高电压技术 吴广宁4课件

1、基本概念基本概念：闪络闪络沿着整个固体绝缘表面发生的放电。1.3 固体绝缘表面的气体沿面放电 在放电距离相同时，沿面闪络电压低于纯气隙的击穿电压。工程中的事故往往由沿面闪络造成，因此有必要研究沿面放电特性。高压绝缘子的分类：按结构分：（）绝缘子在机械上起固定，电气上起隔离作用的固体高压绝缘部件。如悬式绝缘子、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等。（）套管用作导电体穿过接地隔板、电器外壳和墙壁的绝缘件，如穿越墙壁的穿墙套管、变压器、电容器的出线套管等。 按材料分：（1）电工陶瓷（2）钢化玻璃（3）硅橡胶、乙丙橡胶等有机材料u 1.3.1

2、界面电场的分布u 1.3.2 均匀电场中的沿面放电u 1.3.3 极不均匀电场中的沿面放电u 1.3.4 绝缘子的污秽放电u 1.3.5 提高沿面放电电压的措施本节内容返回1.3.1 界面电场的分布界面电场的分布有以下三种典型情况：图1-21 介质在电场中的典型布置方式（a）均匀电场 （b）界面上电力线有强垂直分量 （c）界面上电力线有弱垂直分量1电极 2固体介质图1-21 介质在电场中的典型布置方式（a）均匀电场 （b）界面上电力线有强垂直分量 （c）界面上电力线有弱垂直分量1电极 2固体介质(a)固体介质处于均匀电场中，且界面与电力线平行；图1-21 介质在电场中的典型布置方式（a）均匀电

3、场 （b）界面上电力线有强垂直分量 （c）界面上电力线有弱垂直分量1电极 2固体介质(b)固体介质处于极不均匀电场中，且电力线垂直于界面的分量（垂直分量）比平行于表面的分量要大得多；图1-21 介质在电场中的典型布置方式（a）均匀电场 （b）界面上电力线有强垂直分量 （c）界面上电力线有弱垂直分量1电极 2固体介质(c) 固体介质处于极不均匀电场中，但在界面大部分地方，电场强度平行于界面的分量要比垂直分量大。图1-21 介质在电场中的典型布置方式（a）均匀电场 （b）界面上电力线有强垂直分量 （c）界面上电力线有弱垂直分量1电极 2固体介质返回返回如图122，取决于材料的亲水性或憎水性沿面闪络

4、电压的影响因素（一）固体绝缘材料特性图1-22 均匀电场中不同介质的沿面闪络电压 （工频峰值）的比较 1-空气隙击穿 2石蜡 3瓷 4与电板接触不紧密的瓷 （二）介质表面的粗糙度（三）固体介质与电极间的气隙大小1.3.2 均匀电场中的沿面放电其中，前两种因素的影响在高气压时表现得更加明显，如图1-23所示：图1-23 均匀电场中气压对氮气中沿面闪络电压的影响1-氮气间隙 2塑料 3胶布板 4瓷 图121(a)为均匀电场中引入一固体介质，沿面闪络电压低于纯空气间隙的击穿电压，主要原因可归结如下：图1-21 介质在电场中的典型布置方式（a）均匀电场 （b）界面上电力线有强垂直分量 （c）界面上电力

5、线有弱垂直分量1电极 2固体介质固体介质表面会吸附气体中的水分形成水膜，电极附近积累起电荷，使介质表面电压分布不均匀，从而降低了闪络电压。介质表面电阻不均匀以及表面有伤痕裂纹也会畸变电场的分布，使闪络电压降低。电极和固体介质端面间存在气隙，气隙处场强大易发生电离，产生的带电质点会畸变原电场分布，从而使闪络电压降低。返回返回1.3.3 极不均匀电场中的沿面放电 图1-21 介质在电场中的典型布置方式（a）均匀电场 （b）界面上电力线有强垂直分量 （c）界面上电力线有弱垂直分量1电极 2固体介质1、具有强垂直分量时的沿面放电如图1-24所示，以具有强垂直分量的套管为例，说明沿面放电的发展过程及其特

6、有形式：图1-24 沿套管表面放电的示意图（a）电晕放电 （b）细线状辉光放电 （c）滑闪放电 （d）套管表面电容等值图1-导杆 2接地法兰发展过程外施电压升高外施电压升高 电压超过某一值电压超过某一值 电压再升高一些电压再升高一些电晕放电 辉光放电 滑闪放电 闪络图1-24 沿套管表面放电的示意图（a）电晕放电 （b）细线状辉光放电 （c）滑闪放电 （d）套管表面电容等值图1-导杆 2接地法兰滑闪放电是具有强垂直分量绝缘结构所特有的放电形式。滑闪放电的条件：电场必须有足够的垂直分量；电场必须有足够的水平分量；电压必须是交变的。 滑闪放电现象可用图1-25所示的等效电路来解释：图1-25 套管

7、绝缘子等效电路C表面电容 R体积电阻r表面电阻 A导杆 B法兰滑闪放电的起始电压 和各参数的关系如下：0U 滑闪放电的起始场强； 电压的角频率； 比表面电容（ ）， 表面电阻率。0E0Cs2F/cmsCEU000)/ln(1094/122110rrrCr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 较小的固体介质减小 ：在套管的法兰附近涂半导电漆0Csr 、 、 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：s0U0E0C40.4401.36 10crUC 工频滑闪放电的起始电压有效值（kV）; 比表面电容（ ）。crU0C2F/cm12200.2

8、5 10F/cmC适用范围：2、具有弱垂直分量时的沿面放电电极形状和布置不会显著降低沿面闪络电压；由于电场垂直分量较小，因此不会出现热电离和滑闪放电，介质厚度对放电电压没有影响；改进电极形状可改善电极附近的电场，从而提高沿面放电电压。返回返回1.3.4 绝缘子的污秽放电污闪形成：绝缘子常年处于户外，自然界灰尘和飘浮盐碱颗粒易附于其上，从而形成污层。随着大气湿度的提高，污层将受潮变得湿润，导致电导剧增，绝缘子泄漏电流大大增加。当绝缘子闪络电压降到一个很低的水平时，即使在工作电压下，绝缘子都可能发生污闪。污闪：由于污秽导致产生的闪络，对电力系统造成的损失最大。1、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2、污秽等级的划分及污秽度评定方法等值盐密法把绝缘子表面的污秽密度，按照其导电性转化为单位面积上NaCl含量的一种方法。 我国国标推荐的污秽等级划分标准如下表所示： 目前，世界上应用最广的划分污秽等级的方法是等值盐密法。污秽度评定方法等值盐密法积分电导率法泄露电流脉冲计数法最大泄露电流法污闪梯度法局部电导率法返回返回1.3.5 提高沿面放电电压的措施(1)屏障 (2)屏