高電壓技術(shù)液體介質(zhì)的擊穿

2.2液體介質(zhì)的擊穿

應(yīng)用廣泛，作為設(shè)備的內(nèi)絕緣絕緣滅弧散熱純凈的液體介質(zhì)擊穿場(chǎng)強(qiáng)比氣體高得多（1MV／cm）工程用的液體介質(zhì)擊穿場(chǎng)強(qiáng)很少超過(guò)

300kV／cm

擊穿機(jī)理理想：與氣體類似工程：小橋理論

當(dāng)前第1頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)2.2.1液體介質(zhì)的擊穿機(jī)理（小橋理論）工程應(yīng)用的液體介質(zhì)不可避免地存在氣泡或雜質(zhì)如水分、懸浮的固體纖維等

氣泡或雜質(zhì)在電場(chǎng)作用下，在電極間排列搭成電導(dǎo)性較強(qiáng)的“小橋”

氣泡：容易放電水分流過(guò)電流時(shí)易發(fā)熱氣化，進(jìn)而形成氣泡纖維相互間容易連接；且對(duì)電場(chǎng)產(chǎn)生畸變作用，易導(dǎo)致纖維端部的液體介質(zhì)放電汽化，產(chǎn)生氣泡雜質(zhì)小橋通道電導(dǎo)大，電導(dǎo)電流大，容易產(chǎn)生電離進(jìn)而引起液體介質(zhì)擊穿

當(dāng)前第2頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)2.2.2影響液體介質(zhì)擊穿的因素

雜質(zhì):電場(chǎng)越均勻，影響越顯著！油中最主要的雜質(zhì)是水分（溶解/懸浮）氣泡

注入過(guò)程（放電）中產(chǎn)生靜置一定時(shí)間以消除油中氣泡

溫度關(guān)系比較復(fù)雜，主要取決于油中水分的狀態(tài)（固、懸浮、溶解、汽化）油體積雜質(zhì)出現(xiàn)的概率隨油體積的增加而增加，擊穿場(chǎng)強(qiáng)隨之下降電壓形式雜質(zhì)形成小橋需要時(shí)間沖擊擊穿強(qiáng)度比工頻擊穿強(qiáng)度高得多（不：均勻：2）當(dāng)前第3頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)2.2.3減小雜質(zhì)影響的措施

過(guò)濾

防潮（呼吸器）

祛氣（真空注油）

用固體介質(zhì)減小油中雜質(zhì)的影響

覆蓋層：限制泄漏電流/電纜紙、黃蠟布或漆膜絕緣層：覆蓋層厚度增大，本身承擔(dān)一定電壓屏障：既阻止雜質(zhì)“小橋”的形成，又能改善間隙中電場(chǎng)均勻度（最佳位置、厚度）-應(yīng)用廣泛

？？？屏障多了好還是少了好？？？當(dāng)前第4頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)2.3固體介質(zhì)的擊穿

固體介質(zhì)的固有擊穿強(qiáng)度比液體和氣體介質(zhì)高特點(diǎn)：擊穿場(chǎng)強(qiáng)與電壓作用的時(shí)間有很大關(guān)系一旦擊穿，絕緣無(wú)法自行恢復(fù)

1年=31536000s當(dāng)前第5頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)2.3.1電擊穿

電擊穿過(guò)程與氣體中相似，電離足夠強(qiáng)時(shí)破壞介質(zhì)晶格結(jié)構(gòu)導(dǎo)致?lián)舸w積效應(yīng)由于材料的不均勻性，導(dǎo)致?lián)舸﹫?chǎng)強(qiáng)分散性很大；加大試樣的面積或體積，使材料弱點(diǎn)出現(xiàn)的概率增大，會(huì)使擊穿場(chǎng)強(qiáng)降低累積效應(yīng)固體介質(zhì)在沖擊電壓多次作用下，局部損傷會(huì)逐漸擴(kuò)大，致使其擊穿電壓Un有可能低于單次沖擊電壓作用時(shí)的擊穿電壓U1有機(jī)材料當(dāng)前第6頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)2.3.2熱擊穿

是一個(gè)熱不平衡的過(guò)程介質(zhì)損耗導(dǎo)致發(fā)熱和溫度升高溫度升高加劇損耗和發(fā)熱發(fā)熱與散熱相等，達(dá)到平衡溫度發(fā)熱大干散熱，溫度不斷上升，造成熱破壞熱擊穿所需時(shí)間較長(zhǎng)（幾小時(shí)~幾分鐘）工頻lmin耐壓不能考驗(yàn)熱擊穿特性（5~10）隨外加電場(chǎng)頻率的增加，熱擊穿的幾率增大（極化：直流、工頻，高頻）當(dāng)前第7頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)2.3.3電化學(xué)擊穿

介質(zhì)長(zhǎng)期加電壓引起介質(zhì)劣化而導(dǎo)致?lián)舸?qiáng)度下降局部放電導(dǎo)致絕緣劣化介質(zhì)內(nèi)氣隙的局部放電（PartialDischarge，簡(jiǎn)稱PD）PD產(chǎn)生活性氣體如O3、NO、NO2等對(duì)介質(zhì)將產(chǎn)生氧化和腐蝕作用帶電粒子對(duì)介質(zhì)表面的撞擊，也會(huì)使介質(zhì)受到機(jī)械的損傷和局部的過(guò)熱氣隙的產(chǎn)生制造過(guò)程：澆注、擠壓成型等絕緣與電極接觸不良當(dāng)前第8頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)2.3.3.1局部放電的等值電路

Cm>>Cg>>Cb

1、微量壓降2、電流脈沖當(dāng)前第9頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)放電前后，間隙g兩端的電壓變化為(Ug-Ur)對(duì)間隙g放電的電容量為：

真實(shí)放電量Δqr為：

視在放電量Δq=放電時(shí)試品上電壓變化ΔU╳試品電容視在放電量可能比真實(shí)放電量小得多！

絕緣上的電壓變化：不可測(cè)！

當(dāng)前第10頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)單次局部放電的能量設(shè)Cg放電時(shí)試品上電壓為Ui，則：若近似地認(rèn)為Ur≈0，則：

當(dāng)前第11頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)2.3.3.2交流和直流電壓下局部放電的比較

隨著交流電壓頻率的增高，單位時(shí)間內(nèi)局放次數(shù)增多，局放對(duì)絕緣的危害加大直流下局放頻率很低，其危害性遠(yuǎn)小于交流時(shí)+++---當(dāng)前第12頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)發(fā)電機(jī)定子繞組端部絕緣局部放電實(shí)測(cè)波形

當(dāng)前第13頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)2.3.3.3提高局部放電電壓的措施

各種材料耐受局放的性能不同

無(wú)機(jī)材料有較強(qiáng)的耐局放性能：陶瓷、云母有機(jī)材料耐局放的性能較差：塑料提高絕緣局部放電電壓的措施盡量消除氣隙或設(shè)法減小氣隙的尺寸：鋼管油壓電纜設(shè)法提高空穴的擊穿場(chǎng)強(qiáng)：用液體介質(zhì)或高耐電強(qiáng)度的壓縮氣體充填空穴當(dāng)前第14頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)2.4

組合絕緣的特性

電氣設(shè)備內(nèi)部絕緣結(jié)構(gòu)中常用液體與固體介質(zhì)構(gòu)成組合絕緣油—屏障絕緣油紙絕緣

組合絕緣強(qiáng)度不僅取決于所用介質(zhì)的絕緣強(qiáng)度，還與介質(zhì)的互相配合有關(guān)當(dāng)前第15頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)2.4.1油—屏障絕緣與油紙絕緣的特點(diǎn)

油—屏障絕緣

以油為主要絕緣介質(zhì)，散熱、冷卻作用好屏障的作用：改善油間隙中電場(chǎng)分布和阻止雜質(zhì)小橋的形成

廣泛用于變壓器中屏障的總厚度不宜取得過(guò)大（否則可能引起油中場(chǎng)強(qiáng)增高）油紙絕緣液體介質(zhì)用作充填固體絕緣中氣隙的浸漬劑固體介質(zhì)為絕緣的主體油紙絕緣的擊穿強(qiáng)度很高，但散熱比較困難油紙絕緣的直流擊穿場(chǎng)強(qiáng)比交流擊穿場(chǎng)強(qiáng)高得多當(dāng)前第16頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)1—粘浸漬電纜2—充油電纜直流電壓下短時(shí)擊穿場(chǎng)強(qiáng)約為交流時(shí)二倍以上，其長(zhǎng)時(shí)間擊穿場(chǎng)強(qiáng)則為交流時(shí)三倍以上直流電壓下，油與紙中的場(chǎng)強(qiáng)分配比交流時(shí)合理在電壓長(zhǎng)時(shí)間作用下，油紙絕緣直流局放的危害性比交流時(shí)小對(duì)同一油紙絕緣，直流耐電強(qiáng)度明顯高于交流！用于交流的油紙絕緣一定能用于直流，反之則不然！當(dāng)前第17頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)2.4.2多介質(zhì)系統(tǒng)中的電場(chǎng)

當(dāng)前第18頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)2.4.3電場(chǎng)調(diào)整的方法

組合絕緣結(jié)構(gòu)的電場(chǎng)調(diào)整用分階絕緣的方法來(lái)降低電力電纜纜芯附近的場(chǎng)強(qiáng)

在不同絕緣厚度處夾入不同長(zhǎng)度的導(dǎo)電箔作為電容極板，調(diào)整電場(chǎng)電容套管油紙絕緣的高壓電流互感器改變絕緣材料的形狀以改善電場(chǎng)分布GIS中環(huán)氧盤形絕緣子沿面電場(chǎng)分布當(dāng)前第19頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)當(dāng)前第20頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)當(dāng)前第21頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)金屬外殼當(dāng)前第22頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)2.5絕緣的老化

絕緣老化：不可逆的劣化！固體和液體介質(zhì)在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中會(huì)發(fā)生一些物理變化和化學(xué)變化，導(dǎo)致其機(jī)械和電氣性能劣化絕緣老化的原因電的作用熱的作用機(jī)械力的作用水分、氧化和射線微生物的作用等當(dāng)前第23頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)2.5.1電介質(zhì)的熱老化

高溫下，短時(shí)間內(nèi)就能發(fā)生明顯的損壞熱老化溫度比短時(shí)允許溫度低，但作用時(shí)間長(zhǎng)時(shí)，絕緣性能發(fā)生的不可逆的變化絕緣的溫度越高，老化越快，壽命越短不同介質(zhì)材料的耐熱性不同耐熱等級(jí)最高允許工作溫度當(dāng)前第24頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)O級(jí)：90℃A級(jí)：105℃E級(jí)：120℃B級(jí)：130℃F級(jí)：155℃H級(jí)：180℃C級(jí)：>180℃工作溫度超過(guò)規(guī)定值時(shí)，介質(zhì)迅速劣化，壽命大大縮短（1/2）A級(jí)：8℃規(guī)則(油—屏障和油紙絕緣屬A級(jí))B級(jí)：10℃規(guī)則(大電機(jī)絕緣用云母制品屬B級(jí))H級(jí)：12℃規(guī)則（干式變壓器等）當(dāng)前第25頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)2.5.2介質(zhì)的電老化

局部放電固體介質(zhì)耐受局部放電的性能存在差別抗電老化的性能是不同的（有機(jī)/無(wú)機(jī)）絕緣設(shè)計(jì)時(shí)必須選擇合適的工作場(chǎng)強(qiáng)當(dāng)前第26頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)2.5.3機(jī)械力的影響

機(jī)械應(yīng)力對(duì)絕緣老化的速度有很大影響固體介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生裂痕或氣隙導(dǎo)致局部放電舉例：瓷絕緣子的老化懸式絕緣子串中靠近鐵塔懸掛點(diǎn)的最易損壞電機(jī)繞組機(jī)械力作用，使絕緣受到損傷溫度突變產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力突然降雨使瓷表面驟冷，在其內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力

當(dāng)前第27頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)2.5.4環(huán)境的影響

環(huán)境條件對(duì)絕緣的老化有很大的影響絕緣油的老化（氧化、溫度》》》油枕）戶外絕緣應(yīng)能耐受日曬雨淋濕熱區(qū)域使用的要有抗生物特性材料的相容性絕緣與導(dǎo)體之間（化學(xué)反應(yīng)、相容）當(dāng)前第28頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)支柱絕緣子內(nèi)屏蔽

當(dāng)前第29頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)330kV絕緣子柱

330kV及以上的懸式絕緣子串一般也裝有均壓環(huán)絕緣子數(shù)決定于線路所要求的絕緣水平：35kV-3片110kV-7片200kV-13片330kV-19片500kV-28片

當(dāng)前第30頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)屏蔽電極的均壓原理1（均壓環(huán)）工程中應(yīng)用很多！當(dāng)前第31頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)屏蔽電極的均壓原理2（均壓環(huán)）a:只考慮對(duì)地電容CEb:只考慮對(duì)導(dǎo)線電容CLc:同時(shí)考慮CE和CL工程中應(yīng)用很多！當(dāng)前第32頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)pause當(dāng)前第33頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)2.6電力系統(tǒng)過(guò)電壓與絕緣配合

過(guò)電壓（overvoltage）電氣設(shè)備上出現(xiàn)的高于工作電壓的電壓按來(lái)源形式分類外部過(guò)電壓（雷電過(guò)電壓）：雷云放電內(nèi)部過(guò)電壓：在電力系統(tǒng)內(nèi)部，由于斷路器的操作或系統(tǒng)發(fā)生故障，使系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化，引起電網(wǎng)電磁能量的轉(zhuǎn)化或傳遞過(guò)電壓的幅值要比工作電壓高出許多（幾倍）過(guò)電壓對(duì)電力系統(tǒng)絕緣水平起著決定性作用必須采取必要的限制過(guò)電壓的措施當(dāng)前第34頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)絕緣水平與絕緣配合絕緣水平（絕緣強(qiáng)度）電氣設(shè)備能承受的試驗(yàn)電壓值通過(guò)耐壓試驗(yàn)予以確認(rèn)（交流、直流、沖擊）絕緣配合最終目的：確定電氣設(shè)備的絕緣水平綜合考慮電氣設(shè)備在電力系統(tǒng)中可能承受的各種電壓（工作電壓和過(guò)電壓）、限壓保護(hù)裝置的特性以及設(shè)備絕緣對(duì)各種作用電壓的耐受特性，合理地確定設(shè)備必要的絕緣水平，以使設(shè)備的造價(jià)、維修費(fèi)用和設(shè)備絕緣故障引起的事故損失，達(dá)到在經(jīng)濟(jì)上和安全運(yùn)行上總體效益最高的目的

當(dāng)前第35頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)技術(shù)過(guò)電壓限壓裝置特性絕緣耐受特性絕緣水平投資費(fèi)用維護(hù)費(fèi)用事故損失費(fèi)用經(jīng)濟(jì)當(dāng)前第36頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)2.6.1電力系統(tǒng)過(guò)電壓簡(jiǎn)介

雷電過(guò)電壓直擊雷過(guò)電壓：直擊輸電線路等，被擊物流過(guò)雷電流感應(yīng)雷過(guò)電壓：雷擊輸電線路附近的地面一般不會(huì)超過(guò)500kV當(dāng)前第37頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)雷電過(guò)電壓

直擊雷過(guò)電壓直擊輸電線路等，雷電流流過(guò)被擊物（<60米）感應(yīng)雷過(guò)電壓雷擊輸電線路附近的地面,通過(guò)電磁耦合一般不會(huì)超過(guò)500kV內(nèi)部過(guò)電壓

暫時(shí)過(guò)電壓:持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)操作過(guò)電壓:持續(xù)時(shí)間短，<0.1s操作過(guò)電壓一般不超過(guò)相電壓的3.5倍

2.6.1電力系統(tǒng)過(guò)電壓簡(jiǎn)介

當(dāng)前第38頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)當(dāng)前第39頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)2.6.1.1空載長(zhǎng)線的電容效應(yīng)引起的工頻過(guò)電壓

當(dāng)前第40頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)電容效應(yīng)在集中參數(shù)L、C串聯(lián)電路中，如果容抗大于感抗，即1/ωC>ωL，那么電路中將流過(guò)容性電流。電容上的電壓等于電源電勢(shì)加上電容電流流過(guò)電感造成的電壓降，這種電容電壓高于電源電勢(shì)的現(xiàn)象，稱為電容效應(yīng)?？蛰d長(zhǎng)線的電容效應(yīng)從分布參數(shù)的角度看，一條空載長(zhǎng)線可以看作由無(wú)數(shù)個(gè)串聯(lián)的,回路構(gòu)成。在工頻電壓作用下，線路的總?cè)菘挂话氵h(yuǎn)大于導(dǎo)線的感抗，因此線路各點(diǎn)的電壓均高于線路首端電壓，而且愈往線路末端電壓愈高。

當(dāng)前第41頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)Z：線路波阻抗，約300相位系數(shù)若線路末端開(kāi)路，即：

可得線路首末端電壓關(guān)系為

波長(zhǎng)諧振：線路末端電壓將趨于無(wú)窮大當(dāng)前第42頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)電源的容量的影響:1、無(wú)限大容量（Xs=0）2、有限大容量（Xs>0）加劇電容效應(yīng)

當(dāng)前第43頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)2.6.1.2中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)電弧接地過(guò)電壓

電力系統(tǒng)中60%以上的故障是單相接地故障隨著電網(wǎng)的發(fā)展和電壓等級(jí)的提高，單相接地電容電流隨之增加，一般6~10kV電網(wǎng)的接地電流超過(guò)30A，35~60kV電網(wǎng)的接地電流超過(guò)10A時(shí)電弧便難以自行熄滅

當(dāng)前第44頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)當(dāng)前第45頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)健全相的最大過(guò)電壓為3.5p.u.，故障相的最大過(guò)電壓為2.0p.u.。

當(dāng)前第46頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)限制過(guò)電壓的措施

消除電弧接地過(guò)電壓的根本途徑是消除間歇性電弧有效的方法是將中性點(diǎn)直接接地

采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)行方式消弧線圈是一電感線圈，接于系統(tǒng)的中性點(diǎn)處，基本作用是：

①補(bǔ)償流過(guò)故障點(diǎn)的電容電流，使電弧能自行熄滅，系統(tǒng)自行恢復(fù)正常工作狀態(tài)。②降低故障相上的恢復(fù)電壓上升的速度，減小電弧重燃的可能性。

當(dāng)前第47頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)消弧線圈的補(bǔ)償度：

脫諧度：

補(bǔ)償方式：1、欠補(bǔ)償（不采用，因易引發(fā)諧振）2、過(guò)補(bǔ)償（常采用）當(dāng)前第48頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)2.6.2過(guò)電壓的防護(hù)和限制措施

過(guò)電壓的類型較多產(chǎn)生的原因及特點(diǎn)各異其防護(hù)和限制措施也有所不同

當(dāng)前第49頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)2.6.2.1防雷裝置

避雷針避雷線避雷器接地網(wǎng)避雷針（線）的保護(hù)原理吸引雷電擊于自身，使其附近的處于保護(hù)范圍內(nèi)的被保護(hù)物（導(dǎo)線、設(shè)備、建筑物等）免遭雷擊；同時(shí)通過(guò)良好的接地裝置，將雷電流瀉入大地接地把設(shè)備與作為0電位參照點(diǎn)的地球作電氣上的連接當(dāng)前第50頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)接地分類①工作接地：電力系統(tǒng)為了運(yùn)行的需要，將電網(wǎng)某一點(diǎn)接地，其目的是為了穩(wěn)定對(duì)地電位與繼電保護(hù)上的需要。②保護(hù)接地：為了保護(hù)人身安全，防止因電氣設(shè)備絕緣劣化，外殼可能帶電而危及工作人員安全。③防雷接地：導(dǎo)泄雷電流，以消除過(guò)電壓對(duì)設(shè)備的危害④靜電接地：在可燃物場(chǎng)所的金屬物體，蓄有靜電后，往往爆發(fā)火花，以致造成火災(zāi)。因此要對(duì)這些金屬物體（如貯油罐等）接地當(dāng)前第51頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)接地裝置在大地表面土層中埋設(shè)金屬電極，這種埋入地中并直接與大地接觸的金屬導(dǎo)體，叫做接地體將接地體與需要接地的設(shè)備接地端連接起來(lái)，組成接地裝置接地電阻接地點(diǎn)處的電位U與經(jīng)接地裝置入地的接地電流I的比值（R＝U/I）是大地電阻效應(yīng)的總和（本體電阻+土壤電阻效應(yīng)）接地電阻越小越好

當(dāng)前第52頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)接地網(wǎng)：為了實(shí)現(xiàn)良好的接地，將多個(gè)水平接地體（如扁鐵）和垂直接地體（如鋼筋、鋼管）在地下連接起來(lái)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)避雷針、線、器均需要接地網(wǎng)接觸電壓（高1.8m,D0.8m）跨步電壓（D0.8m）當(dāng)前第53頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)避雷器（Arrester，Arr）

限制過(guò)電壓的保護(hù)裝置，實(shí)質(zhì)是放電器種類保護(hù)間隙管型避雷器閥型避雷器普通閥型（FS、FZ）、磁吹式（FCZ、FCD）金屬氧化物避雷器（又稱ZnO避雷器）不同類型的避雷器的保護(hù)特性存在明顯差別當(dāng)前第54頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)避雷器的保護(hù)原理

避雷器與被保護(hù)設(shè)備相并聯(lián)，當(dāng)避雷器上出現(xiàn)高于其動(dòng)作電壓的過(guò)電壓時(shí)，Arr先于被保護(hù)設(shè)備動(dòng)作放電，利用其非線性電阻（u=ciα），將過(guò)電壓限制在被保護(hù)設(shè)備絕緣能夠承受的范圍內(nèi)，從而保護(hù)了電氣設(shè)備當(dāng)前第55頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)避雷器閥片的伏安特性

當(dāng)前第56頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)閥型避雷器動(dòng)作過(guò)程當(dāng)前第57頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)2.6.2.2雷電過(guò)電壓的防護(hù)

感應(yīng)雷過(guò)電壓一般僅對(duì)35kV及以下電壓等級(jí)的電氣絕緣有威脅電力系統(tǒng)防雷的重點(diǎn)是直擊雷防護(hù)架空線路發(fā)電廠和變電所當(dāng)前第58頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)架空輸電線路防雷

任務(wù)采用技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的合理措施，使系統(tǒng)雷害降低到運(yùn)行部門能夠接受的程度具體原則和措施（四道防線）防止雷直擊導(dǎo)線避雷線、避雷針、改用電纜等防止雷擊塔頂或避雷線后引起逆閃絡(luò)

降低桿塔的接地電阻、增大耦合系數(shù)、加強(qiáng)線路絕緣、裝設(shè)避雷器等防止雷擊閃絡(luò)后轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的工頻電弧適當(dāng)增加絕緣子片數(shù)、采用中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地防止線路中斷供電自動(dòng)重合閘，或雙回路、環(huán)網(wǎng)供電等

當(dāng)前第59頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)耦合地線架空避雷線當(dāng)前第60頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)當(dāng)前第61頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)發(fā)電廠和變電所的防雷

雷害事故來(lái)源雷直擊發(fā)電廠或變電所雷擊輸電線路后產(chǎn)生的雷電波沿線路侵入防護(hù)直擊雷防護(hù)一般采用避雷針或避雷線范圍：電氣設(shè)備、建筑物等侵入波防護(hù)（行波保護(hù)）安裝避雷器以限制過(guò)電壓幅值采用進(jìn)線段保護(hù)以降低來(lái)波陡度對(duì)于縱絕緣更為薄弱的直配電機(jī)，在母線上增裝電容器以進(jìn)一步降低侵入波的陡度當(dāng)前第62頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)2.6.2.3內(nèi)部過(guò)電壓的限制措施

工頻過(guò)電壓的限制措施利用并聯(lián)電抗器補(bǔ)償空載線路的電容效應(yīng)利用靜止補(bǔ)償裝置（SVC）采用良導(dǎo)體地線降低輸電線路的零序阻抗諧振過(guò)電壓的限制措施電網(wǎng)的設(shè)計(jì)或運(yùn)行階段，盡量避免諧振條件的出現(xiàn)對(duì)于較難避免的鐵磁諧振過(guò)電壓，可安裝消諧器、阻尼電阻、改善電壓互感器的激磁特性操作過(guò)電壓的限制措施安裝消弧線圈高壓線路上裝設(shè)并聯(lián)電抗器采用帶有并聯(lián)電阻的斷路器裝設(shè)專門的避雷器當(dāng)前第63頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)單相接地系數(shù)當(dāng)前第64頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)2.6.3絕緣配合的方法

考慮不同電壓等級(jí)電網(wǎng)中過(guò)電壓的不同特點(diǎn)220kV以下電網(wǎng)，絕緣水平主要由大氣過(guò)電壓決定330kV及以上的超高壓絕緣配合中，操作過(guò)電壓將起主導(dǎo)作用特高壓電網(wǎng)中，絕緣水平甚至可能由工頻過(guò)電壓和長(zhǎng)時(shí)工作電壓決定絕緣配合的具體方法慣用法統(tǒng)計(jì)法簡(jiǎn)化統(tǒng)計(jì)法當(dāng)前第65頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)1）慣用法

原則（思想）按作用在絕緣上的最大過(guò)電壓和最小的絕緣強(qiáng)度的概念進(jìn)行絕緣配合辦法首先確定設(shè)備上可能出現(xiàn)的最危險(xiǎn)的過(guò)電壓，然后根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)乘上一個(gè)考慮各種因素影響和一定裕度的系數(shù)，從而決定絕緣應(yīng)耐受的電壓水平缺點(diǎn)慣用法確定的絕緣水平裕度較大（過(guò)大）當(dāng)前第66頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)2）統(tǒng)計(jì)法

思路視過(guò)電壓和絕緣強(qiáng)度均為隨機(jī)變量方法已知過(guò)電壓和絕緣放電電壓的概率分布計(jì)算出絕緣放電的概率和線路故障率在技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較的基礎(chǔ)上，確定絕緣水平特點(diǎn)能夠給出定量的安全裕度，確定的絕緣水平更趨合理和科學(xué)過(guò)電壓和絕緣放電電壓的概率分布很難獲得當(dāng)前第67頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)絕緣故障率的估算示意圖

過(guò)電壓概率密度函數(shù)絕緣放電概率函數(shù)當(dāng)前第68頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)3）簡(jiǎn)化統(tǒng)計(jì)法

思路假設(shè)已知過(guò)電壓和絕緣放電電壓的概率分布方法在假設(shè)的基礎(chǔ)上，計(jì)算故障率，進(jìn)而確定絕緣水平特點(diǎn)簡(jiǎn)化比較科學(xué)合理當(dāng)前第69頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)2.6.4輸變電設(shè)備和線路的絕緣水平

在變電所中，確定電力變壓器的絕緣水平是中心環(huán)節(jié)確定絕緣水平的基礎(chǔ)是避雷器的保護(hù)水平避雷器的保護(hù)水平雷電沖擊保護(hù)水平（BIL）操作沖擊保護(hù)水平（BSL）分別為對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)沖擊放電電流作用下，避雷器上呈現(xiàn)的最高電壓（殘壓）絕緣水平=K.U殘K的影響因素（1.25~1.4）避雷器和被保護(hù)設(shè)備之間的距離避雷器參數(shù)和性能的變化設(shè)備絕緣的老化安全裕度當(dāng)前第70頁(yè)\共有76頁(yè)\編于星期一\17點(diǎn)3～500kV輸變電設(shè)備的基準(zhǔn)絕緣水平

額定電壓最高工作電壓額定操作沖擊耐受電壓額定雷電沖擊耐受電壓額定短時(shí)工頻耐受電壓有效值（kV）峰值（kV）相對(duì)地過(guò)電壓（p.u.）峰值（kV）有效值（kV）ⅠⅡⅠⅡ33.5－－2040101866.9－－406020231011.5－－607528301517.5－－7510538402023.0－－－125－503540.5－－－185/200*－806369.0－－－3