《电气绝缘结构设计》资料终结无敌秒杀版

电气绝缘结构设计原理

电气绝缘结构设计复习资料

课程要求：

绝缘结构中基本电场，特别是平板和圆柱体两种电场在绝缘结构中的应用；理解电场调控方法和绝缘结构按电场分类及其特性；能够正确分析介质中的电场分布，局部放电、击穿和界面放电现象。

充分认识试验对绝缘结构设计的重要性，重视制造与设计的相互依存关系，熟悉若干典型绝缘试验方法和要求，以及绝缘试验中性能参数的相互关系，从而能对设备或产品的性能或老化作出一定的评价。

熟悉基本数据、计算公式和试验曲线在绝缘结构设计中的应用，掌握设计参数的选择和设计原理；理解绝缘结构对绝缘材料和制造工艺的基本要求，以及材料、工艺与设计的关系；

（一）

SF

1)

ABB

国际:

国内:

ABB、

电容器

电感器

生产1000kV并联电容器。

（六）电缆及附件

电缆-----油纸、塑料和橡胶；电缆附件-----电缆接头和终端

日本、西欧最高达500kV，我国只达到220kV。

绝缘问题：1）绝缘材料；2）制造工艺；3）附件的应力锥

（七）套管-----变压器套管和穿墙套管

西门子等生产交流1000kV、直流800kV；我国可生产交流500kV；研制出交流1000kV，特、超高压直流产品正在研制。

（八）换流器件（晶闸管换流阀）

送电容量500万kW=5GW,电流3125A，∅125阀片

送电容量640万kW=6.4GW,电流4000A，∅150阀片

（九）电动机--直流和交流（异步、同步、变频）:消耗70%的电能，特别是工业消耗

一、电力设备绝缘配合和试验电压

1.1电力系统过电压

1.1.1术语

标称电压(nominal voltage)：系统设计时选用的相间电压有效值，实际上就是标准电压，如:3kV、6kV、10kV、35kV、63kV、110kV等。

过电压(over voltage)：是指发生在当系统中某点相对地或相间电压超过正常值。

五种过电压：1)持续/工频过电压 2)暂时过电压--几ms~几s

3)瞬态过电压 4)雷电过电压 5) 组合过电压

1.1.2内部过电压：由于电力系统内部能量的转化或传递引起的过电压

过电压的基准值相对地：1p.u.=2/3U m(工频最高过电压)相间：1p.u.=2U m

1)持续/工频过电压(1.5 p.u，50s时间长)

a.空载长线路的电容效应：长空载线路的对地电容与末端波反射的协同效应.

b.甩负荷引起的工频过电压：甩负荷后发电机的空载高电势以及线路的电容效应

c.不对称短路引起的工频过电压：一般情况下，是单相接地故障引起的健全相电

压升高，相电压升为线电压→即升至3倍.

2)谐振过电压

a.系统中不带磁芯的线性电感元件与电容元件形成串联谐振

b.铁磁元件的磁饱和引起的过电压

c.传递过电压

d.高频谐振过电压

3)操作过电压(40p.u，10ms)：一般是合闸电容(峰值电压)、切断电感(峰值电流)

a.单频/双频振荡回路→直流电源合闸时，系统中的LC之间发生的单频/双频

振荡回路的过渡过程(继电保护容易引起)

b.空载线路的分/合闸过电压：空载线路的正常的分/合闸操作和自动重合闸

c.切除空载变压器时的过电压

d.弧光接地过电压：非故障相最高3.5p.u,故障相最高2p.u

1.1.3外部过电压(雷电过电压)---6p.u，100us

90%是雷电带负电放电； 5%是雷电带正电放电；

3%是雷电带负电，避雷器放电； 2%是雷电带正电，避雷器放电

避雷器：电气与电网共同运行，连在一起，一般作绝缘体

避雷针：非电器，与电网不相连

输电线路的是感应过电压

雷击塔顶的过电压可能出现“闪络”

雷击导线的过电压

1.2绝缘配合

1.2.1基本术语

系统最高电压：系统在正常运行条件下，任一时刻任一点，出现的最高线间电压有效值

设备的最高电压≥系统的最高电压

标幺值：设备最高工作电压峰值(p.u.=2/3U m)

内绝缘：不受大气及其他外部条件，如：污秽、湿度、虫害等，影响设备的内部的固、液、气体的绝缘部分外绝缘：承受电压作用，并受大气及其他外部条件影响

户内外绝缘：不受气候影响的外绝缘，因为主要在建筑物内运行

户外外绝缘：受气候影响的外绝缘，因为主要在建筑物外运行

自恢复绝缘：试验后引起破坏性放电后，可完全恢复绝缘性能(一般是气体/液体击穿)，一般是外绝缘非自恢复绝缘：试验后引起破坏性放电后，失效或者不完全恢复绝缘性能，一般是内绝缘

1.2.2避雷器及其特性

避雷器：放电器，并联在被保护设备附近，当过电压值达到避雷器动作电压时，避雷器将过电压能量泄入大地，同时将过电压限制在某一水平，即避雷器的残压值。

避雷器尽可能靠近被保护设备(<5m)

1.2.3绝缘配合

1)绝缘配合：就是根据设备所在系统可能出现的电压，并考虑所采用的过电压保护装置的

特性来确定设备的绝缘水平，从安全运行和技术经济两方面达到合理化。也就是

使电力系统总体的绝缘设计和产生的过电压以及系统内的保护装置合理化。

1.3

2.1

2.2

E=U/d，C=ε0εr∙S/d

2.2.2同轴圆柱体电场(单芯电缆)：

E r=

U

r∙ln⁡(r2/r1)

，C=

2πεr

ln⁡(r2/r1)

，E m=

U

r1∙ln⁡(r2/r1)

a.当r2一定时，E m有最小值条件为：r2/r1=e=2.718.即最有利半径r1=r2/e时

E m=U/r1=1.718U/d，其中d=r2−r1

b.假定：η=E0/E m=1/f，E0=U/d.

(其中E0为平均电压，E m为最大电压)

c.利用/均匀因素:η=(U/d)/E m=0.582

d.不均匀系数：E m/(U/d)=1.718

2.2.3平行等圆柱体电场(架空输电线)