电气绝缘特性与劣化
挂网绝缘子性能比较及劣化防范对策
挂网绝缘子性能比较及劣化防范对策【摘要】本文对目前挂网运行的三种线路绝缘子运行性能进行了分析比较，对绝缘子劣化形成原因和绝缘子掉串产生原因进行深入探讨，提出相应劣化防治措施和对策建议。
【关键词】绝缘子；性能比较；劣化分析；掉串原因；防范对策0 引言挂网绝缘子在长期运行中会受到雷击、污秽、鸟害、冰雪、高湿、温差等环境因素的影响，在电气上承受强电场、雷电冲击电流、工频电弧电流的作用，在机械上承受长期工作荷重载、综合荷载、导线舞动等机械力的作用，其绝缘性能和机械承载能力的好坏将直接影响到整条线路的安全稳定。
目前我国架空线路广泛使用的绝缘子主要有三种即瓷绝缘子、玻璃绝缘子和复合绝缘子，研讨三种挂网绝缘子在运行中出现的问题及对策措施，对提高电网线路运行可靠性很有必要。
1 绝缘子介质材料瓷绝缘子无机绝缘材料是采用高质量的塑性黏土加石英砂和微晶化岗岩，经过一定配方，使介质特性改善，在绝缘子表面覆以厚薄均匀而光亮的瓷釉，经过1300℃左右烧结，使之成为耐压强度高、绝缘性能好的的瓷质材料。
泥坯经高温烧结成一种多晶体，其显微结构由多晶体、玻璃相和气孔组成，是一种非均质材料。
但这种高硅质瓷质绝缘子的抗弯和抗拉强度较低，在介质材料配方中增加适量的氧化铝，瓷绝缘子抗弯和抗拉强度得到了明显提高。
玻璃绝缘子用的介质材料是细粒石英砂、白云石、石灰石和长石等矿物原料，以及纯碱、碳酸钾、氟硅酸钠和芒硝等化工原料，按钢化玻璃的配方要求配制，经过1500℃左右高温熔融成透明的玻璃体后，进行钢化技术热处理，使制品预应力均匀分布，这样就提高了它的机电强度和冷热性能。
复合绝缘子硅橡胶伞裙为高分子聚合物，主要成份是聚硅氧烷，是以Si-O 键为主链的有规则重复排列的长键有机基聚合物，硅橡胶分子主链中的Si-O链的离解能比一般高分子有机材料高得多，其有机侧基无不饱和链，因此硅橡胶的化学稳定性高，具有优良的耐高温性和耐热氧化性，可以在200℃下长期工作，有优异的耐臭氧老化性和耐紫外线光照，户外暴晒若干年后性能无变化。
绝缘特性试验
5外施交流耐压试验
5.1目的：为保证出厂的电气设备安全可靠 运行，必须使得设备的绝缘电气强度符 合要求，即考核设备在正常工作和非正 常状态下（如遭雷电过电压、操作过电 压）能安全可靠运行，因此需对设备进 行短时工频耐压的试验。
5外施交流耐压试验
5.2原理： 短时工频耐受电压试验是对绝缘施加一 次相应的额定耐受电压（有效值），其 持续时间为1min。 外施耐压试验时，被试绕组及其引线或 相连元件均承受同一试验电压，而非被 试绕组则短路接地。外施耐压试验的目 的是考核绕组对地和绕组之间的主绝缘 强度 。
T D1
1 Uo Um 2
C D2
RL
U D 2U m
D1 T D2
Uo Um
C
RL
UD Um
D3
D4
29
二 倍压整流回路T
T
V1
1
C1
2
V2 C2
3
C1
V1
V2
(a) 两倍电压
T V2
V3
（b)两倍电压
C2 C1
V1
C3
带上负载后，三种倍 压装置的输出电压会 降低，并出现脉动
5外施交流耐压试验
在试验过程中如果发生放电或击穿，则 应立即切断电源，因为放电或击穿后产 生的过电压可能导致试品损坏。
5外施交流耐压试验
5.4外施耐压试验结果的判断： 在外施耐压试验时，如果未发现内部绝缘击空或 局部损伤，则试验合格。目前，在工频耐压试验 中主要还是依赖仪表指示的变化和被试品有否异 常声响来进行判断。在试验过程中，仪表指示稳 定不变，被试品无异常声响则可以判断试品通过 外施耐压试验。如果仪表指示发生变化，被试品 内部有放电声响则说明有问题，未能通过试验。 在试验过程中，如仪表无明显变化，但试品内部 有异响，应重复试验，并找出原因，消除异响。
电气设备绝缘试验
电气设备绝缘试验
•3.6 交流耐压试验
耐压试验
对绝缘施加一个比工作电压高得多的电压 进行试验。在试验过程中可能引起设备绝 缘的损坏，故又称破坏性试验。
为避免设备损坏，耐压试验要在非破坏性 试验后进行，即在非破坏试验合格后方允 许进行。
处于低电位，调试方便安全，主要用于实验室试验
•反接线：Ｄ点接高压，Ｃ点接地，试品一端直接接地。电桥本体应有
高绝缘强度，有可靠的接地线 ，适用于现场试验
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电气设备绝缘试验
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•正接线
电气设备绝缘试验
•西林电桥反接线
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现场试验中：有许多 一端接地的试品，如 敷设在地下的电缆及 摆在地面的重大电气 设备，要改成对地绝 缘是不可能的，只能 改变电桥回路的接地 点。这样就产生了一 种反接法的西林电桥
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电气设备绝缘试验
5）测量介损的功效
测量介损能有效地发现的缺陷：
（1）绝缘受潮 （2）穿透性导电通道 （3）绝缘内含气泡的游离、绝缘分层、脱壳等 （4）老化劣化，绕组上附积油泥 （5）绝缘油脏污、劣化等
测量介损不易发现的局部性缺陷：
（1）非穿透性局部损坏（测介损时没有发生局部放电） （2）很小部分绝缘的老化劣化 （3）个别的绝缘弱点
电气设备绝缘试验
•4). 测量的影响因素
•（1）温度的影响——尽可能在10~30℃的条件下测量
•（2）试验电压的影响——测量 与
•
于判断绝缘的状态和缺陷的类型，图3-13
的关系，有助
•（3）试品表面泄漏的影响——将试品擦拭干净，必要时
•
加屏蔽
•（4）试品电容量的影响——对电容量大的试品，测
电气设备绝缘试验
需对绝缘进行各种试验和检测，通称为绝缘预防性试验。
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电气设备绝缘试验
绝缘的测试和诊断技术分类：
1）按照对设备造成的影响程度分类（两类）
非破坏性试验，亦称绝缘特性试验：在较低电压下或用
其它不会损伤绝缘的方法测量绝缘的不同特性，采用综合 分析的方法来判断绝缘内部的缺陷
处于低电位，调试方便安全，主要用于实验室试验
•反接线：Ｄ点接高压，Ｃ点接地，试品一端直接接地。电桥本体应有
高绝缘强度，有可靠的接地线 ，适用于现场试验
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•正接线
电气设备绝缘试验
•西林电桥反接线
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现场试验中：有许多 一端接地的试品，如 敷设在地下的电缆及 摆在地面的重大电气 设备，要改成对地绝 缘是不可能的，只能 改变电桥回路的接地 点。这样就产生了一 种反接法的西林电桥
泄漏电流值发生剧增 •3—有集中性缺陷；4—有危险的集中性缺陷
的试验电压值愈低。
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电气设备绝缘试验
•1)泄漏电流实验接线图
•T
•~
•V
•b
•kV
•a
•a接线：测量准确，μA 表在低压侧， •读数操作安全，但试品不接地
•b接线：试品一端接地，测量系统在高压侧。为防止测量系统和试品高压侧电 极及引线的电晕，需加屏蔽。仪表在高压侧，操作观察时特别注意安全
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电气设备绝缘试验
•介质的吸收现象
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电气设备绝缘试验
•电压按电容反比分配 •电压按电阻正比分配
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电气绝缘基本知识
• • • • •
为了全面表示固体电工绝缘材料的类别、 品种 和耐热等级, 用四位数字表示绝缘材料的型号: 第一位数字为分类代号, 以表 1-8中的分类代号 表示; 第二位数字表示同一分类中的不同品种; 第三位数字为耐热等级代号; 第四位数字为同一种产品的顺序号， 用以表示 配方、 成分或性能上的差别。
• 固体绝缘材料按其其化学性质不同，可分为无机 绝缘材料、有机绝缘材料和混合绝缘材料。常用 的无机绝缘材料有：云母、石棉、大理石、瓷器、 玻璃、硫黄等，主要用作电机、电器的绕组绝缘、 开关的底板和绝缘子等。有机绝缘材料有：虫胶、 树脂、橡胶、棉纱、纸、麻、人造丝等，大多用 以制造绝缘漆，绕组导线的被覆绝缘物等。混合 绝缘材料为由以上两种材料经过加工制成的各种 成型绝缘材料，用作电器的底座、外壳等。
• 绝缘耐压强度：绝缘体两端所加的电压越高，材 料内电荷受到的电场力就越大，越容易发生电离 碰撞，造成绝缘体击穿。使绝缘体击穿的最低电 压叫做这个绝缘体的击穿电压。使1毫米厚的绝缘 材料击穿时，需要加上的电压千伏数叫做绝缘材 料的绝缘耐压强度，简称绝缘强度。由于绝缘材 料都有一定的绝缘强度，各种电气设备，各种安 全用具（电工钳、验电笔、绝缘手套、绝缘棒 等），各种电工材料，制造厂都规定一定的允许 使用电压，称为额定电压。使用时承受的电压不 得超过它的额定电压值，以免发生事故。
• 电气设备绝缘可分为自恢复绝缘和非自恢 复绝缘两大类。自恢复绝缘的绝缘性能破 坏后可以自行恢复，一般是指空气间隙和 与空气接触的外绝缘。非自恢复绝缘放电 后其绝缘性能不能自行恢复，通常是由固 体介质、液体介质构成的设备内绝缘。
• 绝缘材料的作用是在电气设备中把电势不 同的带电部分隔离开来。因此绝缘材料首 先应具有较高的绝缘电阻和耐压强度，并 能避免发生漏电、击穿等事故。其次耐热 性能要好，避免因长期过热而老化变质； 此外，还应有良好的导热性、耐潮防雷性 和较高的机械强度以及工艺加工方便等特 点。根据上述要求，常用绝缘材料的性能 指标有绝缘强度、抗张强度、比重、膨胀 系数等。
高压电气设备绝缘性能检测及注意事项
高压电气设备绝缘性能检测及注意事项摘要:高压电气设备的运行环境复杂，易出现设备物理磨损与化学侵蚀等问题，导致设备绝缘性能下降，不仅容易引发触电和短路事故，也影响电力正常运行，引发人员安全威胁。
加大对高压电气设备绝缘性能的检测，正确选择检测方法，并掌握检测的关键点，才能提高检测的有效性，电气设备的正常使用、电力系统的稳定运行才更具保障[1]。
关键词:电气设备；绝缘；预防性试验引言近年来，我国的电力行业发展迅猛，随着社会对用电需求的不断增加，电力系统能够安全稳定运行成为重中之重。
目前，倡导通过对电气设备进行绝缘预防性试验，以便于掌握这些电气设备存在的缺陷，预测这些安全隐患的发展趋势以及设备的寿命，及时进行检修，进而保证电气设备的稳定安全运行[2]。
1高压电气设备绝缘检测的重要性电力高压电气设备的绝缘检测根据被检测电气设备的电压高低，可以分为绝缘耐压检测和绝缘特性检测，两者的区别在于前者是破坏性检测，后者是非破坏性检测，后者应用更广。
借助绝缘检测及时发现电气设备绝缘内部的缺陷，进一步探明介质损耗原因、绝缘电阻状态、部分放电的具体情况等。
面向电力高压电气设备开展绝缘检测，是为了确保电气设备绝缘性能良好，确保设备运行的稳定与安全。
2常见的高压电气设备绝缘检测方法2.1交流耐压检测交流耐压检测是当前较为常见的电气绝缘性能检测方法。
检测时被试品进入检测回路，电压逐渐升高，达到额定值后保持1min，后电压迅速降至0，在规定时间范围内，如果被试品绝缘器没有被击穿，表面有闪络，则认为绝缘性能可。
该检测方法不仅有效判断电气设备的绝缘性能，且能发现设备的局部缺陷。
其不足在于耐压检测中绝缘带可能受到损伤，因此在开展工频交流耐压检测前须提前进行介质损耗因数检测、绝缘电阻检测。
电气设备在长期运行中受机械振动、电场及温度的影响，电力设备的绝缘性能呈逐渐劣化的趋势，劣化既可以是整体，也可以是部分，最终引发电气设备的缺陷。
交流耐压检测属于典型的预防性检测，在检测中也常常出现检测仪表变化不明显但内部有异响的问题，需要重复检测，最终查找原因，消除异响。
【干货】电气设备绝缘的特性和缺陷
【干货】电气设备绝缘的特性和缺陷电气设备绝缘的特性和缺陷电气设备绝缘预防性试验是保证设备安全运行的重要措施，本文从四种试验方法分析讨论测量电气设备绝缘的各种特性，从而判断其绝缘内部的缺陷。
1绝缘电阻的测量最基本而常用的非破坏性试验方法：就是用兆欧表测量绝缘电阻。
通常，电气设备的绝缘都是多层的，这些多层绝缘体，在外施直流电压下，就有吸收现象，即电流逐渐减小，而趋于某一恒定值(泄漏电流)。
因为通过介质的电流与介质电阻的测量值成反比，故如被试品绝缘状况愈好，吸收过程进行得愈慢，吸收现象便愈明显，如被试品严重受潮或其中有集中性导电通道，由于绝缘电阻显著降低，泄漏电流增大，吸收过程快，这样流过绝缘的电流便迅速变为一较大的泄漏电流。
因此可根据被试品的电流变化情况来判断被试品的绝缘状况。
当被试品绝缘中存在贯穿的集中性缺陷时，反映泄漏电流的绝缘电阻明显下降，用兆欧表检查时便发现。
例如：变电站中的针式绝缘子最常见的缺陷是瓷质开裂，开裂后绝缘电阻明显下降，一般就可用兆欧表检测出来；而发电机的绝缘往往变动甚大，它和被试品的体积、尺寸、空气状况等有关，往往难以给出一定的绝缘电阻值的判断标准。
通常把处于同一运行条件下不同相的绝缘电阻进行比较，或是把这一测量的绝缘电阻和过去对它曾测得的绝缘电阻值进行比较来发现问题；对于容量较大的设备如电机、变压器、电容器等可利用吸收现象来测量它们的绝缘电阻(即绝缘电阻测量值)随时间的变化以判断绝缘状况。
吸收试验反映B级绝缘和B级浸胶绝缘的局部缺陷和受潮程度比较灵敏。
发电机定子绝缘的吸收现象是十分明显的，通常用吸收比K来表示（即60s时兆欧表读数与15s时的读数之比）。
由于K值是两个绝缘电阻之比故与设备尺寸无关，可有利于反映绝缘状态，完好干燥的绝缘，吸收现象明显，吸收比K常较大(大于1.3)；绝缘受潮时，吸收现象不明显，吸收比较小(接近于1)。
需要注意的是，有时当某些集中性缺陷虽已发展得很严重，以致在耐压实验中被击穿，但耐压试验前测出的绝缘电阻值和吸收比均很高，这是因为这些缺陷虽然严重，但还没有贯穿的缘故。
高电压技术复习题与答案《一》
《高电压工程》（专科）复习题-学生一、填空题：1、所谓“过电压”是指电力系统中出现的对绝缘有危险的电压升高和电位差升高。
2、电力系统在发生雷击或进行操作时，输电线路的都可能产生以行波的过电压波，该波过程的本质是能量沿着导线传播的过程，即在导线周围逐步建立起电场和磁场的过程，也就是在导线周围空间储存电磁能的过程。
3、波阻抗Z是电压波与电流波之间的比例常数，它反映了波在传播过程中遵循储存在单位长度线路周围媒质中的电场能量和磁场能量一定相等的规律，所以Z是一个非常重要的参数。
4、电压波的符号取决于它的极性，而与电荷的运动方向无关。
5、过电压波在线路开路末端处的电压加倍，电流变零，这种电压加倍升高对线路的绝缘是很危险的。
6、过电压波在线路末端短路接地处的电流加倍，电压变零，该现象表明这时的全部能量都转化为磁场能量储存起来。
7、在波过程的分析中，可将入射波和波阻抗为Z的线路，用一个集中参数的等值电路来代替，其中电源电势等于电压入射波的两倍，该电源内阻等于线路波阻抗Z 。
这就是应用广泛的彼得逊法则。
8、彼得逊法则只适用于入射波必须是一条分布参数线路传播过来。
其次，只适用于节点A之后的任何一条线路末端产生的反射尚未回到A点之前的情况。
9、电力系统绝缘配合的根本任务是正确处理过电压和绝缘这一矛盾。
以达到任务安全，经济供电的目的。
10、变压器绕组中的波过程是以一系列振荡形式的驻波的方法来探讨的。
分析其过电压可能达到的幅值和波形是设计变压器绝缘结构的基础。
11、旋转电机绕组中的波过程与输电线路相似，该过程因大量折、反射而变得极其复杂，在工程分析中，常采用取平均值的方法的宏观处理方法分析之。
12、雷电放电是一种超长气隙的火花放电。
“云—地”间的线状雷的放电经过先导电，后放电回击等阶段完成的。
13、雷击于低接地电阻（≤30Ω）的物体时所流过雷击点的电流为雷电流，它的幅值I用来表示（即雷电的强度指标）。
14、在防雷计算中，可按不同的要求，采取双指数法、斜角法、斜角平顶法、半余弦法等不同的计算波形。
电气绝缘基础知识
04 电气绝缘应用与案例
输配电系统中的电气绝缘
输配电系统是电力系统的重要组成部分，电气绝缘在输配电系统中具有至关重要的 作用。
输配电系统中的电气绝缘主要涉及电缆、变压器、开关设备、互感器等设备的绝缘 材料和绝缘结构。
这些设备的绝缘材料和绝缘结构必须具备优异的电气性能、耐热性能、耐老化性能 和机械性能，以确保设备的安全稳定运行。
陶瓷绝油
绝缘油主要指变压器油和电缆油，具有良好的电气性能和耐热性能，常用于变压器、电缆等电气设备 中作为绝缘介质。
绝缘油在使用过程中应保持清洁，避免杂质和水分混入，以保证其电气性能。
绝缘气体
绝缘气体主要用于高压电气设备中，如气体绝缘开关柜。 常用的绝缘气体包括空气、氮气、六氟化硫等。它们具有 良好的电气性能和灭弧性能，能够提高开关设备的绝缘性 能和灭弧能力。
总结词
耐电压强度是指绝缘材料在一定时间内承受 的最高电压值而不发生击穿现象的能力。
详细描述
耐电压强度是衡量绝缘材料电气强度的重要 参数。耐电压强度越高，说明绝缘材料的电 气强度越好，能够承受更高的电压而不发生 击穿。在电气设备中，耐电压强度的测试是 评估其绝缘性能的重要手段之一。
电老化与热老化
总结词
电老化与热老化是影响电气绝缘性能的两个 重要因素。
详细描述
电老化是由于电场的作用导致绝缘材料性能 逐渐劣化的过程。热老化则是由于温度的作 用使绝缘材料逐渐老化的过程。电老化和热 老化会导致绝缘材料的性能下降，影响电气 设备的正常运行。因此，在电气设备的使用 过程中，应关注电老化和热老化的影响，采
取相应的措施进行维护和保养。
电气绝缘基础知识
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电气设备绝缘劣化或损坏的原因分析
电气设备绝缘劣化或损坏的原因分析目前高压电气设备安装在户外的还很多，受环境影响较大。
因此电气设备的绝缘就容易损坏，电力系统中的事故很大部分就是由于设备绝缘损坏造成。
造成绝缘劣化或损坏的原因很多。
但归纳起来主要有化学、温度、机械和电气四种：1、化学原因：电气设备的绝缘均为有机绝缘材料(如橡胶、塑料、纤维、沥青、油漆、蜡等)和无机绝缘材料(如云母、石棉、石英、陶瓷、玻璃等)组成。
这些材料长期在户外工作耐受着日照、风沙、雨雾、冰雪等自然因素的侵蚀。
在高压工作的电气设备还经常受温度、气压、气温的变化对绝缘产生的影响。
在含有化学腐蚀性气体环境下工作的电气设备虽然有一定的抵御能力，但长期在这些因素环境中绝缘材料会引起一系列的化学反应。
使绝缘材料的性能与结构发生变化，降低绝缘的电气和机械性能。
2、温度原因：温度升高是造成绝缘老化的重要因素，电气设备的过负荷、短路或局部介质损耗过大引起的过热都会使绝缘材料温度大大升高，导致热稳定的破坏严重时造成热击穿。
电气设备在运行中，由于负荷的变化和冷却介质温度的脉动使绝缘的温度产生非常有害的频繁变化。
电气设备中广泛应用的有机绝缘材料，在长期温度脉动作用下会引起绝缘介质弹性疲劳和纤维折断。
而使绝缘材料老化。
当温度发生剧烈变化时，会使绝缘龟裂折断或密封不良。
绝缘材料常与金属材料紧密结合在一起，由于两者的热膨胀系数相差甚大，当温度发生变化时，在绝缘材料的内部或两者的结合面处将产生很大应力，引起绝缘损坏。
3、机械原因：电气设备的绝缘除承受电场作用外，还要受到外界机械负荷，电动力和机械振动等作用。
输电线的绝缘子起绝缘作用。
还长期承受导线拉力的作用。
隔离开关支柱绝缘子在分合闸操作时需承受扭曲力矩的作用。
在外界机械力与电动力作用下会造成绝缘材料裂纹，使绝缘的电气性能大大降低，甚至造成重大事故。
4、电气原因：绝缘的作用是将电位不等的导体分隔开。
绝缘的好坏也就是电气设备耐受电压的强弱，各种电压等级的电气设备都需要有相应耐电压能力。
怎样鉴别变压器绕组绝缘劣化的程度？
怎样鉴别变压器绕组绝缘劣化的程度？
运行年限较长的变压器，其绕组的绝缘可能老化。
通常，观看绕组的颜色，测试其弹性、密度和机械强度，以及依据有无损伤等状况来推断绕组能否连续使用。
一般依据阅历把绕组的老化程度分为以下四级：
一级（绝缘良好）富有弹性，手按压下后绝缘临时变形，手松开后恢复原状，绝缘不会被手指按裂，而且表面颜色较淡。
二级（绝缘合格）质地较硬，手按时不消失裂纹，颜色稍深。
三级（绝缘不行靠）绝缘有相当程度的老化，较坚硬，已变脆，用手指按压后消失较小的裂缝，而且颜色较深。
此时若受条件所限，不能更新，则应进行浸漆处理，同时在运行中加强监视。
四级（绝缘劣化）老化严峻的绝缘材料特别脆弱，用手按压后即龟裂，呈炭片状脱落，将其稍弯曲即裂断，而且颜色发黑。
遇到这种状况，必需换上新的绕组，变压器才可连续运行。
- 1 -。
第2课-绝缘电气特性及故障诊断概论(4)
绝缘材料
固体：绝缘纸、电瓷、云母、 玻璃、交联聚乙烯等
液体: 绝缘油
气体: 空气、SF6 真空绝缘
实际绝缘结构通常是由几种电介质 联合构成的组合绝缘
固-液绝缘 固-气绝缘
2.2 绝缘老化及其影响因素
设备绝缘故障的主要原因材料的老化。电气设备绝缘在运行中
受到各种因素的长期作用，会发生一系列不可逆的变化，导致 其物理、化学、电和机械等性能的劣化，如机械强度降低、介 质损耗及电导增大。将这种现象称为绝缘老化。
稍不均匀电场的SF6气体：
➢ 其击穿场强随气压的增加而增加，有饱和性； ➢ 其击穿的极性效应不明显（负极性击穿电压比正极性的低10%）； ➢ 其冲击系数很小，雷电和操作冲击系数分别为1.25和1.05-1.11。因而
SF6设备的绝缘尺寸由雷电冲击试验电压决定。
2.3.2 气体中的沿面放电
沿着固体介质表面的闪络电压不但远 低于固体介质的击穿电压，而且也比 相同极间距离的纯气隙击穿电压低。
电介质的电气特性，主要表现为它们在电场下的导电 性能、介电性能和电气强度。常以下特征参数来表示：
▪ 电导率γ（或绝缘电阻率ρ） ▪ 介电常数ε（或电容C） ▪ 介质损耗角正切（介质损耗因子）tgδ ▪ 击穿电场强度Eb。
（1）电介质极化
真空平板电极的电容：
CQ0 Q 0rA
Ud
插入介质平板电极的电容：
棒－板和棒－棒空气间隙的直流击穿电压
棒－棒和棒－板空气间隙的工频 击穿电压（有效值）
工频电压下棒－棒间隙击穿电压高于棒－板电 极，工程上尽量采用对称布置的电极结构
➢ 冲击电压（雷电操作）下的空气间隙击穿
雷电冲击1.2/50us 操作冲击250/2500us
绝缘劣化的趋势
绝缘劣化的趋势
绝缘劣化是指绝缘材料在使用过程中逐渐失去绝缘性能的过程。
绝缘劣化的趋势可以受多种因素影响，包括使用条件、环境因素和材料质量等。
以下是常见的绝缘劣化趋势：
1. 氧化劣化：绝缘材料常常暴露在空气中，与氧气接触会引起氧化反应。
氧化劣化是绝缘劣化的主要原因之一，会导致绝缘材料电阻增加、介电强度降低等。
2. 热劣化：绝缘材料在高温环境中容易发生热劣化，这可能导致材料硬化、断裂、脆化等。
此外，高温环境下绝缘材料的介电强度也会降低。
3. 湿润劣化：如果绝缘材料长期暴露在潮湿的环境中，水分可能渗入材料内部，导致绝缘材料电气性能下降。
湿润劣化还可能引发电气击穿和绝缘破裂。
4. 机械劣化：绝缘材料使用过程中可能遭受挤压、弯曲、摩擦等力学作用，从而导致机械劣化。
机械劣化会导致绝缘材料脆化、断裂和减弱绝缘能力。
5. 动态劣化：绝缘材料在电场、磁场或光场等外部场景作用下，可能产生动态劣化。
例如，电压和电流高频交变时，绝缘材料中的电介质极化和导电效应会引起能量损耗和温升，导致劣化。
绝缘劣化是一个逐渐积累的过程，因此定期维护、检查绝缘材料，并采取适当的
防护措施，可以延缓绝缘劣化的趋势。
电力线路绝缘
电力线路绝缘随着电力行业的发展，电力线路的绝缘工作至关重要。
电力线路绝缘是指通过一定的绝缘措施，保持电流在电力输送过程中的正常运行，并确保人身和设备的安全。
本文将从材料选择、绝缘性能要求、绝缘体厚度设计以及绝缘检测等方面进行探讨，旨在为电力行业提供规范的指导。
一、材料选择电力线路绝缘材料的选择是确保绝缘性能的重要因素。
一般而言，常用的绝缘材料包括橡胶、聚乙烯、聚氯乙烯等。
这些材料具有较好的绝缘性能和耐热性能，能够适应各种复杂的运行环境。
在选择绝缘材料时，需要考虑线路的电压等级、温度变化、湿度等因素，并根据实际情况进行合理的选择。
二、绝缘性能要求绝缘线路的绝缘性能要求是确保电力传输过程中电流的正常运行和设备的安全。
首先，绝缘材料应具有足够的耐电压强度，能够承受线路的额定电压，防止电压击穿造成事故。
其次，绝缘材料应具有良好的耐热性能，能够在高温环境下长时间稳定工作。
此外，绝缘材料应具有一定的抗电弧性能，能够抵御电弧的产生和传播。
三、绝缘体厚度设计绝缘体厚度设计是绝缘线路设计中的一个重要环节。
正确选择绝缘体的厚度，能够有效提高绝缘性能，降低事故的发生概率。
绝缘体厚度的设计应根据线路的电压等级、工作温度、湿度等因素进行综合考虑。
通常情况下，随着线路电压的增加，绝缘体的厚度也应相应增加。
四、绝缘检测绝缘线路的定期检测是确保电力传输系统安全运行的重要手段。
绝缘检测可以通过绝缘电阻测试、局部放电检测等方法进行。
通过定期检测，可以及时发现绝缘材料的老化、损坏等问题，并采取相应的维护和修复措施，确保电力线路的正常运行。
综上所述，电力线路绝缘是电力行业中不可或缺的一部分。
在绝缘工作中，正确选择绝缘材料、明确绝缘性能要求、合理设计绝缘体厚度以及定期绝缘检测都是保证电力线路安全运行的关键。
电力行业应加强对绝缘工作的规范和标准的制定，提高电力线路绝缘工作的质量和效率，为社会提供可靠、安全的电力供应。
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不均匀电场中气隙的放电特性 1.电晕放电 一定电压作用下,在曲率半径小的电极附 近发生局部游离,并发出大量光辐射,有些 像日月的晕光,称为电晕放电.
电晕起始场强：开始出现电晕时电极表面 的场强。
电晕起始电压：开始出现电晕时的电压
电晕放电是极不均匀电场所特有的一种自持 放电形式
电气绝缘特性与劣化
液体的绝缘性能
引起碰撞游离的条件：
：气体原子（或分子）的游离能
金属表面游离：
电子从金属电极表面逸出来的过程称 为表面游离
电气绝缘特性与劣化
去游离
a.扩散 带电质点从高浓度区域向低浓 度区域运动.
b.复合 正离子与负离子相遇而互相中 和还原成中性原子
c.附着效应 电子与原子碰撞时,电子 附着原子形成负离子
电气绝缘特性与劣化
(2).极化损耗
由偶极子与夹层极化引起,交流电压 下极明显。
电气绝缘特性与劣化
(3).游离损耗 指气体间隙的电晕放电以及 液固体介质内部气泡中局部 放电所造成的损耗。
电气绝缘特性与劣化
2.用介质损耗角的正切tgδ来表示介损的意义
在交流电压作用下,由于存在三种 形式的损耗,需引入一个新的物理量来 表征介损的特性。 经推导,介质损耗P为
在加压初瞬间介质中的电子式极化和 离子式极化过程所引起的电流,无损耗 ,存在时间极短。
(2)吸收电流ia
有损极化所对应的电流,即夹层极化 和偶极子极化时的电流,它随时间而 衰减。
电气绝缘特性与劣化
(3)泄漏电流
绝缘介质中少量离子定 向移动所形成的电导电流, 它不随时间而变化。
电气绝缘特性与劣化
流过介质的电流i由三个分量组成：
电气绝缘特性与劣化
2.带电质点的产生与消失
(1) 激发 原子在外界因素作用下,其电子跃迁到
能量较高的状态
(2)游离
原子在外界因素作用下,使其一个或
几个电子脱离原子核的束博而形成自由电
子和正离子
(3)游离的方式
a.碰撞游离
b.光游离
c.热游离
d.金属表面游离
电气绝缘特性与劣化
碰撞游离
当带电质点具有的动能积累到一定 数值后，在与气体原子（或分子）发生碰 撞时，可以使后者产生游离，这种由碰撞 而引起的游离称为碰撞游离
电气绝缘特性与劣化
电气设备绝缘诊断技能
电老化是由绝缘结构上电场分布产生的，主要表现 为局部放电、漏电和电腐蚀。电老化主要可分为电击穿 和热击穿两种形式。局部放电能在绝缘层内产生十分微 细的树枝状放电途径，并造成放电区域的绝缘腐蚀。如 电机的线圈与铁芯之间存在的空隙；电缆主 绝缘体中的杂质、气泡、 水分等，这些均会产生 电场局部集中，引起 局部放电。
电气绝缘特性与劣化
2020/11/28
电气绝缘特性与劣化
电气设备绝缘诊断技能
绝缘老化的主要类型 § 绝缘老化最具有代表性的是热老化、电老
化、环境老化及机械老化。 绝缘热老化
§ 绝缘热老化是电气设备绝缘材料在运行中， 因长期受热影响而产生各种物理和化学变 化，导致绝缘变质而劣化（如电缆绝缘变 脆等）。表现为电气设备的绝缘材料发生 挥发、变形、龟裂、裂解、膨胀、起层、 发皱等现象。
介质损耗为：
电气绝缘特性与劣化
电气设备的介质损失角正切值试验
电气绝缘特性与劣化
气体的绝缘特性
电气绝缘特性与劣化
一.气体电介质的放电特性
1.空气在强电场下放电特性
气体在正常状态下是良好的绝缘体, 在一个立方厘米体积内仅含几千个带电粒 子,但在高电压下,气体从少量电荷会突然 产生大量的电荷,从而失去绝缘能力而发 生放电现象. 一旦电压解除后,气体电介质能自动恢复 绝缘状态
电气设备的介质损失角正切值试验
当研究绝缘物质在电场作用下所发生的物理现象 时，把绝缘物质称为电介质；
当绝缘物上加交流电压时，可以把介质看成为一个 电阻和电容并联组成的等值电路，如图4（a）所示。 根据等值电路可以作出电流和电压的相量图，如图1-4 （b）所示。由相量图可知，介质损耗由产生，夹角大 时，就越大，故称为介质损失角， 其正切值为 ：
度加大，减少了电子的平均自由 行程，从而削弱了碰撞游离的过 程。
如高压空气断路器和高压标 准电容器等
电气绝缘特性与劣化
10kV高压标准介损器
电气绝缘特性与劣化
(2).采用高真空
气体间隙中压力很低时，电子 的平均自由行程已增大到极间空间 很难产生碰撞游离的程度。
如真空电容器、真空断路器等
电气绝缘特性与劣化
SF6断路器和组合电器里的SF6气体中的 水分将对设备起腐蚀和破坏的作用。
电气绝缘特性与劣化
瓷 柱 进 行 清 洗
电气绝缘特性与劣化
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
2020/11/28
电气绝缘特性与劣化
电气绝缘特性与劣化
3. 极化的基本形式：电子式极化、离 子式极化、偶极子极化、夹层式极化。
(1) 电子式极化
其特点:
a.极化所需时间极短 b.极化时没有能量损耗 c.温度对极化影响极小
电气绝缘特性与劣化
电气绝缘特性与劣化
(2).离子式极化
其特点:
a.极化过程极短 b.极化过程无能量损耗 c.温度对极化有影响,极化随温
电气绝缘特性与劣化
3.吸收现象
固体电介质在直流电压作用下,观察 到电路中的电流从大到小随时间衰减, 最终稳定于某一数值,称为“吸收现 象” 介质干燥和嘲湿,吸收现象不一样, 据此可判断绝缘性能的好坏。
电气绝缘特性与劣化
三.电介质的损耗
1. 损耗的形式
(1).电导损耗
由泄漏电流引起的损耗.交直流下都 存在。
功率因数过低，电源 设备的容量就不能 充分利用。
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绝缘材料特性
一. 电介质的极化
1.定义： 电介质中的带电质点在电场作用下 沿电场方向作有限位移
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Q=CU
电容效应
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2. 相对介电系数εr
表征电介质在电场作用下的 极化程度。 任一材料的介电系数与真空 介电系数的比值。
真空断路器
真空电容器
电气绝缘特性与劣化
(3).采用高强度气体
SF6气体属强电负性气体,容易吸附电子,从而削 弱了游离过程.提高压力后可相当于一般液体或固 体绝缘的绝缘强度。它是一种无色、无味、无臭、 无毒、不燃的不活泼气体，化学性能非常稳定，无 腐蚀作用。它具有优良的灭弧性能，其灭弧能力是 空气的100倍，故极适用于高压断路器中。
电气绝缘特1.“小桥”理论(即 :“气泡”击穿理论)
变压器油的击穿主要原因,在于杂 质的影响,而杂质是水分、受潮的纤维 和被游离了的气泡等构成，它们在电 场的作用下，在电极间逐渐排列成为 小桥，从而导致击穿。
电气绝缘特性与劣化
2.影响液体电介质击穿电压的因素
（1）自身品质因素：杂质的多少 （含水量、纤维量、气量）
电气绝缘特性与劣化
电气绝缘特性与劣化
二.电介质的电导
1. 定义 介质在电场作用下,使其内部联系较弱 的带电粒子作有规律的运动形成电流, 即泄漏电流.这种物理现象称为电导.
表征电导过程强弱程度的物理量为
电导率γ，或它的倒数电阻率ρo
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2. 介质中的电流
电气绝缘特性与劣化
(1). 电容电流ic
度升高而增强
电气绝缘特性与劣化
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(3). 偶极子式极化 特点
a.极化所需时间较长,因而与频率有关 b.极化过程有能量损耗 c.温度对极化影响很大,温度很高和很
低时,极化均减弱
电气绝缘特性与劣化
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(4). 夹层式极化 特点
在两层电介质的界面 上发生电荷的移动和积累, 极化过程缓慢,并有损耗。
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3.提高击穿电压的措施 (1).改进制造工艺:尽可能清除介 质中的杂质,可以通过精选材料、 改善工艺、真空干燥、加强浸渍等 方法。 (2).改进绝缘设计:尽可能使电场 均匀。 (3).改善运行条件:注意防潮、尘 污，加强散热冷却等。
电气绝缘特性与劣化
电介质的老化
老化的主要形式： 1、电老化 2、热老化
电气绝缘特性与劣化
提高液体电介质击穿电压的措施
（1）过滤 （2）防潮 （3）脱气 （4）覆盖层 （5）绝缘层 （6）屏障
电气绝缘特性与劣化
固体的绝缘性能 1.击穿形式
(1)、电击穿 (2)、热击穿 (3)、电化学击穿
电气绝缘特性与劣化
2.影响因素
(1).电压作用时间 (2).电场均匀程度与介质厚度 (3).电压种类 (4).电压作用的累积效应 (5).受潮
通过标准油杯中 变压器油的工频 击穿电压来衡量 油的品质
电气绝缘特性与劣化
电压作用时间 加压后短至几个微秒时，表现为电 击穿，击穿电压很高。
当电压作用时间大于毫秒级时，表现 为热击穿，击穿电压随作用时间增加 而降低。
电气绝缘特性与劣化
电场均匀程度
电场越均匀，杂质对击穿电压的影 响越大分散性也愈大，击穿电压也越高。
电气绝缘特性与劣化
电气绝缘特性与劣化
由于: (1).损耗功率P值与试验电压U的高低
等因素有关。 (2).tgδ是与电压、频率、绝缘尺寸
无关的量，而仅取决于电介质的损耗 特性。
(3)tgδ可以用高压电桥等仪器直接 测量。
所以表征介损用介质损失角的正切tgδ 来表示,而不是用有功损耗P来表示。
电气绝缘特性与劣化
电气绝缘特性与劣化
绝缘材料的耐热等级
电气绝缘特性与劣化
描写电介质电性能的四个物理量与对应 的四个物理现象
1.电介质的极化 2.电介质的电导 3.电介质的损耗 4.电介质的击穿