第五章-六氟化硫气体绝缘

高电压绝缘技术第五章六氟化硫气体绝缘GIS变电站优点：1）体积小2）灭弧能力强3）不受外界影响GIS变电站GIS变电站第一节引言

绝缘结构SF6气体间隙绝缘：主要绝缘结构，要求电场尽量均匀。常用同轴圆柱结构第一节引言

绝缘结构2）SF6－固体介质分界面绝缘：沿面闪络第一节引言

绝缘结构3）出线绝缘（套管）：高压导体与外壳之间采用SF6做绝缘4）SF6－薄膜组合绝缘：用于SF6变压器和互感器中，匝间绝缘和层间绝缘。第一节引言

SF6

的物理化学性质1）无色无味2）较高的介电强度3）优良的灭弧能力不可燃5)放电时会产生有毒物质，腐蚀其它材料高压下会液化能与水发生反应产生腐蚀物质第一节引言

SF6

的物理化学性质在电弧中，分解、反应，产生SOF2、SO2F4、SOF4、SF4、WF6等与水反应生产HF在水分较多时，200度以上发生水解生成HF、SO2在电晕中生产低氟物。因此：要求严格控制水分，选用环氧树脂、聚四氟乙烯、氧化铝陶瓷等材料。第一节引言

SF6

的物理化学性质1）SF6会聚集在地面—防窒息—工作面要通风2）杂质有毒—严格控制纯度3）在设备内部吸附剂4)工作人员接触有毒气体时要带放毒面具和防护手套第二节均匀场和稍不均匀场中SF6的击穿

2.1SF6的介电强度1）均匀电场中介电强度约为相同气压下空气的2.5~3倍2)0.3MPa时约和变压器油的相当第二节均匀场和稍不均匀场中SF6的击穿

2.1SF6的介电强度原因:1)极强的电负性,容易吸附电子形成负离子,阻碍放电的形成和发展2)分子直径大,使电子平均自由行程缩短,不易积累能量,而SF6的电离电位较大,因而减小了电离的可能性3)电子与气体分子相遇时,因极化增加能量损耗,减弱其碰撞电离能力第二节均匀场和稍不均匀场中SF6的击穿

2.2SF6的电离系数电子崩发展过程中,电子数目计算:电子电离系数电子附着系数有效电离系数第二节均匀场和稍不均匀场中SF6的击穿

2.2SF6的电离系数当E/p大于临界值(E/p)crit=885kV/(cmMPa)时,有效电离系数大于零,放电才可能发展在20度且E/p处于600~1200kV/(cmMPa)时:=27.7kV-1第二节均匀场和稍不均匀场中SF6的击穿

2.3自持放电条件均匀电场中,当电子崩头部电子数达到临界值时,电子崩转入流注,放电转入自持阶段当pd较大时：第二节均匀场和稍不均匀场中SF6的击穿

2.4SF6的巴申曲线最小击穿电压为507V,在pd=3.5X10-5MPacm时得到.当压力不大时,相同pd有相同的Ub压力较大时,出现偏离.（电极粗糙及杂质）第二节均匀场和稍不均匀场中SF6的击穿

2.5电极表面状态的影响现象:实际击穿Eb/p小于(E/p)crit,而且巴申曲线有分支解释:电极表面有突出物当电子崩由突出物处开始发展,达到一定长度而使崩头电子数达到临界值ncrit时,间隙击穿第二节均匀场和稍不均匀场中SF6的击穿

2.5电极表面状态的影响第二节均匀场和稍不均匀场中SF6的击穿

2.5电极表面状态的影响临界压力pk:Eb/p=(E/p)crit时的压力(ph)crit=6MPa.um临界击穿压力与突出物高度h有关比较气体绝缘,要同时考虑(E/p)crit和(ph)crit第二节均匀场和稍不均匀场中SF6的击穿

2.5电极表面状态的影响当ph>(ph)crit时,Eb/p随ph的增加而下降Ub随p的增加出现饱和现象第二节均匀场和稍不均匀场中SF6的击穿

2.6导电微粒的影响导电微粒的影响机理:1)附着在电极表面,形成突出物2)交流电场中,导电微粒在某一电极上充电,在另一电极上放电导致间隙击穿SF6气体对灰尘和导电微粒十分敏感,而少量气体杂质不会有明显影响第二节均匀场和稍不均匀场中SF6的击穿

2.7面积效应电极面积越大时，电极表面严重突出物和一些影响击穿电压的偶然因素出现的概率也越大，因而击穿电压下降。电子崩转变为流注的条件即为击穿条件:第二节均匀场和稍不均匀场中SF6的击穿

2.8稍不均匀电场中SF6的击穿已知：r=1cm；R/r=e；p=0.1MPa电场的不均匀程度对击穿电压影响很大，特别是最大电场———实际中尽量减小最大电场。在均匀场和稍不均匀场，SF6击穿电压是空气的3倍；而极不均匀场，比较接近。例对同轴圆柱结构取R=3r。球形结构取R=2r；R=2.2r第二节均匀场和稍不均匀场中SF6的击穿

2.8稍不均匀电场中SF6的击穿击穿电压有极性效应和饱和现象稍不均匀场：负极性击穿电压低第二节均匀场和稍不均匀场中SF6的击穿

2.8稍不均匀电场中SF6的击穿稍不均匀场SF6间隙的击穿电压估算：第二节均匀场和稍不均匀场中SF6的击穿

2.8稍不均匀电场中SF6的击穿绝缘利用系数：击穿场强与电场均匀程度、电极表面粗糙度、面积等有关：其中电极曲率系数：第二节均匀场和稍不均匀场中SF6的击穿

2.8稍不均匀电场中SF6的击穿其中电极表面粗糙系数系数Kf：第三节极不均匀场中SF6的击穿

3.1极不均匀电场根据间隙的绝缘利用系数（Eav/Emax)来判断是否为极不均匀场。当r<rt时，先电晕后击穿当r>rt时，击穿前无局部放电气压与rt有关第三节极不均匀场中SF6的击穿

3.2极不均匀电场中的击穿与均匀电场中的击穿电压相比，SF6气体在极不均匀电场中击穿电压下降的程度比空气大。第三节极不均匀场中SF6的击穿

3.2极不均匀电场中的击穿SF6的击穿电压比空气的提高不多，甚至接近：1）随着电场强度的增加，SF6中电子崩内电子数的增长比空气中快=》起始电压高出不多2）棒极周围的空间电荷较集中，未形成有效的均匀电荷层即自屏蔽效应第三节极不均匀场中SF6的击穿

3.2极不均匀电场中的击穿极性效应：棒板电极：正击穿电压低（空间电荷的作用）第三节极不均匀场中SF6的击穿

3.3击穿电压与气压气压不太高时，击穿前先出现局部放电。击穿电压出现最大值的原因是局部放电。第四节SF6的冲击击穿特性放电时延较长，分散性较大实际中多采用稍不均匀场，加之带电质点不易扩散，空间电荷的屏蔽效果差，操作冲击击穿电压与工频击穿电压基本相同。操作冲击的击穿电压低于雷电冲击的击穿电压。多采用稍不均匀场=》伏秒特性比较平坦负极性雷电冲击击穿电压有可能低于正极性第四节SF6的冲击击穿特性第五节SF6中沿固体介质表面的放电

3.1电场不均匀程度的影响第五节SF6中沿固体介质表面的放电

3.1电场不均匀程度的影响第五节SF6中沿固体介质表面的放电

3.2固体表面粗糙度的影响表面粗糙改变微观电场从而使闪络电压下降。气压越高，使闪络电压开始下降的平均粗糙度越低。尽管介质粗糙，只要与电极接触处附近表面光滑，其闪络电压与介质表面全部光滑时一样。第五节SF6中沿固体介质表面的放电