《电气绝缘结构设计》资料终结无敌秒杀版
电气绝缘测试技术5
突出。 为了检验评定电工设备、元件的性能，选择合适的绝缘材料， 就必须对其相对介电常数或电容、损耗因数进行测量。
电气绝缘测试技术
一、相对介电常数(电容率) 相对介电常数εr 是在同一电极结构中，电极周围充满介质时的 电容CX 与周围是真空的电容 C0 之比，即
若电极为平行板电极，则
式中：A—电极面积（m² ）; t—电极间距离（m）；
电气绝缘测试技术
（2）电容的电流与它的端电压是同频率的正弦量，电流超前于 电压90。
（a）波形图 （b）相量图 （c）瞬时功率图
图2 纯电容电路的波形图与相量图
电气绝缘测试技术
第一节 概述
相对介电常数和介质损耗因数是电介质与绝缘体的两个主要特 性。 在不同应用场合下，对这两个特性的要求也不同，用于储能元 件，要求相对介电常数要大，使单位体积中的储能大；在用于一 般绝缘体时，要相对介电常数小，以减小流过的电容电流。 在一般电气设备中用的电介质和绝缘体，都要求损耗因数小， 因为损耗因数大，不但消耗浪费电能，而且使介质发热，容易造 成老化或损坏，这在工作电场强度高、电压频率高的条件下尤为
测量εr实际上是测量电容 CX 及电极、试品有关的尺寸。
电气绝缘测试技术
在标准大气压下，干燥空气的相对介电常数为1.0053，因此工
程上可以用空气电容代替真空电容 C0，C0 称为几何电容。 绝对介电常数
0 r
在工程上，材料通常用相对介电常数来 r描述，而为了便 于叙述，“相对”两字有时省略，简称为介电常数。
这种极化就来不及完成，相对介电常数就变小，如图 4所示，频率低时，
可能来不及完成，只剩下电子极化、原子极化，所以 εr就小了。
电气绝缘测试技术
损耗因数主要由偶极子极化、夹 层极化造成的，但若频率很低，当 交变电场的周期比该极化过程所需 的时间长得多时，极化完全跟得上 电场变化而没有滞后现象，极化形
绝缘结构设计原理课程设计
绝缘结构设计原理课程设计绝缘结构设计原理课程设计专业：高电压与绝缘技术班级：姓名：学号：设计题目：330KV 油纸/胶纸电容式变压器套管一 技术要求：额定电压 330KV额定电流 300A最大工作电压363KV1Min 工频试验电压510KV干试电压670KV湿试电压510KV1.2/50μs 全波冲击试验电压1175KV二 设计任务：1、确定电容芯子电气参数绝缘层最小厚度min d绝缘层数n极板上台阶长度1λ极板下台阶长度2λ接地极板长度n l接地极板半径n r零序极板长度0l零序极板半径0r各层极板长度x l各层极板半径x r套管最大温升θ∆套管热击穿电压j U2、选出上下套管并进行电气强度校核3、画出r E r -分布图画出极板布置图电容式套管的结构概述电容式套管具有内绝缘和外绝缘。
内绝缘或称主绝缘，为一圆柱形电容芯子，外绝缘为瓷套。
瓷套的中部有供安装用的金属连接套筒，或称法兰。
套管头部有供油量变化的金属容器称为油枕。
套管内部抽真空并充满矿物油。
套管的整体连接(电容芯子、瓷套、连接套筒和油枕等的连接)有两种基本形式，即用强力弹簧通过导杆压紧得方式(大多用于油纸式电容套管)以及用螺栓在连接处直接卡装的方式(大多用于胶纸式电容套管)。
连接处必须采用优质的耐油橡皮垫圈以保证套管的密封(不漏油和不使潮气侵入)，要有一定的机械强度和弹性。
油纸式电容套管内部有弹性板，与弹簧共同对因温度变化所引起的长度变化起调节作用，以防密封的破坏。
套管除主体结构外，还有运行维护所需要的装置，如在油枕上装有油面指示器，联接套筒上装有测量用的接头(运行时和联接套筒接通)，取油样装置及注油孔等。
电容式套管的瓷套是外绝缘，同时也为内绝缘和油的容器。
变压器套管上瓷套表面有伞裙，以提高外绝缘抵抗大气条件如雨、雾、露、潮湿、脏污等的能力，下瓷套在油中工作，表面有棱。
胶纸式变压器套管无下瓷套。
电容套管的电气计算电容芯子设计电容芯子内部是按轴向场强均匀分布的原则设计的，即各绝缘层的电容相等以及各极板间的长度差相等，而绝缘厚度不等。
电气绝缘基础知识
电气绝缘基础学问一、绝缘基础学问绝缘是指利用绝缘材料和构件将电位不等的导体分隔开，使其没有电气连接以保持不同的电位，从而保证带电部件能够正常运行。
绝缘是电气设备结构中的紧要构成部分。
具有绝缘作用的材料称为绝缘材料（电介质），电气设备的绝缘就是各种绝缘材料构成的。
电力系统正常运行时，电气设备绝缘是长期处在工作电压作用之下的。
但是，由于各种原因，电力线路中的电压有时会显现短时上升的现象，即产生过电压。
过电压可分为：雷电过电压和内过电压。
雷电过电压：由于设备受到雷击造成的或在设备相近发生雷击而感应产生的过电压；内过电压有分为短时间过电压和操作过电压。
短时间过电压是由于系统中发生事故或发生谐振而引起的过电压；操作过电压是由于系统中的操作（投、切）引起的过电压。
过电压的作用时间虽然很短，但过电压的数值却大大超过正常工作电压，因此，易造成绝缘的破坏。
所以，设备绝缘应能耐受工作电压的持续作用外，还必需能耐受过电压的作用。
为了电气设备安全牢靠地运行，除应搞清楚过电压的数值、波形等参数并设法降低或限制作用于设备上的过电压的数值外，还要保证及提高绝缘本身的耐受电压，这两个方面就构成了高电压技术的重要内容。
如何保证及提高设备绝缘的耐受电压，设计出先进的绝缘结构则是高电压绝缘所讨论的内容。
在工作电压和过电压作用下，绝缘会发生电导、极化、损耗、老化、放电击穿等现象。
为了设计出技术先进、经济合理而又安全牢靠的绝缘结构，首先必需把握各类绝缘材料在电场作用下的电气物理性能，绝缘材料在强电场中的击穿特性及其规律尤为紧要。
只有知道了绝缘材料本身耐受电压的规律之后，才能进行绝缘的设计（考虑绝缘结构、选择绝缘距离或绝缘厚度等）。
其次，绝缘的破坏决议于作用在其上的电场强度，在充足电气设备基本要求的前提下，应设法改善绝缘结构，使其电场分布尽可能地均匀，以削减电场强度。
另外，采纳新型绝缘材料。
二、绝缘的缺陷及试验种类电气设备必需在常年使用中保持高度的牢靠性，为此，必需对设备按设计的规格进行各种试验。
电气绝缘基础知识
电气绝缘基础知识电气绝缘是指在高电压、高电流和强磁场环境中，能够保持电路之间的绝缘状态，保证电路中电子设备的正常运行。
电气绝缘是现代电子工程和电力系统中不可或缺的基本要求。
一、电气绝缘的原理电气绝缘的原理主要基于两个因素：电导率和介电常数。
电导率是指材料传导电流的性能，而介电常数则表示材料在电场中的极化能力。
电气绝缘材料通常具有较高的电导率和介电常数，能够有效地阻挡电流的通过，从而保持电路之间的绝缘状态。
二、电气绝缘材料的选择在选择电气绝缘材料时，需要考虑其电气性能、机械性能、耐候性和环境适应性等方面。
常用的电气绝缘材料包括：塑料、橡胶、陶瓷、玻璃等。
不同的材料具有不同的特点和应用场景，需要根据具体需求进行选择。
三、电气绝缘的测试为了保证电气绝缘的性能和质量，需要进行一系列的测试。
其中包括：耐电压测试、绝缘电阻测试、介质损耗测试等。
耐电压测试是为了检验电气绝缘材料在高压电场中的绝缘性能；绝缘电阻测试是为了检测材料的电阻值和绝缘性能；介质损耗测试则是为了评估材料的损耗因子和绝缘性能的稳定性。
四、电气绝缘的重要性电气绝缘是保证电力系统安全运行的重要因素之一。
如果电气绝缘失效，会导致电路短路、设备损坏甚至人员伤亡等严重后果。
因此，加强电气绝缘的维护和管理，是保障电力系统和电子设备安全运行的重要措施。
电气绝缘是电力系统和电子设备正常运行的基础，需要充分了解其原理、材料选择、测试方法和重要性等方面。
只有做好电气绝缘的维护和管理，才能确保电力系统和电子设备的安全稳定运行。
一、电气CAD概述电气CAD，全称电气计算机辅助设计，是计算机技术应用于电气工程领域的一种新型设计方法。
它使得电气工程师能够更高效地进行设计、模拟和分析，极大地提高了设计效率和质量。
二、电气图的基本组成电气图主要由以下几个基本元素构成：1、图纸：电气图的基础，通常由一张或若干张图纸组成，用来表示各种电气元件、设备以及它们之间的连接关系。
2、元件：包括各种电气元件，如电阻、电容、电感、开关、电机等。
电气绝缘结构设计中绝缘材料的选用
在一个 绝缘 系统 中 ，例如低压 电机 ，它具有 电磁线 、槽绝缘 、连 接 线绝缘 ，包 扎材料 、引 出线 以及 浸渍 潦等材料 ．电磁线处于 电机 绝缘的最热点 ，并 承受线 圈绕制和下线 工艺的机械 应力 ， 故对 电磁线绝缘 的要求主 要是 耐热性和 机械 性能 。绝缘要 求升 电性能 和机 械性 能 ，浸渍 漆要求 粘结强度 等 ，所 以 ，用 于不 同部位 的绝 缘材料 ，在 选材时应 找出其特点 ，根据 具体情况来 选材
５ ０
电气牵引 ２００１年 第 １期 （总第 １０１期）
主 要 包 括 抗 拉 、抗 压 、抗 弯 、抗 剪 、抗 冲 等 强 度 ，抗 拉 和 抗 压 模 数 、伸 长 率 以 及 某 些 较 不 容 易 下 定 义的性 能如耐磨性 、可挠性 、抗撕裂性 等 。故希望 电工用 绝缘 材料 具有 足够 的机 械强度 。 ２．３ 绝 缘 材 料 的熟 性 能
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电 气牵 引 ２００１年 第 １期 （总 第 １０１期 ）
第二篇 绝缘结构设计概论
绝缘：有机材料、老化性能差，主要薄弱环节 50％～80％电力系统停电故障由绝缘故障（热击穿、电击
穿）引起，如：发电机线圈绝缘、变压器匝间绝缘、线路绝缘 子表面污秽闪络。
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课间休息
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第二章 基本知识概述
1、绝缘材料的四大参数
第二篇 绝缘结构设计原理
•郑晓泉 教授（Ph.D）博导 •西安交通大学 •电力设备电气绝缘国家重点实验室
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第一章 绝缘结构设计概论
一、绝缘结构概念和设计意义 二、绝缘结构设计的基本要求 三、绝缘结构运行中的影响因素 四、绝缘结构分类 五、本课程目的和任务 参考文献
介质电容
Cx
=
ε rε 0 A d
d
空气电容
A
C0
=
ε0A d
Εr定义为同尺寸介质电容与空气
d
电容之比
Cx C0
= εr
A
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（4）体积电阻率ρv 1)定义：单位体积的绝缘电阻Ωcm，或Ωm
a 定义：
tan δ D
=
IR IC
= U /Rp U/ 1
=1 ωRpC p
ωC p
变频调速电机的绝缘结构设计
第４
（
器 期 ）
（ＰＳＮＰ ＯＥＣＩ Ａ Ｉ） ＥＬＩ — Ｏ ＥＲ ＣＮ ＸＯＯ Ｒ ＦＬＴＣ ＨＥ Ｍ
何春波 韩美玲 刘 生
防 机 爆电
变频 调速 电机的绝缘 结构设 计
佳木斯 电机股份有限公司， 黑龙江佳木斯（５ ０２ １４０ ）
为承受绕组中 出现 的所有复合应力 ， 绝缘 系
统必须改进。从表 １ 所示脉冲电压各上限值可以
看出， 我们必须重新考虑低压电动机绝缘系统 ， 并
认为这种电动机更可能接近高压 电动机。
表 １ 逆变器供 电电动机应力
现在 ， 市场上供应的标准材料会造成绝缘结构较 厚（ 例如 ０ ３ ｍ） 而且 当导线直径较小时 ， ．ｍ ， 绝缘 带难以无皱折地进行包扎 ， 而带上的皱折能产生 局部放 电。 １２ 槽绝缘 ． 槽绝缘材料可用由 Ｐ Ｔ绒布与 Ｐ Ｔ薄膜 、 Ｅ Ｅ 纯 Ｎ ｍ ｘ Ｎ ｍ ｘＰ Ｔ薄膜一 ｏ ｅ ｏ ｅ、 ｏ ｅ—Ｅ Ｎ ｍ ｘ和 Ｎ ｍ ｘＫ ｐ ｎ ｏ ｅ—ｎ ｔ ｏ 组成的各式各样的混合物制成。这类材料由于具
Ｈｅ Ｃ ｎ ｏ。 ｎ Ｍｅｌｎ ａ ｄ ｉ ｈ ｎ ｈｕ ｂ Ｈａ ｉ ｇ。 ｎ Ｌ ｕ Ｓ ｅ ｇ ｉ
Ｋｅ ｏ ｄ Ｖ ｒ ｂｅｆ ｑ ｅ ｃ ￣ ｔ ｌ— ｅｄ ｎｕａｉ ｙｔｍ， ｅｈ ｏｏｙ ｙ ｗ ｒ ｓ ａｉ ｌ－ ｅｕ ｎ ｙａ ａ ｒ ｂ ｐ ａ ｅｓ ｅ ，ｉｓｌｔ ｎｓｓ ｏ ｅ ｔ ｎｌ ． ｃ ｇ
关键 词 变频 调速 绝缘 结构 工艺
中图分类号 Ｔ ３ ５ ２ 文献标 识码 Ｂ 文章编号 １０ ７ ８ （０ ７ ０ ０ ０ ０ Ｍ０． ０ ８— ２ １ ２ ０ ）２— ０ ５— ４
电气绝缘基础知识
高压电气设备是电力系统中的重要组成部分，主要承担着输送电能和分
配电能的任务。
02
高压电气设备的绝缘要求
由于高压电气设备的工作电压较高，因此对绝缘的要求也更高，需要采
用高性能的绝缘材料和绝缘结构，以确保设备的安全运行。
03
高压电气设备绝缘的案例
例如，高压开关柜是高压电气设备的一种，其绝缘结构主要包括绝缘隔
工业电气设备的绝缘要求
工业电气设备的绝缘要求需要具备耐高温、耐腐蚀、耐老化等特点，能够长期稳定地运 行。
工业电气设备绝缘的案例
例如，变压器是工业电气设备的一种，其绝缘材料需要能够承受高温和电场的考验，同 时还需要具有良好的机械性能和电气性能。
05
电气绝缘安全与维 护
绝缘安全措施
01
02
03
保持设备清洁
耐压测试
总结词
耐压测试是评估电气绝缘材料耐受电压能力的重要手段之一，通过施加高于正常工作电压的试验电压 ，检测绝缘材料的耐压性能。
详细描述
耐压测试通常采用高压电源和相应的测试电路，将被测绝缘材料置于电极之间，施加逐渐升高的试验 电压，观察绝缘材料是否发生击穿或闪络现象。
局部放电测试
总结词
局部放电测试是评估电气绝缘材料性能 的重要手段之一，通过检测绝缘材料内 部的局部放电现象，判断其绝缘性能的 好坏。
总结词
气体绝缘材料具有高绝缘性能，广泛 应用于高压电气设备中。
详细描述
气体绝缘材料主要包括空气、氮气、 六氟化硫等，具有良好的电气绝缘性 能，能够承受高电压，且不易燃易爆 ，安全性高。
液体绝缘材料
总结词
液体绝缘材料具有优异的电气性能和稳定性，是电力设备中的重要组成部分。
详细描述
电气绝缘设计方法
电气绝缘设计方法1 目的和范围1.1 目的本文档为高压电气产品绝缘结构设计及试验人员提供设计参考和指导。
1.2 范围本文档主要适用于3~35kV高压产品绝缘设计。
1.3 适用环境环境温度：20℃大气压力：101.3kPa绝对湿度：11g/m³海拔：≤2000m2 参考标准3 绝缘配合3.1 影响绝缘的因素影响绝缘主要有以下方面的因素：1）污染等级；2）过电压类别；3）绝缘材料4）绝缘电压3.2 污染等级污染对电气绝缘的影响分为以下四个等级。
表2 污染等级的定义3.3 过电压类别表2 过电压分类3.4 绝缘材料根据IEC60112的定义，将绝缘材料的性能对应于相比漏电起痕指数（CTI）进行分类：3.5 绝缘电压选取根据系统工作电压和过电压类别定义冲击脉冲电压，作为系统绝缘电压选取依据。
注：对于爬电距离，应当使用工作电压的方均根值；而对于电气间隙，则应当使用工作电压的重复峰值。
3.6 电气距离根据工作电压重复峰值，选取相应的冲击脉冲电压，然后对应设备环境的污染等级，选取合适的电气间隙。
如下表：表6 电气间隙距离3.7 爬电距离根据最高工作电压方均根值、绝缘材料分组和设备运行环境的污染等级，选取合适的爬电距离。
如下表：表7 爬电距离（电压＜1000V）单位为mm单位为mm/kV注1：如果爬电距离为肋状结构设计，那么组别I的绝缘材料的爬电距离可以适用于使用组别II的绝缘材料，组别II的绝缘材料的爬电距离可以使用组别III的绝缘材料。
除污染等级I外，肋状物的高度和宽度应当至少为2mm。
注2：对于不起痕的无机绝缘材料，例如玻璃或陶瓷，爬电距离可以等于相应的电气间隙距离。
4 应用4.1 典型产品应用根据典型产品如通用高压变频器和SVG的电气连接特点和工作环境，结合以上数据，可以对得出典型产品的电气间隙和爬电距离数据，供电气绝缘设计参考使用。
1）电气间隙表9 电气间隙2）爬电距离表10 爬电距离注：为了提高可靠性，应根据特殊要求和使用条件相应地增加电气间隙和爬电距离的最小值。
公共基础知识电气绝缘基础知识概述
《电气绝缘基础知识综合性概述》一、引言在现代社会中，电气设备的广泛应用使得电气绝缘成为至关重要的领域。
从家庭用电设备到大型工业设施，电气绝缘的可靠性直接关系到设备的安全运行、人员的生命安全以及电力系统的稳定。
本文将深入探讨电气绝缘的基础知识，包括基本概念、核心理论、发展历程、重要实践以及未来趋势，为读者提供一个全面而深入的理解。
二、电气绝缘的基本概念（一）定义电气绝缘是指利用不导电的物质将带电体隔离或包裹起来，以防止电流泄漏和触电事故的发生。
绝缘材料通常具有高电阻率，能够阻止电流的流动。
（二）作用1. 防止触电：确保人员在接触电气设备时不会受到电击。
2. 保护设备：防止电气设备因短路、漏电等故障而损坏。
3. 保证电力系统的稳定运行：减少电气故障对整个电力系统的影响。
（三）绝缘材料的分类1. 固体绝缘材料：如橡胶、塑料、陶瓷、玻璃等。
2. 液体绝缘材料：如变压器油、电容器油等。
3. 气体绝缘材料：如空气、六氟化硫等。
三、电气绝缘的核心理论（一）电阻率与电导率电阻率是衡量材料导电性能的物理量，电阻率越大，材料的导电性能越差，绝缘性能越好。
电导率则是电阻率的倒数，电导率越大，材料的导电性能越好。
（二）介电常数与介质损耗介电常数是衡量材料在电场作用下储存电能能力的物理量。
介质损耗是指在电场作用下，绝缘材料由于内部的电导和极化等原因而产生的能量损耗。
（三）击穿电场强度当电场强度超过一定值时，绝缘材料会发生击穿，失去绝缘性能。
击穿电场强度是衡量绝缘材料耐压能力的重要指标。
四、电气绝缘的发展历程（一）早期发展在人类早期的电气应用中，主要使用天然材料如丝绸、橡胶等作为绝缘材料。
随着电力工业的发展，对绝缘材料的性能要求不断提高。
（二）近代发展19 世纪中叶，随着电磁学理论的建立和电力工业的兴起，电气绝缘技术得到了迅速发展。
合成橡胶、塑料等新型绝缘材料开始出现，并逐渐取代了天然材料。
（三）现代发展20 世纪以来，随着科技的进步，电气绝缘技术不断创新。
电气绝缘结构原理CAD课程设计报告书
题目：330kV油纸电容式套管电磁计算与结构设计专业：哈理工电气工程及其自动化班级：电气08学号：姓名；刘东升指导教师：2011年12月30日目录目录1一．任务书2二．设计原理3三．设计内容5四．确定电容芯子电气参数 6 1.油纸式电容式套管的计算 62.胶纸式电容式套管的计算16 五．选出上下瓷套并进行电气强度校核，绝缘裕度校验27六参考资料27附录I 电容芯子极板布置图附录II电容芯子辐向电场分布曲线附录III 电容套管装配图附录套管在空气中的闪络一．任务书题目：330kV油纸（胶纸）电容式套管电磁计算与结构设计技术条件：额定电压 Un=330 kV额定电流 In=315 A最大工作电压Um=363kV1min工频试验电压：570kV干试电压：670kV湿试电压：510kV1.2/50us全波冲击试验电压：1050kV设计任务：1.确定电容芯子电气参数（1）绝缘层最小厚度（2）绝缘层数（3）极板上下台阶长度（4）各层极板尺寸（5）温升（6）热击穿电压2.选出上下瓷套并进行电气强度校核绝缘裕度校核3.画出极板布置图，E-r分布图以及装配图4.撰写课程设计报告二．设计原理套管绝缘子用以把电流引入或引出变压器、断路器、电容器或者其他电气设备的金属外壳，也用于导体或母线穿过建筑物或者墙壁。
套管的整体连接（电容芯子，瓷套，连接套筒和油枕等的连接）有两种基本形式，即用强力弹簧通过导杆压紧的方式（大多用于油纸式）以及螺栓在连接处直接卡装的方式（大多用于胶纸式）。
电容套管是目前超高压系统中最常用的型式，防止华山的方法是改善套管的电场分布，在导管和法兰之间加一个电容芯子作为内绝缘，电容薪资中有多层金属板极，以强迫控制套管内部和表面的电场均匀化。
内绝缘有采用油屏障绝缘的充油式及胶纸式或油浸纸绝缘的电容式两大类。
瓷套是外绝缘。
电容式套管导杆常采用铜杆或者铜管，纯瓷套管也有采用铝导体或直接一母线穿过称母线式套管。
套管型结构在交流电压作用下的表面放电过程—电压上升，法兰附近可以出现电晕、刷形放电、滑闪放电和闪络四个过程，其临界电压常以经验公式作计算。
电气设备的绝缘设计与绝缘失效分析
电气设备的绝缘设计与绝缘失效分析电气设备在现代社会中扮演着重要的角色，无论是家庭用电，还是工业生产，都离不开电气设备的运行。
而电气设备的正常运行离不开良好的绝缘设计和绝缘材料的应用。
绝缘设计的不合理或者绝缘失效都有可能导致电气设备的安全隐患，因此绝缘设计与绝缘失效分析是电气工程中重要的研究方向之一。
一、绝缘设计的意义绝缘是指对电气设备的导体或导体间的电气性能隔离的措施。
良好的绝缘设计能够有效地阻止电流的泄漏或者短路，从而保证电气设备的正常运行。
合理的绝缘设计不仅能够提高电气设备的工作效率，减少能量损耗，还能够降低电气事故的发生概率，提高设备的安全性。
绝缘设计需要考虑多方面因素，包括使用环境、电气设备的工作条件、材料的选择等。
合适的绝缘材料能够在高温、高湿、强电场等恶劣环境下保持良好的绝缘性能，而不容易发生绝缘失效。
此外，绝缘设计需要考虑电气设备的使用寿命，合理选择绝缘材料的耐老化性能，以延长电气设备的使用寿命。
二、绝缘失效的原因绝缘失效是指绝缘材料在一定条件下失去了绝缘性能，从而使得电气设备发生故障或事故。
绝缘失效的原因各不相同，包括电压击穿、绝缘材料老化、机械破坏等。
1. 电压击穿是绝缘失效最常见的原因之一。
当电压超过绝缘材料的击穿强度时，绝缘材料就会失去绝缘性能。
电压击穿可以是直接击穿，也可以是表面击穿。
电压过大或者电压突变都可能导致电压击穿，因此在绝缘设计中需要进行电压应力分析，选取合适的绝缘材料和结构，以避免电压击穿。
2. 绝缘材料老化是绝缘失效的另一个主要原因。
绝缘材料在长时间的使用或者高温、高湿等极端环境下会发生老化，从而失去原有的绝缘性能。
绝缘材料的老化可以是物理老化，也可以是化学老化。
光照、潮湿、电磁辐射等都会加速绝缘材料的老化，因此需要选择抗老化性能好的绝缘材料，或者进行绝缘材料的包覆、封装等措施来延缓绝缘材料的老化过程。
3. 机械破坏也是绝缘失效的一个重要原因。
绝缘材料在电气设备的运行中可能会遭受外部的机械冲击、振动等，从而导致绝缘材料的破坏。
电气绝缘节的工作原理
电气绝缘节的工作原理
电气绝缘节是电气设备中非常重要的一部分，它可以在电气设备中起
到隔离、保护、支撑等作用。
电气绝缘节的工作原理主要涉及到材料
的选择、结构设计以及使用环境等方面。
首先，材料的选择是影响电气绝缘节工作原理的重要因素之一。
常见
的绝缘材料包括树脂、橡胶、塑料等。
这些材料具有良好的绝缘性能，可以有效地隔离电路，防止漏电和短路等问题。
此外，还需要考虑材
料的机械强度和耐热性等方面，以确保绝缘节在使用过程中能够承受
机械应力和高温环境。
其次，结构设计也是影响电气绝缘节工作原理的关键因素之一。
不同
类型的电气设备需要采用不同类型的绝缘结构来满足其特定需求。
例如，在高压开关设备中，采用了可靠性更高的多重层级隔离结构；而
在低压开关设备中，则通常采用单层隔离结构即可。
此外，还需要考
虑绝缘节的形状、尺寸和安装方式等因素，以确保其能够与其他部件
紧密配合，保证电气设备的正常工作。
最后，使用环境也是影响电气绝缘节工作原理的重要因素之一。
由于
不同的使用环境会对绝缘材料和结构产生不同的影响，因此需要针对
不同的使用环境进行相应的设计和选择。
例如，在潮湿、高温或高海
拔等特殊环境下使用的电气设备，需要采用更加耐热、耐潮湿和耐腐蚀的绝缘材料，并且结构设计也需要更加严格。
总之，电气绝缘节是电气设备中非常重要的一部分，其工作原理涉及到材料选择、结构设计以及使用环境等多个方面。
只有在这些方面都得到充分考虑和满足时，才能够确保电气设备能够正常工作，并且在长期运行过程中保持良好的性能和稳定性。
绝缘结构设计
绝缘结构设计第二章基本问题1.临界电场强度与其他那些因素有关，最大电场强度允许值，电场不均匀系数，调整电场分布的措施。
因素：材料、工艺、电极形状、极间距离、电场不均匀程度、散热条件；允许值：参照临界场强并考虑一定裕度而确定的数值；系数：最大场强E max与平均场强E av的比值；措施：改变电极形状（增大曲面半径，改善电极边缘），改善电极间电容分布（加屏蔽环，增设中间电极），利用其他措施（采用不同介质、利用电阻压降、利用外施电压强制电压分布）2.多层介质分阶绝缘的概念，平行板电极、同轴圆柱电极间电场分布及场强计算。
概念：由介电常数不同的多层绝缘构成的组合绝缘3.沿面放电：气体中存在固体（或液体）介质时，当电压升高到一定程度，沿介质表面发生放电。
闪络：当沿面放电由一个电极延伸到另一个电极使气隙沿介质表面发生击穿。
4.套管型结构及其放电特点、电场分布，分析影响电场分布的因素，闪络电压与放电距离的关系。
结构：插入式结构，一个电极穿过另一个电极的结构；特点：电晕刷形放电滑闪闪络；关系：滑闪发生时，增加放电距离不能有效提高闪络电压5.滑闪放电原因以及防止滑闪放电的措施。
原因：电力线斜入固体介质表面，在法向分量作用下，以电容电流构成回路并在切线分量作用下沿表面发展；措施：减小C0//使电力线经过单一材料//减小表面电阻率如法兰附近涂半导电层//法兰附近加金属片或金属环屏蔽//加电容极板强制电场分布6.绝缘配合概念：电力系统中用以确定输电线路和电气设备绝缘水平的原则和方法。
常用方法：惯用法、统计法、简化统计法。
惯用法：电气绝缘设备最小耐受电压大于系统中可能出现的最大电压并留有一定裕量统计法：系统中最大过电压和绝缘最小耐受电压属于随机变量，统计法认为已知过电压和绝缘耐受电压的概率分布函数的曲线，则绝缘损坏的危险率可以进行数学计算并加以定量。
简化统计法：将系统过电压和绝缘耐受电压均确定为单一值，称为统计过电压和统计耐受电压，以代替整条概率曲线。
电工终结版
电力系统：是由各种不同电压等级的电力线路将发电厂、变电所和电力用户联系起来的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体。
电网：电网主要由各种变电所及各种电压等级的电力线路组成，是电力系统的重要组成部分，担负着输送、变换和分配电能的任务。
额定电压：能使受电器、发电机、变压器等正常工作的电压称为它们的额定电压。
在额定电压下，设备的效果提高。
电力负荷：一、二、三级。
井下供电接地方式：中性点直接接地、中性点经低阻抗接地、中性点经高阻抗接地和中性点不接地。
我国采用中性点不接地系统。
严禁井下配电变压器中性点直接接地。
矿山负荷计算：1.计算负荷2.求平均负荷3.求尖峰电流。
需用系数法：S ca=εP N K decosφwm功率因数补偿量：Q c=P(tanφ1-tanφ2).功率因数过低的危害：1.会功率因数：cosφ=PS增加电源线路和矿内配电线路的功率损失。
2.会增加电网末端的电压损失，使负荷电压质量下降。
3.会使电气设备的容量不能充分利用，如对一定容量的变压器，功率因数过低，可能输出的有功越小，能够带动的负荷越小。
功率因数提高方法：1、提高用电设备本身的功率因数，即提高自然功率因数。
2.尽量采用鼠笼式异步电动机3.避免电动机与变压器的轻载运行4.对不需用调速的大型设备，尽量采用同步电动机 5.尽量采用高压电动机。
6、绕转式异步电动机可同步运行。
三专两闭锁：三专：专用变压器、专用开关、专用线路，两闭锁：风。
电闭锁，瓦斯。
电闭锁。
短路：指供电系统不等电位的导体在电气上被短接，并形成较大的电流，如相与相之间的短接，相与地之间的短接等。
短路的原因：产生短路的主要原因是电气设备载流部分绝缘损坏。
绝缘损坏时由于绝缘老化、过电压、机械损伤等造成的。
短路的种类：三相短路、两相短路、两相接地短路和单相接地短路等。
第一种称为对称短路，其他的称为不对称短路。
短路的危害电动力破坏其它设备，造成连续的短路发生。
（3）电压太低影响用户的正常供电。
绝缘设计
电气安全设计之绝缘设计（二）1.2 电气设备绝缘试验电气设备绝缘配合是电气基础安全，它指导有关专业对其所涉及的各种设备合理地制定有关要求，从而达到绝缘配合的目的。
各专业当确定设备在空气中电气间隙 、爬电距离和固体绝缘时可参考以下资料。
绝缘配合意指根据设备的使用及其周围的环境来选择设备的电气绝缘特性。
只有设备的设计基于在其期望寿命中所承受的作用（例如电压）强度时才能实现绝缘配合。
绝缘配合与电压的关系，应考虑下列内容：a) 在系统中可能出现的电压；b) 设备产生的电压（该电压可能会反过来影响系统中的其他设备）；c) 要求的持续运行等级；d)人身和财产安全，使电压强度造成事故的可能性不会导致损害性危险。
环境条件和绝缘配合的关系：确定污染等级作为考虑绝缘的微观环境条件。
微观环境条件主要取决于设备所处的宏观环境条件，在许多情况下，这些微观和宏观环境是相同的。
但是，微观环境可能会好于或坏于宏观环境。
例如，外壳、加热、通风或灰尘可能会影响微观环境。
最重要的环境参数如下：——对于电气间隙：z气压，z温度，如果变化较大；——对于爬电距离：z污染，z相对湿度，z冷凝作用；——对于固体绝缘：z温度，z相对湿度。
电气间隙的确定：电气间隙应以承受所要求的冲击耐压来确定。
对于直接接至低压电网供电的设备，应在综合考虑冲击耐受电压，稳态有效值电压，暂态过电压和再现峰值电压之后，选择最大的电气间隙。
确定爬电距离以作用在跨接爬电距离两端的长期电压有效值为基础。
此电压为实际工作电压、额定绝缘电压或额定电压。
瞬态过电压通常不会影响电痕化现象，因此忽略不计，然而对暂态过电压和功能过电压，如果他们的持续时间和出现的频度对起痕有影响的话，则必须要考虑。
当电气设备承受电气试验来验证电气间隙时，试验应依据规定的耐受电压要求进行。
适合验证电气间隙的试验是冲击电压试验。
由于固体绝缘的电气强度远远大于空气的强度，另一方面，通过固体绝缘材料的绝缘距离通常大大地小于电气间隙而产生高的电场强度。
电气设备的绝缘设计
目录一、电气设备的绝缘设计 (2)二、绝缘电阻测量 (3)三、介质损失角（tanδ）的测量 (4)四、局部放电试验 (5)五、耐压试验 (6)1、工频交流耐压试验 (6)2、直流耐压试验 (7)3、雷电冲击电压试验 (8)4、操作冲击电压试验 (8)六、绝缘在线检测 (9)一、电气设备的绝缘设计电气设备（Electrical Equipment）是在电力系统中对发电机、变压器、电力线路、断路器等设备的统称。
这些电器设备有的是常年运行，有的是短时运行。
无论是那种工作制的电器设备，一旦发生事故都会造成很大损失。
然而，电气事故按发生灾害的形式，可以分为人身事故、设备事故、电气火灾和爆炸事故等；按发生事故时的电路状况，可以分为短路事故、断线事故、接地事故、漏电事故等；按事故的严重性，可以分为特大性事故、重大事故、一般事故等；按伤害的程度，可以分为死亡、重伤、轻伤三种。
如果按事故的基本原因，电气事故可分为以下几类：（1）触电事故。
人身触及带电体（或过分接近高压带电体）时，由于电流流过人体而造成的人身伤害事故。
触电事故是由于电流能量施于人体而造成的。
触电又可分为单相触电、两相触电和跨步电压触电三种。
（2）雷电和静电事故。
局部范围内暂时失去平衡的正、负电荷，在一定条件下将电荷的能量释放出来，对人体造成的伤害或引发的其他事故。
雷击常可摧毁建筑物，伤及人、畜，还可能引起火灾；静电放电的最大威胁是引起火灾或爆炸事故，也可能造成对人体的伤害。
（3）射频伤害。
电磁场的能量对人体造成的伤害，亦即电磁场伤害。
在高频电磁场的作用下，人体因吸收辐射能量，各器官会受到不同程度的伤害，从而引起各种疾病。
除高频电磁场外，超高压的高强度工频电磁场也会对人体造成一定的伤害。
（4）电路故障。
电能在传递、分配、转换过程中，由于失去控制而造成的事故。
线路和设备故障不但威胁人身安全，而且也会严重损坏电气设备。
以上四种电气事故，以触电事故最为常见。
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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）SF1)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s3)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 m1)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.u1.1.3外部过电压(雷电过电压)---6p.u，100us90%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。
1.32.12.2E=U/d，C=ε0εr∙S/d2.2.2同轴圆柱体电场(单芯电缆)：E r=Ur∙ln(r2/r1)，C=2πεrln(r2/r1)，E m=Ur1∙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−r1b.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=0.582d.不均匀系数：E m/(U/d)=1.7182.2.3平行等圆柱体电场(架空输电线)E m=Ud∙(d/2r+1)2−1ln[d/2r+1+(d/2r+1)2−1]C=πε0εr∙lln[d/2r+1+(d/2r+1)2−1]E m有最小值条件为：d/r=5.85分裂导线的优势：降低表面最大电场、整个导体轮廓变大；增大有效表面积(集肤效应) 2.2.4同心球电场(悬式绝缘子头部)E=Ur2(1/r1−1/r2)C=4πε0εr1/r1−1/r2，E m有最小值条件为：r1=0.5r22.2.5球隙电场(球对球，如高电压测试或脉冲发生器的球隙)2.2.6a.b.2.3有限元法f s)]=const2.42.4.1.→闪络部分地方除了紧靠电极的很小区域外，电场强度平行于表面的分量要比垂直分量大。
如支柱绝缘子沿面放电过程电晕：高电压低电流，电流从100uA~mA级。
功率由Peek公式：P=C(V−V0)2刷形放电：特征为电流：几mA，是一种辉光放电闪滑放电：树枝状，交替出现闪络特征：大电流：1A~1MA，电压小：几十伏2.4.2套管型绝缘系统电场的特征最大场强不随长度L增加而上升2.4.3改善套管型电场分布的原理和方法a．原理要点：要使电压分布均匀，必须减小γ∙L。
而只有减小表面电阻才能使γ减小固体绝缘系统的导纳γ：（1）体积电阻可以忽略（2）体积电容很有限，无法改变（3）表面电阻可以改变（4）表面电容不易改变b.方法和措施中低压电气设备：表面用不同电导率的涂层(半导电层----电导率较高)中高压电气设备(>30kV)：采用应力锥结构改善电场分布2.4.4非套管型绝缘系统的电场：均压环、均压球、屏蔽环、并列电容均压2.4.5各种电场的调整三、电力设备绝缘系统中的热计算3.1绝缘的热老化与耐热性3.1.1绝缘的寿命lnt=B/T+A或t=e A∙e B/T=A′∙e B/T8度律(10℃减半)，温度每上升8~12℃，时间t减半3.1.2绝缘耐热性的分级IEC62114对电气绝缘结构的耐热性重新分类为：90/Y、105/E、120/A、130/B、155/F、180/H、200、220、250℃九级(超过180统称C级绝缘)，耐热性由老化试验推测出寿命为20000h的温度3.2绝缘系统中最高温度计算3.2.1绝缘系统中的发热与散热绝缘系统在热作用下导致的破坏形式绝缘中的最高温度超过材料极限承受温度绝缘发生热击穿(热引起的电击穿)电力设备的发热电流通过导体的发热介质损耗的发热铁磁损耗、涡流损耗的发热散热措施强波对流散热(H2、水、空气)传导散热(选导热好的材料)辐射散热(变压器油箱)3.2.2热稳态时最高温度计算热稳态时(发热量=散热量)：P=ςS(t1−t0)其中：P为表面散热功率；ς为确定的系数；S为表面面积；t1、t0分别为周围媒质、散热体表面温度3.2.3热暂态计算1）升温/降温过程 2）短路情况下的热计算：短路时间很短，可忽略散热3）绝缘短时耐受温度可能是长期使用的数倍3.2.4热击穿电压/电流计算3.3绝缘系统中热场的数值计算：有限元数值计算四、高海拔电气设备外绝缘设计4.1高海拔特点：气压低、辐射强4.2高海拔对电气设备的影响●气压下降，绝缘击穿电压和电晕起始电压下降●外绝缘的污闪电压下降所以高海拔地区的设备外绝缘水平要高于平原地区的设备当海拔<2100m，气温与气压的影响能够相互补偿一、电气绝缘结构设计的基本概念：特高压：设备结构设计、安全可靠运行试验1000kV，1000MVA设备体积大，要考虑热、力、电、运输方面的问题高海拔，绝缘结构设计需要增加尺寸干、湿环境，地域差别很大设计控制的主要是场强而不是电压电力系统：发电厂、输电线路、变电站、用户1.1电气绝缘结构（主要指电力设备）不按设备分类，可以看作导体、半导体、绝缘体的优化组合。
设计步骤：合理地选用材料，进行结构分析，确定结构型式，优化结构设计。
1.2电气绝缘结构的设计原则根据产品技术条件和运行要求，选用合适的绝缘材料，采用先进的绝缘工艺，确定优化的绝缘结构。
是产品成本低、寿命长、可靠性高、技术先进、结构优化、12341.3绝缘结构设计的评价体系结缘结构的设计和制造质量，必须通过试验考验。
它用来考核和评价电气设备整体的绝缘性能，因此不同于单纯绝缘材料的性能试验。
绝缘结构试验在制造部门是考核产品绝缘质量以及评定是否能进行正常生产的必要措施，在运行部门则是作评定电力设备可靠性的预防性试验。
1.3.1绝缘结构试验评价实验项目按破坏性质只分为：a)破坏性试验 b)可能破坏性 c)非破坏性试验1）型式试验产品定型试验，对产品设计和材料工艺的全面试验。
新产品试制或当设计、材料、工艺有重大改变时都要进行型式试验型式试验项目及试验方法通常由产品标准所规定标准由低至高为：国际标准<国家标准<行业标准(电力行业)<企业标准2）出厂试验(非破坏性)产品出厂前全部或抽样进行的若干基本试验，其项目一般只是型式试验的一部分。
实验项目、方法由标准规定。
3）预防性试验运行部门为评定电力设备运行可靠性所做的试验。
试验分不同的电力设备，可在运行现场进行，也可取样到中心试验研究所进行。
实验项目及方法也由产品标准所规定。