高压SF6--空气瓷套管绝缘结构设计
XX126kVSF6气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)技术要求
XX煤化工110KV变电站126kVSF6气体绝缘金属封闭开关设备技术要求设计单位：XX电力设计有限公司二○一○年五月XX煤化工126kVSF6气体绝缘金属封闭开关设备技术要求1.总则1.1 供方需知：1.1.1 本技术要求提出了订购方订购126kV气体绝缘金属封闭开关设备（简称GIS）的技术要求。
主要包括设备的使用条件、主要技术参数、结构、性能、试验、包装、运输及所需技术资料等方面的内容。
1.1.2 本技术要求并未对一切技术细节作出规定，也未充分引述有关标准的条文，供方应按有关标准提供符合本技术规范的优质产品。
1.1.3 本技术要求所使用的标准及规定的条款如遇与供货方所执行的标准不一致时，按较高标准执行，投标方若使用外文应同时提供中译本。
1.1.4 本技术要求未尽事宜者由供货方参照有关标准，结合实际运行工况提出。
1.1.5本技术要求经供需双方确认签字后作为订货合同的技术附件,与合同正文具有同等的法律效力。
1.2 供货方应提供的文件a.生产资质证书b.质量保证模式c.销售及运行业绩d.主要技术文件e.主要技术参数f.制造厂建议提供的备品备件g.制造厂建议配备的专用工器具和仪表h.国家级产品检测报告i.GIS预埋件位置、外形尺寸、基础及重量等图纸及资料。
1.3卖方工作范围包括GIS本体及辅助设备的功能设计、结构性能、安装指导和现场试验，提供备品备件及专用工具、仪器仪表供货及现场技术服务。
1.4供货范围：1.4.1 卖方提供如下设备：（GIS内主母线要求采用铜质材料）序号元件名称单位数量备注出线回路，2000A 40KA/3S 100KA 主母线2000A 共2回，每回包括：1.断路器CB 组 1 弹簧机构2.隔离开关DS 组 2 电动及手动机构3.快速接地开关FES 组 1 电动弹簧机构4.检修接地开关ES 组 2 电动及手动机构5.电流互感器CT 相 3 共 15个二次线圈6.电压互感器相 1 （A相）7.避雷器相 3 线路侧8.主母线BUS 间隔满足布置要求（母线长见平面布置图）9.分支母线BUS 米满足布置要求10.出线套管3相/套1 采用大小伞结构11.就地控制柜面 1 按买方要求布置12.SF6气体瓶卖方应提供满足GIS所有气室充SF6气达额定压力的合格气体，另附安装耗气量。
高压开关用绝缘套管均压环结构设计
高压开关用绝缘套管均压环结构设计摘要：由于一些电站的特殊布置，制造厂的出厂试验工装无法及时满足型式试验和出厂试验对126kV和145kV电压等级气体绝缘金属封闭开关设备（以下简称GIS）的局部放电测量要求。
在以往的GIS套管用均压环结构中，多使用固定螺栓插接，如果是临时使用，则使用软线将均压环捆绑在套管端子板上，这样除了不够便捷外，可能出现电场结构特别不均匀的情况。
为此，设计可通用在瓷套管与复合套管需要屏蔽场景的均压环，极大提升试验效率，同时在结构设计中考虑安装便捷、稳定，使用后也能够方便取下。
关键词：高压开关；绝缘套管；均压环结构；引言ＧＩＳ设备由断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、电缆终端、进出线套管等元件组成，具有运行可靠、占地面积小、检修维护工作量小、安装方便、受周围环境影响小等优点，被广泛应用于各电压等级的变电站中。
ＧＩＳ设备内部充满ＳＦ６气体用于绝缘和灭弧。
通常情况下，电气设备的使用年限在２０年以上。
设备一旦投入运行，就很难对其进行安装位置变更和地基改动，然而在实际运行过程中，由于各种原因引起的地基变化，如地基隆起和地基沉降等，对设备的安全运行产生极大危害，轻则引起设备发生倾斜，重则引起设备破裂或被破坏。
1电气高压开关设备在电力系统中，泛指额定电压3.6kV及以上开关设备统称为高压开关设备，其在系统运行过程中起着通断、控制和保护系统的作用。
高压开关设备不仅可在电网运行过程中按实际需要对部分线路及设备进行投入或退出控制，同时，还可在线路及设备发生故障时将该故障区段迅速从电网中切除，以确保其他无故障区段能够正常运行。
在整个电网中，高压开关设备占据着举足轻重的地位，作为最重要的输配电设备，其运行的安全性和可靠性直接影响着整个电力系统的运行。
高压断路器作为心脏元件，虽然种类繁多，但目前主要采用SF6或真空作为主要灭弧绝缘介质。
SF6是一种较常用的绝缘介质，由于其电弧溶解性强、介质电阻大、物理形态稳定等优点，得到了广泛的应用。
SF6高压断路器结构及工作原理参考文档
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单压式灭弧装置
1、只有一种压力（一般为304-808kPa) 。在开断过程中，灭弧室所需的吹弧压力 由动触头系统运动时的压气活塞产生；
2、图11-2为单压式单向灭弧室的原理图 。图中，喷嘴2、压气罩3及动触头（导电 杆）4机械上为一体。
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储能模块
主要由储能活塞缸、储能 活塞、碟型弹簧组成.在液压 油的作用下通过储能器活塞压 缩碟形弹簧并将液压能长期存 储在储能活塞缸内，为断路器 分、合闸操作做好必要的能量 储备。
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碟簧
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控制模块
主要由电磁阀、换 向阀组成，通过主控室 给出的电信号命令使相 应电磁阀打开阀口，使 换向阀换向从而达到分 闸或合闸的目的。
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监测模块
主要由行程开关、安 全阀组成，通过对碟簧的 压缩量的监测带动行程开 关凸轮旋转来断开或闭合 微动开关触点达到为主控 室报警及自动闭锁的目的 。当压力高于规定值时泄 压阀自动开启达到保护机 构的目的。
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以上五个模块通过连接管连接后，可与工作 缸组成一个紧凑的整体，实现可靠的动作，其结 构特点具有以下几个优点： 1. 模块式结构具有结构简单紧凑，零件量少，通 用性强，性能可靠且便于检查。 2. 液压集成回路具有无外部油管，损耗小，传动 效率高，泄漏量低。 3. 优质碟簧储能器具有不存在氮气泄漏，系统压 力稳定，应力松弛小，寿命长，可靠性高 4. 优良的液压缓冲系统具有操作平稳，无反跳， 噪音低，易与和调速系统不同断路器适配。
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(2)保护作用。当电力系统某一部分发生 故障时，它和保护装置、自动装置相配合， 将该故障部分从系统中迅速切除，减少停电 范围，防止事故扩大，保护系统中各类电气 设备不受损坏，保证系统无故障部分安全运 行。
SF6气体绝缘电流互感器绝缘实验
SF6气体绝缘电流互感器绝缘实验用户对电力设备央求越来越高，SF6气体绝缘互感器优胜性逐渐被电力有些所认可，国内的制作技能也已较为老到。
从实习实验得知SF6气体的绝缘功用远远高于油纸绝缘，并且气体绝缘互感器的制作技能进程也相对较为简练，但有关零部件的加工央求与设备状况对商品绝缘功用的影响都是至关首要的。
这篇文章就自个几年前在研发开发110kV、220kV气体绝缘电流互感器进程中因商品零部件的制作及设备过错对绝缘的影响进行剖析，以供学习。
构造概述SF6气体绝缘互感器为倒竖式构造。
其头部为T型壳体,制作技能央求较高；二次绕组置于壳体内；一次导电管穿过壳体与二次屏蔽筒；外绝缘选用高强度瓷套管，瓷套与壳体联接处设有高压屏蔽罩使此处电场也构成同轴圆柱散布，然后改善了瓷套内轴向场强散布；二次引线经设在瓷套中的二次引线管引至底座。
实验状况及处理进程实例1110kV气体绝缘电流互感器内部选用钢管直立定位支撑，既保证了壳体与二次屏蔽筒间的绝缘间隔，一同兼做二次引线管和接地线，是一种比照新颖的方案构造。
依据对六台商品进行了绝缘实验发现，其间有一台工频耐压实验没有经过,商品应能接受230kV工频耐压，但实验电压施加到170kV时就放电了。
对此咱们对该商品进行解剖剖析，首要查看、丈量高压屏蔽与别的相应部件的间隔并查询是不是有爬电景象，作用并无反常。
后又吊销壳体两头端盖，丈量壳体与二次屏蔽的间隔，作用发现壳体与二次屏蔽发作偏疼15mm，调整往后再次做工频耐压实验，作用实验合格。
此疑问是因为操作者在设备进程中不细心构成的。
实例2220kV气体绝缘电流互感器二次绕组屏蔽筒的支撑绝缘子选用环氧树脂一次浇注成型技能，机械强度和电气绝缘均能满意方案央求。
在对三台商品进行了绝缘实验时发现，工频耐压实验均不能经过，商品应能接受460kV工频耐压，但实验电压添加至370kV摆布就放电了，一同还发现套管下部对底座发作闪络放电。
经剖析应当是套管内高压屏蔽罩端部有些场强不均匀(即有些绝缘空位较小)而对套管内壁放电，电弧经过套管内壁，因为瓷套外外表最大场强跨过了空气放电场强构成套管下法兰及底座处发作闪络放电，经过对商品溃散查看也证了解上述剖析。
高压开关柜(SF6)技术规范
高压开关柜(SF6)技术规范要求柜体采用全密封、全绝缘的设计，确保设备在使用过程中不会泄漏SF6气体，同时能够有效隔离外界环境，防止污染和腐蚀。
柜体应符合IP33防护等级要求，确保设备在潮湿的环境中也能正常运行。
1.2 环网单元柜的操作机构应设计合理，易于操作，同时具有可靠的电气和机械互锁装置，确保设备在操作过程中不会发生误操作或安全事故。
1.3 环网单元柜应具有良好的通风和散热性能，确保设备在长时间运行过程中不会过热或损坏。
2 SF6气体密封试验要求2.1 SF6环网单元柜的气密性能是保证设备正常运行的关键因素之一。
因此，在生产过程中应进行严格的气密性试验，确保设备在使用过程中不会泄漏SF6气体。
2.2 气密性试验应在规定的试验条件下进行，包括试验压力、试验时间和试验温度等因素。
试验结果应符合相关标准要求。
3 环网单元柜的电气性能要求3.1 环网单元柜应符合GB3906-91标准的要求，具有良好的电气性能和可靠的绝缘性能，确保设备在正常使用过程中不会发生电气故障或安全事故。
3.2 环网单元柜应具有良好的过载和短路保护功能，能够快速切断故障电路，确保设备和人员的安全。
4 环网单元柜的机械性能要求4.1 环网单元柜应具有良好的机械强度和稳定性，能够承受正常使用过程中的机械应力和振动。
4.2 环网单元柜的机械部件应采用优质材料和先进工艺制造，确保设备的寿命和可靠性。
总之，SF6环网单元柜是一种重要的电力配电设备，要求具有全密封、全绝缘、良好的电气性能和机械性能，同时能够承受恶劣的使用环境条件。
在生产和使用过程中，应严格按照相关标准和技术要求进行检测和维护，确保设备的正常运行和安全使用。
1.2 户内环网单元柜的气箱部分可以由SF6负荷开关、SF6负荷开关+熔断器组合电器、SF6断路器等单元任意组合而成，根据实际情况可以选择单气箱结构或共气箱结构，气箱间可以通过外部绝缘母线或专用绝缘连接件连接成所需的设备方案。
SF6_断路器基本结构
3、定开距灭弧室的灭弧过程
(1) (2) (3) (4) 断路器合闸状态 断路器压气过程 断路器开断短路电流过程 断路器熄灭电弧后的分闸状态
(1) 断路器合闸状态
如图 -3(a) 所示 , 动触 头 2 跨接于两个静触头 3 和 5 之间 ,构成电流的 通路。
(2) 断路器压气过程
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(3) 吹弧过程
动、静弧触头刚刚分离并 已产生电弧 , 随着动触头 3 及运动系统继续向下运 动 , 压气缸 5 中的SF6 气体一方面继续被压缩 , 同时高压气体经被打开的 喷嘴 8 吹向被拉长的电 弧 , 当电流过零时就被熄 灭如图 -1(c) 所示。
(4) 分闸状态
当电孤熄灭之后 , 动触 头 3 及运动系统继续运 动到分闸位置 , 如图 － 1(d) 所示
2、定开距灭弧室的灭弧原理
断路器的触头由两个带喷嘴的空心静触头和动触头 组成。断路器的弧隙由两个静触头保持固定的开 距 , 故称为定开距灭弧室。 在合闸位置时 , 动触头跨接于两个静触头之间 , 构 成电流的通路。由绝缘材料制成的固定活塞 和与 动触头连成整体的压气缸围成压气室。当分闸操作 时 , 操动机构通过绝缘拉杆使压气 缸随同动触头 运动 , 使压气室内的 SF6 气体受到压缩 , 建立高 气压 , 当喷嘴被打开后 , 高压气体形成高速气流吹 向电弧 , 使电弧强烈冷却而熄灭。操动机构通过绝 缘拉杆 , 带动动触头和压气缸组成的可动部分继续 运动到分闸位置。
在开断电流时 , 由操动机构通过绝缘拉杆 7 使带 有动触头 3 和绝缘喷嘴 8 的压气缸 5 运动 , 使其 内部的 SF6 气体受到压缩 , 建立高气压 , 并使高 压气体形成高速气流经喷嘴 8 吹向电弧 , 使电弧 强烈冷却而熄灭。
110(72.5)kV SF6罐式断路器(LW30-126(72.5))说明书
一、概述............................................................1二、主要特点......................................................1三、产品技术条件................................................2四、产品结构......................................................4五、工作原理......................................................7六、包装、运输、验收及保管.................................9七、安装及运行前检查..........................................9八、断路器的运行维护及检修.................................12九、备品备件，专用工具及附件..............................13十、订货须知及随机文件 (15)LW30-72.5(126)T/T3150-40高压交流断路器目录●企业精神正直 诚信 务实 创新●企业宗旨追求卓越 回报社会公 司 简 介 山东泰开高压开关有限公司为专业研制开发生产72.5k V 及以上户外高压六氟化硫断路器、全封闭组合电器、敞开式组合电器、插接式组合电器及复合绝缘组合电器等五大系列产品的大型专业化企业。
公司注册资金3亿元，总资产36亿元。
占地面积42万m 2，建筑面积19.5万m 2。
公司多年来综合经济指标列全国高压开关行业前五名，为高压开关行业副理事长单位，公司生产的“泰开”牌高压开关为被评为山东名牌、国家免检产品，并获得了国家专利378项。
公司生产的72.5k V ～550k V 组合电器和断路器在国际著名的荷兰KEMA 试验站和西高所完成型式试验，产品技术水平高、质量稳定可靠、交货及时、服务优良，受到用户的广泛好评，连续多年在国网、南网中标量始终保持前列，并广泛应用于五大发电、石油、化工、冶炼、铁路、新能源发电等行业，产品遍布全国各地，并出口到俄罗斯、印度、孟加拉、伊朗、塞内加尔、巴基斯坦等国家。
高电压复习试题(附答案)
1.气体中带电质点的产生有哪几种方式碰撞电离（游离），光电离（游离），热电离（游离），表面电离（游离）。
2.气体中带电粒子的消失有哪几种形式（1）带电粒子向电极定向运动并进入电极形成回路电流，从而减少了气体中的带电离子；(2)带电粒子的扩散；(3)带电粒子的复合；(4)吸附效应。
3.为什么碰撞电离主要由电子碰撞引起因为电子的体积小，其自由行程比离子大得多,在电场中获得的动能多;电子质量远小于原子或分子，当电子动能不足以使中性质点电离时，电子遭到弹射而几乎不损失其动能。
4.电子从电极表面逸出需要什么条件可分为哪几种形式逸出需要一定的能量，称为逸出功。
获得能量的途径有：a正离子碰撞阴极；b光电子发射；c强场发射；d热电子发射。
5.气体中负离子的产生对放电的发展起什么作用，为什么对放电的发展起抑制作用，因为负离子的形成使自由电子数减少。
6.带电粒子的消失有哪几种方式带电质点的扩散和复合。
7.什么是自持放电和非自持放电自持放电是指仅依靠自身电场的作用而不需要外界游离因素来维持的放电。
必须借助外力因素才能维持的放电称为非自持放电8.什么是电子碰撞电离系数若电子的平均自由行程为λ，则在1cm长度内一个电子的平均碰撞次数为1/λ，如果能算出碰撞引起电离的概率，即可求得碰撞电离系数。
9.自持放电的条件是什么（—1）=1或110.简述汤逊理论和流注理论的主要内容和适用范围。
汤逊理论：汤逊理论认为电子碰撞电离是气体放电的主要原因。
二次电子主要来源于正离子碰撞阴极，而阴极逸出电子。
二次电子的出现是气体自持放电的必要条件。
二次电子能否接替起始电子的作用是气体放电的判据。
汤逊理论主要用于解释短气隙、低气压的气体放电。
流注理论：流注理论认为气体放电的必要条件是电子崩达到某一程度后，电子崩产生的空间电荷使原有电场发生畸变，大大加强崩头和崩尾处的电场。
另一方面气隙间正负电荷密度大，复合作用频繁，复合后的光子在如此强的电场中很容易形成产生新的光电离的辐射源，二次电子主要来源于光电离。
高压直流套管用空心复合绝缘子技术规范-天选打工人
高压直流套管用空心复合绝缘子技术规范Technica1specificationforho11owcompositeinsu1atorsforhigh-vo1tageDCbushings(草案)×××X-XX-XX发布×××X-XX-XX实施目次目次 (I)前言.................................................................................... H 1范围 (3)2规范性引用文件 (3)3术语和定义 (3)4一般使用条件 (4)5技术要求 (5)6检验规则 (8)7标识 (11)8文件 (11)附录A (12)（资料性） (12)直流套管用空心复合绝缘子最大运行负荷计算方法 (12)附录B (14)（资料性） (14)空心复合绝缘子整体弹性模量计算方法 (14)本文件按照GB/T1.1-2023《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利，本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件是新制定标准。
本文件由XXX提出。
本文件由XXXXXX归口并负责解释。
本文件主要起草单位：本文件参与起草单位：本文件主要起草人：高压直流套管用空心复合绝缘子技术规范1范围本文件规定了20OkV及以上直流穿墙套管及换流变阀侧套管空心复合绝缘子选型参数要求、试验检验等。
本文件适用于土200kV〜土HOOkV电压等级直流系统用穿墙套管、变压器阀侧套管等。
2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T2900.1电工术语基本术语GB/T2900.8电工术语绝缘子GB/T4109交流电压高于1000V的绝缘套管GB/T21429户外和户内电气设备用空心复合绝缘子定义、试验方法、接收准则和设计推荐GB/T22674直流系统用套管GB/T26218污秽条件下使用的高压绝缘子的选择和尺寸确定IEC/IEEE65700-19-03Edition1.02014-07:直流系统用套管(Bushingsford.c.app1ication)IEC60137-2017交流电压高于IOOOV的绝缘套管(InSU1atedbushingsfora1ternatingvo1tagesabove1000V) IEC61462-2023户外和户内电气设备用空心复合绝缘子定义、试验方法、接收准则和设计推荐GB/T1408.1绝缘材料电气强度试验方法第1部分：工频下试验GB/T1449纤维增强塑料弯曲性能试验方法GB/T1462纤维增强塑料吸水性试验方法GB/T2900.8电工术语绝缘子GB/T4109交流电压高于IoooV的绝缘套管GB/T21429户外和户内电气设备用空心复合绝缘子定义、试验方法、接收准则和设计推荐GB/T22079标称电压高于IOOOV使用的户内和户外聚合物绝缘子一般定义、试验方法和接收准则GB/T26218.3污秽条件下使用的高压绝缘子的选择和尺寸确定第3部分：交流系统用复合绝缘子D1/T376电力复合绝缘子用硅橡胶绝缘材料通用技术条件D1∕T1277I1(X)kV交流空心复合绝缘子技术规范D1/T1277-2013Π00kV交流空心复合绝缘子技术规范T/CEC183-2018高压交直流空心复合绝缘子技术规范T/CEC270-2019I(X)OkV交流空心充气型线路柱式复合绝缘子技术规范3术语和定义GB∕T2900.KGB/T2900.8>GB/T4109和GB/T22674中界定的术语适用于本文件。
换流变压器SF6气体绝缘套管的使用和研究现状
电网运维Grid Operation1 SF 6气体绝缘套管结构简介气体SF 6绝缘套管是由主绝缘体和外绝缘体以及两者间的SF 6气体组成，其中主绝缘体由环氧树脂浸渍纸和铝箔相互交织组成，外绝缘体是通过带硅橡胶的伞裙组合而成，外观为高温固封的纤维管，如图1。
图1中：1接线端子；2顶盖；3电极；4内外绝缘体间的间隙；5导电杆；6硅树脂绝缘体；7主绝缘体；8铝箔；9复合绝缘体；10穿墙地点；11气体阀门；12接线盒；13法兰；14金属包带；15底板；16接线柱。
2 SF 6气体绝缘套管选择标准SF 6气体绝缘套管主要功能是保证阈侧线段的绝缘，因此其选择主要根据其工作电压和冲击电压来选择，包括雷电冲击耐受电压、操作冲击电压、极性反转电压等。
同时还要根据变压器所在的位置进行具体分析。
根据GB4109的规定，当绝缘套管所在的位置海拔超出1000m 时，需要增加绝缘套管的电弧距离，以便保证绝缘套管满足工作需求，绝缘套管的额定电压因此需要乘以因素k 来标定。
具体海拔修正系数见图2。
海拔因素系数的公式k=em(H-1000)/8150，图1 SF 6气体绝缘套管结构图换流变压器SF 6气体绝缘套管的使用和研究现状国网陕西省渭南供电公司 仝 莉摘要：对SF 6气体绝缘套管的结构、选择标准、配置方法进行介绍，并结合相关标准，对绝缘套管的使用现状，以及需要解决的问题和发展趋势进行阐述。
关键词：SF 6气体绝缘套管；换流变压器；特高压直流输电式中H 为海拔高度。
作为工频的耐受电压和冲击电压m=1；作为操作耐受电压时m=0.75。
根据GB1094.3中的标准，如果换流变压器工作地点海拔高于1000m，绝缘套管的空气间隙应该增加，按照其每高于1000m 海拔100m 绝缘套管的空气间隙增加1%来进行计算。
某特高压直流输电线路的换流站为海拔1700m，标准规定绝缘套管的爬电比距为14mm/kV ；SF 6气体绝缘套管选用为HSP 公司的GSETF1950/536-3400ACspez 型号，具体的参数如表1所示。
高压电课件第5章-六氟化硫气体绝缘
第六节 含六氟化硫的混合气体
SF6是强温室效应气体：
SF6 气体不会破坏大气臭氧层，然而它是1997年京都议定书指 定的六种温室气体(CO2, CH4, N2O, HFCs, PFCs, SF6)之一。SF6 气体对温室效应的实际影响很小，目前只占0.07%左右。将SF6 气体列为温室效应气体，主要是SF6 气体对温室效应有着相当 大的潜在危险。
体积小、可靠性高
•适用于征地困难的地区 •维护工作量小 •寿命长，全寿命造价低
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URBAN
Conventional Sweden: 某132/10kV 变电站，两路130kV母线，两台
30MVA变压器，20台10kV开关柜 5/54
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SF6的物理化学特性 SF6由卤族元素中最活泼的元素氟(F)原子与硫(S)原子结合而成， 其分子结构是六个F原子处于顶 点位置而S原子处于中心位置的 正八面体，S和F以共价键联结，键距1.58×10-10m。
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一. SF6的理化特性
1. 液化问题
在－40 ℃ <T<80 ℃， P<0.8MPa 范围内气态占优势 ,一般使 用范围内不存在液化问题，在高寒地区，需考虑采取措施， 如加热、采用SF6-N2混合气体。
2. 毒性分解物
纯净SF6是无色，无味，无毒，不燃的惰性气体， 由于电子碰撞、热以及光辐射导致SF6气体分解出有毒分解
f: 电场不均匀系数
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第三节 极不均匀电场中六氟化硫的击穿
3.1 极不均匀电场
在极不均匀电场中，间隙击穿前先出现电 晕，稍不均匀场和均匀场中，电晕即意味 击穿。
气压越高，分界点（极不均匀电场和稍不 均匀电场的分界点）越处于球半径小的区 域（不均匀系数大的区域，也即利用系数 小的区域）。
高电压复习试习题（附答案）
⾼电压复习试习题（附答案）欢迎共阅1⽓体中带电质点的产⽣有哪⼏种⽅式？碰撞电离（游离），光电离（游离），热电离（游离），表⾯电离（游离）。
2.⽓体中带电粒⼦的消失有哪⼏种形式?（1）带电粒⼦向电极定向运动并进⼊电极形成回路电流，从⽽减少了⽓体中的带电离⼦；(2)带电粒⼦的扩散；(3)带电粒⼦的复合；(4)吸附效应。
3.为什么碰撞电离主要由电⼦碰撞引起？因为电⼦的体积⼩，其⾃由⾏程⽐离⼦⼤得多,在电场中获得的动能多;电⼦质量远⼩于原⼦或分⼦，当电⼦动能不⾜以使中性质点电离时，电⼦遭到弹射⽽⼏乎不损失其动能。
4.电⼦从电极表⾯逸出需要什么条件？可分为哪⼏种形式？逸出需要⼀定的能量，称为逸出功。
获得能量的途径有：a正离⼦碰撞阴极；b光电⼦发射；c强场发射；d热电⼦发射。
5.⽓体中负离⼦的产⽣对放电的发展起什么作⽤，为什么？对放电的发展起抑制作⽤，因为负离⼦的形成使⾃由电⼦数减少。
6.带电粒⼦的消失有哪⼏种⽅式？带电质点的扩散和复合。
7.什么是⾃持放电和⾮⾃持放电？⾃持放电是指仅依靠⾃⾝电场的作⽤⽽不需要外界游离因素来维持的放电。
必须借助外⼒因素才能维持的放电称为⾮⾃持放电8.什么是电⼦碰撞电离系数？若电⼦的平均⾃由⾏程为λ，则在1cm长度内⼀个电⼦的平均碰撞次数为1/λ，如果能算出碰撞引起电离的概率，即可求得碰撞电离系数。
9.⾃持放电的条件是什么？（—1）=1或 110.简述汤逊理论和流注理论的主要内容和适⽤范围。
汤逊理论：汤逊理论认为电⼦碰撞电离是⽓体放电的主要原因。
⼆次电⼦主要来源于正离⼦碰撞阴极，⽽阴极逸出电⼦。
⼆次电⼦的出现是⽓体⾃持放电的必要条件。
⼆次电⼦能否接替起始电⼦的作⽤是⽓体放电的判据。
汤逊理论主要⽤于解释短⽓隙、低⽓压的⽓体放电。
流注理论：流注理论认为⽓体放电的必要条件是电⼦崩达到某⼀程度后，电⼦崩产⽣的空间电荷使原有电场发⽣畸变，⼤⼤加强崩头和崩尾处的电场。
另⼀⽅⾯⽓隙间正负电荷密度⼤，复合作⽤频繁，复合后的光⼦在如此强的电场中很容易形成产⽣新的光电离的辐射源，⼆次电⼦主要来源于光电离。
电容屏套管在SF6气体绝缘高压电器中的应用
的产 品 ，易造 成伞 裙表 面 的电腐蚀 。工 频耐压 及操
作 冲击试 验时极 易发 生外 部 闪络 。通 过 在高压 电极
与 引线管 之 间设 置 中 间电极 ，虽然 能起 到改善 外部
电场 的作用 ，但 是 电位线 在两 个 电极 端部对 应 的套
管 表 面仍 比较集 中 ，长时 间运行 仍会 发生 电腐蚀 现 象 。因此 ，如何 使 沿绝缘 套管 表面整 个 高度方 向上
电网改 造和建 设 的优选 产 品。
量集 中在 套 管 上 部 （ 占套 管 总 高 度 的 ２ ％ ） 约 ０ ，高
压 电极对应 的套管 外部 空气 区域 电场过 度集 中 ，成 为 空气 电离 的起始 区 ，特 别对 外绝缘 为硅橡胶 套管
以电流互 感 器 为例 ，Ｓ Ｆ 电流 互 感 器 一 般 采 用 倒 立式结 构 ，地 电位 的二次器 身位 于产 品顶 部带 高 电位外壳 内，二次 引线通 过接 地 的引线 管从 顶部 器 身 引到底座 上 的接线 板 ，外绝 缘套管 采 用硅橡 胶 复 合绝 缘套 管或 高强瓷 套管 。 为均 匀 内部 二 次 引线 管 与套 管 金 属 法 兰 电场 ， 改善 外部沿 套 管表 面的 电场分 布 ，一 般 采用在 产 品
Ｓ， Ｅ 气体 作 为一 新 型 的 绝缘 介 质 ，在 高压 电器
及 以上 电压 等级 的电流 互感器 ， 由于带 高 电位 的头
部 对地 间距 很大 ，外部 电场 分布 不均匀 ，等 位线大
制造领 域得到 广 泛 的应 用 。Ｓ Ｆ 气体 绝缘 高压 电器
以其优 良的绝 缘可靠 性 能和 免维护 性能 ，成 为现 代
（ ｉ ｇｓ ｉ ｕ Ｊａｎ ｕ Ｓ ｙ ａｎ Ｈｅｒｚ Ｉ ｔ ｕ ｅｎｔＴ ｒ ｎｓ ｏｒ ｅｒＣｏ．， Ｌｔ ｔ ｎｓｒ ｍ ａ ｆ ｍ ｄ。，Ｒ ｕ ｏ，Ｊａ ｓ ２６ ０，Ｃ ｈ ｎａ） ｇａ ｉｎｇ ｕ ２ ５０ ｉ
500kVSF_6电流互感器的特点及结构分析
其 它500kV SF6电流互感器的特点及结构分析Characteristics and Structural Analysis on500kV SF6Current Trans former雷 敏(成都电业局,四川 成都 610031)摘要:用SF6气体作户外式电流互感器的主绝缘已在高压电网中得到广泛应用。
SF6电流互感器与传统的油浸式电流互感器相比,在电气性能、电磁性能、热性能、机械性能、绝缘性能等方面具有显著的优点。
本文对500kV SF6电流互感器的特点和结构进行了分析。
关键词:500kV SF6电流互感器;特点;结构[中图分类号]T M45[文献标识码]B[文章编号]1004-7913(2005)01-0044-02 随着电网建设的逐步完善,相应的电力配电装置得到了迅猛的发展。
高压SF6气体作为主绝缘的户外式电流互感器已在高压电网中得到广泛的应用。
在超高压电网中,SF6电流互感器与传统的油浸式电流互感器相比,在电气性能、电磁性能、热性能、机械性能、绝缘性能等方面具有显著的优点。
本文以四川500kV龙王变电站南龙线扩建工程中应用的500kV SF6电流互感器为例,对500kV SF6电流互感器的特点和结构进行分析。
1 技术特点SF6电流互感器是采用SF6气体作为主绝缘的户外式电流互感器,具有良好的绝缘性能。
SF6常态下是一种无色、无味、无毒的非燃烧气体,分子量为146106,密度为61139g/L,约为空气的5倍,其惰性与氮气相似,具有极好的热稳定性,纯净状态下在500℃以上高温也不分解。
SF6具有优良的电绝缘性和灭弧特性,常压下其绝缘能力为空气的215倍以上,其灭弧能力相当于相同条件下空气的100倍,因此,在电力工程中得到了广泛的应用。
SF6的使用,使电流互感器的设计得到了很大的改进,具备很多优良特性。
四川500kV龙王变电站南龙线扩建工程中所应用的500kV SF6电流互感器的结构如图1所示。
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高压SF6--空气瓷套管绝缘结构设计余良清，刘铁涛新东北电气（沈阳）高压开关有限公司摘要：本文理论联系实际，通过电场优化对550kV、252kV 两种SF6-空气瓷套管结构进行了改进，文章在改进原结构的基础上提出了一套较为完整的SF6-空气瓷套管结构设计理论。
关键词：SF6-空气瓷套管电场优化1 引言目前高压开关产品广泛采用SF6气体作为绝缘及灭弧介质，在瓷柱式断路器（P-CB）中，直接采用瓷套管作为SF6气体的封闭容器，在罐式断路器(T-CB)及封闭式组合电器（GIS）中都以金属罐体作为SF6气体的封闭容器，并都用SF6--空气套管作为产品及空气的分界面，套管绝缘结构的设计，对产品的安全运行起着重要作用，本文将分析GIS（T-CB）出线套管的绝缘结构设计，力求合理，科学地把握其设计机理及要领。
2 出线套管的结构典型的出线套管结构如图1所示，套管作为SF6气体与空气的分界面，使高压中心导体由SF6气体绝缘过渡到空气绝缘将电力线路引出（或引入），出线端均压环起到均匀电场，减小电晕，减小无线电干扰水平等作用。
图1 典型出线套管结构3 出线套管电压分布情况分析表征出线套管电气性能参数主要有瓷套的爬电比距及瓷套沿面的爬电距离，爬电比距是以套管爬电距离与系统线电压的比值而定义，其实该参数是一个概念化的定义，在产品实际的运用中，并不说明爬电比距越大越安全可靠，这主要是因为瓷套沿面电压并不以线性分布，因此，其性能更主要的要取决于出线套管整体绝缘结构的设计。
理想而言，我们希望瓷套沿面电压呈线性分布，即从瓷套顶端开始到瓷套管底部的接地法兰，电压均匀过渡到地电位，呈均匀的阻性分布。
但实际上，由于瓷套本身与中心导体的结构布置，决定了其分布电容的存在，用比电容C0（F/cm2）来描述，即介质表面单位面积与另一电极间的电容量来表征。
为了进一步分析介质介电性能和几何尺846847寸对沿面放电的影响，可将介质用电容，电阻来等值表示，将出线套管用等值电路来表示。
因为出线瓷套外表面与中心导体之间为SF6气体及瓷体材料的混合介质，为便于分析的简便，先分析瓷套内表面电压分布情况，因为瓷套内表面即为SF6气体的外表面，它与中心导体之间仅SF6气体单一介质。
为简化分析，先简化出线套管为等径的柱形结构，其等值电路如图2：图2 出线套管等值电路介质表面单位面积（1cm 2）对导电杆的电容为（比电容）C 0，体积电导G V 分别为：2122/ln cm F r rr K Co r ε=2122/ln 1cm S r r r P Gv v =其中：K 为常数； r ε为介质的相对介电常数； ρV 为介质的体积电阻率Ω·cmρs 为介质的表面电阻率Ω；1r 介质园柱内径（导体直径）；cm2r 介质园柱外径（瓷套内径）；cm由上述链形等回路，可写出下列方程：U jwCo G dx dIv )(+=− I R dx dUS =−得: rU dx Ud =22 式中)()(jwCo Gv jwCo Gv R r S S +=+=ρ解上述微分方程，其边界条件为：X=0，U=0，即套管法兰根部条件；X=l ，U=U 0，即套管顶部条件。
得到沿介质表面的电压分布为：0)()(U shrl x l shrU x −= 沿面电场强度为：0)()(rU shrl xl chr dx dU E x −=−=电压分布曲线如图3所示。
图3 电压分布曲线由上述分析可见，因为比电容的存在，导致瓷套内壁沿面电压与理想状态下（没有比电容，r=0）的线性分布相去甚远。
因为由分析结果及直观的等值电路可以看出，越接近瓷套管根部，表面电流越大，单位长度承担的电压降也越大，电场强度也越大，瓷套外表面情况与内表面相似，只不过多了一层瓷介质而已。
一般情况下，根部区域（一般瓷套总长的1/4区域），将要承担60%~80%左右的电压，这对于瓷套管本身是比较危险的。
为有效减小瓷套根部压降，往往增大根部瓷套的套管外径以减少比电容C0，加厚根部区域瓷壁的厚度，降低根部的体积电阻，这也是出线套管多为塔形结构的原因，另外上半导体釉可降低瓷套表面电阻，也可改善瓷套沿面的电压分布。
由上述分析可见，瓷套根部的设计关系到整个出线套管性能的优劣。
在实际应用中，除上述措施外，在瓷套根部设置屏蔽罩或外均压环是非常有效的方法。
带屏蔽罩的瓷套管等值线路如图4设置内图4 带屏蔽罩瓷套等值线路图5 带外均压环瓷套等值线路848屏蔽罩后，根部电流因瓷套与屏蔽罩之比电容的分流得以减少，压降减小，改善根部场强。
相同的道理，采用外均压环，可减弱法兰根部电极边缘的场强，由于流经均压环与介质表面间的分布电容电流，分流了瓷套沿面的对地电流，使根部电压分布比较均匀。
等值电路如图54 出线套管设计要领及掌握的原则基于上述分析可见，出线瓷套的设计很重要是解决瓷套根部的场强问题，在实际应用中因出线套管结果复杂，中间导体与接地法兰间有SF6气体、瓷体及大气等多种介质，在设计出线套管时要着力解决各个环节的场强问题。
4.1 中心导体及内屏蔽罩（内绝缘）因中心导体及内屏蔽罩处于SF6气体中，其表面场强不得高于SF6气体所承受的场强，否则可能引起内绝缘击穿。
根据经验值，SF6气体间隙在50Hz工频电压下工程击穿场强E bt为：E bt =65（10P）73.0kV/cm其中：P为SF6气体充气最低绝对压力不同运行表压下，SF6气体工程击穿场强如表1所示。
表1 不同运行表压下SF6气体工程击穿场强运行压力 MPa 0.4 0.5 0.6最低压力 MPa 0.3 0.4 0.5工频击穿场强 kV/cm 179 210 240保证足够的SF6气体间隙距离，提高电极表面及内屏蔽罩表面质量可有效地提高闪络电压值，在较高的电压等级，电容式结构及多层屏蔽罩的应用可更明显地改善内部场强，因为中间电位（悬浮屏蔽罩）可明显减弱由中心导体与接地屏蔽罩之间的电位梯度，降低场强。
4.2 套管、内壁及外壁沿面瓷套内壁沿面的场强绝对值不得高于SF6气体工程击穿场强值，以免SF6间隙放电，瓷套内壁切向分量场强值不得高于其沿面滑闪放电值；同理，瓷套外壁最大场强不得高于大气承受的击穿场强值，以免引起外闪，其切向分量值也应得到有效控制，以免引击沿面滑闪。
实际上，瓷介质介电常数较大，内外屏蔽结构的应用，加上瓷套设计足够的高度、外裙的应用及表面工艺水平的提高等均较好地控制了上述几个问题。
4.3 瓷套接地法兰其实瓷套下法兰是一个电极，瓷套屏蔽结构设计对其影响非常大，主要是空气介质承受击穿场强值很低，在理想状态下，一个标准大气压的大气承受场强值为30kV/cm，因实际大气质量及法兰表面状况较差，法兰沿面场强设计值应远低于该值方可可靠运行。
内屏蔽罩及外均压环的采用，可改善瓷套法兰场强。
目前，电场的分析计算主要采用有限元的方法进行，可取得较高的准确性，现代科技手段为我们849850 提供了诸如ANSYS 、Ace 等专业有限元分析软件，对绝缘结构的计算机仿真及数值计算具有极高可靠性，对结构进行优化、改进成为可能，在我公司已有较多的应用。
5 瓷套管绝缘结构设计的应用我公司550kV 瓷套一直采用双层屏蔽结构，电场结构较好，但安装调整难度大，成本较高，能不能在允许的条件下简化设计，降低成本？按照前述分析的原则，成功实现。
下列图示为原结构和简化结构的对比，施加电压均为工频耐压峰值（740 *2kV ）。
由两者的比较（见图6~图10）可以看出，尽管改造后单层屏蔽结构的场强分布比双层屏蔽要高，但均在允许的使用值下，却降低了成本，简化了安装，属更经济的合理设计。
原结构—悬浮屏蔽罩沿面场强分布 简化结构—屏蔽罩沿面场强分布场强最大值121.3 kV/cm 场强最大值166.8 kV/cm图6 原结构与简化结构屏蔽罩沿面场强分布原结构 —导体表面场强分布场强最大值164.9 kV/cm 简化结构—导体表面场强分布场强最大值185 kV/cm图7 原结构与简化结构导体表面场强分布851原结构—瓷套表面电压分布 简化结构—瓷套表面电压分布图8 原结构与简化结构瓷套表面电压分布原结构—屏蔽区导体至瓷套内壁间电压电场分布 简化结构—屏蔽区导体至瓷套内壁间电压电场分布场强最大值163.3 kV/cm 场强最大值183.8 kV/cm图9 原结构与简化结构屏蔽区导体至瓷套内壁间电压电场分布原结构—瓷套法兰场强分布场强最大值9.94 kV/cm 简化结构—瓷套法兰场强分布场强最大值11.02 kV/cm图10原结构与简化结构瓷套法兰场强分布852 我公司126 kV、252kV 产品用套管为内屏蔽加外均压环的结构，在掌握套管的设计原则后，这种结构显得过于浪费，很没有必要，图11~图12为252kV 产品该结构套管的工频耐压计算机仿真结果：有下均压环结构 瓷套等势线分布 有下均压环结构 瓷套等电场线分布图11 252kV 有下均压环瓷套结构电压等势线、等电场线分布有下均压环结构 沿瓷套电压线分布 有下均压环结构 沿瓷套接地法兰场强分布图12 252kV 有下均压环瓷套结构沿瓷套电压线、接地法兰场强分布上述结构施加460*2kV=650 kV 试验电压时，内绝缘结构最大场强为142.6 kV/cm ，而瓷套接地法兰沿面最大场强为17.8 kV/cm ，相对于最低试验气压下的SF6气体210 kV/cm 及大气的30 kV/cm 的击穿场强，运行是安全的。
在该套管的研究性工频耐压试验中，直接去掉外均压环时发生外闪，经分析，发现去掉外均压环，其接地法兰沿面场强已达到29kV/cm ，接近大气的理想极限闪络场强，考虑到大气质量及法兰表面质量，发生闪络实属必然，如图13所示：853图13 252kV 取消下均压环结构沿瓷套接地法兰场强分布改进结构 瓷套等势线分布 改进结构 瓷套等电场线分布图14 252kV 改进结构瓷套等势线、瓷套等电场线分布改进结构 导体表面场强分布 改进结构 沿瓷套接地法兰场强分布图15 252kV 改进结构导体表面场强、瓷套接地法兰场强分布如果调整内屏蔽罩的形状及高度，将瓷套接地法兰处于内屏蔽罩覆盖或屏蔽范围之内，不难实现取消外均压环，降低成本的目标。
经如下改进结构的设计计算（见图14~图15），也已成功实现：结构改进后，施加460*2kV=650 kV试验电压时，内绝缘结构最大场强为154.6 kV/cm ，虽稍高于原结构的142.6 kV/cm，仍远小于产品最低试验气压下的SF6气体间隙工程击穿场强210 kV/cm；对于外绝缘而言，瓷套接地法兰沿面最大场强为12.7 kV/cm，小于原结构17.8 kV/cm的电场强度，远小于空气的击穿场强30kV/cm，结构更加完善合理。