第五章-六氟化硫氣體絕緣

高電壓絕緣技術第五章六氟化硫氣體絕緣GIS變電站優(yōu)點：1）體積小2）滅弧能力強3）不受外界影響GIS變電站GIS變電站第一節(jié)引言

絕緣結構SF6氣體間隙絕緣：主要絕緣結構，要求電場盡量均勻。常用同軸圓柱結構第一節(jié)引言

絕緣結構2）SF6－固體介質(zhì)分界面絕緣：沿面閃絡第一節(jié)引言

絕緣結構3）出線絕緣（套管）：高壓導體與外殼之間采用SF6做絕緣4）SF6－薄膜組合絕緣：用于SF6變壓器和互感器中，匝間絕緣和層間絕緣。第一節(jié)引言

SF6

的物理化學性質(zhì)1）無色無味2）較高的介電強度3）優(yōu)良的滅弧能力不可燃5)放電時會產(chǎn)生有毒物質(zhì)，腐蝕其它材料高壓下會液化能與水發(fā)生反應產(chǎn)生腐蝕物質(zhì)第一節(jié)引言

SF6

的物理化學性質(zhì)在電弧中，分解、反應，產(chǎn)生SOF2、SO2F4、SOF4、SF4、WF6等與水反應生產(chǎn)HF在水分較多時，200度以上發(fā)生水解生成HF、SO2在電暈中生產(chǎn)低氟物。因此：要求嚴格控制水分，選用環(huán)氧樹脂、聚四氟乙烯、氧化鋁陶瓷等材料。第一節(jié)引言

SF6

的物理化學性質(zhì)1）SF6會聚集在地面—防窒息—工作面要通風2）雜質(zhì)有毒—嚴格控制純度3）在設備內(nèi)部吸附劑4)工作人員接觸有毒氣體時要帶放毒面具和防護手套第二節(jié)均勻場和稍不均勻場中SF6的擊穿

2.1SF6的介電強度1）均勻電場中介電強度約為相同氣壓下空氣的2.5~3倍2)0.3MPa時約和變壓器油的相當?shù)诙?jié)均勻場和稍不均勻場中SF6的擊穿

2.1SF6的介電強度原因:1)極強的電負性,容易吸附電子形成負離子,阻礙放電的形成和發(fā)展2)分子直徑大,使電子平均自由行程縮短,不易積累能量,而SF6的電離電位較大,因而減小了電離的可能性3)電子與氣體分子相遇時,因極化增加能量損耗,減弱其碰撞電離能力第二節(jié)均勻場和稍不均勻場中SF6的擊穿

2.2SF6的電離系數(shù)電子崩發(fā)展過程中,電子數(shù)目計算:電子電離系數(shù)電子附著系數(shù)有效電離系數(shù)第二節(jié)均勻場和稍不均勻場中SF6的擊穿

2.2SF6的電離系數(shù)當E/p大于臨界值(E/p)crit=885kV/(cmMPa)時,有效電離系數(shù)大于零,放電才可能發(fā)展在20度且E/p處于600~1200kV/(cmMPa)時:=27.7kV-1第二節(jié)均勻場和稍不均勻場中SF6的擊穿

2.3自持放電條件均勻電場中,當電子崩頭部電子數(shù)達到臨界值時,電子崩轉入流注,放電轉入自持階段當pd較大時：第二節(jié)均勻場和稍不均勻場中SF6的擊穿

2.4SF6的巴申曲線最小擊穿電壓為507V,在pd=3.5X10-5MPacm時得到.當壓力不大時,相同pd有相同的Ub壓力較大時,出現(xiàn)偏離.（電極粗糙及雜質(zhì)）第二節(jié)均勻場和稍不均勻場中SF6的擊穿

2.5電極表面狀態(tài)的影響現(xiàn)象:實際擊穿Eb/p小于(E/p)crit,而且巴申曲線有分支解釋:電極表面有突出物當電子崩由突出物處開始發(fā)展,達到一定長度而使崩頭電子數(shù)達到臨界值ncrit時,間隙擊穿第二節(jié)均勻場和稍不均勻場中SF6的擊穿

2.5電極表面狀態(tài)的影響第二節(jié)均勻場和稍不均勻場中SF6的擊穿

2.5電極表面狀態(tài)的影響臨界壓力pk:Eb/p=(E/p)crit時的壓力(ph)crit=6MPa.um臨界擊穿壓力與突出物高度h有關比較氣體絕緣,要同時考慮(E/p)crit和(ph)crit第二節(jié)均勻場和稍不均勻場中SF6的擊穿

2.5電極表面狀態(tài)的影響當ph>(ph)crit時,Eb/p隨ph的增加而下降Ub隨p的增加出現(xiàn)飽和現(xiàn)象第二節(jié)均勻場和稍不均勻場中SF6的擊穿

2.6導電微粒的影響導電微粒的影響機理:1)附著在電極表面,形成突出物2)交流電場中,導電微粒在某一電極上充電,在另一電極上放電導致間隙擊穿SF6氣體對灰塵和導電微粒十分敏感,而少量氣體雜質(zhì)不會有明顯影響第二節(jié)均勻場和稍不均勻場中SF6的擊穿

2.7面積效應電極面積越大時，電極表面嚴重突出物和一些影響擊穿電壓的偶然因素出現(xiàn)的概率也越大，因而擊穿電壓下降。電子崩轉變?yōu)榱髯⒌臈l件即為擊穿條件:第二節(jié)均勻場和稍不均勻場中SF6的擊穿

2.8稍不均勻電場中SF6的擊穿已知：r=1cm；R/r=e；p=0.1MPa電場的不均勻程度對擊穿電壓影響很大，特別是最大電場———實際中盡量減小最大電場。在均勻場和稍不均勻場，SF6擊穿電壓是空氣的3倍；而極不均勻場，比較接近。例對同軸圓柱結構取R=3r。球形結構取R=2r；R=2.2r第二節(jié)均勻場和稍不均勻場中SF6的擊穿

2.8稍不均勻電場中SF6的擊穿擊穿電壓有極性效應和飽和現(xiàn)象稍不均勻場：負極性擊穿電壓低第二節(jié)均勻場和稍不均勻場中SF6的擊穿

2.8稍不均勻電場中SF6的擊穿稍不均勻場SF6間隙的擊穿電壓估算：第二節(jié)均勻場和稍不均勻場中SF6的擊穿

2.8稍不均勻電場中SF6的擊穿絕緣利用系數(shù)：擊穿場強與電場均勻程度、電極表面粗糙度、面積等有關：其中電極曲率系數(shù)：第二節(jié)均勻場和稍不均勻場中SF6的擊穿

2.8稍不均勻電場中SF6的擊穿其中電極表面粗糙系數(shù)系數(shù)Kf：第三節(jié)極不均勻場中SF6的擊穿

3.1極不均勻電場根據(jù)間隙的絕緣利用系數(shù)（Eav/Emax)來判斷是否為極不均勻場。當r<rt時，先電暈后擊穿當r>rt時，擊穿前無局部放電氣壓與rt有關第三節(jié)極不均勻場中SF6的擊穿

3.2極不均勻電場中的擊穿與均勻電場中的擊穿電壓相比，SF6氣體在極不均勻電場中擊穿電壓下降的程度比空氣大。第三節(jié)極不均勻場中SF6的擊穿

3.2極不均勻電場中的擊穿SF6的擊穿電壓比空氣的提高不多，甚至接近：1）隨著電場強度的增加，SF6中電子崩內(nèi)電子數(shù)的增長比空氣中快=》起始電壓高出不多2）棒極周圍的空間電荷較集中，未形成有效的均勻電荷層即自屏蔽效應第三節(jié)極不均勻場中SF6的擊穿

3.2極不均勻電場中的擊穿極性效應：棒板電極：正擊穿電壓低（空間電荷的作用）第三節(jié)極不均勻場中SF6的擊穿

3.3擊穿電壓與氣壓氣壓不太高時，擊穿前先出現(xiàn)局部放電。擊穿電壓出現(xiàn)最大值的原因是局部放電。第四節(jié)SF6的沖擊擊穿特性放電時延較長，分散性較大實際中多采用稍不均勻場，加之帶電質(zhì)點不易擴散，空間電荷的屏蔽效果差，操作沖擊擊穿電壓與工頻擊穿電壓基本相同。操作沖擊的擊穿電壓低于雷電沖擊的擊穿電壓。多采用稍不均勻場=》伏秒特性比較平坦負極性雷電沖擊擊穿電壓有可能低于正極性第四節(jié)SF6的沖擊擊穿特性第五節(jié)SF6中沿固體介質(zhì)表面的放電

3.1電場不均勻程度的影響第五節(jié)SF6中沿固體介質(zhì)表面的放電

3.1電場不均勻程度的影響第五節(jié)SF6中沿固體介質(zhì)表面的放電

3.2固體表面粗糙度的影響表面粗糙改變微觀電場從而使閃絡電壓下降。氣壓越高，使閃絡電壓開始下降的平均粗糙度越低。盡管介質(zhì)粗糙，只要與電極接觸處附近表面光滑，其閃絡電壓與介質(zhì)表面全部光滑時一樣。第五節(jié)SF6中沿固體介質(zhì)表面的放電