第3章-气体中的沿面放电和高压绝缘子

第七节 复合绝缘子
问题：界面击穿、脆断、老化
界面击穿： 局部放电 沿护套与 芯棒的界 面发展形 成导通性 炭化通道， 从外表难 以观察到。
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第七节 复合绝缘子
问题：界面击穿、脆断、老化
脆断：护 套破损， 酸性水分 侵入腐蚀 芯棒，局 部放电侵 蚀芯棒
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工频起始放电电压： 提高起始电压的 方法： 1）减小比电容=》 增加厚度、采用 介电常数小的介 质 2）减小表面电阻 率=》涂半导体漆
E0 K U0 0.5 C0 s C0
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第二节气体中沿固体介质表面的放电
2.4.2 极不均匀电场强垂直分量沿面放电
第一节绝缘子的性能要求和材料
1.4绝缘子其他性能
机械性能：拉伸负荷、弯曲负荷、扭转负荷
冷热性能：膨胀应力
老化性能：抗老化
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第一节绝缘子的性能要求和材料
1.5绝缘子材料
电瓷：无机材料，耐腐蚀，抗老化，具有足够的电气强 度和机械强度；脆，抗压强度比抗拉强度大得多；上釉 强度大
第四节 棒形绝缘子计算
4.1 干闪电压
干闪距离：棒形绝缘子两电极间的最短空气距 离=》决定了干闪电压
伞形、伞数、支柱直径对干闪电压影响不大 干闪电压接近空气间隙的击穿电压，可用棒板 空气间隙估算 工频： 操作冲击： 雷电冲击：
U f 5.6l kV U50 31.5l kV U50 7.8l kV
第六节 线路绝缘子带电检测
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第六节 线路 绝缘子
带电检测-分布电 场
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第六节 线路绝缘子带电检测
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第七节 复合绝缘子
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第七节复合绝缘子
4.2 湿闪电压
影响湿闪电压的因素： 1)伞宽a：较小时表面干燥 区域小，闪络电压低；a增 加，湿闪电压升高 2)伞距t：减小伞距能提高 湿闪电压 3) a/t:一般a/t=0.5~1 4)伞的倾斜角：200~300
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第四节 棒形绝缘子计算
4.2 湿闪电压-工频 垂直安装： f U
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第六节 线路绝缘子
悬式盘形绝缘子：
由铁帽、钢脚和瓷件组成，金具和绝缘 件用水泥胶合。
组成串时，钢脚接入铁帽的球窝，成为 软连接 瓷盘下表面有棱，或采用双棱瓷盘 瓷盘直径和结构高度的关系象湿闪条件 下考虑棒形绝缘子的伞宽和伞距一样， 比例为0.5~0.65 山东省特高压输变电技术与气体放电重点实验室
E1l1 E2l2
L1=EA+DA’+D’A”+FG： 淋雨表面长度 L2=AD+A’D’+A”F：空气 间隙长度
E1:淋雨表面闪络场强
E2:空气间隙闪络场强 3kV/cm 山东省特高压输变电技术与气体放电重点实验室
第五节 瓷套管
套管：典型的强垂直分量电场，在中间法兰边缘处 电场十分集中
分类：纯瓷套管、树脂套管、充油套管、充气套管、 油纸电容式套管等 纯瓷套管广泛用 于35kV及以下穿 墙套管和110kV及 以下电器套管
2.4.2 极不均匀电场强垂直分量沿面放电
等值电路：由表面电阻、 体电容、体电阻构成
比电容C0：介质表面单 位面积与另一电极间的 电容（F/cm2) 放电现象与比电容和电 压变化率有关
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第二节气体中沿固体介质表面的放电
2.4.2 极不均匀电场强垂直分量沿面放电
第六节 线路绝缘子
带电检测-分布电压
语音报数
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第六节 线路绝缘子
带电检测-分布电场
DL-型绝缘 子带电检测 仪： 测量绝缘子 串纵向电场 分布
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第六节 线路绝缘子
带电检测-分布电场
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带电检测-分布电压
火花叉系列： 测量绝缘子分布电压： 先将2接触下铁帽，然后 将1靠近上铁帽，产生火 花越早、声音越大，表明 电压越高。 零值绝缘子不承担，则不 会产生火花
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第六节 线路绝缘子
带电检测-分布电压
可 调 火 花 间 隙
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0.9 d 0.6 d 0.92 d
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第四节 棒形绝缘子计算
4.2 湿闪电压
伞形、伞数决定了湿闪电压=》户外绝缘子的外 形结构由湿闪电压决定 介质表面完全淋湿时，雨水形成连续导电层， 泄漏电流增加，闪络电压仅为干燥时的40% 设计时首先根据干闪电压初步决定绝缘件高度， 再按湿闪电压确定外形结构，并最终确定绝缘 高度
直流电压： 1）无明显滑闪放电现象 2）介质表面电压分布均匀 3）闪络电压较高
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第二节气体中沿固体介质表面的放电
2.4.3 极不均匀电场弱垂直分量沿面放电
1）电场垂直分量小，沿表面不会有较大 电容电流，不会出现热电离=》没有明显 的滑闪放电 2）闪络电压与空气击穿电压的差别比有 强垂直分量时要小得多 3）一般从改进电极形状以改善电场分布 入手提高闪络电压 山东省特高压输变电技术与气体放电重点实验室
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第二节气体中沿固体介质表面的放电
2.4.1 极不均匀电场强垂直分量沿面放电
滑闪放电在交流和冲击 电压下很明显
随着电压的增加，滑闪 长度增加得很快=》单 靠加长沿面距离来提高 闪络电压的效果很差
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第二节气体中沿固体介质表面的放电
2.1综述 沿面放电：沿绝缘子和空气的分界面上发生的放 电现象称为沿面放电； 闪络：沿面放电发展到贯穿性的空气击穿称为闪 络； 沿面闪络电压比气体或固体单独存在时的击穿电 压都低
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第二节气体中沿固体介质表面的放电
2.2典型电场分布形式
均匀电场有强垂直分量的极不均匀场有弱垂直分量的极不均匀场
组成：环氧树脂玻璃纤维棒、硅橡胶伞盘、护套
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第七节复合绝缘子
优点：抗拉、轻、小、防污闪（憎水性）、工艺简单
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第七节复合绝缘子
截至1998年底，我国合成绝缘子挂网总量达60万只， 仅次于美国居世界第二位[1]，到2002年底我国已使用 合成绝缘子约160万只。京津唐电网在1998年就有3万 余支合成绝缘子在网上运行，占该网输电线路绝缘子 总数的1/3，而110kV线路和220kV线路合成绝缘子已占 主流，截止到2001年10月，京津唐电网的复合绝缘子 用量进一步增加至91912只，其中北京供电局达到 18373支，约占其主网110kV及以上线路绝缘子的25%～ 30%[2]
第六节 线路绝缘子
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第六节 线路绝缘子
大多数的绝缘子： 瓷件承受压力
零值绝缘子：电阻小于 300M欧，成因于瓷件微小 的裂纹
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第六节 线路绝缘 子
电压分布：中间低，两边高
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第六节 线路绝缘子
第三节 支柱绝缘子-3.1 户外
支柱绝缘子：弱垂直分量类型 实心带伞； 几个支柱绝缘子串接后， 沿表面的电压分布不均匀， 一般常采用均匀环
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第三节 支柱绝缘子-3.2 户内
实心或空心带棱；
分为内胶、外胶和 内外联胶
空心瓷件顶部隔板 用来防止沿内表面 闪络
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第二节气体中沿固体介质表面的放电
2.3均匀电场沿面放电
固 体 表 面 吸 附 水 分 能 力 的 影 响
电 压 变 化 较 慢 击 穿 电 压 较 低
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第二节气体中沿固体介质表面的放电
2.4.1 极不均匀电场强垂直分量沿面放电
基本过程： 1）电晕放电 2）刷状放电 3）滑闪放电 4）完全击穿 滑闪机理： 带电离子撞击介 质表面，使局部 温度升高，导致 热电离
钢化玻璃：电气和机械强度大于电瓷，输电线路钢化玻 璃绝缘子损坏后能“自爆”
有机复合材料：重量轻、体积小、工艺简单；表面有憎 水性，抗污闪能力强，复合绝缘子的玻璃纤维芯棒的抗 拉强度高于钢
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第二节气体中沿固体介质表面的放电
提高闪络电压的措 施： 1）加装均压环： （220kV以下， 可以提高起晕 电压，但不能 提高闪络电压； 220kV以上，可 以提高闪络电 压） 2）涂半导体涂料 （RTV）
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第六节 线路绝缘子
带电检测
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第六节 线路绝缘子
高电压绝缘技术
第三章—气体中的沿面放电 和高压绝缘子
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第一节绝缘子的性能要求和材料
绝缘子用于将不同电位的导电体在机械上相互连 接，在电气上相互绝缘 1.1：绝缘子：导体与 地之间绝缘和连接
支柱绝缘子 盘形悬式绝缘子 山东省特高压输变电技术与气体放电重点实验室
第一节绝缘子的性能要求和材料
1.2：瓷套：用做电气内绝缘的容器
氧 化 锌 避 雷 器
电流互感器
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第一节绝缘子的性能要求和材料
油纸电容式穿墙套管
1.3：套管：用做 导体穿过电器外壳 和墙
变 压 器 套 管 山东省特高压输变电技术与气体放电重点实验室
第一节绝缘子的性能要求和材料
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第七节复合绝缘子
污闪是电力系统常见的事故之一。例如，1996年12月 27～30日华东地区出现罕见的大雾，华东电网23条 500kV线路中就有11条发生闪络，跳闸77次，其中3条 线路因零值瓷绝缘子炸裂导致导线落地，220kV系统 中24条线路闪络，跳闸58次，其中9条线路因零值瓷 绝缘子炸裂导致导线落地，虽然断路器、继电保护动 作正确，未造成大范围停电，但仍对电网安全构成了 严重的威胁[4，5]，1996年12月，在上述华东、华中、 西北、山东、福建等地电网瓷绝缘子大面积污闪时， 运行于中等及重污秽地区的全部20多万支合成绝缘子 无一闪络。1991～1998年8月，京津唐电网合成绝缘 子总的闪络跳闸次数是同期瓷绝缘子的1/7，20余次 闪络跳闸大都重合成功 山东省特高压输变电技术与气体放电重点实验室
绝缘子电气性能
干闪电压：表面清洁、干燥的绝缘子的闪络电压：是户 内绝缘子的主要指标
湿闪电压：表面洁净的绝缘子在淋雨时的闪络电压，是 户外绝缘子的主要指标 污闪电压：表面脏污的绝缘子在受潮时的闪络电压 人造雨：体电阻率100欧.米，降雨量1~1.5mm/min，45 度角
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第四节 棒形绝缘子计算
4.2 湿闪电压
垂直安装淋雨时闪 络路径： 1)小雨：AB-BCA’A’B’或AB-BA’-A’B’： 湿表面和空气间隙 串联 2)大雨：BB’ 水平安装淋雨时闪 络路径：绝缘子表 面
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第四节 棒形绝缘子 计算
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第二节气体中沿固体介质表面的放电
2.3均匀电场沿面放电 1）固体与电极接触面中气隙产生局部强场引发 放电 2）介质表面吸附水分形成水膜，水膜中离子迁 移到电极附近畸变电场，降低了闪络电压 3）介质表面电阻不均匀、表面粗糙，畸变电场
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第五节 瓷套管
35kV套管特点：
1）套管内壁喷铝，并用 弹簧与导杆接触=》内部 空气不会电晕 2）加大紧靠法兰的伞的 直径和瓷壁厚度=》减小 该处比电容
3）法兰到大伞的瓷壁喷 铝或上半导体釉=》将法 兰极不均匀的锐边电极 延伸到伞槽下，减弱了 法兰附近的电场强度