提高气体间隙击穿电压的措施

A
10
3、含水量
水分是SF6气体中危害最大的杂质，因为： ➢水分会影响气体的分解物 ➢与HF形成氢氟酸，引起材料的腐蚀与导致机械 故障 ➢低温时引起固体介质表面凝露，使闪络电压急 剧降低
A
11
控制气体含水量的措施： ➢避免在高湿度气体条件下进行装配工作； ➢安装前所有部件都要经过干燥处理； ➢保证良好的密封，否则会使设备内的SF6气 体泄漏到大气中去，而大气中的水气也会渗入 设备内。
增大。绝缘子表面上不断延伸发展局部电弧（称
为爬电），一旦达到某一临界长度时，自动贯穿
A
21
输电电压等级与输送自然功率 以220kV 输送自然功率132MW为基准
输送电压(kV) 220 330 500 765 1100 150 0
输送能力比较 1 2.23 6.5 16.7 39.24 75.3
值
54
0
6倍多
6倍
A
22
三、要采用高电压首先要解决的技术问题是什 高么电？压下的绝缘问题。因为在电力系统三大技
一片绝缘子上分担的电压为11.5%相电压，即
24.1kV,已经超过起晕电压。为什么电压分布是
不均匀的呢？
A
35
五、绝缘子串上的电位分布
电容：任意两点之间 有电位差、又存在中 间介质的话就可以等 效出电容。
通常绝缘子的等效电容为 50—70pF，绝缘子与铁塔 之间的等效电容为4-5pF，
A
36
五、绝缘子串上的电位分布
A
No Image
No 5 Image
在冲击电压下，屏障的作用要小一些，因为 这时积聚在屏障上的空间电荷较少。
显然，屏障在均匀或稍不均匀电场的场合 就难以发挥作用了。
No
A
No
6 Image
Image
（三）影响击穿场强的其它因素
气体绝缘电气设备的设计场强值远低于理论击 穿场强，这是因为有许多影响因素会使它的击穿场 强下降。此处仅介绍其中两种主要影响因素，即电 极表面缺陷和导电微粒。
No
A
No
8 Image
Image
除了表面粗糙度外，电极表面还会有其它零星 的随机缺陷，电极表面积越大，这类缺陷出现的概 率也越大。所以电极表面积越大，SF6气体的击穿 场强越低，这一现象被称为“面积效应”。
2.导电微粒 设备中的导电微粒有两大类，即固定微粒和自
由微粒，前者的作用与电极表面缺陷相似，而后者 因会在极间跳动而对SF6气体的绝缘性能产生更大的 不利影响。
A
15
引 言：
线路落雷后
如果发生闪络并形成短 路，断路器要跳闸
形成入侵波入侵变电所
A
16
• 输电线路中雷害的方式有两种：一种是雷击于 线路引起的直击雷过电压；另一种是由于电磁 感应引起的感应雷过电压。
雷直击线路
雷击杆塔塔顶 绕击
雷击线路档距中间
雷击大地形成的
感应雷
雷击杆塔形成的
A
17
• 输电线路防雷性能的好坏用耐雷水平和 雷击跳闸率来描述。
3、绝缘限制了电力系统的投资。
A
23
四、如何解决绝缘问题？
1、寻找和研制新型的绝缘材料； 例：由于瓷吹避雷器使作用在被保护设备上的残压降 低，使原设计额定电压为400 kV的输变电系统升压为 500 kV的系统。
2、限制作用在绝缘上的过电压。
而绝缘被破坏的最主要原因就是电力系统过电压。
A
24
五、高电压技术课程讲授的两个问题： 绝缘问题和过电压问题是本课程的
低的，因为击穿电压的增加速度没有距离增加的
2、速在度极不快均。匀电场的情况下，不管棒-板间隙或是不同直径
的球-板间隙，击穿电压和距离的关系曲线都比较接近。就是 说，在极不均匀电场中，击穿电压主要决定于间隙距离，而 与电极形状的关系不大。因此在工程实践中常用棒-板或棒-棒 这两种类型间隙的击穿特性曲线作为选择绝缘距离的参考。
屏障的作用取决于它所拦住的与电晕电极同号 的空间电荷，这样就能使电晕电极与屏障之间的空 间电场强度减小，从而使整个气隙的电场分布均匀 化。
No
A
No
2 Image
Image
如图，虽然这时屏障与另一 电极之间的空间电场强度反而增 大了，但其电场形状变得更象两 块平板电极之间的均匀电场，所 以整个气隙的电气强度得到了提 高。
由于导线与绝缘 子铁脚之间也存 在电位差，同样 存在着杂散电容， 此电容一般为0.51 pF.
Байду номын сангаас
A
37
七、绝缘子污染状态下的沿面放电 （污闪）
环境应力：雨、露、雪、雾、风等气候条件和工业 粉尘、废气、自然盐碱、灰尘、鸟粪等污秽物的污 染。 闪络形成：毛毛雨、雾、露等不利天气时，污层
将被水分湿润，电导增大，工作电压下泄漏电流
1.电极表面缺陷 图2—19表示电极
表面粗糙度Ra对SF6，气 体电气强度Eb的影响。
A
No Image
No 7 Image
可以看出：GIS的工 作气压越高，则Ra对Eb 的影响越大，因而对电 极表面加工的技术要求 也越高。
电极表面粗糙度大时，表面突起处的局部电场 强度要比气隙的平均电场强度大得多，因而可在宏 观上平均场强尚未达到临界值时就诱发击穿。
3、在工频电压作用下，棒-板间隙的击穿总是发生在棒的极性
为正、电压达幅值时，并且其击穿电压（幅值）和直流电压下
的正棒-负板的击穿电压相近。棒-棒间隙的平均击穿场强为
3.8kV（有效值）/cm或5.36kV（幅值）/cm，棒-板间隙稍低一
些，约为3.35kV（有效值）/cm或4.8kV（幅值）/cm。
2、分析：（针极为正、板极为负）针极附近产生
的电晕，带电粒子定向运动，正离子向板极运动，
由于速度慢，就在针极附近形成电荷积累区，使
未游离区的电场强度增大，而导致击穿电压降低。
A
32
试验数据
1、均匀电场的击穿场强为30kV/cm，极不均匀电 场的平均击穿场强为5 kV/cm。随着间隙距离的
增大，击穿电压随着增大，但击穿场强是随着降
No
A
No
12 Image
Image
五、六氟化硫混合气体 ➢SF6气体价格较高 ➢液化温度不够低 ➢对电气不均匀度太敏感
目前国内外都在研究SF6混合气体，以期在某 些场合用SF6混合气体来代替SF6气体
目前已获工业应用的是SF6-N2混合气体，主 要用作高寒地区断路器的绝缘媒质和灭弧材料， 采用的混合比通常为50%：50%或60%：40%。
两大内容。
A
25
一、补充的基本概念 1、放电：在电场的作用下由于游离使流过电介质
电流增大的现象。
2、击穿：电介质在电场作用下丧失其绝缘性能，形 成沟通两极的放电。
3、击穿电压：使电介质失去其绝缘性能所需要的最 低、临界、外加电压。
A
26
4、击穿场强：在均匀电场中，使电介质失去 其绝缘性能所需要的最低、临界、外加电场强 度。
三、采用屏障
由于气隙中的电场分布和气体放电的发展过程 都与带电粒子在气隙空间的产生、运动和分布密切 有关，所以在气隙中放置形状和位置合适、能阻碍 带电粒子运动和调整空间电荷分布的屏障，也是提 高气体介质电气强度的一种有效方法。
No
A
No
1 Image
Image
屏障用绝缘材料制成，但它本身的绝缘性能 无关紧要，重要的是它的密封性(拦住带电粒子的 能力)。它一般安装在电晕间隙中，其表面与电力 线垂直。
A
No Image
No 3 Image
有屏障气隙的击穿 电压与该屏障的安装位 置有很大的关系。以 “棒一板”气隙为例， 最有利的屏障位置在 x=(1/5～1/6)d处，这 时该气隙的电气强度在 正极性直流时约可增加 为2～3倍。
A
No Image
No 4 Image
但当棒为负极性 时，即使屏障放在最 有利的位置，也只能 略微提高气隙的击穿 电压(例如20％)，而 在大多数位置上，反 而使击穿电压有不同 程度的降低。
A
33
以330kV线路用19片绝缘
子为例：相电压为209.5kV,
如果每片绝缘子分担的电压
相等,则每片绝缘子分担的
电压约为11kV。盘式绝缘
子的起晕电压为22—25kV，
按理说330kV线路绝缘子上
不应该发生电晕，但事实上，
330kV线路在正常设计A 和运
34
五、绝缘子串上的电位分布
其原因是绝缘子上的电位分布是不均匀的，第
第六章 输电线路防雷
输电线路是电力系统的动脉。由于线路很 长，地处旷野、容易遭受雷击。因此电力系统 的雷害事故多发生在线路上。
•内容提要：
1、输电线路雷害的方式有那些？ 2、输电线路中感应雷过电压是怎样形成的？ 3、输电线路的耐雷水平有多高？ 4、线路的雷击跳闸率是多少？ 5、输电线路的防雷措施有哪些？
5、绝缘强度：电介质不失去其绝缘性能所 能承受的最高、临界、外加电场强度。
6、绝缘水平：电气设备出厂时保证承受的试
验电压。
A
27
三、伏安特性曲线
伏安特性曲线：电介质在电场作 用下，流过电介质的电流与外加电 压的关系曲线。
A
28
2、伏安特性曲线
I A
0 UA
C B UB UC
O~A段：电流随着电压 的升高而增大，但此时 电流很小，饱和电流密 度为10-19A/cm2的数量级。 电阻率达1022Ω·m，空气 处于良好的绝缘状态， 流过间隙的电流为泄漏 U 电流。
No
A
No
9 Image
Image
吸附分解物和吸附水分
常用的吸附剂有： 活性氧化铝和分子筛