函授高压课件

1、高电压技术田建华田建华绪绪 论论本门学科的形成、任务本门学科的形成、任务本门学科的分类及特点本门学科的分类及特点 本课程在本专业中的地位、特点本课程在本专业中的地位、特点 一、本门学科的形成、任务问题：1、目前世界上最高电压等级？我国最高？我省？ 2、为什么需要“高电压”？国内外电力发展概况： 国际：只有日本、俄罗斯已有1000KV线路运行，且都是短距离输电 我国： 1000KV，800KV 我省：首条500KV在我省，1000KV可能在建我省两个特高压变电站 1220KV：高压 330750KV：超高压 800以上（1000KV）：特高压 3、高压输电带来什么问题？、高压输电带来什么问题？

2、绝缘材料及结构绝缘材料及结构是否能承受高电压？是否能承受高电压？ 运行过程中会出现多大的运行过程中会出现多大的过电压过电压？能否避免？措施？能否避免？措施？ 高电压下怎么检测设备状况？如何进行高电压下怎么检测设备状况？如何进行试验试验？二、本门学科的分类及特点：分类：分类： 绝缘技术绝缘技术材料及其电气特性、结构、形式材料及其电气特性、结构、形式 试验技术试验技术 试验电源、测量仪器、手段方法（在线、试验电源、测量仪器、手段方法（在线、离线、智能化）。分支：状态检测技术（定性、定离线、智能化）。分支：状态检测技术（定性、定位、预测）。位、预测）。 过电压技术过电压技术 产生机理及其特点、产生机

3、理及其特点、 防止措施（结合计算机技术、模拟、仿真）防止措施（结合计算机技术、模拟、仿真）特点：特点： 多学科性、边缘性、不完善性多学科性、边缘性、不完善性三、本课程在本专业中的地位、特点三、本课程在本专业中的地位、特点 必修必修专业课专业课。 运行、试验、事故分析处理等工作所必备之技术运行、试验、事故分析处理等工作所必备之技术主讲内容：试验主讲内容：试验 过电压过电压 绝缘特性绝缘特性课程特点：抽象、理论性、实践性均较强。作业少、思课程特点：抽象、理论性、实践性均较强。作业少、思 考题多。考题多。 第一章 气体电介质的击穿特性 能说明带电质点产生、消失的方式及其特点和作用 作用作用促进放电发

4、展促进放电发展 产生：气体原子的激发和电离产生形式（种类）：产生形式（种类）： 碰撞游离碰撞游离 光游离光游离 热游离热游离 表面游离碰撞表面游离碰撞 光光 热电子发射热电子发射 强强场发射场发射消失形式：进入电极中和、扩散、复合：进入电极中和、扩散、复合 作用：前两者阻碍放电产生作用：前两者阻碍放电产生 后者双向后者双向1.2 均匀电场中气体的击穿过程本节教学目标：本节教学目标：1、能说明均匀场中气体放电特点、能说明均匀场中气体放电特点2、能解释巴申曲线，能说明、能解释巴申曲线，能说明P、d对对Ub的影响。的影响。1.2 1.2 均匀电场中气体的击穿过程均匀电场中气体的击穿过程一、均匀场中的

5、放电过程一、均匀场中的放电过程气体放电实验的伏安特性曲线实验分析 oa段：电流随电压升高而升高段：电流随电压升高而升高 ab段：电流仅取决于外游离因素与电压无关段：电流仅取决于外游离因素与电压无关 bs段：电压升高碰撞游离增强但仍靠外游离维持段：电压升高碰撞游离增强但仍靠外游离维持( (非自持放电非自持放电) ) s点后：只靠外加电压就能维持点后：只靠外加电压就能维持( (自持放电自持放电) )定义：定义：非自持放电：依靠外游离因素才能维持的放电自持放电：不需要外游离因素仅靠电场就能 维持的放电称为自持放电 （片14 ）放电过程三阶段：1、电子崩形成阶段2、电子崩发展阶段出现表面游离（光游离）

6、 放电自持3、热游离发展导电通道接通两极击穿自持放电形式： 汤逊理论：均电场、短间隙、低均电场、短间隙、低气气压；表面游离压；表面游离 自持条件自持条件：r(ead-1)=1流注理论：长间隙、大气压：光游离；长间隙、大气压：光游离； 自持条件自持条件：崩中电荷足够多，出现光游离：崩中电荷足够多，出现光游离 形成流注形成流注条件共性：足够的碰撞游离次数足够的碰撞游离次数 概 念：非自持放电、自持放电非自持放电、自持放电二、巴申定律当气体和电极材料一定时，气隙的击穿电压当气体和电极材料一定时，气隙的击穿电压(Ub)是气压是气压(p)(或气密度）和气隙距离或气密度）和气隙距离(d)乘积的函数，即乘积

7、的函数，即 Ub= f (pd)幻灯片幻灯片 182 2、定性分析、定性分析 (1) d一定时幻灯片一定时幻灯片 16 (a) P较小时：较小时：P碰撞次数进一步碰撞次数进一步有效碰撞次数有效碰撞次数 Ub (b) P较大时：较大时：P平均自由行程平均自由行程 碰撞次数碰撞次数，不易积，不易积? 由此分析可知：当极间距离由此分析可知：当极间距离d不变时提高气压不变时提高气压或降低气压到真空，都可以提高气隙的击穿电压，或降低气压到真空，都可以提高气隙的击穿电压，累足够游离能（只碰撞不游离）累足够游离能（只碰撞不游离）有效碰撞次数有效碰撞次数Ub三、均匀场中气体放电特点：三、均匀场中气体放电特点：

8、 放电放电=击穿击穿 击穿所需时间短击穿所需时间短 d越大，越大，Ub越大越大(2) P一定时幻灯片一定时幻灯片 16(a) d较小时：进一步较小时：进一步d 全程碰撞次数少全程碰撞次数少无足够无足够(b) d较大时：较大时：dE不易游离不易游离Ub意义：减小或增大意义：减小或增大d，都能使击穿电压提高，都能使击穿电压提高 工程应用：工程应用： 的碰撞次数的碰撞次数Ub1.3极不均匀场中气体的击穿过程本节教学目标：本节教学目标：1、能说明不均匀场中气体的放电特点。、能说明不均匀场中气体的放电特点。2、能表述极性效应的具体内容及原因，、能表述极性效应的具体内容及原因，3、会分析空间电荷对电场的影

9、响会分析空间电荷对电场的影响 。1.3极不均匀场中气体的击穿过程放电特点：放电特点：一、电晕放电（Corona Discharges） 二、极性效应 (Polarity Effect)放电过程：放电过程： 1、U电子崩电子崩自持，首先在自持，首先在尖极处自持尖极处自持电晕放电电晕放电2、U火花放电火花放电击穿击穿一、电晕现象一、电晕现象危害：运用：除尘、改善危害：运用：除尘、改善E分布分布特点：极不均匀场下，耗能、高特点：极不均匀场下，耗能、高 频电磁波干扰频电磁波干扰二、极性效应 定义：在不对称的极不均匀场中，大曲率电极极性不同时，间隙的击穿电压不相同。即 Ub-|+ Ub+|- 分析: “

10、正尖负板” ： 尖极前方空间电荷加强前方电场 放电容易发展 间隙击穿电压降低Ub 。 “负尖负尖正板：正板：”故：极不均匀电场放电特点：1）存在稳定的电晕放电 ，U起始 正尖负板Uj思考题： P46: 2-2、 2-4、 2-5、1、大气条件下，Uj随P变化怎么变？为什么？海拔高度对设备外绝缘击穿电压怎么影响？2、棒棒电场、球球电场有极性效应吗？3、棒棒、球球、正尖负板、负尖正板电场四种情况，外界条件相同时，Uj的高低排列顺序如何？1.4 持续电压作用下气体的击穿特性 （自学）自学要点： 1、什么是持续电压？ 2、总结均匀场、稍不均匀场、极不均匀场各自的击穿特点。 3、直流、交流下气隙的击穿特

11、点是什么？ 思考题：比较“负棒正板”及“棒板”间施加交 流电压时谁的击穿电压高？1.5 雷电冲击电压下气体的击穿教学目标：1、能说明雷电冲击波及冲击放电特点2、能说明均匀、不均匀场中气隙的“V-S”特性曲线特点。3、会应用“V-S”特性曲线进行设备绝缘配合。1.5 雷电冲击电压下气体的击穿一、雷电冲击波及其特点：冲击波： 雷电冲击波 操作冲击波标准雷电波： IEC和国标规定： 1.20.3/500.2 特点：高幅值、高陡度、短时间二、冲击放电特点 冲击下、击穿需：足够高冲击下、击穿需：足够高U 足够长时间足够长时间 故故 冲击波下：冲击波下：UjU0 时延：统计时延时延：统计时延 ts 放电形

12、成时延放电形成时延tf 均匀场、短间隙：以均匀场、短间隙：以ts为主为主 极不均匀场、长间隙：以极不均匀场、长间隙：以tf为主为主故 冲击放电特点特点：1）具有时延）具有时延 2）UjU0 三、气隙的“V-S”特性曲线及其特点、应用1、“V-S”特性定义： 在一定电压作用下，气隙的击穿电压与击穿时间的关系： Ub=f(tb) “V-S”曲线：Umax= f(tb) 2、“V-S”特性曲线特点：特点： 电场越均匀，电场越均匀，“V-S”越平坦越平坦 极不均匀场：极不均匀场：tf长、影响大、陡翘长、影响大、陡翘 均均 匀匀 场：各点场：各点E几乎相同、无弱场区、时延短。几乎相同、无弱场区、时延短。

13、3、应用绝缘配合绝缘配合 绝缘配合要求：尽量相似绝缘配合要求：尽量相似 力求平坦力求平坦四、U50% 冲击系数U50%：多次施加电压，导致气隙击穿概率为：多次施加电压，导致气隙击穿概率为50%的外施的外施 电压。电压。 物理意义：反映气隙的冲击耐电强度。物理意义：反映气隙的冲击耐电强度。 特特 点：处于波尾、与时间无关点：处于波尾、与时间无关冲击系数： = U50%/U0小结： 冲击波特点冲击波特点: 冲击波放电特性冲击波放电特性: “V-S”特点及应用特点及应用: U50%、概念概念习题习题p46 2-6、7、8、9、10、111.6 影响气体击穿电压的主要因素及提高气隙击穿场强的方法教学目

14、标：教学目标： 1、能说明影响气体击穿电压的主要因素有哪、能说明影响气体击穿电压的主要因素有哪些？怎样影响？些？怎样影响？ 2、能说明大气条件对外绝缘放电电压怎样影、能说明大气条件对外绝缘放电电压怎样影响？如何换算？响？如何换算？ 3、能表述提高气隙击穿电压的主要措施。、能表述提高气隙击穿电压的主要措施。 4、能说明高强度气体（、能说明高强度气体（SF6）的电气特性。）的电气特性。影响气体介质击穿的主要因素影响气体介质击穿的主要因素 电场均匀度、外施电压种类、间隙距离、环境条件电场均匀度、外施电压种类、间隙距离、环境条件一、一、电场均匀度： E E越均匀越均匀UUj j大大均匀、稍不均匀均匀、

15、稍不均匀场场： 1）无极性效应）无极性效应 2）不同波形下）不同波形下Ub相近相近 3）U起始起始=Ub极不均匀极不均匀场场：1）显著极性效应、电晕）显著极性效应、电晕 2）不同波形下，）不同波形下，Ub不同，分散性大不同，分散性大 3）U起始起始 1 均匀场：均匀场： 1 四、大气条件的影响：四、大气条件的影响： U = Kt U0 Kt : 大气校正系数大气校正系数 (GB/T16927.11997) Kt = KdKh Kh: 空气湿度校正系数空气湿度校正系数 Kd: 空气密度校正系数空气密度校正系数 实际，近似公式：实际，近似公式：U =U0 （0.289P/(276+t)） 结论：结

16、论：U: 不易游离不易游离 KhU: Kh水俘获电子成负离子水俘获电子成负离子自由自由 电子数。电子数。 实际问题：气压实际问题：气压P、海拔、海拔H的影响，的影响，Kh影响不大。影响不大。 提高气隙击穿场强的方法 途径：途径：改善电场分布：改善电场分布：.改进电极形状改进电极形状 .利用空间电荷畸变电场利用空间电荷畸变电场 削弱游离过程削弱游离过程 具体措施：具体措施：（一）、改进电极形状（一）、改进电极形状（二）利用空间电荷改善电场分布（二）利用空间电荷改善电场分布1、细线效应：细线电晕、细线效应：细线电晕导线导线D改善改善E分布分布Ub2、屏障：薄绝缘层、屏障：薄绝缘层改善电场分布改善电

17、场分布Ub1）适当距离：均匀性）适当距离：均匀性Ub2）d过近：正电荷削弱前方电场过近：正电荷削弱前方电场Ub3）一定距离下：负电荷加强前方电场）一定距离下：负电荷加强前方电场Ub（三）高气压应用（三）高气压应用（四）高真空（四）高真空（五）高强度气体采用（五）高强度气体采用 卤族元素气体，具高耐电强度卤族元素气体，具高耐电强度 特点：特点：1）强电负性）强电负性 2）分子量大）分子量大D大大迁移率小，不易积累动能迁移率小，不易积累动能 3）液化温度低，化学稳定性好）液化温度低，化学稳定性好 运用：运用： 缺点：缺点：小结：小结： 1.7 沿面放电教学目标：教学目标： 1、能说明各典型电场沿面

18、放电特点。、能说明各典型电场沿面放电特点。 2、能说明影响沿面闪络的因素及提高、能说明影响沿面闪络的因素及提高Us措施。措施。 3、能说明污闪特点及防污措施。、能说明污闪特点及防污措施。 4、能说明合成绝缘子（硅橡胶）的特点及其、能说明合成绝缘子（硅橡胶）的特点及其应用。应用。1.7 沿面放电定义：定义：沿着固体介质表面所进行的气体放电。典型电场：片典型电场：片42均匀场均匀场 弱垂直分量场弱垂直分量场 强垂直分量场强垂直分量场（一）均匀场（一）均匀场电场特点：电场特点：放电特点：击穿发生在介质表面、放电特点：击穿发生在介质表面、 Ub降低降低原因：原因：1）电极间存气隙）电极间存气隙局放局放

19、电荷畸变电场电荷畸变电场Ub2）水分）水分畸变电场畸变电场3）介表电阻分布不均）介表电阻分布不均Ub冲击下冲击下 Vs变化小变化小措施：密合、干燥气体下增压措施：密合、干燥气体下增压电场特点：电力线与介表几乎垂直电场特点：电力线与介表几乎垂直放电特点：出现滑闪放电特点：出现滑闪滑闪条件：产生热游离滑闪条件：产生热游离影响因素：影响因素： 1、表面电容、表面电容C0对对Vs的影响：幻灯片的影响：幻灯片 45 C0越大越大电压电压分布越不均匀分布越不均匀Vs r表表越大越大Vs分布越不均匀分布越不均匀Vs 2、介质材料吸湿性（大、介质材料吸湿性（大r表分布不均匀表分布不均匀Vs） 大气相对湿度大气

20、相对湿度40% 湿度湿度Vs （二）强垂直分量场幻灯片（二）强垂直分量场幻灯片 443、闪络距离、闪络距离d： 一方面：一方面： dUs 另一方面：另一方面：d电压电压分布不均匀分布不均匀Us提高提高VS措施：措施：1、C0：绝缘厚度，采用小绝缘厚度，采用小介质介质2、r表：靠近法兰处涂半导体釉幻灯片表：靠近法兰处涂半导体釉幻灯片 46(三)弱垂直分量场 电场特点：本身电场电场特点：本身电场极不均匀，电场垂直分量极不均匀，电场垂直分量小，主要为平行分量小，主要为平行分量 放电特点：无热游离放电特点：无热游离、无滑闪。主要矛盾：、无滑闪。主要矛盾：本本身电场极不均匀身电场极不均匀 提高放电电压措

21、施：提高放电电压措施：均压环等，改善电场分布均压环等，改善电场分布NxZZZZ 34一、干闪、雨闪一、干闪、雨闪1、干闪定义：、干闪定义：干燥状态下绝缘子的闪络干燥状态下绝缘子的闪络特点：特点：（1）U干闪干闪由两极间最短充气距离决定由两极间最短充气距离决定 U干闪干闪=U气隙气隙 （2）干闪电压与绝缘子个数不成正比）干闪电压与绝缘子个数不成正比2、雨闪定义：、雨闪定义： 特点：特点：U湿湿Ecr局部闪烁放电局部闪烁放电热游离产生局部电弧。热游离产生局部电弧。若：若：1）外施电压、弧道电流足以维持局部电弧燃烧）外施电压、弧道电流足以维持局部电弧燃烧闪络；闪络；2）否则）否则 熄灭熄灭污闪条件：

22、污闪条件：1、产生局部电弧、产生局部电弧 2、污秽电流能维持局部电弧燃烧、污秽电流能维持局部电弧燃烧 影响因素：影响因素： 1、泄、泄漏漏距离距离l；2、绝缘子直径、绝缘子直径D；3、表面电导率；、表面电导率；4、电压作用时间、电压作用时间防污闪措施防污闪措施: : 1、l ；2、减少污源、减少污源 ；3、清扫、水冲洗、清扫、水冲洗 ；4、防污涂料、防污涂料 ；5、防污、半导体釉绝缘子；、防污、半导体釉绝缘子；6、合成绝缘子、合成绝缘子硅橡胶特点：硅橡胶特点：1、憎水性强、耐、憎水性强、耐污污性好、且具有迁移性；性好、且具有迁移性；2、耐气候变化、耐臭氧、紫外线、电弧；、耐气候变化、耐臭氧、紫

23、外线、电弧；3、重量轻、机械强度高、不破碎、安装方便；、重量轻、机械强度高、不破碎、安装方便；4、价贵，寿命短，、价贵，寿命短，5-15年寿命。年寿命。思考作业：思考作业：2-15、2-16、2-17 第二章 电介质的极化、电导和损耗 教学目标： 1、能表述“极化”、“绝缘电阻”概念 2、能说明极化的种类和特点 3、能说明介质电导形成的原因及影响因素 4、能说明介损组成，能表述Tan的物理意义概述：概述：电介质的概念：电介质的概念：常用的常用的：变压器油、电容器油、电缆油变压器油、电容器油、电缆油 常用的常用的：绝缘纸、纸板、云母、塑料、电绝缘纸、纸板、云母、塑料、电瓷、玻璃、硅橡胶瓷、玻璃、

24、硅橡胶 表征参数：表征参数： 电介质分类：电介质分类： 按状态分气体、液体和固体三类按状态分气体、液体和固体三类 2.1 电介质的极化电介质的极化一、介质的极化和介电常数一、介质的极化和介电常数1、极化定义、极化定义 2、介电常数、介电常数 表示极化强弱的一个物理量。表示极化强弱的一个物理量。极化前：极化前： C0=Q0/U极化后：极化后：C=（Q0+Q）/U 在在E作用下，介质中原来彼此中和的正负电荷定作用下，介质中原来彼此中和的正负电荷定向移动，由电场感应的这种移（运）动向移动，由电场感应的这种移（运）动极化极化 r = / 0 = Q0+Q/ Q0极化结果：产生极性极化结果：产生极性 等

25、值电容、总电荷等值电容、总电荷量增加量增加气体：分子密度小极化率低r=1液体：r ：中性1.8-2.8 极性：r大固体：r： 中性：2-10 极性：3-6或更大 r与温度、f有关3、极化种类无损极化：电子式极化： 特点：. 极化时间很短； .各种频率下均可发生，与外加频率无关； 具有弹性，无损耗； . 温度影响不大。 离子式极化离子式极化特点：特点：. 极化时间稍长；极化时间稍长； .各种频率下均可发生，与外加频率无关；各种频率下均可发生，与外加频率无关； 具有弹性，无损耗；具有弹性，无损耗； . 有温度影响：有温度影响： T 离子结合力离子结合力极化极化有损极化：有损极化： 偶极子极化偶极子

26、极化 夹层极化夹层极化 偶极子极化：偶极子极化： 偶极子极化偶极子极化偶极子特点： 极化时间较长； 非弹性极化，有能耗； 频率偶极子来不及转向极化； 温度影响：T转向容易极化 T热运动加剧阻碍转向极化t=0+ ：(U1/U2)|t=0+=（C2/C1）t=： (U1/U2)|t=（G2/G1）若介质均匀：若介质均匀：1=2、 r1=r2 (U1/U2)|t=0+=(U1/U2)|t=若介质不均匀：若介质不均匀：12 、 r1 r2 (U1/U2)| t=0+ (U1/U2)| t=夹层极化夹层极化若C1C2 G1G2 则 t=0+：U2U1 t=：U2U1极化结果：1、等值电容 2、夹层界面堆

27、积电荷夹层极化特点：1、与分子结构无关 2、极化时间长 3、有能耗、负温度系数各种极化类型的比较极化类型极化类型产生场合产生场合极化时间极化时间(s)(s)极化原因极化原因能量损耗能量损耗电子式电子式任何电介质任何电介质1010-15-15 束缚电荷的位移束缚电荷的位移无无离子式离子式离子式结构电离子式结构电介质介质1010-13-13 离子的相对偏移离子的相对偏移几乎无几乎无偶极子式偶极子式极性电介质极性电介质1010-10-101010-2-2 偶极子的定向排列偶极子的定向排列有有夹层介质夹层介质界面界面多层介质多层介质 交界面交界面1010-1-1数小时数小时自由电荷的移动自由电荷的移动

28、有有空间电荷空间电荷电极附近电极附近 1 1、存在电导的原因、存在电导的原因 泄漏电流泄漏电流Ig Ig ：介质中少量带电离子在电：介质中少量带电离子在电场作用下定向运动产生。场作用下定向运动产生。少量带电离子少量带电离子（存在电导的原因）（存在电导的原因） ： 介质本身离解出的带电离子介质本身离解出的带电离子 杂质离解的带电离子杂质离解的带电离子2、绝缘电阻、绝缘电阻 定义：定义：R=U/ Ig特点：离子电导，具负温度系数特点：离子电导，具负温度系数 3 3、影响、影响R R的因素的因素杂质杂质温度温度受潮受潮4、工程应用、工程应用思考题：金属材料的思考题：金属材料的R与介质与介质R的区别的

29、区别 产生损耗的原因：产生损耗的原因：电导电导极化极化局放局放DC： 电导损耗电导损耗 AC： 电导电导 极化极化i=ic+irP=QTan=cu2 Tan W=P+jQ 故：用故：用Tan表征介质损耗表征介质损耗P Tan物理意义：物理意义： 表征均匀介质单位体积内能量损失大表征均匀介质单位体积内能量损失大小的参数。小的参数。 影响因素影响因素 ：1、Tan与与U的关系：的关系：UU0 ：仅电导损耗、：仅电导损耗、极化极化且与且与U无关无关 UU0 ：局放局放 电晕电晕 电晕损耗电晕损耗2、Tan与与f、 T0C 关系：关系： Tan与与T0C关系：关系：中性、弱极性介质：电导损耗为主中性、

30、弱极性介质：电导损耗为主Tan值值 随随T0C而而T0CT10C： T0C则：则：电导损耗电导损耗 极化极化极化损耗极化损耗极性介质：极性介质： T10C T0CT20C： T0CT20C：与与f关系关系：较低较低f: f极化极化Tan较高较高f: f偶极子转向难偶极子转向难Tan 工程应用：工程应用： 1）判断绝缘特性：）判断绝缘特性： 受潮、受潮、 内部缺陷内部缺陷 劣化劣化2）干燥加热）干燥加热3）绝缘结构设计考虑）绝缘结构设计考虑Tan，以免局部过热劣化，或，以免局部过热劣化，或热不稳定。热不稳定。思考作业：思考作业：1-1、1-5、1-6、1-7 第三章第三章 液体和固体介质的击穿特

31、性液体和固体介质的击穿特性 教学目标教学目标 ： 1、能说明含杂液体击穿特点及影响、能说明含杂液体击穿特点及影响Ub因素因素 2、能提出提高液体击穿电压措施、能提出提高液体击穿电压措施 3、能说明固介击穿特点；影响因素、能说明固介击穿特点；影响因素3.1 液体介质的击穿液体介质的击穿纯净液体纯净液体 ：碰撞理论碰撞理论 击穿特点：击穿特点：E高、受电场分布影响，与高、受电场分布影响，与T0C无关无关工程纯液体工程纯液体小桥理论小桥理论一、绝缘油击穿机理一、绝缘油击穿机理小桥理论小桥理论液体中杂质：液体中杂质：气体气体水水纤维纤维碳粒碳粒气体：溶解状、悬浮状（气泡）气体：溶解状、悬浮状（气泡）水

32、：溶解状、悬浮状（水珠）、沉渣态水：溶解状、悬浮状（水珠）、沉渣态小桥的形成：杂质在小桥的形成：杂质在E作用下，极化（放电）作用下，极化（放电）拉长拉长 定向排列定向排列 形成杂质小桥形成杂质小桥 。（1）当小桥贯通两极：因小桥电导大）当小桥贯通两极：因小桥电导大Ig大、发热大、发热汽化、汽化、气泡气泡沿小桥击穿沿小桥击穿（2）若小桥未贯通：端部液体中场强大、液体电离分解出）若小桥未贯通：端部液体中场强大、液体电离分解出气体和汽化气体气体和汽化气体气泡贯通两极气泡贯通两极小桥上击穿小桥上击穿油击穿特点：油击穿特点：小桥的产生小桥的产生和和发展发展贯通导致贯通导致Uj二、影响击穿电压因素二、影响

33、击穿电压因素 1、杂质：、杂质： 含量、特性含量、特性 。电场越均匀、杂质。电场越均匀、杂质影响越大。影响越大。 )265. 035. 0 (0tUU2、温度：、温度： 0600C：T0C水珠溶解度水珠溶解度 800C以上：以上：T0C汽化汽化Uj 0-50C： 冰水、全部悬浮、冰水、全部悬浮、Uj最低最低 -50C以下：油粘度以下：油粘度小桥不易形成小桥不易形成Uj3、电压作用时间：含杂液、电压作用时间：含杂液 Ub随时间随时间而而 。冲击。冲击下，杂质影响小下，杂质影响小4、压力：含气液体，、压力：含气液体，P气体溶解度气体溶解度Ub三、提高三、提高Uj措施措施1、油品质：过滤、祛气、防潮

34、油品质：过滤、祛气、防潮2、采用油、采用油固介组合绝缘：固介组合绝缘：覆盖电极：覆盖电极：绝缘小桥电流，阻碍小桥形成绝缘小桥电流，阻碍小桥形成 尖极包绝缘层：占据绝缘区，尖极包绝缘层：占据绝缘区，均匀度，均匀度，局局 放放 屏障：阻止小桥形成、屏障：阻止小桥形成、E均匀度均匀度Ub 3.2 固体介质的击穿固体介质的击穿一、固体介质的击穿机理一、固体介质的击穿机理固介特点：非自恢复绝缘体固介特点：非自恢复绝缘体在电场作用下，固体介质可能因以下过程而被击穿：在电场作用下，固体介质可能因以下过程而被击穿： 电过程（电击穿）电过程（电击穿） 热过程（热击穿）热过程（热击穿） 电化学过程（电化学击穿）电

35、化学过程（电化学击穿） 1、电击穿：遵循碰撞理论的击穿、电击穿：遵循碰撞理论的击穿特点：特点：1）Uj高高 2）放电时间短）放电时间短 3）与周围环境温度无关，击穿后温度不变）与周围环境温度无关，击穿后温度不变 4）与电场均匀度有关）与电场均匀度有关固介在固介在E作用下，介质内耗能作用下，介质内耗能发热，当发发热，当发热量散热量时，热量散热量时，T0C介质分解、劣化介质分解、劣化 在在 较低电压下击穿较低电压下击穿击穿特点：击穿特点： 1）击穿在较长时间下发生）击穿在较长时间下发生 2）与环境温度、本身散热能力有关）与环境温度、本身散热能力有关 3）高频下，）高频下，Uj很低很低 4）介质厚度

36、大，散热差）介质厚度大，散热差Uj长时运行后，介质整体性能长时运行后，介质整体性能击穿在很低电压（工作电压）下击穿在很低电压（工作电压）下发生发生2、热击穿：、热击穿：3、电化学击穿：、电化学击穿：特点：特点： 长时间、工作电压下击穿长时间、工作电压下击穿 500400300200100Ub/U0(%)10-1 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 1010 1011ABC1min U0为1min耐压 t为时间(min)5010015.3t(s)图129 电工纸板的Ub与电压作用时间t的关系二、影响因素二、影响因素温度、温度、E、电压种类、积累效应、受

37、潮、机械负荷、电压种类、积累效应、受潮、机械负荷三、提高三、提高Uj措施（自学）措施（自学）思考题：思考题：3-2、3-3、3-6、3-9、3-103.3电介质老化（自学）电介质老化（自学） 要点：要点：1）老化种类及原因、特点？）老化种类及原因、特点？ 2）什么）什么 是是“8度规则度规则”？ 3）受潮对介质绝缘有什么影响？）受潮对介质绝缘有什么影响？第四章第四章 绝缘试验绝缘试验 4.1绝缘电阻和吸收比的测量绝缘电阻和吸收比的测量 教学目标：教学目标： 1、能说明预试类型及试验顺序、常规预试项目、能说明预试类型及试验顺序、常规预试项目 2、能说明测、能说明测R、Ig能（不能）发现的缺陷，会

38、分析测能（不能）发现的缺陷，会分析测 试结果试结果 3、会画测试接线图并能说明各设备作用、会画测试接线图并能说明各设备作用 4、能分析测量结果并判断绝缘性能、能分析测量结果并判断绝缘性能概概 述述 绝缘缺陷：绝缘缺陷： 集中性缺陷集中性缺陷 分布性缺陷分布性缺陷 绝缘试验：绝缘试验： 1、出厂试验、出厂试验 2、交接试验、交接试验 3、预防性试验：、预防性试验： 非破坏性试验非破坏性试验破坏性试验破坏性试验 4、状态监测、状态监测 试验顺序：非破坏、破坏试验顺序：非破坏、破坏试验时间：投运前、大中小修前后、试验时间：投运前、大中小修前后、 定定 期、实时监测期、实时监测 常规预试项目：常规预试

39、项目： 绝缘电阻绝缘电阻R测量测量、泄漏电流泄漏电流Ig测量、测量、介质损耗因素介质损耗因素Tan测量、测量、 局局 放测量放测量交交/直流耐压直流耐压吸收比吸收比 K1、极化指数、极化指数 K2测量；测量；4.1 绝缘电阻绝缘电阻 和吸收比的测量和吸收比的测量一、基本依据：一、基本依据： 带电离子增多，绝缘性能下降带电离子增多，绝缘性能下降 R减小减小 。 0 15” 60” tiR1泄漏电流2绝缘良好时的绝缘电阻3绝缘受潮时的绝缘电阻测测R 能发现：能发现： 整体受潮、整体受潮、贯通的受潮部分贯通的受潮部分贯通的集中性缺陷贯通的集中性缺陷 局部缺陷局部缺陷 （未贯通的集中性缺陷未贯通的集中

40、性缺陷 ） 适用范围：适用范围： 容量不大的设备容量不大的设备 判断方法：判断方法： 同条件下不同相同条件下不同相R比较比较 与同条件下历史记录比较与同条件下历史记录比较与规定值比较与规定值比较 1、绝缘电阻、绝缘电阻工程定义：工程定义：60电阻值电阻值 绝缘老化绝缘老化不能发现：不能发现：2、吸收比、吸收比 、极化指数、极化指数 （图）适用条件：较大容量试品适用条件：较大容量试品工程定义：吸收比工程定义：吸收比 K1R60/ R15 极化指数极化指数 K2R10m/R1m对一般较大容量试品：对一般较大容量试品：K11.3对大型电机、长电缆：对大型电机、长电缆：K11.5能发现：能发现： 整体

41、受潮、脏污、绝缘击穿整体受潮、脏污、绝缘击穿 不能发现：不能发现： （未贯通的集中性缺陷（未贯通的集中性缺陷 ） 局部老化局部老化 测试方法：测试方法：) (2222FI KM 常用兆欧表的额定电压：常用兆欧表的额定电压：500、1000、2500、5000V等级等级。)()()(112221KFFKFKII原理：电压线圈原理：电压线圈1产生力矩：产生力矩：M1=I1 F1（） 电流线圈电流线圈2产生力矩：产生力矩：M2=I2F2（）F1（）、）、F2（）随）随而变，平衡时而变，平衡时M1=M2）（21IIf11RUI而：而：由此可得：由此可得：XRRUI22三、测试误差及消除三、测试误差及消

42、除 （接线图）（接线图）1、表面泄漏、表面泄漏 加屏蔽加屏蔽G、表面干净、表面干净 2、残余电荷、残余电荷 试前充分放电试前充分放电 （残余电荷与电（残余电荷与电源同（反）极性源同（反）极性影响影响R）导则规定：发电机接地放电至少导则规定：发电机接地放电至少5分分钟以上钟以上四、测量注意事项四、测量注意事项 （自学）（自学）思考作业：4-1、4-2、4-34.2 泄漏电流测量泄漏电流测量教学目标教学目标 1、能表述测泄漏电流能（不能）发现的、能表述测泄漏电流能（不能）发现的缺陷缺陷 2、能画出测试原理接线图、说明接线方、能画出测试原理接线图、说明接线方式及特点、各设备作用式及特点、各设备作用

43、3、能说明影响测量的主要因素及抑制措、能说明影响测量的主要因素及抑制措施施 4、能说明如何判断测试结果、能说明如何判断测试结果4.2 泄漏电流测量泄漏电流测量一、定义：极化结束后流过介质的电流一、定义：极化结束后流过介质的电流试验特点：试验特点： 试验电压高、可调、有效性（灵敏度）较高试验电压高、可调、有效性（灵敏度）较高试验电压：试验电压：35kV及以下设备：及以下设备：1030KV 110kV及以下设备：及以下设备：40KV 500KV及以下设备：及以下设备：60KV二、能（不能）发现的缺陷二、能（不能）发现的缺陷(讨论学生总结讨论学生总结)三、判断方法：三、判断方法：1、变化值（历史记录

44、、同类设备）、变化值（历史记录、同类设备） 2、规定值（标准、导则、单位规定）、规定值（标准、导则、单位规定） eg ： 35kv及以上油及以上油PT：I10A 220kv及以上支持型套管：及以上支持型套管：I不大于不大于5A3、利用、利用“IV”曲线判断曲线判断 442 31,CRRI I I I I 四、试验接线四、试验接线设计原则：设计原则： “三性三性”1、可行性、可行性 2、安全性（人身安全、设备安全）、安全性（人身安全、设备安全） 3、准确性（误差水平，精度）、准确性（误差水平，精度） 接线接线方式选择：接线方式选择： a :被试品一端接地，另一端接高压被试品一端接地，另一端接高压

45、特点：安全、误差大特点：安全、误差大b:被试品两端均对地绝缘，微安表接低压侧被试品两端均对地绝缘，微安表接低压侧特点：安全、误差小、设备需对地绝缘特点：安全、误差小、设备需对地绝缘C ：被试品一端接地，微安表接高压端：被试品一端接地，微安表接高压端特殊点：特殊点：五、影响测试结果因素：五、影响测试结果因素：（学生讨论总结）六、注意事项六、注意事项（讨论、学生总结） 4-3介质损耗因素介质损耗因素Tan的测量的测量1、能表述测试、能表述测试Tan能（不能）发现的能（不能）发现的 缺陷缺陷2、能画出测试原理接线图、说明接线方、能画出测试原理接线图、说明接线方 式及特点、各设备作用式及特点、各设备作

46、用3、能说明影响测量的主要因素及抑制措、能说明影响测量的主要因素及抑制措 施施4、能说明如何判断测试结果、能说明如何判断测试结果一、定义：一、定义：二、试验特点：灵敏度高二、试验特点：灵敏度高Eg: 好油好油EJ1=250KV/Cm Tan1=10-14 坏油坏油EJ2=25KV/Cm Tan2=10-12 EJ1/ EJ2 =1：10而而 Tan1 / Tan2=1:100三、能（不能）发现的缺陷三、能（不能）发现的缺陷能发现：能发现： （1）受潮；）受潮； （2）贯通及未贯通的较大的局部缺陷）贯通及未贯通的较大的局部缺陷（较大气隙）较大气隙） 不能发现：不能发现： （1）非贯穿性的小局部损

47、坏；）非贯穿性的小局部损坏； （2）很小部分绝缘的老化、劣化；）很小部分绝缘的老化、劣化；四、影响因素：四、影响因素： 杂散电容、杂散电容、 外界电磁场干扰外界电磁场干扰 温度、湿度温度、湿度 介质表面状况介质表面状况 四、判断：四、判断： 变化值比较：变化值比较：规定值：规定值：(GB)： 35 KV充油充油CT：Tan%3% 充胶充胶CT： Tan%2%1、测试原理：当电桥平衡时，检流计的电流为0 此时有： 代入参数可得： 441RCRCtgxx)/10(44R46441010100CCtg五、五、 tg的测量方法及原理的测量方法及原理西林电桥西林电桥(QS1型型) 为了计算方便，通常取

48、当电源为工频时可得：)()(rsbabaUUCUCCq2、接线方式、接线方式 )( ,bgrbgbCCqCCCq（适用条件（适用条件:正接法正接法 试品两端对地绝缘试品两端对地绝缘;反接法反接法试品外壳接地或无法两端对地绝缘）试品外壳接地或无法两端对地绝缘）六、测试影响因素六、测试影响因素理想情况下，电势平衡理想情况下，电势平衡Tan=C4（微法（微法 ） 但实际：杂散电容、外界电磁场干扰但实际：杂散电容、外界电磁场干扰（一）杂散电容（一）杂散电容 引线对桥臂引线对桥臂 桥臂对地桥臂对地措施：屏蔽；桥臂至措施：屏蔽；桥臂至CX引线尽量短，小于引线尽量短，小于10m）（二）外界电磁场干扰（二）外

49、界电磁场干扰1、电场干扰、电场干扰措施：（措施：（1）屏蔽）屏蔽 （2）倒相法：若）倒相法：若C1、C2（Tan1、Tan2）相差不）相差不 大，则取平均值。大，则取平均值。 若若I 影响使影响使Tan为负，则为负，则 C4与与R3并并Tan=R3 Tan% （3）移相法）移相法2、磁场干扰、磁场干扰附近有漏磁通大的设备附近有漏磁通大的设备产生产生U、i 措施措施 ：（：（1）远离干扰源）远离干扰源 （2）转换检流计：正反两极测，取平均值。）转换检流计：正反两极测，取平均值。3、温度、湿度、介质表面状况、温度、湿度、介质表面状况 七、注意事项：七、注意事项：（导读： P6970） 思考作业：思

50、考作业：4-7教学目标：教学目标： 1、能说明局放试验的目的、测量方法、能说明局放试验的目的、测量方法 2、会画脉冲电流法测试局放原理图，并、会画脉冲电流法测试局放原理图，并说明各元件作用。说明各元件作用。 3、了解局放判定方法、了解局放判定方法一、局部放电的产生及测试目的：一、局部放电的产生及测试目的： 因此局部放电的测量可以有效地检测出绝缘内部的局部缺陷的存在、发展情况。产生：局放在较低外施电压下发生产生：局放在较低外施电压下发生 电现象：电脉冲、介损、电磁波电现象：电脉冲、介损、电磁波 非电现象：超声波、光、热、气压变化非电现象：超声波、光、热、气压变化目的：揭示局部缺陷的存在和程度，初

51、步定位，估目的：揭示局部缺陷的存在和程度，初步定位，估 计老化速度计老化速度特点：对绝缘无破坏，灵敏反映长时运行后设备绝特点：对绝缘无破坏，灵敏反映长时运行后设备绝 缘缺陷。缘缺陷。测量测量电检法：测量电脉冲、电检法：测量电脉冲、“TanV”、 无线电干扰法无线电干扰法 非电检法：红外线、超生波、色谱、测光法等非电检法：红外线、超生波、色谱、测光法等二、电检法测试：二、电检法测试：脉冲电流法脉冲电流法1. 脉冲电流法基本原理脉冲电流法基本原理检测原理：通过检测阻抗将脉冲电流检测原理：通过检测阻抗将脉冲电流i转换为电压，转换为电压，放大放大检测检测2、检测基本参数：、检测基本参数：视在放电量视在

52、放电量q：放电重复率放电重复率N起始放电电压起始放电电压 熄灭电压熄灭电压 kVACUP9210四、测量回路四、测量回路1、回路类型、回路类型: 直接法：串联回路：直接法：串联回路： 并联回路：并联回路： 平衡法平衡法2、回路选择：、回路选择： 若若icxizm 或或 cx接地部分固定接地部分固定采用并联回路。采用并联回路。否则用串联回路否则用串联回路高外界干扰时，用平衡回路高外界干扰时，用平衡回路3、干扰抑制、干扰抑制（1）试验回路附近的干扰：）试验回路附近的干扰：电场、磁场、无线电波等电场、磁场、无线电波等设置屏障设置屏障（2）试验回路本身：）试验回路本身：试验变、引线电晕、接触不良，低压

53、电源局放耦合等试验变、引线电晕、接触不良，低压电源局放耦合等措施：电源干扰：措施：电源干扰：1、加低通滤波器、加低通滤波器 2、用隔离变、无晕变、单独电源、用隔离变、无晕变、单独电源 引线端部：无晕环（球）、无晕导杆引线端部：无晕环（球）、无晕导杆接地干扰：试验回路采用一点接地接地干扰：试验回路采用一点接地 五、局放判定：五、局放判定：1、放电量、次数比较、放电量、次数比较 2、李萨育图形、李萨育图形 思考作业：思考作业：4-11 4.5工频（直流）耐压试验及装置工频（直流）耐压试验及装置教学目标教学目标 1、能说明交、直流耐压试验意义、特点、能说明交、直流耐压试验意义、特点 2、能画出耐压试

54、验接线图，并说明各元件、能画出耐压试验接线图，并说明各元件作用作用 3、能解释容升现象及防止对策，会操作试、能解释容升现象及防止对策，会操作试验验 4、能分析试验结果、能分析试验结果工频耐压工频耐压1 220KV以下设备主作此以下设备主作此冲击耐压冲击耐压2 330KV上直接作此耐压上直接作此耐压直流耐压直流耐压3大容量设备大容量设备感应耐压感应耐压4概概 述述一、工频耐压试验一、工频耐压试验1、意义：（、意义：（1）检查绝缘水平，确定欲度）检查绝缘水平，确定欲度 （2）、确定能否投运）、确定能否投运2、接线及设备、接线及设备调压设备 试验变压器 过电流保护装置 测量球隙 被试品进入下一节 过

55、电流保护装置 4)容量小 22443IUIUP工频试验变压器的特点工频试验变压器的特点 ：1）电压高。单相。）电压高。单相。 2）连续运行时间短，工作温度低）连续运行时间短，工作温度低3）绝缘裕度小，漏抗较大）绝缘裕度小，漏抗较大(短路电流较小短路电流较小)工频耐压所需容量：工频耐压所需容量：结构：单双套管两种（半绝缘，全绝缘）结构：单双套管两种（半绝缘，全绝缘）串级试验变压器串级试验变压器 32 24 42 23 3222PI UI UI UI UP 各绕组电压电流关系：T3 T2 T1 即第1、2、3级 变压器总容量为 6P3 装置的利用率为 n级装置容量 利用率32 23 32 21 1

56、133PI UI UI UI UP)(321WTTTW出12nACUI910KUUCCCU2112要求：从要求：从0 0开始，均匀调压，输出正弦波（正负半开始，均匀调压，输出正弦波（正负半 调相同，峰值调相同，峰值/ /）选择：选择： UeU试试 (高高Us用串极式用串极式)121CCCK22443IUIUPCX可测。一般：可测。一般： 绝缘子：绝缘子：100PF， PT、CT：1001000PF 电力变：电力变：3000PF 型式：自耦式、移圈式、接触式，感应调压型式：自耦式、移圈式、接触式，感应调压自耦调压器（碳刷）自耦调压器（碳刷） ： 特点：漏抗小、波形畸变小、容量有限，升特点：漏抗小

57、、波形畸变小、容量有限，升 压不均匀。压不均匀。移圈式：漏抗大、波形畸变大。移圈式：漏抗大、波形畸变大。 优点：容量大、调压均匀优点：容量大、调压均匀接触式调压：自耦式，电刷（银铜合金）沿浇组螺接触式调压：自耦式，电刷（银铜合金）沿浇组螺 旋式升降旋式升降 特点：波形畸变小，容量大、调压均匀，从零开始特点：波形畸变小，容量大、调压均匀，从零开始 R1 限制过电流和过电压。一般取1/V，并应有足够的热容量，通常用水阻作为保护电阻。 R2 限制球隙放电电流，以防止球隙表面严重灼烧受损kVACUP9210（3）、保护球隙）、保护球隙：保护被试品，放电电压为试验电：保护被试品，放电电压为试验电 压的压

58、的1.1倍倍3、试品上电压升高、试品上电压升高容升现象容升现象 回路容性电流在回路电感、电阻上产生压降，使回路回路容性电流在回路电感、电阻上产生压降，使回路输出到被试品端电压高于输出到被试品端电压高于KU1的现象。的现象。措施：措施：1）、在高压侧直接测量）、在高压侧直接测量 2）、校正）、校正4、试验电压及试验时间、试验电压及试验时间10KV变压器：变压器：U出厂出厂：35KV U预预：30KV35KV变压器：变压器：U出厂出厂：85KV U预预：72KV发电机：发电机： U出厂出厂=2Un+3kv U预预=1.31.5Vn耐压时间：耐压时间：1分钟，分钟， 大容量：大容量：5分钟分钟5、高

59、压测量：、高压测量：（1）、）、PT（峰值电压表）、（峰值电压表）、 静电电压表（静电电压表（ l很小很小时时 可测量直流电压、交流电压有效值）可测量直流电压、交流电压有效值）（2）球隙器：用于户内实验室：）球隙器：用于户内实验室： S/D不大于不大于0.5 球隙在峰值放电，测量电压是峰值球隙在峰值放电，测量电压是峰值 （3）.电容分压器 基本要求： (1)无波形畸变 (2)分压比恒定 (3)分压器接入对被测电压影响微小 高压臂电容器电容量要小且承受大部分高压及较小损耗 一般采用标准电容器；低压臂电容器电容要大，承受电 压低，可采用油浸纸电容器、云母电容器等kVACUP9210电容分压器的优点

60、：电容分压器的优点：（1）只造成幅值误差，不会引起相）只造成幅值误差，不会引起相 角误差。（角误差。（2）基本上不消耗有）基本上不消耗有功功率，不会造成温升而引起参数的变化造成误差。功功率，不会造成温升而引起参数的变化造成误差。（4）.高电阻串联微安表测量 （5）.电阻分压器l o g /8 8PI kVACUP92106、试验结果判断：无破坏性放电发生、试验结果判断：无破坏性放电发生合格合格 直流耐压试验的特点： (1)所需试验设备容量小、重量轻，适于现场试验； (2)“U-I”曲线能有效反映绝缘内部缺陷和受潮状况； 但等效性差但等效性差介损小、局放小介损小、局放小kVACUP92101、意