电气绝缘基础知识共65页文档
电气绝缘基础知识
UF=f(ps)
三.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 电晕起始电压 开始出现电晕时电极表面的场强 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
2. 伏秒特性 (1) 定义
(3)气体放电规律：由非自持放电 发展为自持放电。
1）非自持放电：依靠 外界电离维持的放电。
(4)气体间隙 放电分为
2）自持放电：依靠电 场本身的作用维持的 放电
二.气体放电的两个理论
1.汤逊放电理论. 适用条件:均匀电场,低气压,短间隙 实验装置
2.流注理论
(1).在ps乘积较大时,用汤逊理论无法解释的几种现象
A
正确 错误
B
提交
五、影响气体间隙击穿电压的因素
1、气体的状态：湿度大，击穿电压增大。 2、电压作用时间：均匀电场与时间无关；雷电比工频 击穿电压高很多。 3、电压的极性：棒板间隙与极性有关。 4、电场均匀程度：越均匀击穿电压越高。 5、电极材料和光洁度：铝电极比不锈钢的击穿电压低， 越光洁击穿电压越高。 6、不同气体种类：如SF6气体
电子从金属电极表面逸出来的过程 称为表面游离
单选题
气体热状态下引起的电离称为（ ）。
A
碰撞电离
光电离 热电离 表面电离
B
C
D
提交
(4)去游离 a.扩散 b.复合 带电质点从高浓度区域向低浓度区域运动. 正离子与负离子相遇而互相中和还原成中性原子 电子与原子碰撞时,电子附着原子形成负离子
c.附着效应
4. 高度的影响
随着高度增加,空气逐渐稀薄,大气压力及空气 相对密度下降,间隙的击穿电压也随之下降.
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n
确定绝缘水平时首先应考虑雷电冲击电压的作 用，GB/T11022《高压开关设备和控制设备标 准的共用技术要求》规定了3-35kV中性点非直 接接地系统中电气设备耐压值。
额定电 压 （有效 值） 3.6 7.2 12 24 40.5 额定雷电冲击耐受电 压（峰值） 通用值 40 60 75 125 185 隔离断口 46 70 85 145 215 额定短时工频耐受电压 （1分钟，有效值） 通用值 18 23 42 50 95 隔离断口 20 28 48 60 110
1 Ka = 1.1 − H × 10 − 4
n
式中，H 为设备安装地点的海拔高度，m。 GB/T11022《高压开关设备和控制设备标准的 共用技术要求》给出了海拔校正因数 K a 的另一 个计算式，
K a = e m ( H −1000 ) / 8150
n n
式中，H 为设备安装地点的海拔高度，m。 m取值如下：对于工频、雷电冲击和相间操作 冲击电压m=1；对于纵绝缘操作冲击电压 m=0.9；对于相对地操作冲击电压m=0.75。
n
绝缘配合的基本原则： 考虑所采用的过电压保护措施后，决定 设备上可能的作用电压，并根据设备的 绝缘特性及可能影响绝缘特性的因素， 从安全运行和技术经济合理性两方面确 定设备的绝缘水平。 在所有情况下，进行绝缘配合时应考虑： 设备安装点的预期过电压值、系统与设 备的电气特性、类似的系统的运行经验 以及所有装置的限压效果。
2、绝缘配合的基本原则
n
n
GB311.1《高压输变电设备的绝缘配合》： 按照电力系统中出现的各种电压（工作电压和 过电压）和保护装置的特性来确定电气设备的 绝缘水平，称为绝缘配合。 额定绝缘水平：在规定条件下，用来度量电器 及其部件的不同电位部分的绝缘强度，电气间 隙和爬电距离的标准电压值，包括额定雷电冲 击耐受电压、额定短时工频耐受电压和额定操 作冲击耐受电压。最高电压Um≤252kV的电气 设备的额定绝缘水平用额定雷电冲击耐受电压 和额定短时工频耐受电压来表征。
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。
电气绝缘的基础知识解读
影响气体放电的因素
1.
2.
① a.
b.
电场的分布形式的影响：气体间隙的击穿 电压与间隙的电场分布的是均匀有关，电 场越是均匀，气体的击穿电压就越高。 电压波形的影响 工频电压作用下的气体击穿 间隙的长度小于2m是击穿电压为：380400kv/m 间隙的长度大于2m时，且极性不同时， 击穿电压的差别很大。
电气绝缘的基本知识
（一）电介质的相关知识 1.电介质的概念：绝缘材料就是电介质. 2.电介质的分类：电介质有固体电介质、液 体电介质和气体电介质 3.电介质的击穿：电介质在电压的作用下， 由良好的绝缘状态变为导电状态的现象 叫击穿。 4.击穿电压：介质击穿时的最低电压叫击穿 电压
气体放电的基本物理过程
提高固体介质击穿电压的措施
改进工艺
改善电场分布 改善电极的形状 改善工作条件
液体电介质的绝缘强度
1.液体电介质的击穿过程 液体中的杂质 （电场）极化 顺次排列
搭成杂质“小桥” “小桥”端部击穿 击
穿强度下降 击穿贯穿两极 击穿
液体中的气泡 碰撞游离电能损
耗 产生热量 体积增大气泡互 相连接 形成气泡“小桥” “小桥”放 电 贯穿两极 介质击穿
电子崩理论 1.气体放电的概念：气体从良好的绝缘状态 变为导电状态的现象。 2.电子崩理论： 气体（光照、射线）的作用下， 少量的 带电质点（电场）形成微弱的电流 碰撞中性原子
原子解离
过程继续……产生大量的自由电荷…… 象雪崩一样发展形成电子崩电子崩汇合
形成流注流注贯通两极形成放电通道 导致击穿。
3.减少带电质点，采用高真空 4.使用高耐电强度的气体
固体绝缘材料的沿面放电
电气绝缘的基础知识解读
? 电压作用种类的影响：Uj 冲〉uj 直〉uj工
提高固体介质击穿电压的措施
? 改进工艺 ? 改善电场分布 ? 改善电极的形状 ? 改善工作条件
液体电介质的绝缘强度
? 1.液体电介质的击穿过程 ? 液体中的杂质 （电场）极化 ? 顺次排列 ? 搭成杂质“小桥” ? “小桥”端部击穿 ?
? 2.沿面闪络：沿面闪络发展到固体介质整个表 面空气层击穿时，称为沿面闪络。
? 3.影响沿面放电电压的因素： a. 大气的湿度和绝缘表面的吸潮都会使得沿面放
电电压下降。 b. 绝缘表面的光洁度：表面不光洁电场分布不均
匀，使得击穿电压下降。 c. 导体与绝缘之间的间隙形成气隙，从而使得击
穿电压降低 d. 介质表面的污染，也会使得击穿电压下降。
② 温度的影响： a. 当温度小于 -5度时，小桥不易形成，击穿电
压较高 b. -5~0度时。“小桥”容易形成，击穿电压低 c. 0~80度之间，随着水的溶解，密度下降，“小
桥”不易形成，击穿电压升高， 60~80度击穿电 压最高。 d. 大于80度之后，形成气泡“小桥”击穿电压降 低
③ 电压作用时间的影响：电压作用时间越短， “小桥”不易形成，击穿电压就越高。
固体电介质的击穿
? 1.电击穿：电压使得介质碰撞游离，形成电 子崩 引起的击穿
? 2.热击穿：由于发热而引起损耗造成的击穿
? 3.电化学击穿：在电 、热、 化学的综合作 用下而引起的击穿。
影响固体电介质击穿电压的因素
? 1.电压作用时间的影响：电压作用时间越长 击穿电压就越低
? 2.温度的影响：温度较高时，介质的击穿电 压随温度的升高而降低
电气绝缘基础知识
第三节 固体介质的绝缘特性
一、极化：电介质在外电场作用下，原来对外不显 电性的电介质，这时显示电性。 1、电子式极化：属于弹性极化，无损耗。
极化 形式
2、离子式极化：属于弹有损耗。
4、夹层式极化：属于非弹性极化，有损耗。
5、空间电荷极化 相对介电系数 ε
三、影响固体介质击穿电压的因素
1、温度：高于90℃时击穿电压随温度的升 高而显著下降。 2、电压作用时间：时间越长击穿电压越低。 3、电场均匀程度：越不均匀击穿电压越低。 4、潮湿： 5、电压种类：冲击＞直流＞交流 6、机械负荷 7、局部放电和累积效应
第四节 组合绝缘的耐电特性
一、油纸绝缘的耐电性能：纸在油中 起屏蔽作用。 二、影响击穿电压的因素：电压作用 时间、局部放电、温度、介质厚度、 介电系数（场强分布与ε r成反比） 三、直流耐电强度是交流的两倍多 四、组合绝缘的吸收现象
1、概念：沿固体介质表面的气体放电。
1）表面光洁度
2、影响沿面 2）湿度 放电电压因素 3）导体与固体绝缘结合状况
（1）均匀电场：比空气放电 电压低。 （2）弱垂直不均电场（支柱 绝缘子）：比空气的低。
4）电场分布 （3）强垂直不均电场（套
管）：比空气的低很多。
第二节 液体介质的绝缘特性
一、种类：矿物油、植物油、人工合成绝缘油。 变压器油： 牌号 凝点不 高于 （℃） -10 -25 -45 闪点不 变压器油 互感器、套 适用于 管油适用于 低于 （℃） 140 气温不低 气温不低于 于-10 ℃ -5 ℃ 140 气温低于 气温不低于 -10 ℃ -20 ℃ 135 气温低于 -10 ℃ 气温低于 -20 ℃
DB-10号 DB-25号 DB-45号
二、液体介质的击穿过程：
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
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。
电气绝缘基本知识
电气绝缘基本知识
一、常用绝缘材料
• 1. 绝缘材料的主要性能 • 绝缘材料的主要作用是隔离带电的或
不同电位的导体, 使电流能按预定的方向 流动。 绝缘材料大部分是有机材料, 其耐 热性、 机械强度和寿命比金属材料低得 多。
2、绝缘工作类型
3. 绝缘材料的种类
• 电工绝缘材料分气体、 液体和固体以及 真空四大类。
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。
• 抗张强度：绝缘材料单位截面积能承受的拉力， 例如玻璃每平方厘米截面积能承受1400牛顿的拉 力。
• 绝缘材料的温度：温度越高，绝缘材料的绝缘性 能越差。为保证绝缘强度，每种绝缘材料都有一 个适当的最高允许工作温度，在此温度以下，可 以长期安全地使用，超过这个温度就会迅速老化。 按照耐热程度，把绝缘材料分为Y、A、E、B、F、 H、C等级别。例如表1中A级绝缘材料的最高允 许工作温度为105℃，一般使用的配电变压器、 电动机中的绝缘材料大多属于A级。
• 等值附盐密度(简称盐密),是用一定量的蒸馏水清洗绝缘子 表面的污秽,然后测量该清洗液的电导,并以在相同水量中 产生相同电导的氯化钠数量的多少作为该绝缘子的等值盐 量,最后除以被清洗的表面面积即为等值附盐密度,简称等 值盐密
户外开关设备外绝缘最小公称爬电比距要求
– 绝缘配合：考虑所采用的过电压保护措施后，根据可能作用的 过电压、设备的绝缘特性及可能影响绝缘特性的因素，合理选 择设备绝缘水平的方法。
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。
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