高电压技术教案课件

高电压技术前言1.为什么巨大的电能需要通过高电压输送2.高电压技术学习内容和要求高电压技术作为工程技术中的一门学科是因为大功率、远距离输电的发展而产生的20世纪电力发展特点:大机组大电网高电压

美国中国俄国单机(千瓦)120万90万90万电压(千伏)80050076521世纪电力发展特点:更加可靠更加开放更加有效更加灵活设备可靠性随电压升高而下降设备的体积随电压升高而增大电压设备可靠性体积燃料电池21世纪最有希望的能源60年代用于宇宙飞船,21世纪将用于商业.工业其特点:模块式结构无环境污染节省水电源可分散价格高1500美金/千瓦

液体和固体电介质的绝缘特性

第一章一.电介质的极化1.定义电介质中的带电质点在电场作用下沿电场方向作有限位移Qo=CoU2.相对介电系数εr表征电介质在电场作用下的极化程度3.极化的基本形式：电子式极化、离子式极化、偶极子极化、夹层式极化、（空间电荷极化）。(1)电子式极化其特点:a.极化所需时间极短b.极化时没有能量损耗c.温度对极化影响极小(2).离子式极化其特点:a.极化过程极短b.极化过程无能量损耗c.温度对极化有影响,极化随温度升高而增强(3).偶极子式极化其特点a.极化所需时间较长,因而与频率有关b.极化过程有能量损耗c.温度对极化影响很大,温度很高和很低时,极化均减弱(4赚).夹层德式极硬化其特变点在两狂层电赴介质摔的界烘面上辫发生么电荷脾的移利动和积镰累,极化张过程埋缓慢,并有库损耗二.电介顷质的束电导1.定义介质伟在电谅场作夏用下,使其享内部租联系庆较弱的带刮电粒沃子作市有规纵律的冠运动烤形成遇电流,即泄小漏电恒流.这种杏物理垃现象阳称为电导.表征滔电导成过程牵强弱水程度断的物陵理量李为电围导率γ，或它卷的倒谷数电投阻率ρo2.介质脖中的浆电流(1诱).电容扁电流ic在加露压初宪瞬间葡介质牧中的肢电子棕式极鲁化和离子封式极砍化过昌程所惯引起命的电危流,无损岗耗,存在菊时间她极短(2超)吸收声电流ia有损涛极化踩所对翻应的滋电流,即夹软层极烧化和偶弯极子卵极化耽时的绣电流,它随虾时间膜而衰减.(3惜)泄漏苦电流绝缘察介质隶中少耐量离凯子定贴向移扁动所雄形成的起电导应电流,它不肆随时领间而仿变化.流过蓄介质象的电松流i由三河个分颂量组终成：3.吸收路现象固体冶电介钓质在畜直流他电压咱作用您下,观察夕到电赠路中冠的电翻流从刚大到蒜小随时杀间衰状减,最终候稳定割于某酱一数值,称为叹“吸饲收现炮象”介质早干燥吐和嘲鲁湿,吸收溉现象砌不一钟样,据此纺可判劲断绝森缘性元能的草好坏.三.电介蛛质的爽损耗1.损耗觉的形彼式(1撞).电导在损耗由泄榜漏电曲流引锋起的更损耗.交直讯流下都存延在.(2雹).极化批损耗由偶填极子画与夹五层极济化引始起,交流电压者下极掠明显(3眯).游离纵损耗指气汪体间喘隙的士电晕盘放电寄以及究液固施体介鼓质内部购气泡屋中局落部放苦电所始造成艳的损想耗.2.用介起质损累耗角懒的正返切tg买δ来表那示介沸损的烂意义在交震流电网压作薄用下,由于蒸存在负三种销形式屑的损劣耗,需引啊入一悬个新抱的物罪理量际来表掩征介训损的鹿特性.经推翻导,介质贞损耗P为经推每导,介质踩损耗P为由于:(1鲜).薄P值与邀试验沿电压U的高翼低等冻因素狗有关;(2射).轨tg舅δ是与遵电压覆、频枣率、蚀绝缘醒尺寸丈无关退的量抗，而仅升取决焰于电虎介质纲的损乒耗特派性。(3泪)t指gδ可以救用高乐压电绣桥等替仪器滨直接赚测量.所以列表征抗介损哭用介禾质损石失角袜的正园切tg怠δ来表藏示,而不沿是用驻有功竞损耗P来表布示.3.影响tg呈δ的因喊素（1）温雾度的硬影响（2）频拔率的迫影响（3）电希压的散影响在电场境强度值不很醋高时栽，tgδ不变保；在电感场强值度较太高时桂，tgδ随电览场强塞度升氧高而火迅速隆增大气体的绝偿缘特园性第二产节1.空气狮在强革电场蚁下放扩电特煤性一.气体别电介竿质的殖放电降特性气体课在正白常状除态下京是良谈好的页绝缘辛体,在一纳个立闲方厘溉米体相积内距仅含化几千划个带想电粒蒜子,但在玻高电谁压下,气体允从少状量电节荷会荡突然爪产生澡大量塌的电荷,从而姿失去好绝缘洁能力提而发修生放电现象.一旦驻电压源解除狗后,气体奖电介炭质能自动目恢复种绝缘状态输电若线路激以气街体作慈为绝知缘材迅料变压国器相煤间绝瞧缘以鸽气体袋作为遵绝缘阁材料2.带电驰质点抖的产迹生与蒙消失(1丽)激发原子密在外唯界因稠素作慢用下,其电穿子跃四迁到私能量腾较高玻的状净态(2集)游离原子妖在外鄙界因误素作伯用下,使其泼一个词或几佣个电婚子脱赞离原闯子核岩的束尼博而玻形成浸自由弟电子插和正威离子(3松)游离强的方萄式a.碰撞胆游离b.光游瞧离c.热游发离d.金属陡表面虚游离碰撞将游离当带么电质晃点具巨有的观动能挎积累悄到一俯定数爆值后佛，在霞与气另体原奔子（欲或分送子）望发生谢碰撞扬时，环可以买使后备者产收生游瘦离，谁这种薪由碰糕撞而唇引起据的游齿离称找为碰五撞游月离引起舞碰撞秘游离当的条签件：：气体斩原子缠（或谊分子所）的丢游离蹲能光游更离由光喂辐射订引起滑气体摘原子凭（或故分子跪）的艘游离称为斧光游允离产生娱光游价离的嫂条件划：h:普朗叔克常予数ν:光的硬频率热游离气体婆在热英状态今下引较起的炭游离枪过程赴称为触热游朗离产生切热游隐离的娇条件栏：K:波茨县曼常牲数T:绝对夜温度金属版表面敬游离电子墨从金硬属电扑极表掘面逸剃出来洗的过汁程称抓为表圆面游薪离(4扑)去游权离a.扩散带电窃质点券从高初浓度登区域那向低肝浓度救区域虫运动.b.复合正离哨子与卸负离蒙子相狗遇而妈互相眨中和互还原磁成中租性原社子c.附着朱效应垦电悔子与俱原子暮碰撞朱时,电子鸡附着克原子百形成蚀负离喂子二.气体抢放电济的两乌个理遇论1.汤逊舍放电负理论.适用虎条件:均匀枝电场,低气哭压,短间坡隙实验泡装置均匀港电场淘中气毁体的松伏安躁特性分析逼：oa段:随着鼻电压恋升高捎，到较达阳脏极的扯带电学质点冠数量泼和速架度也不随之胞增大ab段：电流娘不再谷随电让压的竟增大罗而增杰大bc段：电流桨又再饥随电践压的程增大抱而增榆大c点:电流睡急剧焰突增(1姥).电子笨崩在电渐场作狠用下茶电子径从阴惠极向衫阳极混推进稿而形兽成的回一群也电子(2遗).非自厚持放摸电去掉多外界黄游离倍因素伤的作摊用后,放电奇随即行停止(3世).自持昌放电不需灵要外素界游站离因单素存遣在,放电篇也能疯维持搅下去(4厉).自持楚放电裙条件a.电子冶的空需间碰翻撞系糖数α一个酸电子盏在电滑场作斯用下堪在单梯位行艺程里务所发闷生的搏碰撞章游离炮数b.正离附子的右表面尽游离惨系数γ一个伪正离绸子到蓝达阴战极,撞击泥阴极类表面酒产生渡游离快的电封子数自持租放电蔬条件递可表五达为:综上愿所述前，将洒电子际磞和草阴极钢上的r过程绸作为致气体栽自持斧放电奥的决动定因逮素是传汤逊域理论宵的基钩础。汤逊绳理论吓的实客质：电子厦碰撞搬电离兵是气值体放讨电的悉主要僚原因华，二池次电太子来火源于缎正离伟子撞掏击阴去极表照面逸厚出电羞子，茄逸出恋电子命是维播持气云体放率电的料必要月条件妇。所淡逸出牌的电语子能峰否接薄替起竟始电跪子的总作用略是自补持放服电的辈判据嫌。(5吴)巴申预定律a.表达疗式:P:气体面压力S:极间梢距离b.均匀旗电场座中几纷种气泉体的宁击穿尼电压椒与ps的关炭系2.流注眉理论(1溉).在ps乘积另较大午时,用汤伍逊理零论无智法解岁释的流几种糟现象a.击穿熟过程膛所需卫时间,实测耍值比勒理论尿值小10砖--酒10串0倍b.按汤石逊理高论,击穿合过程译与阴晨极材品料有欧关,然而秒在大植气压蚀力下尘的空府气隙贴中击穿穿电俱压与逃阴极签材料狱无关.c.按汤润逊理骂论,气体视放电撞应在锁整个迎间隙题中均喜匀连堤续地提发展,但在杂大气城中击丛穿会驻出现掉有分特枝的原明亮艺细通碑道(2爷).理论吨要点:认为彩电子泰碰撞幅游离喘及空谷间光缘瑞游离路是维搅持自叶持放卖电的主要棵因素,流注慎形成舞便达材到了暖自持毙放电惊条件,它强双调了空间浙电符涂畸变临电场桑的作斯用和晴热游愧离的药作用.(3蛇)放电捕简单慨流程以图:有效合电子(经碰夹撞游宣离)-勇--菌--电子益崩(畸变巧电场)-摘--脖--发射狡光子(在强仅电场山作用蛮下)-怎--华--产生唯新的轿电子混崩(二次上崩)-拨--朋--形成奥混质铲通道(流注)-践--圈--由阳债极向枝阴极(阳极权流注)或由洲阴极作向阳典极(阴极荣流注)击穿.三.不均核匀电颜场中虎气隙罪的放魄电特班性1.电晕吃放电一定截电压帜作用篮下,在曲季率半车径小塞的电戴极附影近发躁生局腾部游离,并发附出大俯量光刘辐射,有些刺像日扑月的驶晕光,称为电晕放电.电晕丧起始哄场强塔开始客出现塑电晕君时电疯极表贴面的偿场强电晕悠起始捞电压鸭开永始出碌现电念晕时娇的电桨压电晕骡放电伐是极狱不均点匀电弱场所缸特有节的一训种自帅持放谷电形隶式2.极性蔑效应(1梨).正棒--退-负板分析端：a.由于脏捧极摇附近蔬积聚丈起正泡空间登电荷鸣，削克弱了根电离靠，使恢电晕壮放电铲难以腥形成崇，造相成电梢晕起累始电活压提扎高。b.由于影捧极俱附近告积聚脂起正层空间苍电荷海在间坦隙深悔处产埋生电酸场加请强了览朝向笋板极钢的电气场，瞒有利先于流雷注发秃展，该故降今低了零击穿瘦电压翅。(2)煎.负棒--块-正板分析孝：a.捧附撤近正备空间渣电荷岗产生蔑附加悠电场粪加强跃了朝痕向棒锤端的巷电场技强度闲，容馋易形谎成自啄持放庭电，卷所以蜓其电介晕起复始电过压较喊低。b.在间班隙深祝处，拆正空勾间电律荷产娱生的涉附加灿电场盖与原宴电场牛方向惯相反纱，使很放电掏的发浸展比夜较困愁难，词因而省击穿损电压砍较高浓。结论为：在相属同间阀隙下正捧--亡--甜-负板负捧--境--堤-正板电晕凡起始话电压间隙艰击穿改电压高奥低低惩高第四博节兄液体旦的绝蕉缘性捆能四.液体驳电介锡质的志击穿钞特性1.摇“小桥俱”理径论(即:“气泡杜”击非穿理绍论)变压宅器油腥的击肥穿主漠要原漠因,在于育杂质遍的影荐响,而杂获质是偷水分反、受似潮的旗纤维魂和被定游离苗了的气泡粮等构毕成，泼它们纤在电耳场的三作用言下，还在电极间旬逐渐计排列床成为宗小桥昨，从萄而导章致击笔穿。2.影响循液体即电介店质击懂穿电窜压的诞因素（1）自谷身品哨质因拌素：插杂质夹的多兆少（纽奉含水桃量、摆纤维传量、粘气量封）通过牺标准供油杯睁中变君压器液油的记工频柜击穿尖电压彩来衡夏量油完的品拢质（2）温牢度（3）电纷压作翠用时筋间加压令后短座至几附个微愉秒时烧，表婚现为铁电击北穿，县击穿止电压工很高当电压霉作用泳时间河大于吉毫秒阵级时压，表慨现为范热击预穿，荐击穿引电压城随作预用时景间增样加而烫降低（4）电花场均山匀程铃度电场赖愈均甲匀，红杂质钉对击暖穿电蚕压的励影响录愈大分散婆性也恨愈大胜，击就穿电侮压也吹愈高5.提高继液体固电介觉质击组穿电县压的追措施（1）过听滤（2）防谢潮（3）脱秩气（4）覆交盖层（5）绝深缘层（6）屏航障第四群节魔固弄体的诊绝缘侨性能1.击穿桐形式(1视).电击诸穿(2士).热击剧穿(3离).电化援学击绝穿2.影响贪因素(1翠).电压站作用汇时间(2幻玉).电场字均匀常程度蓬与介堪质厚她度(3化).电压渡种类(4舌).电压泛作用否的累姓积效冬应(5限).受潮3.提高部击穿欣电压乳的措棕施(1厚).改进礼制造踩工艺:尽可降能清档除介认质中淡的杂泰质,可以厌通过愚精选朵材料稍、改悟善工蓄艺、遍真空遥干燥殖、加强业浸渍室等方蒜法。(2覆).改进眨绝缘鸣设计:尽可暴能使因电场竿均匀(3艘).改善旧运行便条件:注意丛防潮强、尘贷污，害加强爷散热冷拖却变压单器排渔风散锋热六.电介魂质的泰老化老化伏的主效要形来式：厕电老无化和悬热老燃化绝缘址材料播的耐猜热等裤级七.描写炊电介扬质电蜂性能果的四栋个物圾理量结与曲对应爬的四东个物巾理现隔象1.电介受质的次极化旬相阁对介例电系域数2.电介锡质的选电导汪电柜导率γ3.电介永质的瓶损耗钱介质咳损失杀角正源切tgδ4.电介偏质的蜜击穿算电缩慧场强般度E第五翅节突复合圆绝缘且体的捐特性有机地复合菊绝缘广跌落玻式熔仰断器一.大气共条件剖对气宫体间苍隙击驼穿电旨压的古影响1.标准竿大气纺条件大气耳压力P0=1朱01必.3碰kp屑a温度湿度f0=11岔g/m32.相对甜密度钳的影闹响相对冲密度p=哭0.季28教9--锡--T当在0.庄95到1.胀05之间进时,空气急间隙脊的击屿穿电约压U与成正服比U=U03.湿度粘的影姥响(1辆).均匀校或稍钱不均酷匀电城场湿度暗的增巩加而交略有没增加,但程顾度极耽微,可以开不校疫正(2直).极不权均匀劳电场由于到平均的场强删较低,湿度龄增加射后,水分严子易遍吸附沈电子而诉形成拉质量韵较大缓的负为离子,运动辱速度,减慢短游离能力脉大大艰降低,使击材穿电桶压增积大.因此羡需要滴校正.4.高度讯的影纽奉响随着惧高度冠增加,空气摄逐渐占稀薄,大气完压力虑及空僵气相对赴密度搁下降,间隙遮的击呀穿电纪压也哀随之细下降.U=kaU0六.提高塑气体挡间隙馋绝缘贫强度氧的方芽法有两缘瑞个途贯径:一个矩是改混善电开场分测布,使之学尽量遇均匀;另一乖个是岗削弱善气体电间隙引中的忽游离桨因素.1.改善决电场身分布救的措趁施(1火).改变筋电极滥形状(2爆).利用肠空间相电荷厚对电趋场的渐畸变良作用(3)文.极不途均匀宇电场至中采驻用屏舰障当屏障抚与棒尖极之盈间的先距离虑约等薄于间微隙的念距离邀的15服%-脏--给--序20盗%时，厉间隙忽的击混穿电蹈压提捎高得茄最多您，可达月到无鞋屏障和时的2-荣--涌3倍2.削弱叫游离稼因素刑的措陪施(1券).采用渠高气牢压气体昏压力诸提高贴后，怕气体室的密处度加庆大，迟减少约了电寇子的轧平均雷自由夸行程辟，从仓而削从弱了偷碰撞润游离味的过鄙程。如高榆压空障气断盘路器才和高戚压标湖准电碰容器政等10亿kv高压杨标准瓣介损袄器(2忧).采用希高真税空气体芒间隙纹中压锦力很致低时猫，电责子的创平均喂自由搭行程阵已增度大到括极间凤空间滤很难馒产生梯碰撞书游离秒的程伟度。如真蕉空电幸容器逗、真讲空断夫路器册等真空溜电容遥器真空丝式断路子器(3糠).采用坦高强复度气马体SF6气体狮属强公电负毯性气孤体,容易抹吸附森电子腐成为负离坏子,从而亲削弱溪了游麦离过娱程.提高群压力项后可相当议于一旺般液型体或艇固体签绝缘嚷的绝族缘强截度.它是效一种症无色迟、无俭味、呆无臭芬、无锈毒、叠不燃逮的不活列泼气拘体，剖化学喜性能膜非常下稳定赚，无丑腐蚀邪作用。喇它具雷有优距良的诉灭弧损性能汗，其丘灭弧豆能力省是空气千的10皂0倍，烘故极芳适用奇于高戒压断都路器日中。七.气体衫中的段沿面很放电1.什么散叫沿袜面放元电沿着匠固体米介质照表面才的气弄体发鞭生的焦放电沿面额放电锈电压布通常搞比纯魄空气区间隙弄的击寸穿电体压要汤低2.界面职电场史分布部的三酬种典践型情欣况气体烫介质雪与固察体介膀质的旱交界骡称为统界面(1序).固体物介质冠处于翻均匀鸦电场蜂中,且界踪蝶面与快电力休线平撤行;(2响).固体多介质些处于商极不欺均匀据电场泳中,且电后力线耍垂直辨于界面越的分晕量比故平行繁于界摔面的躲分量廊大得摆多;类似希套管瓷套鸭管变压旬器用抓电容仆套管(3储).固体盯介质矮处于凯极不待均匀丹电场烤中,且电酬力线肚平行李于界面武的分趣量以泳垂直守于界韵面的凝分量输大得周多.类似代支持河绝缘走子复合日支持而绝缘燥子户外呢高压枕支持卧绝缘踩子3.均匀鸡电场猛中的弊沿面象放电其放竟电特臂点:(1速).放电队发生嫩在沿饮着固绘体介兵质表面面,且放草电电钩压比纯空励气间惭隙的闪放电胞电压梳要低.其原婶因a.固体礼介质铅与电社极表梅面没旦有完怕全密耀合而悦存在微小渗气隙,或者熔介面抵有裂垒纹.b.介质停表面产不可蔽能绝矿对光膝滑,使表开面电嚷场不纲均匀.c.介质尼表面捞电阻扛不均可匀使奴电场誉分布择不均画匀d.介质架表面鲁易吸售收水傍分,形成脆一层恼很薄谣的膜,水膜元中的蛮离子梅在电谱场作纤用下盛向两怨极移微动,易在电柴极附情近积注聚电明荷,使电风场不传均匀4.极不抓均匀震电场轧具有毯强法捎线分跃量时烧的沿厘面放脊电(套管乓型)(1犬)放电倾发展济特点:a.电晕劲放电b.线状富火花碌放电c.滑闪更放电d.闪络低放电等值辆电路正图(2凶)影响涨沿面饰放电令因素绝分析等值筛电路阅图a.固体收介质蠢厚度比越小煎，则绵体积肌电容粮越大萌，沿秘介质腥表面柔电压耗分布思越不士均匀组，其泛沿面怒闪络印电压雪越低君；b.同理馆，固想体介就质的递体积员电阻昏越小钞，沿故面闪昆络电薯压越夏低c.固体贝介质垮表面老电阻擦减少炎，可搬降低朗沿面抹的最乳大电俯场强区度，集从而抚提高俗沿面季闪络滨电压(3怨).提高畅沿面掀闪络府电压雀措施a.减少悦套管惕的体麦积电沉容。逮如增俯大固注体介曾质厚置度，久加大戒法兰聚处套个管的状外经b.减少慎绝缘昂的表貌面电浇阻。筋如在续套管购近法苗兰处号涂半语导体窜漆或顾半导凝体釉(电瓷躺表面塔施半贿导体刘釉后贱可使俩表面痒电阻安率降误低，骆一般勺在10昨6～10供8Ω薪·c扔m，可校以改阿善电兽压分幕布和借增加赖表面施泄漏隐