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1、電氣絕緣基本知識,2009年07月,一、氣體介質的絕緣特性二、液體介質的絕緣特性三、固體介質的絕緣特性四、組合絕緣的耐電特性,主要內容,一、氣體介質的絕緣特性,空氣間隙的擊穿均勻電場中氣體間隙擊穿與氣體密度的關系電場是否均勻對空氣間隙擊穿電壓的影響氣體間隙的直流擊穿電壓和極性效應沖擊電壓下空氣間隙的擊穿電壓影響氣體間隙擊穿電壓的各種因素SF6氣體的絕緣特性氣體放電的不同形式氣體中固體介質沿表面放電,一、氣體介質的絕

2、緣特性,空氣間隙的擊穿,碰撞電離,電子崩,流注,擊穿,一、氣體介質的絕緣特性,空氣間隙的擊穿,碰撞電離,電子崩,流注,擊穿,帶電質點在電場下，加速運動，將其它中性分子或原子撞成電子和正離子；,電子和正離子再碰撞電離，使間隙中帶電質子象“雪崩”一樣增加；,正負電荷復合產生光子，產生光電離，產生二次電子，形成二次電子崩，許多二次崩與一次崩合在一起，形成流注；,流注向一方發(fā)展時，會抑制其它方面的流注形成，故放電通道一般狹窄，很細很亮；,均勻電

3、場中氣體間隙擊穿與氣體密度的關系,巴申定律：當氣體種類和電極材料一定時，均勻電場中氣隙的放電電壓Uf是氣體壓力P和間隙極間距離S乘積的函數(shù)；,真空斷路器壓縮空氣斷路器,電場是否均勻對空氣間隙擊穿電壓的影響,氣體間隙的直流擊穿電壓和極性效應,沖擊電壓下空氣間隙的擊穿電壓,影響氣體間隙擊穿電壓的各種因素,氣體狀態(tài),密度大，擊穿電壓會升高；密度小，擊穿電壓會降低，密度太小，也降低；氣壓與溫度通過對密度的影響，影響擊穿電壓溫度增大，擊穿電

4、壓增大,電壓作用時間,均勻電場，擊穿電壓與電壓波形、電壓作用時間無關；極不均勻電場， 雷電沖擊擊穿電壓比工頻沖擊電壓高得多；極不均勻電場，操作沖擊電壓，如果波前時間T1與間隙S比，處于臨界波前時間T0附近，則可能低于工頻沖擊擊穿電壓；,電壓的極性,均勻電場，擊穿電壓與電壓極性無關；極不均勻電場， 當棒為正極時，直流擊穿電壓與工頻沖擊電壓接近相等；極不均勻電場，當棒為負極時，直流擊穿電壓遠高于工頻沖擊電壓；,影響氣體間隙擊穿電壓的

5、各種因素,電場均勻程度,電場越均勻，擊穿電壓高,電極材料與光潔,表面不易發(fā)射電子，擊穿電壓高；表面光潔，擊穿電壓高；,不同氣體類型,鹵素元素氣體，擊穿電壓比空氣高幾倍；,SF6氣體的絕緣特性,電場均勻程度,SF6在普通狀態(tài)下，無色、無嗅、無毒、不燃的惰性氣體相對密度是空氣的5倍電氣絕緣強度是空氣的2.3-3倍滅弧性能是空氣的100倍,均勻電場中，提高氣壓，能顯著提高擊穿電壓,氣體的壓力,氣壓越大，擊穿電壓越高,氣液狀態(tài),防止出現(xiàn)

6、液態(tài)壓力越高，液化溫度越高如：20℃表壓為0.1MP的SF6氣體，-63 ℃液化 20℃表壓為0.45MP的SF6氣體，-40 ℃液化,注意分解物,毒性,腐蝕,氣體放電的不同形式,氣體壓力、電極形狀、電場強度有關,輝光放電,電弧放電,火花放電,壓力小-----真空中放電電流密度小，放電區(qū)域占放電管電極間整個空間,壓力增大-----1個大氣壓以上放電電流密度大，溫度高，亮而細長放電弧道，弧道電阻小，似短路,放電回路阻

7、抗大，放電時斷時續(xù)外電路阻抗大，壓降大，間隙多次被擊穿,電暈放電,刷狀放電,極不均勻電場環(huán)境中空氣間隙電場極不均勻，在電極附近強電場處出現(xiàn)的局部空氣游離發(fā)光現(xiàn)象，電流小，整個空氣間隙并未擊穿，仍能耐受電壓作用,電暈放電后壓力增大，產生刷狀放電從電暈電極間產生許多明亮的細小放電通道壓力再大，整個間隙擊穿，形成電弧放電或火花放電,電力線路和設備外絕緣只能出現(xiàn)電暈放電、刷狀放電、火花放電、電弧放電,氣體中固體介質沿表面放電,與絕緣

8、物表面狀況、污染程度、電場分布等有關,固體絕緣表面光潔度,表面的損傷或毛刺，引起沿面電阻分布不均勻，使電場分布不均勻，電場強的地方首先放電，整體沿面放電電壓降低,空氣潮濕，絕緣物表面吸收潮氣形成水膜水中離子，在電場作用下，向電極積聚，使電極電場加強并放電,大氣濕度和絕緣物吸潮,結合不好，形成氣隙氣隙中電場分布比固體強，首先發(fā)生電暈放電,導體與絕緣物結合程度,電場分布的影響,在電場分布最強的地方，空氣首先發(fā)生游離，產生電暈，使沿面放電

9、電壓降低,提高空氣中固體絕緣物沿面放電電壓的措施,措施1,戶外電氣設備外絕緣設置裙邊使絕緣子上下不能全濕，形不成“貫通性”水膜，提高沿面放電電壓,措施2,戶外電氣設備外絕緣涂憎水性涂料RTV或PRTV，使水膜不能連成一片RTV-----8年；PRTV----20年,措施3,配電裝置各部分應力求作到電場均勻以增加其耐電強度,減少電極附近單位面積的體積電容，避免電極邊緣電場過分集中,減少電極附近固體絕緣表面電阻系數(shù),使電力線只經固體

10、內部，不經空氣間隙,減少電極附近單位面積的體積電容（加粗）,二、液體介質的絕緣特性,液體絕緣介質的種類變壓器油的擊穿過程影響變壓器油擊穿電壓的各種因素,液體絕緣介質的種類,礦物質油,植物油,合成絕緣油,DB-10號變壓器油凝點不高于-10℃，閃點不低于140 ℃用于氣溫不低于-10 ℃地區(qū)變壓器用油，氣溫不低于-5 ℃地區(qū)的戶外斷路器、油浸電容式套管和互感器,DB-25號變壓器油凝點不高于-25℃，閃點不低于140 ℃用于氣

11、溫低于-10 ℃地區(qū)變壓器用油，氣溫不低于-20 ℃地區(qū)的戶外斷路器、油浸電容式套管和互感器,DB-45號變壓器油凝點不高于-45℃，閃點不低于135 ℃用于氣溫低于-10 ℃地區(qū)變壓器用油，氣溫低于-20 ℃地區(qū)的戶外斷路器、油浸電容式套管和互感器,多用蓖麻油，過去和將來多用,多用于電容器，如十二烷基苯等,影響變壓器油擊穿的因素,壓力的影響,溫度的影響,油中含有氣體時，工頻擊穿電壓隨壓力增高而增高,受潮的油，擊穿電壓隨溫度升高而增

12、高，80度以上反而降低,電場均勻程度,電壓作用時間,純凈油，電場均勻能提高工頻、直流擊穿電壓污油，電場均勻影響不大試驗中，應按極不均勻考慮,油間隙的擊穿電壓短時間內隨電壓作用時間加大而下降試驗中，常加試驗電壓1min,沖擊電壓作用,油間隙的沖擊擊穿電壓比工頻或直流擊穿電壓高很多改善電場均勻程度能明顯提高沖擊擊穿電壓,油隙寬度,油間隙的增大，油的擊穿場強減少（不成比例）變壓器常用絕緣紙筒或紙板將油間隙分成若干小油間隙，提高總體擊

13、穿電壓,三、固體介質的絕緣特性,固體電介質的種類及其特性固體絕緣擊穿的三種形式影響固體擊穿的因素,固體電介質的種類及其特性,天然材料,人造材料,無機物,木材、云母、石棉、橡膠,有機物,電瓷、玻璃、電木、塑料,木材、橡膠,電瓷、玻璃,固體絕緣擊穿的三種形式,電壓高于臨界值后，電流劇增，電介質不耐壓，失去絕緣固體介質在擊穿過程中，熔化或燒焦，形成機械損傷,電擊穿,熱擊穿,電化學擊穿,介質中存在的少量自由電子，在強電場作用下碰撞，導致?lián)?/p>

14、穿電擊穿速度快，環(huán)境溫度影響不大,介質損耗使絕緣內部發(fā)熱，散不出去，溫度過高而使絕緣擊穿與環(huán)境溫度、電壓作用時間、電壓頻率有關固體受潮，介質損耗增大，泄漏電流增大，易被擊穿,由于電極邊緣、電極和絕緣接觸處的氣隙或絕緣內部存在氣泡等發(fā)生電暈或局部放電引起游離、發(fā)熱、和化學反應等因素綜合作用而引發(fā),影響固體擊穿的因素,溫度的影響,溫度超過一定數(shù)值后，擊穿電壓隨溫度升高而下降,電壓作用時間,電壓作用時間短----------------

15、-----------電擊穿電壓作用時間較長------------------------熱擊穿電壓作用時間特別長---------------------電化學擊穿,電場均勻程度,電場越不均勻，擊穿電壓越低,潮濕的影響,不易吸潮的固體，受潮后擊穿電壓大大降低易吸潮的物體（紙、棉），吸潮后絕緣完全喪失,電壓種類影響,直流擊穿電壓，比交流高得多沖擊擊穿電壓，比交流擊穿電壓高得多高頻擊穿電壓，比交流擊穿電壓低,機械力的影響,未破

16、壞前影響不大出現(xiàn)裂縫時，擊穿電壓明顯下降,局部放電影響,局部放電，未形成貫穿性的擊穿通道，影響不大多次受高電壓作用，積累成貫穿問題，使擊穿電壓下降,四、組合絕緣的耐電特性,油紙絕緣的耐電特性油紙組合絕緣在交直流電壓作用下的不同特點組合絕緣的吸收現(xiàn)象,油紙絕緣的耐電特性,優(yōu)點,油紙絕緣是由浸透絕緣油的紙層和紙層間縫隙內的油層兩部分組成的組合絕緣。,很高耐電強度原料豐富、制作簡單、成本低,電力變壓器高壓電容器高壓互感器,缺點,

17、耐熱性能低（105℃）易吸水受潮，使絕緣顯著降低,電力變壓器高壓電容器高壓互感器,耐熱性能低（105℃）易吸水受潮，使絕緣顯著降低,制造時干燥真空干燥真空注油,紙在油中起屏蔽作用油填充了紙中的空隙耐電高！,油紙絕緣的耐電特性,電壓時間的影響,局部放電的影響,溫度的影響,介電系數(shù)的影響,電擊穿,,熱擊穿,,電化學擊穿,,在2小時內，隨作用時間的縮短擊穿電壓顯著升高超2小時后，擊穿電壓與電壓作用時間無大關系,短時擊穿電壓與