电力系统绝缘电气工程基础.ppt

由相量图可得 上述有损电介质也可用一只理想的无损耗电容CS和一个电阻 r 相串联的等值电路来代替，如图所示。 U Cs r U δ φ I Ur Ucs ⒉ 串联等值电路 两种等值电路中的电容值几乎相同，可以用同一电容 C 来表示。另外串联等值电路中的电阻 r 要比并联等值电路中的电阻 R 小得多。 因为介质损耗角δ值一般都很小，所以 P≈U2ωCStgδ 1、气体介质损耗 气体分子间的距离很的，相互间的作用力很弱，所以在极化过程中不会引起损耗。不过当气体中的电场强度达到放电起始场强 E0 时，气体中将发生局部放电，这是损耗将急剧增大。所即使外加电压还不高时，气泡中即可能出现很大的电场强度而导致局部放电。 四、 气体、液体和固体介质的损耗 中性和弱极性液体介质（如变压器油）的极化损失很小，起损耗主要有电导引起，因而引起损耗率 P0 （单位体积电介质中的功率损耗）。 2、液体介质损耗 电工陶瓷（简称电瓷）既有电导损耗也有极化损耗。常温下电导很小；含有大量玻璃相的普通电瓷的tgδ较大，而以结晶相为主的超高频电瓷的tgδ很小。 玻璃也具有电导损耗和极化损耗，总的介质损耗与玻璃的成分有关，含金属氧化物的玻璃损耗较大。假如重金属氧化物能使损耗下降一些。 3、固体介质的损耗 液体介质的击穿机理有各种理论，主要可分为两大类，即电子碰撞电离理论和气泡击穿理论，前者亦称电击穿理论。 （一）电子碰撞电离理论 当外电场足够强时，在阴极产生的强场发射或因肖特基效应发射的电子将被电场加速而具有足够的动能，在碰撞液体分子是可引起电离，使电子数加倍，形成电子崩。当外加电压增大到一定程度时，电子崩电流回急剧增大，从而导致液体介质的击穿。 纯净液体介质的电击穿理论与气体放电的汤逊理论中 α 、γ 的作用有些相似。 由电击穿理论知 ：纯净液体的密度增加时，击穿场强会增大；温度升高时液体膨胀击穿场强会下降；由于电子崩的产生和空间电荷层的形成需要一定时间，当电压作用时间很短时，击穿场强将提高，因此液体介质的冲击击穿场强高于共频击穿场强。 在交流电压下，串联介质中的电场分布是与介质的 εr 成反比的。由于气泡的εr 最小（≈1），其电气强度又比液体介质低得多，所以气泡先发生电离。气泡电离后温度上升、体积膨胀、密度减小，这促使电离近一步发展。电离产生的带电离子撞击油分子，使它又分解出气体，导致气体通道扩大。击穿就可能在此通道中发生。 （二）气泡击穿理论 * * 第十七章 电力系统的绝缘 一、均匀电场气隙的击穿特性 均匀电场击穿所需的时间很短，它在直流、工频和冲击电压作用下的击穿电压基本相同，击穿电压分散性很小，伏秒特性很快就变平。 均匀电场空气间隙击穿电压特性可用下面的经验公式来表示: 第一节 均匀电场气隙的击穿特性 式中 Ub——击穿电压峰值，kV ； d ——极间距离，cm ； δ ——空气相对密度 上式符合巴申定律。由上式可知，随着极间距离d的增大，击穿场强Eb 稍有下降。 相应的平均击穿场强: 随着极距离 d 的增大，击穿场强 Eb 稍有下降，在d=1～10cm 的范围内，其击穿场强约为 30kv/cm 。  稍不均匀电场:与均匀电场相似，与极不均匀电场有很大差别。稍不均匀电场中不可能存在稳定的电晕放电，一旦出现局部放电即导致整个气隙的击穿。它的冲击系数也接近1，即它的冲击击穿电压与工频击穿电压及直流击穿电压基本上是相等的 第二节、稍不均匀电场和极不均匀电场 极不均匀电场:在各种各样的极不均匀电场气隙中，“棒—棒”气隙具有完全的对称性，而“棒—板”气隙具有最大的不对称性。其他的极不均匀电场气隙的击穿情况均处于这两种极端情况的击穿特性之间. 不对称的极不均匀电场（例如“棒—板” 气隙）在直流电压下的击穿具有明显的极性效应。“棒—板” 气隙在负极性时的击穿电压大大高于正极性时的击穿电压。 对极不均匀电场长气隙来说，操作冲击电压下 的击穿具有如下特点： （1）操作冲击电压的波形对气隙的电气强度有很大的影响。 （2）在各种类型的作用电压中，以操作冲击电压下的电气强度为最小。 （3）极不均匀电场