《過電壓及絕緣》課件

過電壓及絕緣電力系統(tǒng)中常會出現(xiàn)各種過電壓現(xiàn)象,這可能會對電力設(shè)備的絕緣造成嚴重損害。了解過電壓的種類及成因,并采取有效的絕緣保護措施,對于確保電力系統(tǒng)的安全可靠運行至關(guān)重要。課程大綱課程概述本課程將全面介紹電力系統(tǒng)中過電壓及絕緣的基礎(chǔ)知識,涉及過電壓的概念、種類,絕緣的原理和作用,以及相關(guān)的材料、設(shè)計和檢測方法。課程大綱課程主要包括過電壓的概念和種類、絕緣的基本原理和作用、常用絕緣材料、絕緣設(shè)計與檢測、以及過電壓保護措施等內(nèi)容。學習收獲通過學習本課程,學生將能夠理解和掌握電力系統(tǒng)絕緣的基礎(chǔ)知識,提高安全運行和維護的能力。1.過電壓的概念和種類什么是過電壓？過電壓是指電壓超出正常工作范圍的異常升高。這可能由于各種原因引起,如雷擊、開關(guān)操作或設(shè)備故障等。過電壓的主要種類常見的過電壓包括雷電過電壓、開關(guān)過電壓和內(nèi)部過電壓等。它們由不同的原因?qū)е?對設(shè)備的危害也各不相同。識別和預防過電壓充分了解各種過電壓的特點和成因,并采取有效的防護措施,是確保設(shè)備安全運行的關(guān)鍵。什么是過電壓定義過電壓是指電力系統(tǒng)中電壓超過正常值的一種異常電壓狀態(tài)。它可能產(chǎn)生于電網(wǎng)故障、天氣條件惡劣或設(shè)備故障等情況。危害過電壓會對電氣設(shè)備的絕緣造成損壞,引發(fā)短路、火災等嚴重后果,因此需要采取有效的防護措施。過電壓的種類雷電過電壓由于雷電擊中電網(wǎng)或其附近,產(chǎn)生的瞬時高電壓,可能造成絕緣擊穿和設(shè)備損壞。開關(guān)過電壓電網(wǎng)上開關(guān)操作或負載突變導致的過電壓,可能引起絕緣破壞和設(shè)備故障。內(nèi)部過電壓由于電機啟動、電容器投入等原因,造成電網(wǎng)內(nèi)部瞬時過電壓,也會對絕緣產(chǎn)生危害。雷電過電壓雷電產(chǎn)生雷電在大氣放電過程中產(chǎn)生,可導致瞬時高電壓沖擊電網(wǎng)系統(tǒng)。傳輸影響雷電過電壓可通過輸電線路直接傳導至電網(wǎng)各個部位,造成設(shè)備損壞。防護措施采取有效的避雷和接地系統(tǒng)是抵御雷電過電壓的關(guān)鍵防護手段。開關(guān)過電壓定義開關(guān)過電壓是由于電路中元件的開閉合而產(chǎn)生的暫態(tài)過電壓。它通常發(fā)生在電機、變壓器等電磁設(shè)備的電路中。原因開關(guān)過電壓是由于電感性負載的電流突然中斷或電容性負載的電壓突然改變所導致的。這種過程中會產(chǎn)生電磁能量的突然釋放。危害開關(guān)過電壓會對電路元件的絕緣強度造成破壞,導致電氣設(shè)備的故障和絕緣損壞。因此需要采取有效的過電壓保護措施。防護措施可以采用避雷器、RC吸收電路、浪涌吸收二極管等措施來抑制開關(guān)過電壓。合理的電路設(shè)計也很重要。內(nèi)部過電壓電路故障電路發(fā)生短路、接地等故障時會產(chǎn)生高頻過電壓，對設(shè)備絕緣造成嚴重損害。諧振過電壓電力系統(tǒng)中存在自振電路時，會出現(xiàn)諧振過電壓，極易破壞設(shè)備絕緣。電磁感應變壓器、電動機等電磁設(shè)備發(fā)生故障時會產(chǎn)生高水平的感應電壓，威脅絕緣安全。絕緣的原理和作用絕緣的基本原理絕緣材料具有高電阻,能夠阻隔電流通過,使電路中的各部分保持預期的電勢差。絕緣的重要作用絕緣可以防止電路短路,保護人身安全,并確保電氣設(shè)備正常工作。絕緣的分類絕緣材料可劃分為固體、液體和氣體三大類,各有其特點和應用場合。絕緣的基本原理表面放電絕緣材料表面會發(fā)生局部放電,導致材料漸漸老化和降低絕緣強度。需要選用合適的絕緣材料并注重表面處理。分子結(jié)構(gòu)絕緣材料的分子結(jié)構(gòu)必須牢固,能夠抵抗外加電場的沖擊,維持良好的絕緣性能。電荷極化當外加電場作用于絕緣材料時,材料內(nèi)部電子會發(fā)生偏移和極化,產(chǎn)生對抗電場的作用力。絕緣的作用安全性良好的絕緣可以有效隔離帶電體,防止觸電事故發(fā)生。電力傳輸絕緣是電力系統(tǒng)中不可或缺的組成部分,確保電力安全可靠傳輸。設(shè)備保護絕緣可以防止設(shè)備因過電壓、漏電等因素而損壞,延長設(shè)備壽命。絕緣的分類固體絕緣例如塑料、橡膠、陶瓷等,廣泛應用于電力設(shè)備中。液體絕緣如變壓器油、電纜絕緣油等,具有良好的絕緣性能。氣體絕緣如SF6氣體,能夠在較小的空間內(nèi)承受較高的電壓。常用絕緣材料固體絕緣材料包括塑料、橡膠、陶瓷等材料,具有優(yōu)良的絕緣性能和機械強度,廣泛應用于電力系統(tǒng)中。液體絕緣材料主要包括機油、變壓器油等,可填充設(shè)備內(nèi)部空隙,起到絕緣和冷卻的作用。氣體絕緣材料像六氟化硫等氣體具有優(yōu)異的絕緣性能,可用于高壓設(shè)備的絕緣,提高設(shè)備的可靠性。固體絕緣材料紙及紙質(zhì)化合物紙是一種常見的固體絕緣材料,具有良好的機械強度和絕緣性能。各種紙質(zhì)化合物如紙板、薄膜等也廣泛應用于電氣設(shè)備的絕緣。塑料與樹脂塑料和樹脂材料具有優(yōu)良的絕緣性、化學穩(wěn)定性和機械強度,如聚乙烯、聚氯乙烯等廣泛用于電纜和電器絕緣。陶瓷與玻璃陶瓷和玻璃是優(yōu)質(zhì)的固體絕緣材料,具有耐高溫、耐化學腐蝕等優(yōu)點,常用于電力設(shè)備和電子元器件的絕緣。絕緣油漆各種絕緣漆涂料也是固體絕緣材料,可以形成堅固、耐電暈的絕緣涂層,廣泛應用于電器設(shè)備。液體絕緣材料1絕緣油絕緣油是電力系統(tǒng)中常用的液體絕緣材料,具有良好的絕緣性、冷卻性和耐化學性能。2硅油硅油具有優(yōu)異的耐高溫性和穩(wěn)定性,常用于電力設(shè)備的絕緣與潤滑。3礦物油礦物油價格相對較低,為常見的電力變壓器絕緣油。需定期檢查和更換。4SF6氣體SF6氣體是一種優(yōu)異的絕緣和滅弧介質(zhì),廣泛應用于開關(guān)設(shè)備和變壓器。氣體絕緣材料硫六氟化物硫六氟化物是一種常見的氣體絕緣材料,具有優(yōu)異的絕緣性能和安全性,廣泛應用于高壓電力設(shè)備中。干燥空氣干燥空氣也可用作絕緣材料,具有良好的絕緣性能和化學穩(wěn)定性,成本較低,應用廣泛。氮氣氮氣作為絕緣氣體具有優(yōu)良的絕緣性能和不燃性,可廣泛應用于高壓電力設(shè)備和變壓器的絕緣。絕緣設(shè)計與檢測1絕緣設(shè)計的基本原則在電力設(shè)備和系統(tǒng)中,絕緣設(shè)計需要遵循安全性、經(jīng)濟性和可靠性的基本原則,以確保設(shè)備的長期穩(wěn)定運行。2絕緣材料的選擇選擇適合的絕緣材料是關(guān)鍵,需要考慮工作電壓、溫度、濕度等實際運行條件,并兼顧材料的機械強度和電氣特性。3絕緣結(jié)構(gòu)的優(yōu)化合理設(shè)計絕緣結(jié)構(gòu),既要滿足電氣性能要求,又要兼顧制造工藝和成本,確保絕緣系統(tǒng)的整體性能可靠。絕緣設(shè)計的基本原則選擇合適的絕緣材料根據(jù)工作環(huán)境、電壓等因素,選擇具有適當絕緣強度和耐壓性能的絕緣材料,確保安全可靠的絕緣效果。保證足夠的絕緣距離根據(jù)工作電壓,合理設(shè)計電氣部件之間的絕緣距離,以防止電弧放電和過電壓破壞絕緣。設(shè)計合理的絕緣層對于復合絕緣結(jié)構(gòu),要合理設(shè)計絕緣層的厚度和材質(zhì),確保整體絕緣性能達標。絕緣的測試方法電壓試驗對絕緣性能進行測試,通常采用施加一定電壓的方式。這可以檢測絕緣層的擊穿強度和耐壓性能。泄露電流測試測量絕緣件在施加電壓下的微小電流泄漏,可以評估其絕緣完整性。紅外熱成像檢測利用紅外熱成像技術(shù)可以發(fā)現(xiàn)絕緣層存在的局部缺陷和熱點,為絕緣性能提供全面評估。局放檢測測量絕緣材料在高電壓下產(chǎn)生的局部放電,可以反映絕緣層的老化程度和缺陷情況。絕緣失效的判斷性能測試通過對絕緣材料的性能測試,可以檢測出絕緣材料是否存在缺陷或老化。擊穿電壓測量絕緣材料的擊穿電壓,可以判斷其絕緣性能是否滿足要求。微觀檢查通過顯微鏡對絕緣材料進行微觀檢查,可以發(fā)現(xiàn)內(nèi)部缺陷和結(jié)構(gòu)變化。5.過電壓保護措施1避雷器的作用和種類避雷器能夠有效吸收和釋放過電壓,保護電力設(shè)備免受損害。常見的有氧化鋅避雷器和間隙型避雷器等。2防雷接地的重要性良好的防雷接地系統(tǒng)能夠?qū)⑦^電壓安全地引導至大地,減少對電力系統(tǒng)的傷害?？茖W設(shè)計接地網(wǎng)至關(guān)重要。3其他過電壓保護措施除了避雷器和接地系統(tǒng),還可采用浪涌保護器、電壓限制器等設(shè)備來防范過電壓發(fā)生。選用合適的保護措施很關(guān)鍵。避雷器的作用和種類保護作用避雷器能夠吸收過電壓,防止雷電對電力系統(tǒng)設(shè)備的損壞,保護電網(wǎng)和電力設(shè)備的安全運行。短路保護當絕緣故障發(fā)生時,避雷器可以及時限制短路電流,維護系統(tǒng)的正常運行。種類多樣常見的避雷器包括氧化鋅避雷器、硫化鋅避雷器等,能夠應對不同的過電壓情況。防雷接地的重要性保護電氣設(shè)備良好的防雷接地系統(tǒng)可以將雷電過電壓導入大地,防止其對電氣設(shè)備造成破壞。確保人身安全防雷接地還可以防止雷電導致人員觸電,保護生命安全。增強系統(tǒng)可靠性有效的防雷接地是確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵措施之一。其他過電壓保護措施避雷針避雷針能吸引并引導雷電安全地通過接地系統(tǒng)進入地下,保護建筑物免遭雷電危害。浪涌保護器浪涌保護器能夠吸收和消散過電壓,保護電子設(shè)備免受損壞。隔離變壓器隔離變壓器能夠隔離電源系統(tǒng),防止過電壓從一端傳到另一端,保護電氣設(shè)備。案例分析與總結(jié)通過分析典型的過電壓及絕緣失效案例,總結(jié)常見的問題和應對措施,為讀者提供實踐指導。實際案例分析工廠電氣系統(tǒng)過電壓事故某工廠近期發(fā)生一起因閃電導致的過電壓事故。導致大量電氣設(shè)備損壞,生產(chǎn)中斷并造成巨大經(jīng)濟損失。這突出了加強過電壓保護的重要性。變電站絕緣擊穿事故一起變電站絕緣擊穿事故導致大規(guī)模停電。分析發(fā)現(xiàn)是由于絕緣材料老化、缺乏定期檢