高电压工程基础(施围)课件第4章 气体中沿固体绝缘表面放电

1、第第4 4章章 气体中沿固体绝缘气体中沿固体绝缘表面的放电表面的放电4.1 界面电场分布的典型情况界面电场分布的典型情况4.2 均匀电场中的沿面放电均匀电场中的沿面放电4.3 极不均匀电场中的沿面放电极不均匀电场中的沿面放电4.4 受潮表面的沿面放电受潮表面的沿面放电4.5 脏污绝缘表面的沿面放电脏污绝缘表面的沿面放电高电压工程基础高电压工程基础4.1 界面电场分布的典型情况界面电场分布的典型情况（1）固体介质处于均匀电场中，且界面与电力线平行，如图（a）。（2）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比平行于表面的分量要大得多，如图 (b)。（3）固体介质处极不均匀电场中，电场强

2、度平行于界面的分量要比垂直分量大，如（c）。高电压工程基础4.2 均匀电场中的沿面放电均匀电场中的沿面放电沿面放电：沿面放电：均匀电场中，固体介质的引入并不影响电极间的电场分布，但放电总是发生在界面，且闪络电压比空气间隙的击穿电压要低得多。不同介质的沿面闪络电压空气间隙石蜡瓷与电极接触不紧密的瓷特点：特点：（1）沿面闪络电压与固体绝缘材料特性有关；（2）介质表面粗糙，也会使电场分布畸变，从而使闪络电压降低；高电压工程基础（3）上述影响因素在高气压时表现得更为明显。 气压对氮气中沿面闪络电压的影响 氮气间隙胶布板 塑料瓷高电压工程基础（4）固体介质是否与电极紧密接触对闪络电压有影响。 充SF6气

3、体的同轴圆柱电极中支撑与电极接触的好坏对沿面闪络电压的影响 纯纯SF6接触良好接触良好接触不良接触不良 对于支柱绝缘子，内屏蔽电极可以提高沿面闪络电压。内屏蔽电极有一最佳深度，约10cm左右。支柱绝缘子的内屏蔽电极深度对雷电冲击闪络电压的影响 正极性正极性负极性负极性高电压工程基础4.3 极不均匀电场中的沿面放电极不均匀电场中的沿面放电 具有强垂直分量时的沿面放电具有强垂直分量时的沿面放电（d）套管表面电容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）滑闪放电高电压工程基础2011(/)49 10lnrCF cmRRr 提高套管的电晕起始电压和滑闪放电电压的方法：（1）减小比

4、电容减小比电容，例如增大固体介质的厚度，特别是加大法兰处套管的外径；也可采用介电常数较小的介质，例如用瓷油组合绝缘代替纯瓷介质。（2）减小绝缘表面电阻减小绝缘表面电阻，即减小介质表面电阻率。例如在套管靠近接地法兰处涂半导体釉；在电机绝缘的出槽口部分涂半导体漆等。介质表面的电压分布 高电压工程基础 具有弱垂直分量时的沿面放电具有弱垂直分量时的沿面放电沿不同材料圆管表面的工频闪络电压峰值 沿面闪络电压与空气击穿电压的差别比前述两种电场情况都要小得多。因此这种情况下，为提高沿面放电电压，主要从改进电极形状改进电极形状以改善电极附近的电场着手. 1空气隙击穿 2石蜡 3胶纸 4瓷和玻璃高电压工程基础3

5、30kV绝缘子柱绝缘子柱 高电压工程基础绝缘子串的等效电路及各绝缘子承受的电压（a）只考虑对地电容CE （b）只考虑对导线电容CL （c）同时考虑CE及CL高电压工程基础4.4 受潮表面的沿面放电受潮表面的沿面放电 表面凝露对沿面放电的影响表面凝露对沿面放电的影响不同放电距离时清洁的环氧树脂支柱绝缘子的交流闪络电压（环境温度为30）RH超过60%闪络电压下降；原因：表面凝露SF6中工频沿面闪络电压（气压0.35MPa）1气温为-242气温为-29-23环氧树脂绝缘子露（液态）霜（固态）高电压工程基础 表面淋雨对沿面放电的影响表面淋雨对沿面放电的影响光滑瓷柱的干闪和湿闪电压 干闪湿闪雨中电导率对

6、湿闪电压的影响（取雨水电导率为0.1S/m时的闪络电压为1）高电压工程基础4.5 脏污绝缘表面的沿面放电脏污绝缘表面的沿面放电污闪：污闪： 户外绝缘子常会受到工业污秽或自然界盐碱、飞尘等污染。干燥情况下，对闪络电压没多大影响。但当绝缘子表面污层被湿润，其表面电导剧增使绝缘子泄漏电流急剧增加。绝缘子的闪络电压（污闪电压）大大降低，甚至有可能在工作电压下发生闪络。 绝缘子闪络电压与污染程度（以单位面积的污量表示）的关系绝缘子工作电压高电压工程基础 污闪的发展过程污闪的发展过程（1）污层刚受潮时，介质表面有明显的泄漏电流流过，电压分布是较均匀； （2）出现高电阻的“干燥带” ，使污层的泄漏电流减小，

7、并在干燥带形成很大的电压降；（3）当干燥带的电位梯度超过沿面闪络场强时，干燥带发生放电，放电具有电弧特性，这就是出现局部电弧的阶段。 高电压工程基础 影响污闪的因素影响污闪的因素（1）污秽的性质和污染程度）污秽的性质和污染程度 污秽的导电率越高和介质表面沉积的污秽量越多，则闪络电压越低。这实际上说明表面泄漏电流越大，闪络电压越低。所以在工程中常将污层表面电导率作为监测绝缘子脏污严重程度的一个特征参数。（2）湿润的方式）湿润的方式 最容易发生污闪的气象条件是雾、露、融雪和毛毛雨等，这些条件下污层易达到饱和湿润的状态但不被冲洗掉。（3）泄漏距离）泄漏距离 在污层表面电导率一定时，泄漏距离越长，剩余

8、电阻的阻值越大，绝缘子的泄漏距离是影响污闪电压的重要因素。 （4）外施电压的形式）外施电压的形式 由于污闪是局部电弧不断拉长的过程，因此电压作用时间越短就越不容易导致闪络。高电压工程基础 污秽等级的划分污秽等级的划分污秽等值附盐密度污秽等值附盐密度（mg/cm2） ： 与绝缘子表面单位面积上污秽物导电性相当的等值盐(NaCl)量。用一个参数同时表征污秽性质及污秽量，以简化对污秽严重程度的描述。500kV套管及支柱绝缘子的污秽耐受电压和泄漏距离的关系附盐密度：10.03mg/cm2； 20.05mg/cm2；30.1mg/cm2高电压工程基础污秽等级污湿特征盐密(mg/cm2)线路发电厂变电所0

9、大气清洁地区及离海岸盐场50km以上无明显污染地区0.03大气轻度污染地区，工业区和人口低密集区，离海岸盐场10km50km地区，在污闪季节中干燥少雾（含毛毛雨）或雨量较多时0.030.060.06大气中等污染地区，轻盐碱和炉烟污秽地区，离海岸盐场3km10km地区，在污闪季节中潮湿多雾（含毛毛雨）但雨量较少时0.060.100.060.10大气污染较严重地区，重雾和重盐碱地区，近海岸盐场13km地区，工业与人口密度较大地区，离化学污源和炉烟污秽300m1500m的较严重污秽地区0.100.250.100.25大气特别严重污染地区，离海岸盐场1km以内，离化学污源和炉烟污秽300m以内的地区0

10、.250.350.250.35线路和发电厂、变电所污秽等级线路和发电厂、变电所污秽等级高电压工程基础污秽等级爬电比距（cm/kV）线路发电厂、变电所220kV及以下330kV及以上220kV及以下330kV及以上01.39（1.60）1.45（1.60）1.391.74（1.602.00）1.451.82（1.602.00）1.60（1.84）1.60（1.76）1.742.17（2.002.50）1.822.27（2.002.50）2.00（2.30）2.00（2.20）2.172.78（2.503.20）2.272.91（2.503.20）2.50（2.88）2.50（2.75）2.783.30（3.203.80）2.913.45(3.203.80)3.10（3.57）3.10