电力系统的绝缘
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本章本目章录目录 1 第1 一第节一节 2 第2二第节二节 3 第3 三第节三节 4 第4 四第节四节 5 第5 五第节五节 6 第6 六第节六节 7 第7 七第节七节 8 第8 八第节八节 9 第9 九第节九节
二、利用空间电荷改善电场分布 当导线直径减小到一定程度后，气隙的工频击穿电 压反而会随导线直径的减小而提高，出现所谓“细 线效应”。
第一节 均匀电场气隙的击穿特性
一、均匀电场气隙的击穿特性
均匀电场击穿所需的时间很短，它在直流、工 频和冲击电压作用下的击穿电压基本相同，击穿电 压分散性很小，伏秒特性很快就变平。
均匀电场空气间隙击穿电压特性可用下面的经验 公式来表示:
Ub 24.55d 6.66 d (kV)
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式中
Ub——击穿电压峰值，kV ； d ——极间距离，cm ；
δ ——空气相对密度
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套管的分类 当导体穿过变压器等的箱体以及墙壁、地 板、屋顶等隔板时需要有通道，套管就是 使这些导体与隔板绝缘的一种支持装置。 套管可分类如下：
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第四节 SF6 和气体绝缘设备
SF6 的电气强度约为空气的2.5倍，灭弧能力高 大空气的100倍以上。在超高压和特高压范畴内，它 已完全取代绝缘油和压缩空气成为唯一的断路器灭 弧媒质了。在封闭式气体绝缘组合电器（GIS）和充 气管道输电线等装置中，SF6 也被广泛的采用
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极不均匀电场:在各种各样的极不均匀电场气隙中， “棒—棒”气隙具有完全的对称性，而“棒—板” 气隙具有最大的不对称性。其他的极不均匀电场气 隙的击穿情况均处于这两种极端情况的击穿特性之 间.
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气体绝缘电气设备（GIS）
GIS 由断路器、隔离开关、接地刀闸、互感 器、避雷器、母线、连线和出线终端等部件组合 而成，全部封闭在充SF6 气体的金属外壳中。
不对称的极不均匀电场（例如“棒—板” 气隙 ）在直流电压下的击穿具有明显的极性效应。“棒 —板” 气隙在负极性时的击穿电压大大高于正极性 时的击穿电压。
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上式符合巴申定律。由上式可知，随着极间距离 d的增大，击穿场强Eb 稍有下降。
相应的平均击穿场强:
Eb
Ub d
24.55
6.66
/ d (kV / cm)
随着极距离 d 的增大，击穿场强 Eb 稍有下降，在 d=1～10cm 的范围内，其击穿场强约为 30kv/cm 。
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第五节 绝缘子 及其套管
一、绝缘子及套管
高压绝缘子包括高压套管，它们的基 本用途是在电力系统或电气设备中将 不同电位的导电体在机械上固定起来。 在高压输电线路中，绝缘子的投资百 分率随电压等级而上升，在132、275、 400和750kV的架空线路中，分别约占 输电线路造价的11、18、22和24% 。 因此，绝缘子及套管在电力系统中占 有重要的位置。
气绝缘管道输电线亦可称为气体绝缘电缆 (GIC），它与充油电缆相比具有如下优点：
1、电容量小。 2、损耗小。 3、传输容量大。
气体绝缘变压器（GIT）与传统的油浸变压器 相比，有以下主要优点：
1、GIT是防火防爆型变压器。 2、GIT的噪声小于油浸变压器。 3、气体介质不会老化，简化了维护工作。
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四、采用高气压
提高气压会大大减小电子的自由行程长度 ，削弱和抑制了电离过程，使气体的电气强度 得到提高。如果在采用高压的同时再以某些高 强度的气体（例如SF6 气体）来替代空气，能 获得更好的效果。
五、采用高电气强度气体 在众多气体中，有一些含卤族元素的强电负 性气体[例如六氟化硫（SF6）、氟里昂（CCl2F2） 等]的电气强度特别高可称为高电器强度气体。
充油式套管
套管－
电容式套管－油胶纸纸电电容容式式套套管管
充填绝缘混合物套管
复合套管
充气 套管
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与传统敞开式配电装置相比，GIS具有下列突 出优点。
1、 大大节省占地面积和空间体积 。 2、运行安全可靠。 3、有利于环保，使运行人员不受电场和 磁场的影响。 4、安装工作量小、检修周期长。
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第二节、稍不均匀电场和极不均匀电场
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稍不均匀电场:与均匀电场相似， 与极不均匀电场有很大差别。稍不均匀 电场中不可能存在稳定的电晕放电，一 旦出现局部放电即导致整个气隙的击穿 。它的冲击系数也接近1，即它的冲击 击穿电压与工频击穿电压及直流击穿电 压基本上是相等的
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六、采用高真空 高真空度可以减弱气体的碰撞电离过程从而显著 提高气隙的击穿电压。在高真空时，不能用简单 的气体放电理论来说明。在极间距离较小时，高 真空的击穿与阴极表面的强场发射有关。
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绝缘子、瓷套及套管按下述分类： （1）按形状分类； （2）按工作电压分类， （3）按材质分类。
（3）极不均匀电场长气隙的操作冲击击穿电压 具有显著的“饱和”特征。
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对极不均匀电场长气隙来说，操作冲击电压下 的击穿具有如下特点：
（1）操作冲击电压的波形对气隙的电气强度有 很大的影响。
（2）在各种类型的作用电压中，以操作冲击电 压下的电气强度为最小。
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单一式套管－树瓷脂套套管管
第三节 提高气体介质电气强度的方法
提高气隙的击穿电压有两种途径：一是改善气隙中 的电场分布，使之尽量均匀；二是设法消弱或抑制 气体介质中的电离过程。具体方法有：
一、改进电极形状 电场分布越均匀，气隙的平均击穿场强也就
越大。改进电极形状（增大电极的曲率半径、消 除电极表面的毛刺、尖角等）减小气隙中的最大 电场强、改善电场分布、提高气隙的击穿电压。
三、采用屏障
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。
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悬式绝缘子
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电场的不均匀程度对SF6 电气强度的影响远 比对空气的的大， SF6 的优异性能只有在电场比 较均匀的情况下才能得到充分的发挥。
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电极表面粗糙度Ra 对SF6 气体强度Eb的影响随 着工作气压的提高而增大。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 的得多。电极表面还会有其他缺陷，电极表面积越 大这类缺陷出现的概率也就越大，SF6 的击穿场强 就越低，这一现象称为“面积效应”。
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第十七章 电力系统的绝缘
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二、利用空间电荷改善电场分布 当导线直径减小到一定程度后，气隙的工频击穿电 压反而会随导线直径的减小而提高，出现所谓“细 线效应”。
第一节 均匀电场气隙的击穿特性
一、均匀电场气隙的击穿特性
均匀电场击穿所需的时间很短，它在直流、工 频和冲击电压作用下的击穿电压基本相同，击穿电 压分散性很小，伏秒特性很快就变平。
均匀电场空气间隙击穿电压特性可用下面的经验 公式来表示:
Ub 24.55d 6.66 d (kV)
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式中
Ub——击穿电压峰值，kV ； d ——极间距离，cm ；
δ ——空气相对密度
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套管的分类 当导体穿过变压器等的箱体以及墙壁、地 板、屋顶等隔板时需要有通道，套管就是 使这些导体与隔板绝缘的一种支持装置。 套管可分类如下：
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第四节 SF6 和气体绝缘设备
SF6 的电气强度约为空气的2.5倍，灭弧能力高 大空气的100倍以上。在超高压和特高压范畴内，它 已完全取代绝缘油和压缩空气成为唯一的断路器灭 弧媒质了。在封闭式气体绝缘组合电器（GIS）和充 气管道输电线等装置中，SF6 也被广泛的采用
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极不均匀电场:在各种各样的极不均匀电场气隙中， “棒—棒”气隙具有完全的对称性，而“棒—板” 气隙具有最大的不对称性。其他的极不均匀电场气 隙的击穿情况均处于这两种极端情况的击穿特性之 间.
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气体绝缘电气设备（GIS）
GIS 由断路器、隔离开关、接地刀闸、互感 器、避雷器、母线、连线和出线终端等部件组合 而成，全部封闭在充SF6 气体的金属外壳中。
不对称的极不均匀电场（例如“棒—板” 气隙 ）在直流电压下的击穿具有明显的极性效应。“棒 —板” 气隙在负极性时的击穿电压大大高于正极性 时的击穿电压。
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上式符合巴申定律。由上式可知，随着极间距离 d的增大，击穿场强Eb 稍有下降。
相应的平均击穿场强:
Eb
Ub d
24.55
6.66
/ d (kV / cm)
随着极距离 d 的增大，击穿场强 Eb 稍有下降，在 d=1～10cm 的范围内，其击穿场强约为 30kv/cm 。
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第五节 绝缘子 及其套管
一、绝缘子及套管
高压绝缘子包括高压套管，它们的基 本用途是在电力系统或电气设备中将 不同电位的导电体在机械上固定起来。 在高压输电线路中，绝缘子的投资百 分率随电压等级而上升，在132、275、 400和750kV的架空线路中，分别约占 输电线路造价的11、18、22和24% 。 因此，绝缘子及套管在电力系统中占 有重要的位置。
气绝缘管道输电线亦可称为气体绝缘电缆 (GIC），它与充油电缆相比具有如下优点：
1、电容量小。 2、损耗小。 3、传输容量大。
气体绝缘变压器（GIT）与传统的油浸变压器 相比，有以下主要优点：
1、GIT是防火防爆型变压器。 2、GIT的噪声小于油浸变压器。 3、气体介质不会老化，简化了维护工作。
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四、采用高气压
提高气压会大大减小电子的自由行程长度 ，削弱和抑制了电离过程，使气体的电气强度 得到提高。如果在采用高压的同时再以某些高 强度的气体（例如SF6 气体）来替代空气，能 获得更好的效果。
五、采用高电气强度气体 在众多气体中，有一些含卤族元素的强电负 性气体[例如六氟化硫（SF6）、氟里昂（CCl2F2） 等]的电气强度特别高可称为高电器强度气体。
充油式套管
套管－
电容式套管－油胶纸纸电电容容式式套套管管
充填绝缘混合物套管
复合套管
充气 套管
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与传统敞开式配电装置相比，GIS具有下列突 出优点。
1、 大大节省占地面积和空间体积 。 2、运行安全可靠。 3、有利于环保，使运行人员不受电场和 磁场的影响。 4、安装工作量小、检修周期长。
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第二节、稍不均匀电场和极不均匀电场
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稍不均匀电场:与均匀电场相似， 与极不均匀电场有很大差别。稍不均匀 电场中不可能存在稳定的电晕放电，一 旦出现局部放电即导致整个气隙的击穿 。它的冲击系数也接近1，即它的冲击 击穿电压与工频击穿电压及直流击穿电 压基本上是相等的
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六、采用高真空 高真空度可以减弱气体的碰撞电离过程从而显著 提高气隙的击穿电压。在高真空时，不能用简单 的气体放电理论来说明。在极间距离较小时，高 真空的击穿与阴极表面的强场发射有关。
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绝缘子、瓷套及套管按下述分类： （1）按形状分类； （2）按工作电压分类， （3）按材质分类。
（3）极不均匀电场长气隙的操作冲击击穿电压 具有显著的“饱和”特征。
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对极不均匀电场长气隙来说，操作冲击电压下 的击穿具有如下特点：
（1）操作冲击电压的波形对气隙的电气强度有 很大的影响。
（2）在各种类型的作用电压中，以操作冲击电 压下的电气强度为最小。
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单一式套管－树瓷脂套套管管
第三节 提高气体介质电气强度的方法
提高气隙的击穿电压有两种途径：一是改善气隙中 的电场分布，使之尽量均匀；二是设法消弱或抑制 气体介质中的电离过程。具体方法有：
一、改进电极形状 电场分布越均匀，气隙的平均击穿场强也就
越大。改进电极形状（增大电极的曲率半径、消 除电极表面的毛刺、尖角等）减小气隙中的最大 电场强、改善电场分布、提高气隙的击穿电压。
三、采用屏障
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。
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悬式绝缘子
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电场的不均匀程度对SF6 电气强度的影响远 比对空气的的大， SF6 的优异性能只有在电场比 较均匀的情况下才能得到充分的发挥。
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电极表面粗糙度Ra 对SF6 气体强度Eb的影响随 着工作气压的提高而增大。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 的得多。电极表面还会有其他缺陷，电极表面积越 大这类缺陷出现的概率也就越大，SF6 的击穿场强 就越低，这一现象称为“面积效应”。
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2004/5
本章本目章录目录 1 第1 一第节一节 2 第2二第节二节 3 第3 三第节三节 4 第4 四第节四节 5 第5 五第节五节 6 第6 六第节六节 7 第7 七第节七节 8 第8 八第节八节 9 第9 九第节九节
第十七章 电力系统的绝缘
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