大工13秋《高电压技术》辅导资料四.doc

大连理工大学网络教育学院 第 PAGE 7页 共 NUMPAGES 7页 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（狭义）：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。 按材料分，主要分为：电工陶瓷、钢化玻璃、硅橡胶、乙丙橡胶等有机材料。 目前应用最多绝缘子材料是电工陶瓷。但是随着有机材料的优点得到越来越多的应用，它的使用量也在增加。 2.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。闪络电压是指连通两电极的沿绝缘子外部空气的放电电压。 根据工作条件的不同，闪络电压可分为： 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。大多数绝缘子是在户外使用的，当遭受到淋雨时，它的闪络电压会比干闪络电压下降。 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。通常情况下，污秽闪络电压要比前两种闪络电压低得多。绝缘子污秽闪络电压是衡量绝缘子耐污能力很重要的参数。 3.绝缘子的材料 绝缘子通常是由绝缘件、机械固定用的金属附件以及胶装绝缘件和金属附件的胶合剂组成的。 绝缘件的材料常用采用的是电瓷，它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、合成绝缘子等。 金属附件主要是由铸铁和钢制成，套管的导杆一般用铜杆或铜管。 胶合剂是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，此时的击穿电压称为闪络电压。 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，因为绝缘子闪络或空气间隙击穿后，只要切除电源，它们的绝缘性能都能很快地自动彻底恢复。与之相反的是大多数电力设备的内绝缘均属非自恢复绝缘，一旦发生击穿，即意味着不可逆转的丧失绝缘性能。 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： （1）均匀电场：固体介质处于均匀电场中，且界面与电力线平行，工程实际中很少见。 （2）强垂直分量的极不均匀电场：固体介质处于极不均匀电场中，且界面电场的垂直分量比平行于表面的切线分量大得多，典型的如套管。 （3）弱垂直分量的极不均匀电场：固体介质处于极不均匀电场中，但大部分界面上的电场切线分量大于垂直分量，典型的如支柱绝缘子。 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。总得来说，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。具体分析有三个原因： 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