高電壓技術(shù)演示文稿

高電壓技術(shù)演示文稿當(dāng)前第1頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)高電壓技術(shù)當(dāng)前第2頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)

§3.1氣隙的擊穿時(shí)間完成氣隙擊穿的三個(gè)必備條件：1、足夠大的電場(chǎng)強(qiáng)度或足夠高的電壓；2、在氣隙中存在能引起電子崩并導(dǎo)致流柱和主放電的有效電子；3、需要有一定的時(shí)間，讓放電得以逐步發(fā)展并完成擊穿。完成擊穿所用時(shí)間都以微秒記，在直流和工頻等持續(xù)電壓下，時(shí)間不成問(wèn)題。但沖擊電壓的有效作用時(shí)間也以微秒記，所以放電時(shí)間就成了重要因素了。

放電的總時(shí)間tb由三部分組成，即

tb=tl+ts+tf

ts——統(tǒng)計(jì)時(shí)延，指從tl到氣隙中出現(xiàn)第一個(gè)有效電子

tf——放電形成時(shí)延，從出現(xiàn)有效電子到最終擊穿。tlag=ts+tf

tlag——放電時(shí)延第七節(jié)放電時(shí)間和沖擊電壓下的氣隙擊穿一、放電時(shí)間tst1tftlagtbUut當(dāng)前第3頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)§3.2氣隙的伏秒特性一.電壓波形（一）直流電壓直流試驗(yàn)電壓大都由交流整流而得，其波形必然有一定的脈動(dòng)，通常所稱的電壓值是指平均值。直流電壓的脈動(dòng)幅值是最大值與最小值之差的—半。紋波系數(shù)為脈動(dòng)幅值與平均值之比。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定被試品上直流試驗(yàn)電壓的紋波系數(shù)應(yīng)不大于3％。（二）工頻交流電壓工頻交流試驗(yàn)電壓應(yīng)近似為正弦波，正負(fù)兩半波相同，其峰值與有效值之比應(yīng)在以內(nèi)。頻率一般在45—65Hz范圍內(nèi)。當(dāng)前第4頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)

（三）標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓波

用來(lái)模擬電力系統(tǒng)中的雷電過(guò)電壓波，采用非周期性雙指數(shù)波。如圖T1——視在波前時(shí)間；T2——視在半峰值時(shí)間；Um——沖擊電壓峰值國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)和我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為：T1=1.2μs，

容許偏差±30%；T2=50μs，容許偏差±20%通常寫(xiě)成1.2/50μs，并可在前面加上正、負(fù)號(hào)表示極性。

（四）標(biāo)準(zhǔn)雷電截波用來(lái)模擬雷電過(guò)電壓引起氣隙擊穿或外絕緣閃落后出現(xiàn)的截尾沖擊波，如圖。IEC標(biāo)準(zhǔn)和我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為：T1=1.2μs，容許偏差±30%；Tc=2～5μs?？蓪?xiě)成1.2/2～5μs.0.30.50.9100’T1T2

u/Umt0.900.31

u/Um0’T1Tct標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓波標(biāo)準(zhǔn)雷電截波當(dāng)前第5頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)

（五）標(biāo)準(zhǔn)操作沖擊電壓波用來(lái)等效模擬電力系統(tǒng)中操作過(guò)電壓波，一般也用非周期性雙指數(shù)波。IEC標(biāo)準(zhǔn)和我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為[見(jiàn)下左圖]：波前時(shí)間Tcr=250μs,容許偏差±20%；半峰值時(shí)間T2=2500μs,容許偏差±60%。可寫(xiě)成250/2500μs沖擊波。當(dāng)在試驗(yàn)中上述波形不能滿足要求時(shí)，推薦采用100/2500μs和500/2500μs沖擊波。此外還建議采用一種衰減震蕩波[下右圖]，第一個(gè)半波的持續(xù)時(shí)間在2000～3000μs之間，極性相反的第二個(gè)半波的峰值約為第一個(gè)半波峰值的80%0.510

u/UmTcrT2tu0UmTcrtTcr=1000～1500us標(biāo)準(zhǔn)操作沖擊電壓波當(dāng)前第6頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)二、伏秒特性氣隙的伏秒特性——在同一波形，不同幅值的沖擊電壓作用下，氣隙上出現(xiàn)的電壓最大值和放電時(shí)間的關(guān)系，稱為該氣隙的伏秒特性。伏秒特性曲線——表示該氣隙伏秒特性的曲線，稱為伏秒特性曲線。50%沖擊擊穿電壓（U50%)——指某氣隙被擊穿的概率為50%的沖擊電壓峰值。沖擊系數(shù)β——U50%與靜態(tài)擊穿電壓Us之比稱為沖擊系數(shù)β。均勻和稍不均勻電場(chǎng)下沖擊擊穿電壓的分散性很小，沖擊系數(shù)β≈1。極不均勻電場(chǎng)中由于放電時(shí)延較長(zhǎng)，沖擊系數(shù)β均大于1。當(dāng)前第7頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)（一）伏秒特性曲線的制作保持一定的沖擊電壓波形不變，而逐級(jí)升高電壓，以電壓為縱坐標(biāo)，時(shí)間為橫坐標(biāo)，電壓較低時(shí)，擊穿一般發(fā)生在波尾，取該電壓的峰值與擊穿時(shí)刻，得到相應(yīng)的點(diǎn)；電壓較高時(shí)，擊穿一般發(fā)生在波頭，取擊穿時(shí)刻的電壓值及該時(shí)刻，得到相應(yīng)的點(diǎn)；把這些相應(yīng)的點(diǎn)連成一條曲線，就是該氣隙在該電壓波形下的“伏秒特性曲線”。u0t123當(dāng)前第8頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)實(shí)際上伏秒特性具有統(tǒng)計(jì)分散性，是一個(gè)以上下包線為界的帶狀區(qū)域。工程上，通常取“50%伏秒特性曲線”來(lái)表征一個(gè)氣隙的沖擊擊穿特性。U50%u0t231當(dāng)前第9頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)（二）伏秒特性曲線的應(yīng)用在保護(hù)設(shè)備和被保護(hù)設(shè)備的絕緣配合上具有重要的意義。是防雷設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)保護(hù)設(shè)備和被保護(hù)設(shè)備的絕緣配合的依據(jù)。舉例：如果一個(gè)電壓同時(shí)作用在兩個(gè)并聯(lián)的氣隙S1和S2上，其中一個(gè)氣隙先被擊穿了，則電壓被短接截?cái)?，另一個(gè)氣隙就不會(huì)再被擊穿了。這個(gè)原則如用于保護(hù)裝置和被保護(hù)設(shè)備，那就是前者保護(hù)了后備。設(shè)前者的伏秒特性以S2記之，后者的以S1記之，如圖3-2-6情況。當(dāng)前第10頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)三.氣隙擊穿電壓的概率分布

不論是在何種電壓作用下，氣隙的擊穿電壓都有一定的分散性，即“擊穿概率分布特性”。研究表明，氣隙擊穿的幾率分布接近正態(tài)分布，通?？梢杂肬50%和變異系數(shù)Z來(lái)表示。用作絕緣的氣隙，人們所關(guān)心的不僅是其U50%擊穿電壓，更重要的是其耐受電壓即能確保耐受而不被擊穿的電壓。100%的耐受電壓是很難測(cè)的（要做無(wú)窮次的實(shí)驗(yàn)），工程實(shí)際中常用對(duì)應(yīng)于很高耐受幾率(例如99％以上)的電壓作為耐受電壓。當(dāng)前第11頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)

前面介紹的不同氣隙在各種電壓下的擊穿特性均對(duì)應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)大氣條件和正常的海拔高度。由于大氣的壓力、溫度、濕度等條件都會(huì)影響空氣的密度、電子自由行程長(zhǎng)度、碰撞電離及附著過(guò)程，所以也必然會(huì)影響氣隙的擊穿電壓。海拔高度的影響與此類(lèi)似，隨著高度的增加，空氣的壓力和密度均會(huì)下降。正由于此，在不同的大氣條件和海拔高度下所得出的擊穿電壓實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)都必須換算到某種標(biāo)準(zhǔn)條件下才能互相進(jìn)行比較。我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)大氣條件為：壓力p0=101.3kpa（760mmHG）；溫度t0=20℃或T0=293K；絕對(duì)濕度hc=11g/m3。§3.3大氣條件對(duì)氣隙擊穿電壓的影響

當(dāng)前第12頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)在實(shí)際試驗(yàn)條件下的氣隙擊穿電壓U與標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下的擊穿電壓U0之間可以通過(guò)相應(yīng)的校正因數(shù)進(jìn)行如下?lián)Q算式中Kd——空氣密度校正因數(shù)；Kh——濕度校正因數(shù)。當(dāng)前第13頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)空氣的密度與壓力和溫度有關(guān)?？諝獾南鄬?duì)密度式中p——?dú)鈮?，kPa；

T——溫度，K。在大氣條件下，氣隙的擊穿電壓隨δ的增大而提高。當(dāng)δ處于0.95～1.05的范圍內(nèi)時(shí)，氣隙的擊穿電壓幾乎與δ成正比，即此時(shí)的空氣密度校正因數(shù)Kd≈δ，因而

U

≈δU0氣隙不長(zhǎng)（例如不超過(guò)1m）時(shí)，上式能足夠精確的使用于各種電場(chǎng)形式和各種電壓類(lèi)型下近似的工程估算。一、對(duì)空氣密度的校正

當(dāng)前第14頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)研究表明：對(duì)更長(zhǎng)空氣間隙來(lái)說(shuō)，擊穿電壓與大氣的關(guān)系并不是一種簡(jiǎn)單的線形關(guān)系。而是隨電極形狀、電壓類(lèi)型和氣隙長(zhǎng)度而變化的復(fù)雜關(guān)系。Kd如下式計(jì)算式中指數(shù)m，n與電極形狀、氣隙長(zhǎng)度、電壓類(lèi)型及極性有關(guān)，值在0.4～1.0的范圍內(nèi)變化，具體取值可參考有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。當(dāng)前第15頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)大氣中的水分子能夠俘獲自由電子而形成負(fù)離子，這對(duì)氣體的放電過(guò)程起著抑制作用，可見(jiàn)大氣的濕度越大，氣隙的擊穿電壓也會(huì)增高。在均勻和稍不均勻電場(chǎng)中，放電開(kāi)始時(shí)，整個(gè)氣隙的電場(chǎng)強(qiáng)度都很大，電子運(yùn)動(dòng)速度較快，不易被水分子俘獲，因而濕度影響不太明顯，可以忽略不計(jì)。例如用球隙測(cè)量高電壓時(shí)，只要按空氣相對(duì)密度校正其擊穿電壓就可以了，而不必考慮濕度的影響。在極不均勻電場(chǎng)中，濕度影響就很明顯了，可用下面的濕度校正因數(shù)來(lái)校正。

Kh=kω式中因數(shù)k與絕對(duì)溫度和電壓類(lèi)型有關(guān)，而指數(shù)ω之值取決于電極形狀、氣隙長(zhǎng)度、電壓類(lèi)型及其極性。具體值亦可參考有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

二、對(duì)濕度的校正

當(dāng)前第16頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：對(duì)于安裝在海拔高于1000m、但不超過(guò)4000m處的電力設(shè)施外絕緣，其試驗(yàn)電壓U應(yīng)為平原地區(qū)外絕緣的試驗(yàn)電壓Up乘以海拔校正因數(shù)Kn，即

U=KaUp(2-9)式中H——安裝點(diǎn)的海拔高度，m。三、對(duì)海拔的校正

當(dāng)前第17頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)§3.4氣隙的擊穿電壓一、較均勻電場(chǎng)氣隙的擊穿電壓1.在均勻電場(chǎng)中，電場(chǎng)是對(duì)稱的，故擊穿電壓與電壓極性無(wú)關(guān)，由于間隙各處的場(chǎng)強(qiáng)大致相等，不可能出現(xiàn)持續(xù)的局部放電，故起始放電電壓就等于氣隙的擊穿電壓。不同電壓波形作用下，擊穿電壓實(shí)際上相同，且分散性很小，對(duì)于空氣，可以用以下的經(jīng)驗(yàn)公式表示：[KV（peak）]式中——空氣的相對(duì)密度S——?dú)庀兜木嚯x，cm當(dāng)前第18頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)2.稍不均勻電場(chǎng)稍不均勻電場(chǎng)的結(jié)構(gòu)形式有多種多樣，常遇到的較典型的電場(chǎng)結(jié)構(gòu)形式有；球—球、球—板、圓柱—板、兩同軸圓筒、兩平行圓柱、兩垂直圓柱等。對(duì)這些較簡(jiǎn)單的、有規(guī)則的、較典型的電場(chǎng)，有相應(yīng)的計(jì)算擊穿電壓的經(jīng)驗(yàn)公式或曲線，而用時(shí)，可參閱有關(guān)的手冊(cè)和資料。3.影響稍不均勻電場(chǎng)間隙擊穿電壓的因素：電場(chǎng)結(jié)構(gòu)、大氣條件、還有鄰近效應(yīng)等。當(dāng)前第19頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)二、不均勻電場(chǎng)氣隙的擊穿電壓不均勻電場(chǎng)的特征：各處場(chǎng)強(qiáng)差別很大，在所加電壓小于整個(gè)間隙擊穿電壓時(shí)，可能出現(xiàn)局部的持續(xù)的放電。由于持續(xù)的局部放電的存在，空間電荷的積累對(duì)擊穿電壓的影響很大，導(dǎo)致顯著的極性效應(yīng)。對(duì)很不均勻電場(chǎng)，只要宏觀上保持原有的電場(chǎng)布局和氣隙最小距離不變，則電極的具體形狀、尺寸和結(jié)構(gòu)的改變，對(duì)擊穿電壓的影響不大。預(yù)先對(duì)幾種典型的電場(chǎng)的氣隙，如棒—棒或線—線、棒—板或線—板作出擊穿電壓和氣隙距離的關(guān)系曲線，在工程上遇到的各種不均勻電場(chǎng)，其擊穿電壓可以參照與接近的典型氣隙的擊穿電壓來(lái)估計(jì)。當(dāng)前第20頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)(一)直流電壓作用下總結(jié)：當(dāng)前第21頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)（二）工頻電壓作用下:表示中等距離空氣間隙的工頻擊穿電壓曲線圖3-5-2棒—棒和棒和板空氣間隙的工頻擊穿電壓與間隙距離的關(guān)系結(jié)論:擊穿總是發(fā)生在棒極為正半波時(shí)。當(dāng)前第22頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)結(jié)論:氣隙較大時(shí)（S大于2.5m），擊穿電壓與距離關(guān)系出現(xiàn)了明顯的飽和趨向，特別是棒—板氣隙，其飽和趨向更明顯。當(dāng)前第23頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)（三）雷電沖擊電壓作用下實(shí)驗(yàn)表明，導(dǎo)線—平板氣隙的U50%與棒—板氣隙的十分接近（不論正/負(fù)極性），在缺乏線—板擊穿電壓的具體數(shù)據(jù)的時(shí)候，可以用棒—板的擊穿數(shù)據(jù)來(lái)估計(jì)。(圖3-5-4)另外，棒—棒和棒—板的擊穿電壓曲線是各種不均勻電場(chǎng)氣隙擊穿電壓曲線的上下包絡(luò)線，這點(diǎn)對(duì)設(shè)計(jì)很有用。當(dāng)前第24頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)圖3-5-4氣隙的沖擊擊穿電壓與距離的關(guān)系當(dāng)前第25頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)（四）操作沖擊電壓作用下1.波形的影響：一般均指“正極性”情況。圖3-5-8不同性質(zhì)電壓作用下棒—板氣隙的擊穿電壓與氣隙距離的關(guān)系當(dāng)前第26頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)2.飽和現(xiàn)象：長(zhǎng)氣隙在操作電壓作用下呈現(xiàn)顯著的“飽和現(xiàn)象”。圖3-5-9棒—棒和棒-板間隙的操作沖擊擊穿電壓當(dāng)前第27頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)3.分散性大（五）疊加性電壓作用下工程實(shí)際中，作用在氣隙上的電壓常常是由不同性質(zhì)電壓疊加的，而不是單一性質(zhì)的。注意：同一氣隙對(duì)疊加性電壓的、耐受程度與對(duì)單一性電影的耐受程度是不同的。當(dāng)工作電壓是穩(wěn)態(tài)直流時(shí)，兩者的差異更顯著。當(dāng)前第28頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)§3.5提高氣隙擊穿電壓的方法一、改善電場(chǎng)分布一般說(shuō)來(lái)，電場(chǎng)分布越均勻，氣隙的擊穿電壓就越高。故如能適當(dāng)?shù)馗倪M(jìn)電極形狀．增大電極的曲率半徑，改善電場(chǎng)分布，就能提高氣隙的擊穿電壓。不僅要注意改善高壓電極的形狀以降低該電極旁邊的局部場(chǎng)強(qiáng)，還要注意改善接地電極和中間電極的形狀，以降低該電極旁邊的局部場(chǎng)強(qiáng)。常用辦法：增大電極的曲率半徑（簡(jiǎn)稱屏蔽）。當(dāng)前第29頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)二、采用高度真空從氣體撞擊游離的理論可知，將氣隙抽成高度的真空能抑制撞擊游離的發(fā)展，提高氣隙的擊穿電壓。注意：高真空中，擊穿機(jī)理發(fā)生了變化，撞擊電離的機(jī)制不起主要作用，而擊穿與強(qiáng)場(chǎng)發(fā)射有關(guān)。應(yīng)用：真空斷路器中用作絕緣和滅弧。三、增高氣壓增高氣體的壓力可以減小電子的平均自由行程，阻礙撞擊游離的發(fā)展．從而提高氣隙的擊穿電壓。在一定的氣壓范圍內(nèi)，增高氣壓對(duì)提高氣隙的擊穿電壓是極為有效的。但是容器的密封比較困難，即使做到了密封，造價(jià)也比較昂貴。當(dāng)前第30頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)四、采用高耐電強(qiáng)度氣體鹵族元素的氣體：六氟化硫（SF6）、氟里昂（CCl2F2）等耐電強(qiáng)度比氣體高的多，采用該氣體或在其他氣體中混入一定比例的這類(lèi)氣體，可以大大提高擊穿電壓。鹵族物有高耐電強(qiáng)度的原因：⑴鹵族元素（尤其是F和CL）分子具有很強(qiáng)的電負(fù)性，易俘獲電子形成負(fù)離子，使電離能力很強(qiáng)的電子數(shù)減少，且形成負(fù)離子以后，易與正離子相復(fù)合。⑵這些氣體的分子量較大，分子直徑較大，使電子在其中的自由程縮短，不易積聚能量，從而減小了其撞擊電離的能力。當(dāng)前第31頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)高耐電強(qiáng)度氣體除了具有較高的耐電強(qiáng)度以外，還應(yīng)具有較好的物理化學(xué)性能，才能在工程上得到廣泛應(yīng)用。如：⑴液化溫度要低。在大氣壓力下和常溫下是液態(tài)的物質(zhì)，不能采用。(如CCL4在大氣壓力下和常溫下是液態(tài))⑵有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。不易腐蝕其他材料，不易燃，不易爆，無(wú)毒，即使在放電的過(guò)程中也不易分解等。⑶對(duì)環(huán)境無(wú)明顯的負(fù)面影響。（氟里昂對(duì)大氣中的臭氧層有破壞作用，故不能采用。）⑷有實(shí)用的經(jīng)濟(jì)性，能大量的供應(yīng)。

SF6氣體得到了廣泛的應(yīng)用。用于高壓斷路器、高壓充氣電纜、高壓電容器等，以及用SF6絕緣的全封閉組合電器。當(dāng)前第32頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)五、SF6氣體的應(yīng)用SF6氣體除了具有很高的電氣強(qiáng)度以外，還具有優(yōu)異的滅弧能力。利用SF6氣體作為絕緣介質(zhì)和滅弧媒質(zhì)制成的各種電力設(shè)備和封閉式組合電器具有一系列突出的優(yōu)點(diǎn)，如大大節(jié)省占地面積和空間體積、運(yùn)行安全可靠、簡(jiǎn)化安置維護(hù)等，發(fā)展前景十分廣闊。當(dāng)前第33頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)第三章作業(yè)：

1、什么叫間隙的伏秒特性曲線?它有什么作用?2、試舉例提高氣隙（氣體間隙）擊穿電壓的各種方法。當(dāng)前第34頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)第四章固體、液體和組合絕緣的

電氣強(qiáng)度第一節(jié)固體介質(zhì)的擊穿特性第二節(jié)液體電介質(zhì)的擊穿特性當(dāng)前第35頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)§4.1固體電介質(zhì)的擊穿特性一.固體擊穿理論

電擊穿理論：類(lèi)似于氣體電介質(zhì)那樣，由于電場(chǎng)的作用使電介質(zhì)中的某些帶電質(zhì)點(diǎn)積聚的數(shù)量和移動(dòng)的速度達(dá)到一定程度時(shí)，使電介質(zhì)失去了絕緣的性能，形成導(dǎo)電通道，這樣的擊穿稱為電擊穿。熱擊穿理論：在電場(chǎng)的作用下，由于電介質(zhì)損耗和泄漏等原因而使固體電介質(zhì)內(nèi)發(fā)的的熱量大于散失的熱量，使介質(zhì)溫度不斷上升，最終造成介質(zhì)本身的破壞，轉(zhuǎn)化成導(dǎo)電通道，這樣的擊穿稱為熱擊穿。電化學(xué)擊穿理論：固體介質(zhì)在長(zhǎng)期工作電壓的作用下，由于介質(zhì)內(nèi)部發(fā)生局部放電等原因，是絕緣劣化、電氣強(qiáng)度逐步下降并引起擊穿的現(xiàn)象稱為電化學(xué)擊穿。在臨近最終擊穿階段，可能因劣化處溫度過(guò)高而以熱擊穿形式完成，也可以因劣化后電氣強(qiáng)度下降而以電擊穿形式完成。當(dāng)前第36頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)二.影響固體介質(zhì)擊穿電壓的主要因素電壓的作用時(shí)間溫度電場(chǎng)均勻度和介質(zhì)厚度電壓頻率受潮度的影響機(jī)械力的影響多層性的影響累積效應(yīng)的影響當(dāng)前第37頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)三.提高固體擊穿電壓的方法1.改進(jìn)絕緣的設(shè)計(jì)：如采取合理的絕緣結(jié)構(gòu)，使各部分絕緣的耐電強(qiáng)度能與共所承擔(dān)的場(chǎng)強(qiáng)有適當(dāng)?shù)呐浜希桓纳齐姌O形狀及表面光潔度，盡可能使電場(chǎng)分布均勻，把邊緣效應(yīng)減到最??；改善電極與絕緣體的接觸狀態(tài)，消除接觸處的氣隙或使接觸處的氣隙不承受電位差。2.改進(jìn)制造工藝：盡可能地清除固體電介質(zhì)中殘留的雜質(zhì)、氣泡、水分等，使固體介質(zhì)盡可能做得均勻致密。這可以通過(guò)精選材料、改善工藝、真空干燥、加強(qiáng)浸漬等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。3.改善運(yùn)行條件：如注意防潮，防止塵污和各種有害氣體的侵蝕，加強(qiáng)散熱冷卻。當(dāng)前第38頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)四.固體介質(zhì)的老化老化——電氣設(shè)備的絕緣在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中會(huì)發(fā)生一系列物理變化(如固體介質(zhì)軟化或熔解,低分子化合物及增塑劑的揮發(fā))和化學(xué)變化(如氧化,電解,電離,生成新物質(zhì)),致使其電氣,機(jī)械及其他性能逐漸劣化。1.環(huán)境老化：光氧老化（主要）、臭氧老化、鹽霧酸堿等污染性化學(xué)老化。2.電老化：電介質(zhì)在電場(chǎng)的長(zhǎng)時(shí)間作用下，會(huì)逐漸發(fā)生某些物理化學(xué)變化(例如電解、電離、氧化等)，形成新的物質(zhì)，逐漸使介質(zhì)的物理、化學(xué)性能發(fā)生不可逆的劣化，最終尋致被擊穿，這個(gè)過(guò)程稱為電老化。當(dāng)前第39頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)3.熱老化：在較高溫度下，固體介質(zhì)會(huì)逐漸熱老化。熱老化的主要過(guò)程為熱裂解、氧化裂解、交聯(lián)、以及低分子揮發(fā)物的進(jìn)出。熱老化的象征大多為介質(zhì)失去彈性,變僵硬，變脆．發(fā)生龜裂。設(shè)備“絕緣壽命”與其“工作溫度”之間的關(guān)系：蒙辛格熱老化規(guī)則:該類(lèi)設(shè)備絕緣的工作溫度如提高10℃（或8℃，6℃），絕緣壽命便縮短到原來(lái)的一半。當(dāng)前第40頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)§4.2液體電介質(zhì)的擊穿特性一、擊穿理論（一）電子碰撞電離理論當(dāng)外電場(chǎng)足夠強(qiáng)時(shí)，在陰極產(chǎn)生的強(qiáng)場(chǎng)發(fā)射或因肖特基效應(yīng)發(fā)射的電子將被電場(chǎng)加速而具有足夠的動(dòng)能，在碰撞液體分子是可引起電離，使電子數(shù)加倍，形成電子崩。與此同時(shí)由碰撞電離產(chǎn)生的正離子將在陰極附近集結(jié)詞性成空間電荷層，增強(qiáng)了陰極附近的電場(chǎng)，使陰極發(fā)生的電子數(shù)增多；當(dāng)外加電壓增大到一定程度時(shí)，電子崩電流回急劇增大，從而導(dǎo)致液體介質(zhì)的擊穿。當(dāng)前第41頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)（二）氣泡擊穿理論

在交流電壓下，串聯(lián)介質(zhì)中的電場(chǎng)分布是與介質(zhì)的εr成反比的。由于氣泡的εr最?。ā?），其電氣強(qiáng)度又比液體介質(zhì)低得多，所以氣泡先發(fā)生電離。氣泡電離后溫度上升、體積膨脹、密度減小，這促使電離近一步發(fā)展。電離產(chǎn)生的帶電離子撞擊油分子，使它又分解出氣體，導(dǎo)致氣體通道擴(kuò)大。如果許多電離的氣泡在電場(chǎng)中排列成氣體小橋，擊穿就可能在此通道中發(fā)生。又稱為小橋理論。當(dāng)前第42頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)三、提高液體擊穿電壓的方法1.提高并保持油品質(zhì)2.覆蓋3.絕緣層4.極間障二、影響液體擊穿電壓的因素1.液體本身的介質(zhì)品質(zhì)2.電壓作用的時(shí)間3.電場(chǎng)情況4.溫度5.壓強(qiáng)當(dāng)前第43頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)第四章作業(yè)：1、液體的熱擊穿的發(fā)生過(guò)程。當(dāng)前第44頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)概述為了保證電氣設(shè)備乃至整個(gè)電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行,必須恰當(dāng)?shù)倪x擇各種電氣設(shè)備的絕緣(包括絕緣材料和絕緣結(jié)構(gòu)),使之具有一定的電氣強(qiáng)度,并且使絕緣在運(yùn)行過(guò)程中保持良好的狀態(tài).但是由于種種原因,絕緣仍然是電力系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié),絕緣故障通常是引發(fā)電力系統(tǒng)事故的首要原因。電介質(zhì)理論仍遠(yuǎn)未完善,各種絕緣材料和絕緣結(jié)構(gòu)的電氣性能還不能僅依靠理論分析計(jì)算來(lái)解決問(wèn)題,而必須同時(shí)借助于各種絕緣試驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)和掌握絕緣的狀態(tài)和性能,各種試驗(yàn)結(jié)果也往往成為絕緣設(shè)計(jì)的依據(jù)和基礎(chǔ)。一、電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)的必要性當(dāng)前第45頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)絕緣試驗(yàn)按后果分可分為:非破壞性試驗(yàn)和破壞性試驗(yàn).①非破壞性試驗(yàn)主要檢測(cè)絕緣除電氣強(qiáng)度以外的其他電氣性能,是在較低電壓下或用其他不損傷絕緣的方法進(jìn)行的,具有非破壞性的特性.

②破壞性試驗(yàn)則檢測(cè)絕緣的電氣強(qiáng)度,如耐壓試驗(yàn)和擊穿試驗(yàn),具有破壞性的特征,所加的試驗(yàn)電壓很高,以考驗(yàn)絕緣耐受各種過(guò)電壓的能力,試驗(yàn)過(guò)程有可能給被試絕緣帶來(lái)不可逆轉(zhuǎn)的局部損傷或整體損壞.

為了準(zhǔn)確全面的掌握電氣設(shè)備絕緣的狀態(tài)和性能,這兩類(lèi)試驗(yàn)都是不可缺少的,為了避免不必要的損失,一般將破壞性耐壓試驗(yàn)放到非破壞性試驗(yàn)合格通過(guò)之后再進(jìn)行二、電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)的定義當(dāng)前第46頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)三、電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)的分類(lèi)：絕緣試驗(yàn)檢查性試驗(yàn)（非破壞性試驗(yàn)）耐壓試驗(yàn)（破壞性試驗(yàn)）1.工頻高壓試驗(yàn)2.直流高壓試驗(yàn)3.沖擊高壓試驗(yàn)

1.絕緣電阻與吸收比的測(cè)量2.泄漏電流的測(cè)量

3.介質(zhì)損耗角正切的測(cè)量4.局部放電的測(cè)量當(dāng)前第47頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)§5-1測(cè)定絕緣電阻

絕緣電阻是反映絕緣性能的最基本的指標(biāo)之一，通常用兆歐表來(lái)測(cè)量。絕緣電阻——電介質(zhì)在加壓無(wú)窮長(zhǎng)時(shí)間測(cè)得的電阻稱為絕緣電阻。一般情況下，

R60接近于穩(wěn)態(tài)絕緣電阻值，實(shí)際中常用R60代替之，即R60≈R∞.當(dāng)前第48頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)1.兆歐表的原理電壓線圈LV和電流線圈LA相互垂直地固定在同一轉(zhuǎn)軸上，并處在同一個(gè)永久磁場(chǎng)中。儀表的指針也固定在此轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)軸上沒(méi)有裝彈簧游絲，所以當(dāng)線圈中沒(méi)有電流時(shí)，指針可停在任一偏轉(zhuǎn)角的位置。當(dāng)測(cè)量某一試品Rx時(shí)，流過(guò)線圈LV和LA的電流使其產(chǎn)生兩個(gè)相反方向的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，在兩轉(zhuǎn)矩差值的作用下,線圈帶動(dòng)指針旋轉(zhuǎn),直到兩個(gè)轉(zhuǎn)矩相互平衡時(shí)為止。即：或當(dāng)前第49頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)2.兆歐表測(cè)量套管絕緣的接線線路端子（L）接被試品的高壓導(dǎo)體；接地端子（E）接被試品外殼或地；屏蔽端子（G）接被試品的屏蔽環(huán)或別的屏蔽電極.體積絕緣電阻的測(cè)量：按圖5-1-2所示接線,在心柱出頭附近的套管表面圈一金屬屏蔽環(huán)極,就經(jīng)由端子G直接流回發(fā)電機(jī)負(fù)極.通過(guò)體積絕緣電阻的漏導(dǎo)電流流經(jīng)電流測(cè)量線圈,從而反映到指針的偏轉(zhuǎn)中去。當(dāng)前第50頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)測(cè)量絕緣電阻能有效地發(fā)現(xiàn)下列缺陷：1.總體絕緣質(zhì)量欠佳；2.絕緣受潮；3.兩極間有貫穿性的導(dǎo)電通道；4.絕緣表面情況不良。（比較有無(wú)屏蔽極時(shí)所測(cè)值即可知）測(cè)量絕緣電阻不能發(fā)現(xiàn)下列缺陷：1.絕緣中的局部缺陷；2.絕緣的老化。當(dāng)前第51頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)吸收比K——絕緣體在加電壓60s與15s時(shí)分別所測(cè)得的絕緣電阻值的比值，稱為吸收比。即作為相互比較的共同標(biāo)準(zhǔn)。如果絕緣良好，則比值應(yīng)大于某一定值。極化指數(shù)P——絕緣體在加電壓后10min和1min分別所測(cè)得的絕緣電阻值的比值，稱之為極化指數(shù)，即

極化指數(shù)P是用來(lái)反映大中型電氣設(shè)備的絕緣狀況，如絕緣良好，則此比值應(yīng)不小于某一定值。當(dāng)前第52頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)§5-2測(cè)定泄漏電流泄漏電流的測(cè)量原理和絕緣電阻的測(cè)量原理一致，本試驗(yàn)是將直流高壓加到被試品上，測(cè)量流經(jīng)被試絕緣的泄漏電流，實(shí)際上也就是測(cè)量絕緣電阻。一、泄漏電流測(cè)量的特點(diǎn):1．加在試品上的直流高壓比兆歐表的工作電壓高得多,能發(fā)現(xiàn)兆歐表所不能發(fā)現(xiàn)的某些缺陷。2．兆歐表刻度的非線性度很強(qiáng)，尤其在接近高量程段，刻度甚密，難以精確分辨。微安表的刻度則基本上是線性的，能精確讀取。當(dāng)前第53頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)2．由于施加在試品上的直流高壓是逐漸增大的,所以可以在升壓過(guò)程從所測(cè)電流與電壓關(guān)系的線性度，即可指示絕緣情況。(如下圖)發(fā)電機(jī)的泄漏電流變化曲線泄漏電流i（μA)1曲線1-良好絕緣

曲線2-受潮絕緣曲線3-有集中性缺陷的絕緣曲線4-有危險(xiǎn)的集中性缺陷的絕緣234當(dāng)前第54頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)二、試驗(yàn)接線圖TVRVCPV2PV1μAaTOμAb泄漏電流試驗(yàn)接線圖~當(dāng)前第55頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)測(cè)量泄漏電流的兩種測(cè)試電路當(dāng)前第56頁(yè)\共有66頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)1.微安表接在被試品低壓側(cè)和大地之間：被試品的低壓