技能培训专题 气体中沿固体表面的放电及液体与固体介质的击穿.doc

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1、第37章 气体中沿固体表面的放电37.1 界面电场分布对沿面放电的影响37.1.1 均匀电场的沿面放电固体介质处于均匀电场中，且界面与电力线平行，工程实际中很少沿面闪络电压明显低于纯气隙中的击穿电压原因：固体介质与电极表面接触不良，存在小气隙大气中的潮气吸附到固体介质的表面形成薄水膜，电极表面集聚了电荷，降低了闪络电压。固体表面电阻的不均匀和粗糙不平也会造成电场畸变。37.1.2 界面上有强垂直电场分量时的沿面放电固体介质处于极不均匀电场中，且界面电场的垂直分量En比平行于表面的切线分量Et大得多，典型的如套管1. 基本过程各处场强差异大，套管法兰附近的电力线密集，电场最强，可出现持续局部沿面

2、放电 浅兰色的电晕放电 电晕延伸，形成平行细光线，是一种辉光放电临界值放电性质改变，明亮的树枝状火花， 在不同位置交替出现，有轻的爆裂声，称滑闪放电一点滑闪放电火花迅速增长，贯穿两级沿面闪络提高套管的起晕电压和滑闪电压的措施：减小C0：加大法兰处套管的外径和壁厚，也可采用介电常数较小的介质，如用瓷油组合绝缘代替纯瓷介质等办法。减小绝缘表面电阻，如在套管靠近法兰处涂半导体釉或半导体漆，使此处压降逐渐减小，防止滑闪电压过早出现，从而提高沿面闪络电压。对于35kV以上的高压套管，以上措施还不够，必须采用能调节径向和轴向电场的电容式套管或绝缘性能更好的充油式套管37.1.3 界面上有弱垂直电场分量时的

3、沿面放电固体介质处于极不均匀电场中，但大部分界面上的电场切线分量Et大于垂直分量E n，典型的如支柱绝缘子以支柱绝缘子为例，这时沿瓷面的电场切线分量Et较强，而垂直分量En很弱，这时绝缘子的两个电极之间的距离较长，其间的固体介质本身不可能击穿，可能出现的只有沿面闪络。这时固体介质处于极不均匀电场中，因此其平均闪络场强要比均匀电场低，但由于界面上的垂直电场分量很弱，沿介质表面不会有较大的电容电流流过，故放电发展过程中不会出现热电离和滑闪放电。这种绝缘子的干闪络电压基本随极间距离的增大而提高。37.2 受潮表面的沿面放电在遇到毛毛雨、雾、露等不利天气时，污层受潮，电导增大，在工作电压下的泄漏电流增

4、大，所产生的热量使水分蒸发、污层变干，出现干区或干带。37.3 污染绝缘表面的沿面放电37.3.1 污闪的特点绝缘子的污闪是一个复杂的过程，通常可以分为积污、受潮、干区形成、局部电弧出现和发展四个阶段。积污是发生污闪的根本原因城区比农村严重、化工厂、火电厂、冶炼厂等地方最严重；污层受潮取决于气象条件多雾、毛毛雨、易凝露的地区容易发生污闪；干区出现的部位和局部电弧发展、延伸的难易，都与绝缘子的结构形状有密切关系，是绝缘子设计要解决的重要问题；37.3.2 防止污闪的对策增大爬电比距（增大泄漏距离）由于污闪是污染绝缘子表面上局部电弧逐渐延伸的结果，在一定电压下，能够维持的局部电弧长度是有限的（存在

5、一临界值），因此在判断外绝缘的爬电距离（简称爬距，或泄漏距离）是否足够时，必须与所加电压的高低联系起来，所以通常用“爬电比距”这一指标来表示外绝缘的绝缘水平定期或不定期清扫（减小绝缘子表面的污秽沉积）避免在绝缘形成连续的水膜涂料，在绝缘子表面涂上憎水性材料：采用半导体釉绝缘子新型复合绝缘子第38章 液体与固体介质的击穿38.1 液体介质的击穿38.1.1 工程液体介质的小桥击穿理论38.1.2 影响击穿的因素（1）杂质的影响：水分和其他杂质水在变压器油中有两种状态： 溶解状态:高度分散、且分布非常均匀； 悬浮状态:呈水珠状一滴一滴悬浮在油中图中表示在常温下油的含水量对均匀电场油间隙工频击穿电压

6、的影响。当油中含水量达十万分之几时，对击穿电压就有明显影响。当油中还含有其他杂质时，击穿电压的下降程度随杂质的种类和数量而异。（2)油温击穿电压与温度的关系比较复杂，随电场的均匀度、油的品质以及电压类型的不同而异。(3)电场均匀度优质油：保持油不变，而改善电场均匀度，能使工频击穿电压显著增大，也能大大提高其冲击击穿电压。品质差的油：改善电场对于提高其工频击穿电压的效果较差在冲击电压下，由于杂质来不及形成小桥，故改善电场总是能显著提高油隙的冲击击穿电压，而与油的品质好坏几乎无关。(4)电压作用时间油隙的击穿电压会随电压作用时间的增加而下降，加电压时间还会影响油的击穿性质。在电压作用时间短至几个微

7、秒时击穿电压很高，击穿有时延特性，属电击穿；电压作用时间更长时，杂质开始聚集，油隙的击穿开始出现热过程，于是击穿电压再度下降，为热击穿。 (5)油压的影响不论电场均匀度如何，工业纯变压器油的工频击穿电压总是随油压的增加而增加，这是因为油中气泡的电离电压增高和气体在油中的溶解度增大的缘故。38.1.3 提高击穿强度的措施油中杂质对油隙的工频击穿电压有很大的影响，所以对于工程用油来说，应设法减少杂质的影响，提高油的品质。通常可以采用过滤、防潮、祛气等方法来提高油的品质，在绝缘设计中则可利用“油屏障”式绝缘(例如覆盖层、绝缘层和隔板等)来减少杂质的影响，这些措施都能显著提高油隙的击穿电压。38.2

8、固体介质的击穿38.2.1电击穿1、固体介质的电击穿是指仅仅由于电场的作用而直接使介质破坏并丧失绝缘性能的现象。2、在介质的电导很小，又有良好的散热条件以及介质内部不存在局部放电的情况下，固体介质的击穿通常为电击穿，击穿场强可达105-106kV/m。3、电击穿的主要特征 与周围环境温度有关； 除时间很短的情况，与电压作用时间关系不大； 介质发热不显著； 电场均匀程度对击穿有显著影响。38.2.2 热击穿固体介质会因介质损耗而发热，如果周围环境温度高，散热条件不好，无法达到热均衡，介质温度不断升高，使介质电导增大，进一步升高温度，从而介质温度将不断上升而导致绝缘的破坏，如介质分解、熔化、碳化或

9、烧焦，从而引起热击穿。38.2.3 电化学击穿固体介质在长期工作电压作用下，由于介质内部发生局部放电等原因，使绝缘劣化，电气强度逐步下降并引起击穿的现象称为电化学击穿。局部放电是介质内部的缺陷（如气隙或气泡）引起的局部性质的放电。局部放电使介质劣化、损伤、电气强度下降的主要原因为：1)产生活性气体对介质氧化、腐蚀； 2)温升使局部介质损耗增加； 3)切断分子结构，导致介质破坏。38.3 组合绝缘的特性介质的组合原则组合目的：同时满足电气性能、机械性能、热性能的要求配合原则：在外加电压的作用下，组合绝缘中各层绝缘所承受的电场强度与其电气强度成正比，这样整个组合绝缘的电气强度最高，各种绝缘材料的利用最合理、最充分。油纸绝缘是以固体介质为主体的组合绝缘，液体只是用作填充空隙的浸渍剂。广泛用于电缆、电容器、电容式套管等电力设备中。缺点是：散热条件差、易受污染、受潮。油纸绝缘中，令代表油层参数，代表浸渍纸参数，浸渍纸的电气强度比油大得多在交流电压下，电压按介电常数反比分配，则，电场分布不合理；在直流电压下，电压按电导率反比分配，则，电场分布合理，同一根电缆在直流下的耐压远高于交流耐压（约3倍）5页