高电压技术：1.3 固体绝缘表面的气体沿面放电.ppt

1.3 定义：将处于不同电位的导体或导体与接地构件之间在机械上相互连接固定，在电气上相互绝缘的一种高压绝缘部件. 作用:电气绝缘,机械支撑. 使用数量极大: 例如,一条300km长的交流500kV输电线路,需要悬式绝缘子8～9万片. 绝缘子的分类: 不同类型的绝缘子的结构和外形差异很大, 材料上分：电瓷绝缘子、钢化玻璃绝缘子 有机合成绝缘子 电工陶瓷: 无机绝缘材料 优点:抗老化性好,环境耐受性好,不受酸碱作用的腐蚀,具有足够的电气和机械强度. 缺点:耐污秽性差,笨重,易碎,运输成本高,制造能耗高,生产时污染大.上釉强度大 钢化玻璃:玻璃是一种良好的绝缘材料.也是无机材料. 电气和机械强度大于电瓷；具有与电瓷相同的环境稳定性,生产工艺简单,生产效率高.退火,钢化处理后,机械强度和耐冷热急变性都有很大提高. 损坏后有”自爆”特点,便于及时发现更换. 目前用于盘形悬式绝缘子. 硅橡胶,乙丙橡胶等有机材料:有机合成绝缘子,又称为复合绝缘子或非瓷绝缘子,是新一代产品 优点:强度大,重量轻,体积小，工艺简单，表面有憎水性，耐污闪性好,性价比高. 具有良好的应用前景,目前得到大量的应用 均匀电场沿面放电机理 滑闪放电是强垂直分量绝缘特定的放电形式 滑闪放电的解释 法兰附近沿介质表面电流密度最大，电位梯度也最大，因此最先出现初始的沿面放电 在电场强垂直分量的作用下，带电质点撞击介质表面，引起局部温升，导致热电离，从而带电质点剧增，电阻剧降，通道迅速增长 热电离是滑闪放电的重要特征 滑闪放电的起始电压 和各参数的关系如下： 滑闪放电的条件： 、 、 一定时，滑闪放电的起始电压 主要和比表面电容值 有关，经验公式如下： 提高滑闪放电电压的方法 减小 ：增大固体介质的厚度，或采用相对介电常数 较小的固体介质;例如用瓷－油组合绝缘代替纯瓷介质。 减小 ：在套管的法兰附近涂半导电漆;在电机绝缘的出槽口部分涂半导体漆等。 1-6影响套管沿面闪络电压的主要因素有哪些？ 答：影响套管沿面闪络电压的主要因素有 （1）电场分布情况和作用电压波形的影响 （2）电介质材料的影响 （3）气体条件的影响 （4）雨水的影响 用均压屏蔽环等改变电极形状,缓和局部高场强,适当均匀整体电场分布. 1-7具有强垂直分量时的沿面放电和具有弱垂直分量时的沿面放电，哪个对绝缘的危害比较大，为什么？ 答：具有强垂直分量时的沿面放电对绝缘的危害比较大。电场具有弱垂直分量的情况下，电极形状和布置已使电场很不均匀，因而介质表面积聚电荷使电压重新分布所造成的电场畸变，不会显著降低沿面放电电压。另外这种情况下电场垂直分量较小．沿表面也没有较大的电容电流流过，放电过程中不会出现热电离现象，故没有明显的滑闪放电，因而垂直于放电发展方向的介质厚度对放电电压实际上没有影响。其沿面闪络电压与空气击穿电压的差别相比强垂直分量时要小得多。 运行在户外的绝缘子必须长年面对大气环境的侵袭: 雨水导致湿闪; 覆冰导致冰闪; 雷击过电压导致雷闪; 操作过电压导致操作闪络; 绝缘子表面污秽导致污闪. 雷闪占外绝缘闪络次数的第一位,但是污闪造成的损失是雷害的近10倍. 绝缘子自然污秽或人工污秽→表面沉积污秽物毛毛雨、雾、露、融雪、溶冰→污秽物湿润→污秽物电导↑→表面泄漏电流↑ →闪络电压（污闪电压）大大降低→ 沿面闪络（污闪） ①会造成大面积、长时间的停电，现被列为电力系统头号安全大敌。直流电压下污闪问题更严重,成为直流输电中的几大难题之一. ②污秽绝缘水平已成为选择超高压、特高压系统外绝缘水平的决定性因素。 均匀电场空气间隙： 30kV/cm 极不均匀场,正棒板空气间隙的工频击穿场强：5kV/cm 5m长的棒-棒空气间隙,工频击穿场强: 4kV/cm 正棒板10m以上长间隙操作冲击场强：2kV/cm 110-500kV绝缘子串空气间隙(棒-棒间隙)运行场强： 0.9kV/cm 110-500kV绝缘子串的沿面闪络场强：0.3kV/cm （以上数值均为峰值） 500kV直流绝缘子串的沿面闪络场强：0.2kV/cm 说明:污闪的确具有不同于空气间隙击穿的机理. 2、污闪发展过程 （1）污秽层的形成 （2）污秽层的受潮 （3）干燥带形成与局部电弧产生 （4）局部电弧发展形成闪络 在风力,重力,电场力等因素作用下,大气中的飘尘,飞灰等污秽会接近并逐渐沉积在绝缘子表面; 绝缘子外形通过影响周围的气流场,也对绝缘子的积污有明显的影响. 雨雪霜雾等潮湿的气候条件下, 污层受潮, 污物中的电解质成分溶于水中,形成导电水膜. 污物中的不导电部分吸收水分,保持了绝缘子表面的含水量, 对泄流电流和污闪电压有显著影响. 随着绝缘子的污秽和