大工13秋《高电压技术》辅导资料四.docVIP

高电压技术辅导资料四 主 题： 第二章 沿面放电和高压绝缘子（第1、2节） 学习时间： 2013年10月21日－10月27日 内 容： 第二章 沿面放电和高压绝缘子 我们这周主要学习第二章的第一节 “绝缘子的性能要求和材料”和第二节“沿面放电”的相关内容。希望通过下面的内容能使同学们加深对绝缘子性能的理解和沿面放电的概念的理解以及掌握提高沿面放电电压的措施。 第一节 绝缘子的性能要求和材料 1.绝缘子的分类 一切带电导体都不可能悬浮在大气中，而必须用固体绝缘装置将它们悬挂起来或支撑起来。当带电导体需要穿过墙壁或电力设备的油箱时，也要用穿墙套管或设备套管加以固定和绝缘。在电力系统中，绝缘子的用途是将电位不同的导电体在机械上相互连接，而在电气上则相互绝缘。 按结构分，主要分为：绝缘子用在导电体和接地体之间的绝缘和固定连接，如悬挂输电导线的悬式绝缘子、支柱绝缘子、横担绝缘子等。套筒用作电器内绝缘的容器，如互感器瓷套、避雷器瓷套及断路器瓷套套管用作导电体穿过接地隔板、电器外壳或墙壁的绝缘部件，如变压器出线套管、电容器的出线套管等。绝缘子的电气性能 绝缘子是起电气绝缘和机械固定作用的外绝缘部件，对绝缘子的基本要求是：有足够的电绝缘强度；能承受一定的机械负荷；能经受不利的环境和大气作用 绝缘子的电气性能通常用闪络电压来衡量。闪络电压连通两电极的沿绝缘子外部空气的放电电压 干闪络电压洁净干燥绝缘子的闪络电压，是户内绝缘子的主要性能 湿闪络电压洁净绝缘子在淋雨时的闪络电压，是户外绝缘子的主要性能 污秽闪络电压表面脏污的绝缘子在受潮情况下的闪络电压，常用泄漏距离来表示绝缘子的材料 绝缘件常用的是电瓷，是一种无机绝缘材料，由石英、长石和粘土烧制而成，另外还有玻璃、浇注环氧树脂、合成绝缘子金属附件主要由铸铁和钢制成，套管的导杆一般用铜杆或铜管胶合剂将瓷件和附件胶合连接的材料，常用500号硅酸盐水泥 下面是各种绝缘子的实物图。 支柱绝缘子 开关瓷套 针式绝缘子 变压器出现套管 第二节 沿面放电 1.一般概念 沿面放电是沿着固体介质表面发展的气体放电现象 沿面放电发展到跨接两级贯穿性的空气击穿称为闪络。 电力系统外绝缘指各种绝缘子的外露部分及各种空气间隙绝缘，一般是自恢复绝缘。 绝缘子和它所固定的带电导体绝大部分是处在空气包围中，往往是一个电极接高电压，另一电极接地。两级之间绝缘功能的丧失有两种可能，其一是固体介质本身的击穿，另一个则是沿着固体介质表面发生闪络。 实验表明，沿固体介质表面的闪络电压不但要比固体介质本身的击穿电压低得多，而且也比极间距离相同的纯空气间隙的击穿电压低不少，可见一个绝缘装置的实际耐压能力并非取决于固体介质部分的击穿电压，而取决于它的沿面闪络电压。 固体介质与气体介质交界面上的电场分布情况对沿面放电的特性影响很大，界面电场可分为三种情况： 均匀电场 强垂直分量的极不均匀电场 弱垂直分量的极不均匀电场 2.均匀电场中的沿面放电与气隙中的击穿过程相同，但沿面闪络电压明显低于纯气隙中的击穿电压这是因为介质表面粗糙、吸附水分以及存在的微气隙等使电场分布发生畸变的缘故 首先，固体介质与电极表面接触不紧密，存在小气隙，由于气体的介电常数比固体介质低，气隙中的场强可达到很大的数值，气隙内首先发生局部放电，放电产生的带电质点沿着固体介质表面移动，畸变原有电场，降低了沿面闪络电压。在与电极接触的固体介质表面喷上导电金属粉末，使气隙短路，从而提高闪络电压。 其次，大气中的潮气吸附到固体介质表面形成水膜，水膜会使介质表面的一些导电物质发生水解电离，产生的离子在电场作用下移向两级，使电极附近逐渐积累起电荷，使电极附近场强增加，畸变原有电场，因而降低了闪络电压。这种影响与大气湿度有关，也与固体介质吸附水分能力有关（瓷和玻璃为亲水性，影响大，石蜡和硅橡胶为憎水性，影响就小）在固体介质表面涂一层增水性物质，如石蜡、硅橡胶，使其表面不易形成薄水膜，从而提高沿面闪络电压另外，固体介质表面电阻的不均匀性和粗糙不平也会使沿面电场畸变。 3.极不均匀电场且具有强垂直分量时的沿面放电 以套管为例。如图所示，套管中的固体介质处于极不均匀电场中，切电场强度垂直于介质表面的分量比切线分量大得多。接地法兰附近的电场强度最强，不仅有切线分量，还有强垂直分量。当所加电压还不高时，法兰附近即首先出现电晕放电。随着电压的升高，放电区逐渐由许多平行的火花细线组成的光带。火花细线的长度随电压的升高而增大，但此时放电通道中的电流密度还不大、压降较大，伏安特性仍具有上升的特征，是一种辉光放电放电性质改变，树枝状火花，在不同位置交替出现，有轻的爆裂声，称滑闪放电滑闪放电形成机理：辉光放电时的火花细线中因碰撞电离而存在大量带电