《过电压及绝缘》课件

过电压及绝缘电力系统中常会出现各种过电压现象,这可能会对电力设备的绝缘造成严重损害。了解过电压的种类及成因,并采取有效的绝缘保护措施,对于确保电力系统的安全可靠运行至关重要。课程大纲课程概述本课程将全面介绍电力系统中过电压及绝缘的基础知识,涉及过电压的概念、种类,绝缘的原理和作用,以及相关的材料、设计和检测方法。课程大纲课程主要包括过电压的概念和种类、绝缘的基本原理和作用、常用绝缘材料、绝缘设计与检测、以及过电压保护措施等内容。学习收获通过学习本课程,学生将能够理解和掌握电力系统绝缘的基础知识,提高安全运行和维护的能力。1.过电压的概念和种类什么是过电压？过电压是指电压超出正常工作范围的异常升高。这可能由于各种原因引起,如雷击、开关操作或设备故障等。过电压的主要种类常见的过电压包括雷电过电压、开关过电压和内部过电压等。它们由不同的原因导致,对设备的危害也各不相同。识别和预防过电压充分了解各种过电压的特点和成因,并采取有效的防护措施,是确保设备安全运行的关键。什么是过电压定义过电压是指电力系统中电压超过正常值的一种异常电压状态。它可能产生于电网故障、天气条件恶劣或设备故障等情况。危害过电压会对电气设备的绝缘造成损坏,引发短路、火灾等严重后果,因此需要采取有效的防护措施。过电压的种类雷电过电压由于雷电击中电网或其附近,产生的瞬时高电压,可能造成绝缘击穿和设备损坏。开关过电压电网上开关操作或负载突变导致的过电压,可能引起绝缘破坏和设备故障。内部过电压由于电机启动、电容器投入等原因,造成电网内部瞬时过电压,也会对绝缘产生危害。雷电过电压雷电产生雷电在大气放电过程中产生,可导致瞬时高电压冲击电网系统。传输影响雷电过电压可通过输电线路直接传导至电网各个部位,造成设备损坏。防护措施采取有效的避雷和接地系统是抵御雷电过电压的关键防护手段。开关过电压定义开关过电压是由于电路中元件的开闭合而产生的暂态过电压。它通常发生在电机、变压器等电磁设备的电路中。原因开关过电压是由于电感性负载的电流突然中断或电容性负载的电压突然改变所导致的。这种过程中会产生电磁能量的突然释放。危害开关过电压会对电路元件的绝缘强度造成破坏,导致电气设备的故障和绝缘损坏。因此需要采取有效的过电压保护措施。防护措施可以采用避雷器、RC吸收电路、浪涌吸收二极管等措施来抑制开关过电压。合理的电路设计也很重要。内部过电压电路故障电路发生短路、接地等故障时会产生高频过电压，对设备绝缘造成严重损害。谐振过电压电力系统中存在自振电路时，会出现谐振过电压，极易破坏设备绝缘。电磁感应变压器、电动机等电磁设备发生故障时会产生高水平的感应电压，威胁绝缘安全。绝缘的原理和作用绝缘的基本原理绝缘材料具有高电阻,能够阻隔电流通过,使电路中的各部分保持预期的电势差。绝缘的重要作用绝缘可以防止电路短路,保护人身安全,并确保电气设备正常工作。绝缘的分类绝缘材料可划分为固体、液体和气体三大类,各有其特点和应用场合。绝缘的基本原理表面放电绝缘材料表面会发生局部放电,导致材料渐渐老化和降低绝缘强度。需要选用合适的绝缘材料并注重表面处理。分子结构绝缘材料的分子结构必须牢固,能够抵抗外加电场的冲击,维持良好的绝缘性能。电荷极化当外加电场作用于绝缘材料时,材料内部电子会发生偏移和极化,产生对抗电场的作用力。绝缘的作用安全性良好的绝缘可以有效隔离带电体,防止触电事故发生。电力传输绝缘是电力系统中不可或缺的组成部分,确保电力安全可靠传输。设备保护绝缘可以防止设备因过电压、漏电等因素而损坏,延长设备寿命。绝缘的分类固体绝缘例如塑料、橡胶、陶瓷等,广泛应用于电力设备中。液体绝缘如变压器油、电缆绝缘油等,具有良好的绝缘性能。气体绝缘如SF6气体,能够在较小的空间内承受较高的电压。常用绝缘材料固体绝缘材料包括塑料、橡胶、陶瓷等材料,具有优良的绝缘性能和机械强度,广泛应用于电力系统中。液体绝缘材料主要包括机油、变压器油等,可填充设备内部空隙,起到绝缘和冷却的作用。气体绝缘材料像六氟化硫等气体具有优异的绝缘性能,可用于高压设备的绝缘,提高设备的可靠性。固体绝缘材料纸及纸质化合物纸是一种常见的固体绝缘材料,具有良好的机械强度和绝缘性能。各种纸质化合物如纸板、薄膜等也广泛应用于电气设备的绝缘。塑料与树脂塑料和树脂材料具有优良的绝缘性、化学稳定性和机械强度,如聚乙烯、聚氯乙烯等广泛用于电缆和电器绝缘。陶瓷与玻璃陶瓷和玻璃是优质的固体绝缘材料,具有耐高温、耐化学腐蚀等优点,常用于电力设备和电子元器件的绝缘。绝缘油漆各种绝缘漆涂料也是固体绝缘材料,可以形成坚固、耐电晕的绝缘涂层,广泛应用于电器设备。液体绝缘材料1绝缘油绝缘油是电力系统中常用的液体绝缘材料,具有良好的绝缘性、冷却性和耐化学性能。2硅油硅油具有优异的耐高温性和稳定性,常用于电力设备的绝缘与润滑。3矿物油矿物油价格相对较低,为常见的电力变压器绝缘油。需定期检查和更换。4SF6气体SF6气体是一种优异的绝缘和灭弧介质,广泛应用于开关设备和变压器。气体绝缘材料硫六氟化物硫六氟化物是一种常见的气体绝缘材料,具有优异的绝缘性能和安全性,广泛应用于高压电力设备中。干燥空气干燥空气也可用作绝缘材料,具有良好的绝缘性能和化学稳定性,成本较低,应用广泛。氮气氮气作为绝缘气体具有优良的绝缘性能和不燃性,可广泛应用于高压电力设备和变压器的绝缘。绝缘设计与检测1绝缘设计的基本原则在电力设备和系统中,绝缘设计需要遵循安全性、经济性和可靠性的基本原则,以确保设备的长期稳定运行。2绝缘材料的选择选择适合的绝缘材料是关键,需要考虑工作电压、温度、湿度等实际运行条件,并兼顾材料的机械强度和电气特性。3绝缘结构的优化合理设计绝缘结构,既要满足电气性能要求,又要兼顾制造工艺和成本,确保绝缘系统的整体性能可靠。绝缘设计的基本原则选择合适的绝缘材料根据工作环境、电压等因素,选择具有适当绝缘强度和耐压性能的绝缘材料,确保安全可靠的绝缘效果。保证足够的绝缘距离根据工作电压,合理设计电气部件之间的绝缘距离,以防止电弧放电和过电压破坏绝缘。设计合理的绝缘层对于复合绝缘结构,要合理设计绝缘层的厚度和材质,确保整体绝缘性能达标。绝缘的测试方法电压试验对绝缘性能进行测试,通常采用施加一定电压的方式。这可以检测绝缘层的击穿强度和耐压性能。泄露电流测试测量绝缘件在施加电压下的微小电流泄漏,可以评估其绝缘完整性。红外热成像检测利用红外热成像技术可以发现绝缘层存在的局部缺陷和热点,为绝缘性能提供全面评估。局放检测测量绝缘材料在高电压下产生的局部放电,可以反映绝缘层的老化程度和缺陷情况。绝缘失效的判断性能测试通过对绝缘材料的性能测试,可以检测出绝缘材料是否存在缺陷或老化。击穿电压测量绝缘材料的击穿电压,可以判断其绝缘性能是否满足要求。微观检查通过显微镜对绝缘材料进行微观检查,可以发现内部缺陷和结构变化。5.过电压保护措施1避雷器的作用和种类避雷器能够有效吸收和释放过电压,保护电力设备免受损害。常见的有氧化锌避雷器和间隙型避雷器等。2防雷接地的重要性良好的防雷接地系统能够将过电压安全地引导至大地,减少对电力系统的伤害。科学设计接地网至关重要。3其他过电压保护措施除了避雷器和接地系统,还可采用浪涌保护器、电压限制器等设备来防范过电压发生。选用合适的保护措施很关键。避雷器的作用和种类保护作用避雷器能够吸收过电压,防止雷电对电力系统设备的损坏,保护电网和电力设备的安全运行。短路保护当绝缘故障发生时,避雷器可以及时限制短路电流,维护系统的正常运行。种类多样常见的避雷器包括氧化锌避雷器、硫化锌避雷器等,能够应对不同的过电压情况。防雷接地的重要性保护电气设备良好的防雷接地系统可以将雷电过电压导入大地,防止其对电气设备造成破坏。确保人身安全防雷接地还可以防止雷电导致人员触电,保护生命安全。增强系统可靠性有效的防雷接地是确保电力系统稳定运行的关键措施之一。其他过电压保护措施避雷针避雷针能吸引并引导雷电安全地通过接地系统进入地下,保护建筑物免遭雷电危害。浪涌保护器浪涌保护器能够吸收和消散过电压,保护电子设备免受损坏。隔离变压器隔离变压器能够隔离电源系统,防止过电压从一端传到另一端,保护电气设备。案例分析与总结通过分析典型的过电压及绝缘失效案例,总结常见的问题和应对措施,为读者提供实践指导。实际案例分析工厂电气系统过电压事故某工厂近期发生一起因闪电导致的过电压事故。导致大量电气设备损坏,生产中断并造成巨大经济损失。这突出了加强过电压保护的重要性。变电站绝缘击穿事故一起变电站绝缘击穿事故导致大规模停电。分析发现是由于绝缘材料老化、缺乏定期检