第一章 高电压绝缘.docVIP

高电压绝缘 一、现代电力系统的特点 1、系统的工作电压越来越高 随着电力系统的不断发展，输电电压等级的不断提高，需要相应的高压电气设备。因此，绝缘问题成为高压电气设备制造中的主要问题，对绝缘材料的绝缘性能，绝缘劣化的评估及实验方法的不断研究极其重要 国内：750KV 国外：1000KV 电气设备的绝缘问题显得更加突出，要求对绝缘材料的绝缘性能，绝缘老化的评估以及试验方法不断进行研究。 高压设备绝缘的费用占设备造价的60%左右。 2、过电压的影响 系统过电压来自两个方面： 一是电力系统遭受雷击所形成的大气过电压 二是电力系统中因开关操作或者系统参数配合不当而引起谐振等所形成的内部过电压。过电压作用时间虽很短，但它会造成设备绝缘损坏，危害电力系统的安全运行， 二、高电压技术研究的内容 高压输电线路存在着许多高电压技术问题，如高压输电线路的电晕及其对通信的干扰问题，高压磁场对周围环境和人体的影响问题，系统过电压问题等。 因此，研究过电压产生的原因及限制措施，提高设备绝缘耐受过电压能力是目前电力系统所面临的主要课题。 第1章?????? 高电压绝缘 1.1 概述 一、绝缘材料（电介质） 1、用途： 绝缘、冷却、灭弧、固定、支撑等 2、绝缘材料的类型： （1）按其形态分为： 1）气体介质：如空气、氮、SF6 等。 2）液体介质：如变压器油 3）固体介质：橡胶、塑料、陶瓷、纤维等。 （2）按绝缘材料的耐热等级分为七级： Y A E B F H C 90 105 120 130 155 180 180度以上 3、绝缘材料的性能： 1、电气性能：包括极化、电导、损耗、击穿； 2、机械性能； 3、耐热性能； 4、吸潮性能； 5、生化性能。 二、电介质的极化现象 1、极化现象 2、介质的介电常数ε 3、讨论电介质极化现象在工程中的实际意义 三、电介质的电导 1、电介质绝缘电阻R 的定义 对于固体介质，R∞包括绝缘的体积电阻和表面电阻。表面电阻受外界环境的影响大。 2、电导：绝缘电阻的倒数。 四、介质损耗 1、介质损耗的定义：电场中的电介质，在单位时间内消耗的能量。 2、产生损耗的原因：电导和有损极化 3、介质损耗的表示：P = U2 ωCtgδ 介质损耗角的正切tgδ，一般用百分数表示 4、 讨论电介质损耗在工程中的实际意义 （1）在设计绝缘结构时，要注意材料的tgδ。 （2）tgδ的大小可以判断绝缘受潮或劣化的程度。 1.2 气体的绝缘性能 一、物质的结构 二、原子的激励（激发）和电离： 1、 原子的激励 原子由外界获得能量，电子从低能级跃至高能级轨道的过程。 2、原子的电离（游离）： 当原子由外界获得能量足够大时，被束的电子变为自由电子（带电质点），即产生带电质点。 3、碰撞游离：在电场作用下，电子得到加速与空气的分子碰撞，又产生新的带电质点，碰撞游离不断进行，产生大量的电子，形成电子崩，最后气体间隙击穿（放电）。所以，气体放电就是气体分子电离产生带电质点，在电场作用下定向运动的结果。 三、汤逊放电理论 由天然辐射作用产生电离生成正离子和电子，在高电场作用下，电子加速碰撞气体分子，产生新的电子和离子。电离过程象雪崩一样发展，称为电子崩。正离子撞击阴极又会产生新的电子崩。即使外界不传给起始电子，放电过程能持续下去，这种放电现象称为自持放电。图1—1 四、巴森定律 1、气体绝缘击穿电压与气压P和电极间隙d的乘积的函数关系：U = f ( p*d ) 2、 图1—3 ， 曲线有一极小值点，其击穿电压最低， （1）当p*d 由大变小时，击穿电压变低， （2）当p*d 太小时，击穿电压高， 五、流注理论 1、当 p*d大于一定值时，汤逊理论不能说明在大气压下，间隙的放电现象。可用流注理论解释。 2、 流注的形成（流注是一种现象） 正离子的运动速度太小，正离子在阳极的运动速度很大，p*d 越大，浓度越大，使二次电子崩与初始电子崩回合，电子和正离子混合，形成等离子通道，生成流注。 图1—4 六、局部放电（电晕放电） 1、在极不均匀电场中电极曲率半径小的附近空间的局部场强很大，造成局部放电。 2、电晕放电的现象 七、气体放电的几种形式： 1、辉光放电（低气压，小功率） 2、火花或电弧放电（高气压） 3、电晕放电（极不均匀电场中的局部放电） 4、沿面放电：沿固体介质表面的气体放电。 八、影响气体间隙击穿的主要因素 1、电极的几何形状（均匀、极不均匀电场） 2、电压的类型（直流、工频交流、冲击电压） 3、极间距离 4、持续时间 1、3 液体的绝缘性能 液体绝缘的击穿有：电击穿、气泡击穿、悬浮粒子击穿 一、电击穿 液体绝缘在电场作用下，阴极上由于