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高电压绝缘技术培训第1页/共61页导言1.什么是绝缘绝缘的功能是将具有不同电位的导体隔开，从而使电气设备能处于安全状态。2.与绝缘相关的问题绝缘材料气体放电液体介质的性能固体介质的性能不同介质的交界面第2页/共61页目录气体击穿的理论分析和空气间隙绝缘电力电缆绝缘变压器绝缘绝缘配合第3页/共61页气体放电的主要形式气体放电: 将气体中流通电流的各种形式称作气体放电。击穿与闪络: 当气体间隙上的电压达到一定数值时，电流突然剧增，使气体失去绝缘性能。气体由绝缘状态突变为良导电状态的过程，称为击穿。当击穿过程发生在气体与液体或气体与固体的交界面上时，称为沿 面闪络。第4页/共61页气体放电的主要形式辉光放电: 放电光辉充满整个电极空间，电流密度在1-5A/cm2之间，整个间隙呈绝缘状态。电晕放电: 高场强电极附近出现发光的薄层，伴随着咝咝的声音和臭氧的气味，整个间隙呈绝缘状态。刷状放电: 由电晕电极伸出的明亮而细的断续的放电通道，电流增大，间隙仍未被击穿。火花放电: 贯通两电极的明亮而细的断续的放电通道，火花放电间歇地击穿间隙。电弧放电: 持续贯通放电通道，间隙被完全击穿。第5页/共61页气体放电的主要形式均匀电场与不均匀电场(1)采用电场不均匀系数来描述电场的不均匀程度，f=1为均匀电场，f2为稍不均匀电场；f4为极不均匀电场。式中，Emax为最大场强；Eav=；U为间隙上的电压；d为电极间最短的绝缘距离。第6页/共61页气体放电的主要形式低气压高气压(1个大气压及以上)均匀电场辉光放电火花放电、电弧放电不均匀电场辉光放电电晕放电、刷状放电、火花放电、电弧放电(2)根据能否维持电晕放电来区分。若不均匀到能维持电晕放电，则是极不均匀电场；若不能维持稳定的电晕放电，一旦放电达到自持，则整个间隙立即击穿，就称为稍不均匀电场或均匀电场。第7页/共61页汤逊放电理论（电子崩）以电子碰撞电离为主，电子崩中电子数目小于10的8次方。电子碰撞电离放电机理认为，受外界因素的作用，在气体间隙中存在自由电子。这些自由电子在电场中被加速，并在运动过程中不断与气体原子或分子发生碰撞；当电子获得电场提供的足够动能时，就会使气体原子产生碰撞电离，形成新的自由电子和正离子。这些新产生的电子和原有电子又从电场中获得能量，并继续碰撞其它气体原子，又可能激发出新的自由电子。这样，自由电子数将会成指数倍地增长，形成电子雪崩。由于电子的质量比离子小得多，因此，电子移动的速度比离子快许多，形成的电子崩的头部不断向前扩展，最终形成自持性气体放电。油楔绝缘内部气隙或油中小气泡较易发生汤逊放电，表现为放电量小、放电次数多。汤逊放电对绝缘的劣化有一定作用，但不会造成突发性故障。第8页/共61页流注理论在外施电场作用下，电子崩由阴极向阳极发展，由于气体原子（或分子）的激励、电离、复合等过程产生光电离，在电子崩附近由光电子引起新的子电子崩，电子崩接近阳极时，电离最强,光辐射也强。光电子产生的子电子崩汇集到由阳极生长的放电通道，并帮助它的发展，形成由阳极向阴极前进的流注（正流注），流注的速度比碰撞电离快。同时，光辐射是指向各个方向的，光电子产生的地点也是随机的，这说明放电通道可能是曲折进行的。正流注达到阴极时，正负电极之间形成一导电的通道，可以通过大的电流，使间隙击穿。如果所加电压超过临界击穿电压（过电压），电子崩电离加强，虽然电子崩还没有发展到阳极附近，但在间隙中部就可能产生许多光电子及子电子崩,它们汇集到主电子崩,加速放电的发展，增加放电通道的电导率，形成由阴极发展的流注（负流注）。第9页/共61页流注理论瑞特和米克认为，当电子崩头部的电场比外加电压在间隙中形成的均匀电场更强时，电子崩附近电场严重畸变，电离剧烈，放电可以自行发展成流注，从而导致间隙击穿。根据这一基本思想，他们进行了理论推演。虽然他们计算电子崩头部电场的方法不尽相同，推导出不同的计算击穿电压的方程，但是计算得到的击穿电压很相近，与试验比较相符。。第10页/共61页如何提高气体间隙的击穿电压为实现电气设备的小型化及降低成本，需要尽量减小绝缘距离。途径：1.改善电场分布 2.采取合适的方法削弱气体的电离第11页/共61页AB如何提高气体间隙的击穿电压110kV 电流互感器，壳体靠近二次引线管的位置存在最大电场强度值23kV/mm，数值偏大。该处的圆弧半径为5mm，将圆弧半径修改为10mm，此时壳体靠近二次引线管的位置(图中的A、B)场强下降为17.9kV/mm。壳体内的场强分布具体措施：1. 改善电极形状1.1 增大电极曲率半径1.2 改善电极边缘1.3 使电极具有最佳外形第12页/共61页如何提高气体间隙的击穿电压2. 利用空间电荷畸变电场的作用细线效应：在持续作用电压下，线径很小的导线周围产生比较均匀的电晕层，改善了