哈工大高电压技术-7、六氟化硫与气绝缘电气设备.ppt
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1、六氟化硫和气体绝缘电气设备六氟化硫和气体绝缘电气设备一、六氟化硫的绝缘性能一、六氟化硫的绝缘性能一、六氟化硫的绝缘性能一、六氟化硫的绝缘性能 二、六氟化硫理化特性方面的若干问题二、六氟化硫理化特性方面的若干问题二、六氟化硫理化特性方面的若干问题二、六氟化硫理化特性方面的若干问题 三、六氟化硫混合气体三、六氟化硫混合气体三、六氟化硫混合气体三、六氟化硫混合气体 四、气体绝缘电气设备四、气体绝缘电气设备四、气体绝缘电气设备四、气体绝缘电气设备六氟化硫六氟化硫六氟化硫六氟化硫(SF(SF(SF(SF6 6)气体:气体:气体:气体:20202020世世世世纪纪纪纪60606060年年年年代代代代开开开
2、开始始始始作作作作为为为为绝绝绝绝缘缘缘缘介介介介质质质质和和和和灭灭灭灭弧弧弧弧介介介介质质质质使用于某些电气设备使用于某些电气设备使用于某些电气设备使用于某些电气设备(首先是断路器首先是断路器首先是断路器首先是断路器)中;中;中;中;至今已是除空气外应用最广泛的气体介质。至今已是除空气外应用最广泛的气体介质。至今已是除空气外应用最广泛的气体介质。至今已是除空气外应用最广泛的气体介质。SFSFSFSF6 6的的的的电电电电气气气气强强强强度度度度约约约约为为为为空空空空气气气气的的的的2.52.52.52.5倍倍倍倍,灭灭灭灭弧弧弧弧能能能能力力力力更更更更高高高高达达达达空空空空气气气气的
3、的的的100100100100倍倍倍倍以以以以上上上上,所所所所以以以以在在在在超超超超高高高高压压压压和和和和特特特特高高高高压压压压的的的的范范范范畴畴畴畴内内内内,它它它它已已已已完完完完全全全全取取取取代代代代绝绝绝绝缘缘缘缘油油油油和和和和压压压压缩缩缩缩空空空空气气气气而而而而成成成成为为为为唯一的断路器灭弧介质。唯一的断路器灭弧介质。唯一的断路器灭弧介质。唯一的断路器灭弧介质。目目目目前前前前SFSFSFSF6 6不不不不但但但但应应应应用用用用于于于于单单单单一一一一电电电电力力力力设设设设备备备备,如如如如:SFSFSFSF6 6断断断断路器、气体绝缘变压器等。路器、气体绝缘
4、变压器等。路器、气体绝缘变压器等。路器、气体绝缘变压器等。也也也也被被被被广广广广泛泛泛泛采采采采用用用用于于于于将将将将多多多多种种种种变变变变电电电电设设设设备备备备集集集集于于于于一一一一体体体体并并并并密密密密闭闭闭闭充充充充SFSFSFSF6 6气气气气体体体体的的的的容容容容器器器器之之之之内内内内的的的的封封封封闭闭闭闭式式式式气气气气体体体体绝绝绝绝缘缘缘缘组组组组合合合合电电电电器器器器(GISGISGISGIS)和充气管输电线(和充气管输电线(和充气管输电线(和充气管输电线(GIC)GIC)GIC)GIC)等装置中。等装置中。等装置中。等装置中。一、一、一、一、SFSFSF
5、SF6 6的绝缘性能的绝缘性能的绝缘性能的绝缘性能 SFSFSFSF6 6具具具具有有有有较较较较高高高高的的的的电电电电气气气气强强强强度度度度,主主主主要要要要是是是是因因因因为为为为其其其其具具具具有有有有很很很很强强强强的的的的电电电电负负负负性性性性,容容容容易易易易俘俘俘俘获获获获自自自自由由由由电电电电子子子子而而而而形形形形成成成成负负负负离离离离子子子子(电电电电子子子子附附附附着着着着过过过过程程程程),电电电电子子子子变变变变成成成成负负负负离离离离子子子子后后后后,其其其其引引引引起起起起碰碰碰碰撞撞撞撞电电电电离离离离的能力就变得很弱,因而削弱了放电发展过程。的能力就
6、变得很弱,因而削弱了放电发展过程。的能力就变得很弱,因而削弱了放电发展过程。的能力就变得很弱,因而削弱了放电发展过程。与与与与均均均均匀匀匀匀电电电电场场场场中中中中的的的的击击击击穿穿穿穿电电电电压压压压相相相相比比比比,SFSFSFSF6 6在在在在极极极极不不不不均均均均匀匀匀匀电电电电场场场场中中中中击击击击穿穿穿穿电电电电压压压压下下下下降降降降的的的的程程程程度度度度比比比比空空空空气气气气要要要要大大大大得得得得多多多多。SFSFSFSF6 6 优优优优异异异异的的的的绝绝绝绝缘缘缘缘性性性性能能能能只只只只有有有有在在在在电电电电场场场场比比比比较较较较均均均均匀匀匀匀的的的的
7、场场场场合合合合才才才才能能能能得得得得到充分的发挥到充分的发挥到充分的发挥到充分的发挥。电电电电场场场场的的的的不不不不均均均均匀匀匀匀程程程程度度度度对对对对SFSFSFSF6 6电电电电气气气气强强强强度度度度的的的的影影影影响响响响远远远远比比比比对对对对空空空空气气气气的大。的大。的大。的大。在在在在设设设设计计计计以以以以 SFSFSFSF6 6 气气气气体体体体作作作作为为为为绝绝绝绝缘缘缘缘的的的的各各各各种种种种电电电电气气气气设设设设备备备备时时时时,应应应应尽尽尽尽可可可可能能能能使使使使气气气气隙隙隙隙中中中中的的的的电电电电场场场场均均均均匀匀匀匀化化化化,采采采采用
8、用用用屏屏屏屏蔽蔽蔽蔽等等等等措措措措施施施施以以以以消消消消除除除除一一一一切切切切尖尖尖尖角角角角处处处处的的的的极极极极不不不不均均均均匀匀匀匀电电电电场场场场,使使使使 SFSFSFSF6 6 优优优优异异异异的的的的绝缘性能得到充分的利用。绝缘性能得到充分的利用。绝缘性能得到充分的利用。绝缘性能得到充分的利用。(一一一一)均匀和稍不均匀电场中均匀和稍不均匀电场中均匀和稍不均匀电场中均匀和稍不均匀电场中SFSFSFSF6 6的击穿的击穿的击穿的击穿 SFSFSFSF6 6电电电电负负负负性性性性气气气气体体体体中中中中的的的的碰碰碰碰撞撞撞撞电电电电离离离离和和和和放放放放电电电电过过
9、过过程程程程时时时时,除除除除了了了了考考考考虑虑虑虑第第第第一一一一章章章章中中中中所所所所说说说说的的的的 过过过过程程程程外外外外,还还还还应应应应计计计计及及及及电电电电子子子子附附附附着着着着过过过过程程程程,它它它它可可可可用用用用一一一一个个个个与与与与电电电电子子子子碰碰碰碰撞撞撞撞电电电电离离离离系系系系数数数数 的的的的定定定定义义义义相相相相似似似似的的的的电电电电子子子子附附附附着着着着系系系系数数数数 来来来来表表表表示示示示,的的的的定定定定义义义义是是是是一一一一个个个个电电电电子子子子沿沿沿沿电电电电场场场场方方方方向向向向运运运运动动动动1cm1cm1cm1c
10、m的的的的行行行行程程程程中中中中所所所所发发发发生生生生的的的的电电电电子子子子附附附附着着着着次次次次数数数数平平平平均均均均值值值值。可可可可见见见见在在在在电电电电负负负负性性性性气气气气体体体体中的有效碰撞电离系数中的有效碰撞电离系数中的有效碰撞电离系数中的有效碰撞电离系数 应为:应为:应为:应为:这这这这时时时时应应应应该该该该注注注注意意意意:在在在在一一一一般般般般气气气气体体体体中中中中,正正正正离离离离子子子子数数数数等等等等于于于于新新新新增增增增的的的的电电电电子子子子数数数数;而而而而在在在在电电电电负负负负性性性性气气气气体体体体中中中中,正正正正离离离离子子子子数
11、数数数等等等等于于于于新新新新增增增增的的的的电电电电子子子子数数数数与与与与负负负负离离离离子子子子数数数数之之之之和和和和。所所所所以以以以在在在在汤汤汤汤逊逊逊逊理理理理论论论论中中中中不不不不能能能能将将将将式式式式(1(1(1(12)2)2)2)中中中中的的的的 简简简简单单单单地地地地用用用用(-)来来来来代替而得出电负性气体的自持放电条件。代替而得出电负性气体的自持放电条件。代替而得出电负性气体的自持放电条件。代替而得出电负性气体的自持放电条件。由由由由于于于于强强强强电电电电负负负负性性性性气气气气体体体体在在在在实实实实用用用用中中中中所所所所处处处处条条条条件件件件均均均均
12、属属属属于于于于流流流流注注注注放放放放电电电电的的的的范范范范畴畴畴畴,所所所所以以以以这这这这里里里里不不不不再再再再讨讨讨讨论论论论其其其其汤汤汤汤逊逊逊逊自自自自持持持持放放放放电电电电条条条条件件件件,而而而而直直直直接接接接探探探探讨讨讨讨其其其其流流流流注注注注自自自自持持持持放放放放电电电电条条条条件件件件。为为为为此此此此,写写写写出出出出均均均均匀匀匀匀电电电电场场场场中中中中电电电电负负负负性性性性气气气气体体体体的的的的流流流流注注注注自自自自持持持持放放放放电电电电条件为:条件为:条件为:条件为:实验研究证明:对于实验研究证明:对于实验研究证明:对于实验研究证明:对于
13、SFSFSFSF6 6气体,常数气体,常数气体,常数气体,常数K K K K=10.5=10.5=10.5=10.5上上上上式式式式表表表表明明明明,在在在在均均均均匀匀匀匀电电电电场场场场中中中中SFSFSFSF6 6气气气气体体体体的的的的击击击击穿穿穿穿也也也也遵遵遵遵循循循循巴巴巴巴申申申申定定定定律律律律。它它它它在在在在0.1MPa(1atm)0.1MPa(1atm)0.1MPa(1atm)0.1MPa(1atm)下下下下的的的的击击击击穿穿穿穿场场场场强强强强 ,几乎是空气的,几乎是空气的,几乎是空气的,几乎是空气的3 3 3 3倍。倍。倍。倍。式中:式中:式中:式中:p p p
14、 p-气压,气压,气压,气压,MpaMpaMpaMpa,d d d d-极间距离,极间距离,极间距离,极间距离,mmmmmmmm(kV)SFSFSFSF6 6气体的击穿电压可以用下式计算:气体的击穿电压可以用下式计算:气体的击穿电压可以用下式计算:气体的击穿电压可以用下式计算:均匀电场中空气的电气强度大致为均匀电场中空气的电气强度大致为均匀电场中空气的电气强度大致为均匀电场中空气的电气强度大致为 :30kV/cm30kV/cm30kV/cm30kV/cm左左左左图图图图给给给给出出出出出出出出R/r=1.67R/r=1.67R/r=1.67R/r=1.674.064.064.064.06的的的
15、的同同同同轴轴轴轴圆圆圆圆筒筒筒筒中中中中SFSFSFSF6 6的的的的击击击击穿穿穿穿场场场场强强强强E E E Eb b与与与与气气气气压压压压p p p p的的的的关关关关系系系系曲曲曲曲线线线线,由由由由图图图图中中中中可可可可见见见见击击击击穿穿穿穿场场场场强强强强并并并并不不不不与与与与气气气气压压压压成成成成正正正正比比比比,而而而而是是是是增增增增加加加加得得得得少少少少一些。一些。一些。一些。前前前前面面面面已已已已经经经经提提提提到到到到,在在在在气气气气体体体体绝绝绝绝缘缘缘缘电电电电气气气气设设设设备备备备中中中中最最最最常常常常见见见见的是的是的是的是稍不均匀电场气隙
16、稍不均匀电场气隙稍不均匀电场气隙稍不均匀电场气隙,例如同轴圆筒间的气隙。,例如同轴圆筒间的气隙。,例如同轴圆筒间的气隙。,例如同轴圆筒间的气隙。(二二二二)极不均匀电场中极不均匀电场中极不均匀电场中极不均匀电场中SFSFSFSF6 6的击穿的击穿的击穿的击穿 在在在在极极极极不不不不均均均均匀匀匀匀电电电电场场场场中中中中,SFSFSFSF6 6气气气气体体体体的的的的击击击击穿穿穿穿有有有有异异异异常常常常现现现现象象象象,主主主主要要要要表表表表现现现现在在在在以以以以下下下下两两两两个方面:个方面:个方面:个方面:如如如如图图图图所所所所示示示示,首首首首先先先先是是是是工工工工频频频频
17、击击击击穿穿穿穿电电电电压压压压随随随随气气气气压压压压的的的的变变变变化曲线存在化曲线存在化曲线存在化曲线存在“驼峰驼峰驼峰驼峰”;其其其其次次次次是是是是驼驼驼驼峰峰峰峰区区区区段段段段内内内内的的的的雷雷雷雷电电电电冲冲冲冲击击击击击击击击穿穿穿穿电电电电压压压压明明明明显显显显低低低低于于于于稳稳稳稳态态态态工工工工频频频频击击击击穿穿穿穿电电电电压压压压,其其其其冲冲冲冲击击击击系系系系数数数数可可可可低低低低至至至至0.60.60.60.6左右,如右图所示。左右,如右图所示。左右,如右图所示。左右,如右图所示。虽虽虽虽然然然然驼驼驼驼峰峰峰峰曲曲曲曲线线线线在在在在压压压压缩缩缩缩
18、空空空空气气气气中中中中也也也也存存存存在在在在,但但但但一一一一般般般般要要要要在在在在气气气气压压压压高高高高达达达达1MPa1MPa1MPa1MPa左左左左右右右右才才才才开开开开始始始始出出出出现现现现,而而而而在在在在SFSFSFSF6 6气气气气体体体体中中中中,驼驼驼驼峰峰峰峰常常常常出出出出现现现现在在在在0.10.10.10.10.2MPa0.2MPa0.2MPa0.2MPa的的的的气气气气压压压压下下下下,即即即即在在在在工工工工作作作作气气气气压压压压以以以以下下下下。因因因因此此此此,在在在在进进进进行行行行绝绝绝绝缘缘缘缘设设设设计计计计时时时时应应应应尽尽尽尽可可可
19、可能能能能设设设设法法法法避避避避免极不均匀电场的情况免极不均匀电场的情况免极不均匀电场的情况免极不均匀电场的情况。极极极极不不不不均均均均匀匀匀匀电电电电场场场场中中中中SFSFSFSF6 6气气气气体体体体击击击击穿穿穿穿的的的的异异异异常常常常现现现现象象象象与与与与空空空空间间间间电荷的运动电荷的运动电荷的运动电荷的运动有关。有关。有关。有关。空空空空间间间间电电电电荷荷荷荷对对对对棒棒棒棒极极极极的的的的屏屏屏屏蔽蔽蔽蔽作作作作用用用用会会会会使使使使击击击击穿穿穿穿电电电电压压压压提提提提高高高高,但但但但在在在在雷雷雷雷电电电电冲冲冲冲击击击击电电电电压压压压的的的的作作作作用用
20、用用下下下下,空空空空间间间间电电电电荷荷荷荷来来来来不不不不及及及及移移移移动动动动到到到到有有有有利利利利的的的的位位位位置置置置,故故故故其其其其击击击击穿穿穿穿电电电电压压压压低低低低于于于于稳稳稳稳态态态态击击击击穿穿穿穿电电电电压压压压;气气气气压压压压提提提提高高高高时时时时空空空空间间间间电电电电荷荷荷荷扩扩扩扩散散散散得得得得较较较较慢慢慢慢,因因因因此此此此在在在在气气气气压压压压超超超超过过过过0.10.10.10.10.2MPa0.2MPa0.2MPa0.2MPa时时时时,屏屏屏屏蔽蔽蔽蔽作作作作用用用用减减减减弱弱弱弱,工工工工频频频频击击击击穿穿穿穿电电电电压压压压
21、会会会会下降。下降。下降。下降。(三)影响击穿场强的其它因素(三)影响击穿场强的其它因素(三)影响击穿场强的其它因素(三)影响击穿场强的其它因素 气气气气体体体体绝绝绝绝缘缘缘缘电电电电气气气气设设设设备备备备的的的的设设设设计计计计场场场场强强强强值值值值远远远远低低低低于于于于理理理理论论论论击击击击穿穿穿穿场场场场强强强强,这这这这是是是是因因因因为为为为有有有有许许许许多多多多影影影影响响响响因因因因素素素素会会会会使使使使它它它它的的的的击击击击穿穿穿穿场场场场强强强强下下下下降降降降。此此此此处处处处仅仅仅仅介介介介绍绍绍绍其其其其中中中中两两两两种种种种主主主主要要要要影影影影响
22、响响响因因因因素素素素,即即即即电极表面缺陷电极表面缺陷电极表面缺陷电极表面缺陷和和和和导电微粒导电微粒导电微粒导电微粒。1 1 1 1、电极表面缺陷、电极表面缺陷、电极表面缺陷、电极表面缺陷 右右右右图图图图表表表表示示示示电电电电极极极极表表表表面面面面粗粗粗粗糙糙糙糙度度度度R R R Ra a对对对对SFSFSFSF6 6气气气气体体体体电电电电气气气气强度强度强度强度E E E Eb b的影响。的影响。的影响。的影响。可可可可以以以以看看看看出出出出:GISGISGISGIS的的的的工工工工作作作作气气气气压压压压越越越越高高高高,则则则则R R R Ra a对对对对E E E Eb
23、 b的的的的影影影影响响响响越越越越大大大大,因因因因而而而而对对对对电电电电极极极极表表表表面面面面加加加加工工工工的的的的技技技技术术术术要要要要求求求求也越高。也越高。也越高。也越高。电电电电极极极极表表表表面面面面粗粗粗粗糙糙糙糙度度度度大大大大时时时时,表表表表面面面面突突突突起起起起处处处处的的的的局局局局部部部部电电电电场场场场强强强强度度度度要要要要比比比比气气气气隙隙隙隙的的的的平平平平均均均均电电电电场场场场强强强强度度度度大大大大得得得得多多多多,因因因因而而而而可可可可在在在在宏宏宏宏观上平均场强尚未达到临界值时就诱发击穿。观上平均场强尚未达到临界值时就诱发击穿。观上平
24、均场强尚未达到临界值时就诱发击穿。观上平均场强尚未达到临界值时就诱发击穿。除除除除了了了了表表表表面面面面粗粗粗粗糙糙糙糙度度度度外外外外,电电电电极极极极表表表表面面面面还还还还会会会会有有有有其其其其它它它它零零零零星星星星的的的的随随随随机机机机缺缺缺缺陷陷陷陷,电电电电极极极极表表表表面面面面积积积积越越越越大大大大,这这这这类类类类缺缺缺缺陷陷陷陷出出出出现现现现的的的的概概概概率率率率也也也也越越越越大大大大。所所所所以以以以电电电电极极极极表表表表面面面面积积积积越越越越大大大大,SFSFSFSF6 6气气气气体体体体的的的的击击击击穿穿穿穿场场场场强越低,这一现象被称为强越低,
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