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、界面電場的分布u 1.3.2 均勻電場中的沿面放電u 1.3.3 極不均勻電場中的沿面放電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 界面電場的分布界面電場的分布有以下三種典型情況：圖1-21 介質(zhì)在電場中的典型布置方式（a）均勻電場 （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)在電場中的典型布置方式（a）均勻電場 （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)處于均勻電場中，且界面與電力線平行；圖1-21 介質(zhì)在電場中的典型布置方式（a）均勻電

3、場 （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)在電場中的典型布置方式（a）均勻電場 （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)處于極不均勻電場中，但在界面大部分地方，電場強(qiáng)度平行于界面的分量要比垂直分量大。圖1-21 介質(zhì)在電場中的典型布置方式（a）均勻電場 （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 均勻電場中氣壓對氮?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)在電場中的典型布置方式（a）均勻電場 （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畸變電場的分布，使閃絡(luò)電壓降低。電極和固體介質(zhì)端面間存在氣隙，氣隙處場強(qiáng)大易發(fā)生電離，產(chǎn)生的帶電質(zhì)點(diǎn)會畸變原電場分布，從而使閃絡(luò)電壓降低。返回返回1.3.3 極不均勻電場中的沿面放電 圖1-21 介質(zhì)在電場中的典型布置方式（a）均勻電場 （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，說明沿面放電的發(fā)展過程及其特

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)展過程外施電壓升高外施電壓升高 電壓超過某一值電壓超過某一值 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：電場必須有足夠的垂直分量；電場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顯著降低沿面閃絡(luò)電壓；由于電場垂直分量較小，因此不會出現(xiàn)熱電離和滑閃放電，介質(zhì)厚度對放電電壓沒有影響；改進(jìn)電極形狀可改善電極附近的電場，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，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)，對電力系統(tǒng)造成的損失最大。1、污閃發(fā)展過程（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、污穢等級的劃分及污穢度評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。 我國國標(biāo)推薦的污穢等級劃分標(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的方法是等值鹽密法。污穢度評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