套脹裂，上部更多空隙。更大落差時(shí)宜改用塑料電纜或不淌流電纜高落差安裝752、充油電纜當(dāng)電纜溫度升高時(shí),浸漬劑膨脹，電纜內(nèi)部壓力增加，浸漬劑流入供油箱；電纜冷卻時(shí)浸漬劑收縮，電纜內(nèi)部壓力降低，油箱內(nèi)浸漬劑又流入電纜，防止了氣隙的產(chǎn)生，可以用于110千伏及以上線路。763、鋼管充油電纜

鋼管內(nèi)有三根單芯屏蔽電纜，屏蔽外包有銅帶，管內(nèi)充有1.5MPa左右的油壓。優(yōu)點(diǎn)：機(jī)械強(qiáng)度高，油壓高，電氣性能易保證。1－載流芯；2－屏蔽；3－絕緣層；4－屏蔽；5－半圓形滑絲；6－鋼管；7－防護(hù)層77

1、紙絕緣充氣電纜

附屬設(shè)備簡單，無液體靜壓力——髙落差處。

充氣電纜的許用場(chǎng)強(qiáng)低于充油電纜。

高壓力充氣電纜少見。

2、管道充氣電纜（GIC）

特點(diǎn)：電容小、介質(zhì)損耗低、散熱性能好。適合傳輸容量大、落差大的應(yīng)用

（二）充氣電纜78（三）橡皮和塑料電纜79

交聯(lián)聚乙烯（XLPE）電纜由聚乙烯(PE)加入交聯(lián)劑擠出成形聚乙烯分子間交聯(lián)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，改善了耐熱變形性能、耐老化性能和機(jī)械性能。物理交聯(lián)——輻射法；化學(xué)交聯(lián)——在聚乙烯中加入少量的有機(jī)過氧化物。8081三、電纜接頭盒電纜的兩端都應(yīng)有終端接頭盒，通過它與變壓器或架空線相連接。接頭處等位線82theearthshieldofacable(0%)iscutoff,theequipotentiallines(from20%to80%)concentrateattheedgeoftheearthelectrode,causingdangerofbreakdown

arubberorelastomerbody

R

ispushedovertheinsulation(blue)ofthecable.Theequipotentiallinesbetween

HV

(highvoltage)and

earth

areevenlyspreadoutbytheshapeoftheearthelectrode.Fieldconcentrationsarepreventedinthisway.From：/wiki/High-voltage_cable83From：循環(huán)經(jīng)濟(jì)與電力電纜附件產(chǎn)業(yè)規(guī)范化8485電纜接頭的連接86873常用電氣設(shè)備絕緣3.1絕緣子的絕緣3.2高壓套管的絕緣3.3電容器及電纜的絕緣3.4變壓器的絕緣3.5高壓電機(jī)的絕緣3.6GIS設(shè)備的絕緣主要內(nèi)容883.4變壓器的絕緣89內(nèi)絕緣：通常將變壓器油箱以外的空氣絕緣稱為外絕緣；內(nèi)絕緣：油箱以內(nèi)的絕緣，包括絕緣油以及浸在油里的紙及紙板等部分（繞組對(duì)地【主】；繞組內(nèi)部【縱】）。903.4.1對(duì)變壓器絕緣的要求電氣性能。耐受可能出現(xiàn)的過電壓【工頻、沖擊、截波】。機(jī)械性能。尤其是當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，短路電流為額定電流的20-30倍，繞組上的短路電磁力有可能達(dá)到正常時(shí)的幾百到近千倍。有可能導(dǎo)致繞組變形、松散等。熱性能。溫度升高會(huì)使電纜紙熱老化速度迅速加快，要改善其散熱條件【強(qiáng)制油冷】。其他性能。要求絕緣有一定抗老化的能力和良好的化學(xué)穩(wěn)定性，防止絕緣受潮或污染。913.4.2繞組的基本絕緣結(jié)構(gòu)餅式繞組圓筒式繞組923.4.3常用的絕緣材料油浸式變壓器變壓器油——電老化、熱老化絕緣紙——透氣性、吸水性油紙絕緣油－屏障絕緣——阻止“小橋”發(fā)展93干式變壓器浸漬型－主絕緣為空氣樹脂型－主絕緣為樹脂943.4.4變壓器的主絕緣油－屏障絕緣。電壓等級(jí)越高，所用的紙筒、角環(huán)數(shù)目也越多其電氣強(qiáng)度越高。在同樣的絕緣距離時(shí)，插入的屏障數(shù)目增加，擊穿電壓提高。

110kV餅式變壓器主絕緣結(jié)構(gòu)1－對(duì)扼絕緣；2－絕緣筒；3－油隙及撐條；4－角環(huán)；5－鋼壓板；6－絕緣端圈；7－相間絕緣角隔板繞組間或繞組對(duì)鐵心柱95在決定絕緣尺寸時(shí)，主要是校核工頻1min及沖擊試驗(yàn)電壓下不發(fā)生油隙的擊穿或閃絡(luò)，而在工作電壓下不出現(xiàn)有害的局部放電等。繞組間或繞組對(duì)鐵心柱3.4.4變壓器的主絕緣96110kV變壓器主絕緣尺寸（例）97某500kV變壓器的絕緣1－高壓繞組；2－低壓繞組；3－屏障；4－瓦楞紙；5－紙筒98繞組與鐵軛間的絕緣3.4.4變壓器的主絕緣變壓器的鐵軛是固定變壓器鐵芯的，安裝與變壓器鐵心的上下兩側(cè)，對(duì)鐵芯起到夾緊、固定的作用，一般也稱作變壓器的夾件。

變壓器繞組與鐵軛間的電場(chǎng)很不均勻（高壓進(jìn)線布置在繞組中部）；布置對(duì)鐵軛的絕緣時(shí)，宜采用多個(gè)角環(huán)，且將各角環(huán)等絕緣件做成與等位面相近的形狀，以減少與絕緣件相切的電場(chǎng)分量；99靜電板：在絕緣環(huán)上用金屬帶包纏成的一個(gè)具有較大曲率半徑的不閉合金屬環(huán)（改善繞組端部電場(chǎng)分布）繞組與鐵軛間的絕緣3.4.4變壓器的主絕緣100101餅間油隙（mm）812162024匝絕緣厚度（mm）0.951.351.61.951431481541601811871921982102132162202362412462502622652702763.4.5變壓器的縱絕緣全波沖擊作用下餅間絕緣的最低擊穿電壓（kV）在沖擊電壓作用下，變壓器的各餅間、匝間等縱絕緣上的電壓分布很不均勻，所以在核算縱絕緣時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際可能出現(xiàn)的電壓來考慮。根據(jù)該處縱絕緣上的電壓峰值及持續(xù)時(shí)間，參考已有的典型絕緣結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，便可校核絕緣是否合理。102電容式套管結(jié)構(gòu)電容器結(jié)構(gòu)：電容器紙、塑料薄膜、金屬化膜電容器的儲(chǔ)能密度電纜的結(jié)構(gòu)：半導(dǎo)體層的作用電纜的類型和特點(diǎn)：油紙絕緣、充氣、橡皮和塑料（XLPE電纜）變壓器絕緣結(jié)構(gòu)分類：主絕緣（靜電板和角環(huán)）、縱絕緣；變壓器絕緣材料：變壓器油、絕緣紙、油紙絕緣、油屏障式絕緣；課程回顧-3.3電容器及電纜的絕緣1033常用電氣設(shè)備絕緣3.1絕緣子的絕緣3.2高壓套管的絕緣3.3電容器及電纜的絕緣3.4變壓器的絕緣3.5高壓電機(jī)的絕緣3.6GIS設(shè)備的絕緣主要內(nèi)容1043.5高壓電機(jī)的絕緣6～30kV的大中型汽輪和水輪發(fā)電機(jī)、同步調(diào)相機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)等。分為定子絕緣和轉(zhuǎn)子絕緣兩部分，每部分又分為繞組絕緣和鐵心絕緣。不浸在油中，易出現(xiàn)電暈、局部放電等問題；為方便散熱，絕緣較薄。由于定子絕緣損壞而導(dǎo)致的事故占全部停機(jī)事故的約1/3。1051063.5.1影響絕緣的因素一、熱。絕緣損壞主要表現(xiàn)為長期工作條件下的熱老化。由于銅線、絕緣層、鐵芯等材料的熱膨脹系數(shù)不同，在溫度反復(fù)的變動(dòng)中將引起絕緣層的分層、開裂，特別是出槽口及通風(fēng)槽處。二、機(jī)械力。運(yùn)行時(shí)不斷震動(dòng)，當(dāng)絕緣缺乏彈性時(shí)就會(huì)較快損壞，特別是繞組的端部比槽部難以固定，在反復(fù)啟動(dòng)或短路時(shí)很大的電動(dòng)力作用下，就可能出現(xiàn)變形或損壞。三、電場(chǎng)。選取的工作場(chǎng)強(qiáng)約為2kV/cm（有效值）。絕緣材料及工藝過程使擊穿電壓的分散性很大。易產(chǎn)生局放，應(yīng)選無機(jī)絕緣材料。沖擊系統(tǒng)接近于1，易造成損害。1073.5.2主要絕緣材料絕緣漆：浸漬漆、覆蓋漆、防暈漆、膠粘漆等類型。云母制品：長期耐電強(qiáng)度高；補(bǔ)強(qiáng)材料（玻璃布）用以提高機(jī)械強(qiáng)度；膠粘劑將兩者粘合成一體?？煞譃樵颇笌?、云母板、云母箔三大類。薄膜：用高分子化合物制成，薄而軟，其特點(diǎn)是耐潮、電氣強(qiáng)度高、機(jī)械性能好。層壓制品：以有機(jī)、無機(jī)纖維或布作底材，浸涂不同的膠粘劑，經(jīng)熱壓、卷繞而成。分為層壓板、卷制品和模壓制品三類。1081093.5.3高壓電機(jī)的主絕緣結(jié)構(gòu)電機(jī)的絕緣結(jié)構(gòu)有套筒式絕緣和連續(xù)式絕緣兩類。連續(xù)式絕緣在沿整個(gè)繞組上采用同一種絕緣，消除了套筒式絕緣有接縫的弱點(diǎn)。近30年來主要采用以玻璃纖維材料補(bǔ)強(qiáng)的環(huán)氧云母帶絕緣（黃絕緣），耐熱等級(jí)可以達(dá)到155級(jí)。110絕緣設(shè)計(jì)時(shí)的考慮因素主絕緣電氣強(qiáng)度的分散性。絕緣組成材料，特別是工藝過程導(dǎo)致，絕緣應(yīng)留有較大的裕度。電氣強(qiáng)度與厚度的關(guān)系。電場(chǎng)的不均勻度隨絕緣層厚度的增加而增加，層狀絕緣有一個(gè)電氣