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1、電氣絕緣基本知識(shí),2009年07月,一、氣體介質(zhì)的絕緣特性二、液體介質(zhì)的絕緣特性三、固體介質(zhì)的絕緣特性四、組合絕緣的耐電特性,主要內(nèi)容,一、氣體介質(zhì)的絕緣特性,空氣間隙的擊穿均勻電場(chǎng)中氣體間隙擊穿與氣體密度的關(guān)系電場(chǎng)是否均勻?qū)諝忾g隙擊穿電壓的影響氣體間隙的直流擊穿電壓和極性效應(yīng)沖擊電壓下空氣間隙的擊穿電壓影響氣體間隙擊穿電壓的各種因素SF6氣體的絕緣特性氣體放電的不同形式氣體中固體介質(zhì)沿表面放電,一、氣體介質(zhì)的絕

2、緣特性,空氣間隙的擊穿,碰撞電離,電子崩,流注,擊穿,一、氣體介質(zhì)的絕緣特性,空氣間隙的擊穿,碰撞電離,電子崩,流注,擊穿,帶電質(zhì)點(diǎn)在電場(chǎng)下，加速運(yùn)動(dòng)，將其它中性分子或原子撞成電子和正離子；,電子和正離子再碰撞電離，使間隙中帶電質(zhì)子象“雪崩”一樣增加；,正負(fù)電荷復(fù)合產(chǎn)生光子，產(chǎn)生光電離，產(chǎn)生二次電子，形成二次電子崩，許多二次崩與一次崩合在一起，形成流注；,流注向一方發(fā)展時(shí)，會(huì)抑制其它方面的流注形成，故放電通道一般狹窄，很細(xì)很亮；,均勻電

3、場(chǎng)中氣體間隙擊穿與氣體密度的關(guān)系,巴申定律：當(dāng)氣體種類(lèi)和電極材料一定時(shí)，均勻電場(chǎng)中氣隙的放電電壓Uf是氣體壓力P和間隙極間距離S乘積的函數(shù)；,真空斷路器壓縮空氣斷路器,電場(chǎng)是否均勻?qū)諝忾g隙擊穿電壓的影響,氣體間隙的直流擊穿電壓和極性效應(yīng),沖擊電壓下空氣間隙的擊穿電壓,影響氣體間隙擊穿電壓的各種因素,氣體狀態(tài),密度大，擊穿電壓會(huì)升高；密度小，擊穿電壓會(huì)降低，密度太小，也降低；氣壓與溫度通過(guò)對(duì)密度的影響，影響擊穿電壓溫度增大，擊穿電

4、壓增大,電壓作用時(shí)間,均勻電場(chǎng)，擊穿電壓與電壓波形、電壓作用時(shí)間無(wú)關(guān)；極不均勻電場(chǎng)， 雷電沖擊擊穿電壓比工頻沖擊電壓高得多；極不均勻電場(chǎng)，操作沖擊電壓，如果波前時(shí)間T1與間隙S比，處于臨界波前時(shí)間T0附近，則可能低于工頻沖擊擊穿電壓；,電壓的極性,均勻電場(chǎng)，擊穿電壓與電壓極性無(wú)關(guān)；極不均勻電場(chǎng)， 當(dāng)棒為正極時(shí)，直流擊穿電壓與工頻沖擊電壓接近相等；極不均勻電場(chǎng)，當(dāng)棒為負(fù)極時(shí)，直流擊穿電壓遠(yuǎn)高于工頻沖擊電壓；,影響氣體間隙擊穿電壓的

5、各種因素,電場(chǎng)均勻程度,電場(chǎng)越均勻，擊穿電壓高,電極材料與光潔,表面不易發(fā)射電子，擊穿電壓高；表面光潔，擊穿電壓高；,不同氣體類(lèi)型,鹵素元素氣體，擊穿電壓比空氣高幾倍；,SF6氣體的絕緣特性,電場(chǎng)均勻程度,SF6在普通狀態(tài)下，無(wú)色、無(wú)嗅、無(wú)毒、不燃的惰性氣體相對(duì)密度是空氣的5倍電氣絕緣強(qiáng)度是空氣的2.3-3倍滅弧性能是空氣的100倍,均勻電場(chǎng)中，提高氣壓，能顯著提高擊穿電壓,氣體的壓力,氣壓越大，擊穿電壓越高,氣液狀態(tài),防止出現(xiàn)

6、液態(tài)壓力越高，液化溫度越高如：20℃表壓為0.1MP的SF6氣體，-63 ℃液化 20℃表壓為0.45MP的SF6氣體，-40 ℃液化,注意分解物,毒性,腐蝕,氣體放電的不同形式,氣體壓力、電極形狀、電場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān),輝光放電,電弧放電,火花放電,壓力小-----真空中放電電流密度小，放電區(qū)域占放電管電極間整個(gè)空間,壓力增大-----1個(gè)大氣壓以上放電電流密度大，溫度高，亮而細(xì)長(zhǎng)放電弧道，弧道電阻小，似短路,放電回路阻

7、抗大，放電時(shí)斷時(shí)續(xù)外電路阻抗大，壓降大，間隙多次被擊穿,電暈放電,刷狀放電,極不均勻電場(chǎng)環(huán)境中空氣間隙電場(chǎng)極不均勻，在電極附近強(qiáng)電場(chǎng)處出現(xiàn)的局部空氣游離發(fā)光現(xiàn)象，電流小，整個(gè)空氣間隙并未擊穿，仍能耐受電壓作用,電暈放電后壓力增大，產(chǎn)生刷狀放電從電暈電極間產(chǎn)生許多明亮的細(xì)小放電通道壓力再大，整個(gè)間隙擊穿，形成電弧放電或火花放電,電力線路和設(shè)備外絕緣只能出現(xiàn)電暈放電、刷狀放電、火花放電、電弧放電,氣體中固體介質(zhì)沿表面放電,與絕緣

8、物表面狀況、污染程度、電場(chǎng)分布等有關(guān),固體絕緣表面光潔度,表面的損傷或毛刺，引起沿面電阻分布不均勻，使電場(chǎng)分布不均勻，電場(chǎng)強(qiáng)的地方首先放電，整體沿面放電電壓降低,空氣潮濕，絕緣物表面吸收潮氣形成水膜水中離子，在電場(chǎng)作用下，向電極積聚，使電極電場(chǎng)加強(qiáng)并放電,大氣濕度和絕緣物吸潮,結(jié)合不好，形成氣隙氣隙中電場(chǎng)分布比固體強(qiáng)，首先發(fā)生電暈放電,導(dǎo)體與絕緣物結(jié)合程度,電場(chǎng)分布的影響,在電場(chǎng)分布最強(qiáng)的地方，空氣首先發(fā)生游離，產(chǎn)生電暈，使沿面放電

9、電壓降低,提高空氣中固體絕緣物沿面放電電壓的措施,措施1,戶(hù)外電氣設(shè)備外絕緣設(shè)置裙邊使絕緣子上下不能全濕，形不成“貫通性”水膜，提高沿面放電電壓,措施2,戶(hù)外電氣設(shè)備外絕緣涂憎水性涂料RTV或PRTV，使水膜不能連成一片RTV-----8年；PRTV----20年,措施3,配電裝置各部分應(yīng)力求作到電場(chǎng)均勻以增加其耐電強(qiáng)度,減少電極附近單位面積的體積電容，避免電極邊緣電場(chǎng)過(guò)分集中,減少電極附近固體絕緣表面電阻系數(shù),使電力線只經(jīng)固體

10、內(nèi)部，不經(jīng)空氣間隙,減少電極附近單位面積的體積電容（加粗）,二、液體介質(zhì)的絕緣特性,液體絕緣介質(zhì)的種類(lèi)變壓器油的擊穿過(guò)程影響變壓器油擊穿電壓的各種因素,液體絕緣介質(zhì)的種類(lèi),礦物質(zhì)油,植物油,合成絕緣油,DB-10號(hào)變壓器油凝點(diǎn)不高于-10℃，閃點(diǎn)不低于140 ℃用于氣溫不低于-10 ℃地區(qū)變壓器用油，氣溫不低于-5 ℃地區(qū)的戶(hù)外斷路器、油浸電容式套管和互感器,DB-25號(hào)變壓器油凝點(diǎn)不高于-25℃，閃點(diǎn)不低于140 ℃用于氣

11、溫低于-10 ℃地區(qū)變壓器用油，氣溫不低于-20 ℃地區(qū)的戶(hù)外斷路器、油浸電容式套管和互感器,DB-45號(hào)變壓器油凝點(diǎn)不高于-45℃，閃點(diǎn)不低于135 ℃用于氣溫低于-10 ℃地區(qū)變壓器用油，氣溫低于-20 ℃地區(qū)的戶(hù)外斷路器、油浸電容式套管和互感器,多用蓖麻油，過(guò)去和將來(lái)多用,多用于電容器，如十二烷基苯等,影響變壓器油擊穿的因素,壓力的影響,溫度的影響,油中含有氣體時(shí)，工頻擊穿電壓隨壓力增高而增高,受潮的油，擊穿電壓隨溫度升高而增

12、高，80度以上反而降低,電場(chǎng)均勻程度,電壓作用時(shí)間,純凈油，電場(chǎng)均勻能提高工頻、直流擊穿電壓污油，電場(chǎng)均勻影響不大試驗(yàn)中，應(yīng)按極不均勻考慮,油間隙的擊穿電壓短時(shí)間內(nèi)隨電壓作用時(shí)間加大而下降試驗(yàn)中，常加試驗(yàn)電壓1min,沖擊電壓作用,油間隙的沖擊擊穿電壓比工頻或直流擊穿電壓高很多改善電場(chǎng)均勻程度能明顯提高沖擊擊穿電壓,油隙寬度,油間隙的增大，油的擊穿場(chǎng)強(qiáng)減少（不成比例）變壓器常用絕緣紙筒或紙板將油間隙分成若干小油間隙，提高總體擊

13、穿電壓,三、固體介質(zhì)的絕緣特性,固體電介質(zhì)的種類(lèi)及其特性固體絕緣擊穿的三種形式影響固體擊穿的因素,固體電介質(zhì)的種類(lèi)及其特性,天然材料,人造材料,無(wú)機(jī)物,木材、云母、石棉、橡膠,有機(jī)物,電瓷、玻璃、電木、塑料,木材、橡膠,電瓷、玻璃,固體絕緣擊穿的三種形式,電壓高于臨界值后，電流劇增，電介質(zhì)不耐壓，失去絕緣固體介質(zhì)在擊穿過(guò)程中，熔化或燒焦，形成機(jī)械損傷,電擊穿,熱擊穿,電化學(xué)擊穿,介質(zhì)中存在的少量自由電子，在強(qiáng)電場(chǎng)作用下碰撞，導(dǎo)致?lián)?/p>

14、穿電擊穿速度快，環(huán)境溫度影響不大,介質(zhì)損耗使絕緣內(nèi)部發(fā)熱，散不出去，溫度過(guò)高而使絕緣擊穿與環(huán)境溫度、電壓作用時(shí)間、電壓頻率有關(guān)固體受潮，介質(zhì)損耗增大，泄漏電流增大，易被擊穿,由于電極邊緣、電極和絕緣接觸處的氣隙或絕緣內(nèi)部存在氣泡等發(fā)生電暈或局部放電引起游離、發(fā)熱、和化學(xué)反應(yīng)等因素綜合作用而引發(fā),影響固體擊穿的因素,溫度的影響,溫度超過(guò)一定數(shù)值后，擊穿電壓隨溫度升高而下降,電壓作用時(shí)間,電壓作用時(shí)間短----------------

15、-----------電擊穿電壓作用時(shí)間較長(zhǎng)------------------------熱擊穿電壓作用時(shí)間特別長(zhǎng)---------------------電化學(xué)擊穿,電場(chǎng)均勻程度,電場(chǎng)越不均勻，擊穿電壓越低,潮濕的影響,不易吸潮的固體，受潮后擊穿電壓大大降低易吸潮的物體（紙、棉），吸潮后絕緣完全喪失,電壓種類(lèi)影響,直流擊穿電壓，比交流高得多沖擊擊穿電壓，比交流擊穿電壓高得多高頻擊穿電壓，比交流擊穿電壓低,機(jī)械力的影響,未破

16、壞前影響不大出現(xiàn)裂縫時(shí)，擊穿電壓明顯下降,局部放電影響,局部放電，未形成貫穿性的擊穿通道，影響不大多次受高電壓作用，積累成貫穿問(wèn)題，使擊穿電壓下降,四、組合絕緣的耐電特性,油紙絕緣的耐電特性油紙組合絕緣在交直流電壓作用下的不同特點(diǎn)組合絕緣的吸收現(xiàn)象,油紙絕緣的耐電特性,優(yōu)點(diǎn),油紙絕緣是由浸透絕緣油的紙層和紙層間縫隙內(nèi)的油層兩部分組成的組合絕緣。,很高耐電強(qiáng)度原料豐富、制作簡(jiǎn)單、成本低,電力變壓器高壓電容器高壓互感器,缺點(diǎn),

17、耐熱性能低（105℃）易吸水受潮，使絕緣顯著降低,電力變壓器高壓電容器高壓互感器,耐熱性能低（105℃）易吸水受潮，使絕緣顯著降低,制造時(shí)干燥真空干燥真空注油,紙?jiān)谟椭衅鹌帘巫饔糜吞畛淞思堉械目障赌碗姼撸?油紙絕緣的耐電特性,電壓時(shí)間的影響,局部放電的影響,溫度的影響,介電系數(shù)的影響,電擊穿,,熱擊穿,,電化學(xué)擊穿,,在2小時(shí)內(nèi)，隨作用時(shí)間的縮短擊穿電壓顯著升高超2小時(shí)后，擊穿電壓與電壓作用時(shí)間無(wú)大關(guān)系,短時(shí)擊穿電壓與