高电压绝缘技术讲义优秀课件

雷电冲击50%击穿电压：在多次施加电压时，其中半数导致击穿的电压。
雷电冲击电压标准波形 采用雷电冲击电压标准波形来模拟雷闪放电引起的过电压。
图1-1 雷电冲击标准波形 波形参数：视在波前时间1.2μ s 30%；
视在半峰值时间50μ s 20%； 峰值允许偏差 3%；
放电时延 有效电子：能引起电离过程，并最终导致气隙击穿的电子； t0：冲击电压升到静态击穿电压的时间； ts：统计时延； tf：放电形成时延；
为稍不均匀电场；f>4为极不均匀电场。
f E max
E av
式中，Emax为最大场强；Eav= U
短的绝缘距离。
d
；U为间隙上的电压；d为电极间最
(2)根据能否维持电晕放电来区分。若不均匀到能维持电晕放电，则是极不 均匀电场；若不能维持稳定的电晕放电，一旦放电达到自持，则整个间隙 立即击穿，就称为稍不均匀电场或均匀电场。
4. 绝缘试验
➢ 绝缘特性试验 ➢ 绝缘耐压试验
5. 为什么要掌握高电压绝缘
电器产品绝缘性能不良 通过型式试验与否 在运行中发生故障
公司成本上升，市场信誉降低 公司盈利降低 裁员
电器产品绝缘性能良好 通过型式试验 稳定运行
公司成本下降，市场信誉上升 公司盈利增长 升职
1. 气体放电
1.1 基本概念
子体，然后再从阳极贯穿阴极，整个间隙击穿。
负流注：电子崩尚未贯穿间隙即形成流注，流注再贯穿气隙。
流注理论与汤逊理论的比较
1.4 不均匀电场中的气体击穿
放电特征
电晕放电：在极不均匀电场中，高场强电极周围出现的薄薄的发光层。电晕放电是
极不均匀电场所特有的一种自持放电形式。
电晕放电的脉冲现象：在电晕放电的起始阶段及向击穿过渡的阶段，会出现放电
1.2 带电质点的产生和消失
途径：气体分子的电离和金属的表面电离 能级－原子具有一系列可取的确定的能量状态，称为能级。 电子伏－电子行经1V电位差的电场所获得的能量，是能量单位。这点与距
离单位－光年类似。
激励－原子的电子在外界因素作用下，跃迁到能量较高的状态。当原子由
较高能级跃迁到较低能级时，将以光子的形式释放出激励能。
2.工频电压下的击穿电压 棒－板间隙击穿的时刻：棒的极性为正，电压达到峰值时。 棒－板间隙的饱和现象：随着距离的增加，平均击穿场强反而降低。
1.6 雷电冲击电压下空气的击穿特性
雷电冲击电压－雷闪放电的巨大冲击电流在物体对大地的阻抗上产生持续时
间极短的过电压，或极大的电流变化陡度在电感性被击物体上产生的高电压。 同时引起热和力的问题。
高电压绝缘技术讲义优秀课 件
绪论
1 什么是绝缘
➢ 绝缘的功能是将具有不同电位的导体隔开，从而使电气设备能处于安全 状态。
表1 1995-2001年变压器故障台数统计
(1) 随着变压器电压等级的提高，故障台率明显升高，330～500 kV变压 器故障台率是110 kV的两倍以上；
(2) 变压器线圈故障占故障总数的71.2％，线圈故障对变压器危害很大 。其中，因变压器抗短路能力不够的线圈故障占线圈故障的58.1％，应更 加注意。
故障类型 击穿故障 放电故障
2 与绝缘相关的问题
➢ 绝缘材料 ➢ 气体放电 ➢ 液体介质的性能 ➢ 固体介质的性能 ➢ 不同介质的交界面
研究对象
➢电介质的击穿过程及其规律 ➢典型电气设备的绝缘问题 ➢绝缘试验及检测
3. 高压电器中的绝缘
➢ 绝缘子 ➢ 电力电容器 ➢ 电力电缆 ➢ 高压套管 ➢ 电流互感器 ➢ 变压器
标准大气条件－p0=0.101325MPa，T0=293K，绝对湿度=11g/m3。 相对密度 T 0 p
p0 T
流注理论：适用于压力较高气体的击穿，认为电子碰撞电离及空间光电离是维
持自持放电的主要因素，同时考虑了空间电荷对电场的影响。
正流注：电子崩先从阴极到阳极，在阳极附近形成正、负带电质点构成的等离
表1-1 气体放电的主要外在形式
辉光放电: 放电光辉充满整个电极空间，电流密度在1-5A/cm2之间，整个间隙呈绝缘
状态。
电晕放电: 高场强电极附近出现发光的薄层，伴随着咝咝的声音和臭氧的气味，整个
间隙呈绝缘状态。
刷状放电: 由电晕电极伸出的明亮而细的断续的放电通道，电流增大，间隙仍未被击
穿。
火花放电: 贯通两电极的明亮而细的断续的放电通道，火花放电间歇地击穿间隙。 电弧放电: 持续贯通放电通道，间隙被完全击穿。
电离百度文库原子在外界因素作用下，一个或几个电子脱离原子核的束缚而形成
自由电子和正离子的过程。电子的尺寸和质量远小于离子。
表1-2 带电质点的产生
带电质点的消失有三种方式： 扩散 复合 消失于电极
1.3 均匀电场中的气体击穿
汤逊放电理论和巴申定律适用于气压较低、pd值较小的情况。 过程
过程
击穿电压 适用范围
的脉冲现象，并造成对外界的电磁干扰。
电晕放电的起始场强和起始电压
极性效应
棒－板间隙的气体放电 (1)正棒－负板的电晕起始电压大于负棒－正板的电晕起始电压 (2)正棒－负板的击穿电压小于负棒－正板的击穿电压
稍不均匀电场的极性效应： 在稍不均匀电场中，不能形成稳定的电晕放电，电晕起始电压 就是其击穿电压，故负极性下的击穿电压低。
气体放电: 将气体中流通电流的各种形式称作气体放电。 击穿与闪络:当气体间隙上的电压达到一定数值时，电流突然剧增，使气体失去
绝缘性能。气体由绝缘状态突变为良导电状态的过程，称为击穿。 当击穿过程发生在气体与液体或气体与固体的交界面上时，称为沿 面闪络。
介电强度
均匀电场与不均匀电场
(1)采用电场不均匀系数来描述电场的不均匀程度，f=1为均匀电场，f<2
表1-3 不均匀电场的击穿过程
为什么长空气间隙的平均击穿场强小于短间隙？ 先导放电中出现了热电离过程。
1.5 持续作用电压下空气的击穿电压
电压的分类 持续作用电压－直流电压 工频电压 冲击电压－雷电冲击电压 操作冲击电压
均匀电场中的击穿电压 稍不均匀电场中击穿电压的估算
极不均匀电场中击穿电压
1.直流电压下的击穿电压 尖－尖电极的击穿电压介于极性不同的尖－板电极之间。 正棒－负板和负棒－正板的平均击穿场强为4.5kV/cm、10kV/cm。 棒－棒间隙的平均击穿场强为5.0kV/cm。