高電壓技術(shù)：絕緣子的沿面放電

第二章氣體放電2-5絕緣子的沿面放電

目的1.了解絕緣子沿面放電的特點(diǎn)2.掌握提高沿面閃絡(luò)電壓的方法方法1、 案例分析、講解演示2、 討論交流、歸納總結(jié)2-5絕緣子的沿面放電絕緣子是將處于不同電位的導(dǎo)體在機(jī)械上固定，在電氣上隔絕的一種使用數(shù)量極大的高壓絕緣部件。主要有套管、支柱絕緣子、懸式絕緣子等。套管懸式絕緣子支柱絕緣子沿面放電：當(dāng)帶電體電位超過(guò)一定值時(shí)，常常在固體介質(zhì)和空氣的交界面上出現(xiàn)的放電現(xiàn)象。閃絡(luò)：當(dāng)沿面放電發(fā)展為貫穿性空氣擊穿時(shí)，稱為沿面閃絡(luò)。

沿固體表面的閃絡(luò)電壓比純空氣間隙的擊穿電壓低得多的原因如下：（1）固體介質(zhì)表面會(huì)吸附氣體中的水分形成水膜。

（2）介質(zhì)表面電阻不均勻和介質(zhì)表面有傷痕裂紋。（3）固體介質(zhì)與電極表面接觸不良，在它們之間存在氣隙。導(dǎo)電桿（電極）固體介質(zhì)（電工陶瓷）法蘭（接地極）導(dǎo)電桿固體介質(zhì)法蘭極不均勻電場(chǎng)中的沿面放電1、套管的沿面放電放電發(fā)展過(guò)程可大致分為三個(gè)階段電暈放電細(xì)線狀輝光放電滑閃放電電暈放電輝光放電滑閃放電沿面閃絡(luò)外施電壓升高電壓超過(guò)某一值電壓再升高一些CCr2r2r1r1i1i2i3(a)(b)套管的電場(chǎng)分布及等效電路(a)電場(chǎng)示意圖；（b）套管等效電路電力線提高套管沿面閃絡(luò)電壓的方法1、減小C值，如加大法蘭處套管外徑，或采用瓷-油組合絕緣結(jié)構(gòu)。2、減少法蘭附近的瓷表面的電阻率，在此處涂半導(dǎo)體漆或上半導(dǎo)體釉，以改善電位分布。2、支柱絕緣子的沿面放電母線（電極）固體介質(zhì)（電工陶瓷）法蘭（接地極）(a)電極電極固體介質(zhì)(b)電力線1、增高支柱絕緣子，加大極間距離2、裝設(shè)均壓環(huán)提高支柱絕緣子沿面閃絡(luò)電壓的方法3、懸式絕緣子的沿面放電懸式絕緣子串的表面電場(chǎng)的垂直分量也很?。ㄅc支柱絕緣子一樣），沿固體介質(zhì)表面也沒(méi)有較大的電容電流流過(guò)，放電過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)熱游離現(xiàn)象，故沒(méi)有明顯的滑閃放電，因而垂直于放電發(fā)展方向的介質(zhì)厚度對(duì)放電電壓實(shí)際上沒(méi)有影響。絕緣子串的電壓分布絕緣子串等效電路只考慮對(duì)地電容只考慮對(duì)導(dǎo)線電容絕緣子串（鋼化玻璃）均壓環(huán)四分裂導(dǎo)線濕閃：表面潔凈的絕緣子在淋雨時(shí)的閃絡(luò)；干閃：表面干燥、潔凈的絕緣子發(fā)生的閃絡(luò)；污閃：表面臟污的絕緣子在受潮情況下的閃絡(luò)；絕緣子的三種閃絡(luò)方式干閃和濕閃在過(guò)電壓下才能發(fā)生，而污閃一般在工作電壓下就能發(fā)生，常造成長(zhǎng)時(shí)間、大面積的停電，要待不利的氣象條件消失后才能恢復(fù)供電，因此污閃事故對(duì)電力系統(tǒng)的危害特別大。污穢受潮泄露電流增大形成干區(qū)電弧出現(xiàn)干區(qū)擴(kuò)大電弧貫穿兩極污穢時(shí)絕緣子的沿面放電污閃的發(fā)展過(guò)程

污閃給電網(wǎng)帶來(lái)的威脅1989年12月底至1990年2月，由于持續(xù)數(shù)天大霧，豫北、冀南、晉南、晉中、京津唐以及遼西先后有172條線路、27座變電站全部、部分或瞬時(shí)停電。事故面積之廣、威脅之大，在我國(guó)前所未有。1996年底至1997年初，長(zhǎng)江中下游六省一市發(fā)生較大面積污閃。同年，華北、山東、西北電網(wǎng)也發(fā)生了較大面積的污閃，魯、滬、皖、鄂、贛、陜和新疆電網(wǎng)都發(fā)生了區(qū)域性停電事故。2001年1月～2月，由于持續(xù)數(shù)天大霧，污閃首先由河南電網(wǎng)發(fā)生，并逐漸北移，經(jīng)河北南網(wǎng)、京津唐電網(wǎng)直至遼寧南部和中部。沈陽(yáng)70%以上的區(qū)域停電，損失電量937萬(wàn)千瓦小時(shí)；河北、河南損失電量660萬(wàn)千瓦小時(shí)。1、增加爬電距離提高絕緣子污閃電壓的方法爬電距離是指兩極間的沿面最短距離。增加爬電距離，可直接加大沿面電阻，抑制電流，提高閃絡(luò)電壓。因此對(duì)懸式絕緣子串，常用增加片數(shù)或采用大爬電距離的絕緣子。2、加強(qiáng)清掃3、安裝風(fēng)力清掃環(huán)沒(méi)有裝風(fēng)力清掃環(huán)之前安裝風(fēng)力清掃環(huán)之后時(shí)間污閃絕緣子/片雷擊絕緣子/片直線桿耐張桿直線桿耐張桿2000年3012682001年227452002年25974時(shí)間污閃絕緣子/片雷擊絕緣子/片直線桿耐張桿直線桿耐張桿2003年04342004年06262005年0426某電力公司安裝風(fēng)力清掃環(huán)前后效果比較兩個(gè)月自然風(fēng)力清掃效果4、絕緣子表面涂憎水性涂料5、采用人工合成絕緣子大氣條件對(duì)外絕緣放電電壓的影響大氣條件即空氣的壓力、溫度、濕度會(huì)影響間隙的游離過(guò)程，從而影響空氣間隙的擊穿電壓或絕緣子的沿面放電電壓。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)大氣條件為：溫度t0＝20℃，壓力p0＝101.3kPa，絕對(duì)濕度h0＝11g/m3。當(dāng)試驗(yàn)時(shí)的大氣條件與標(biāo)準(zhǔn)大氣條件不符時(shí)，應(yīng)將實(shí)際大氣條件下的擊穿（閃絡(luò)）電壓換算到標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下，以便于比較?？諝庀鄬?duì)密度的影響氣壓P增大時(shí)，空氣相對(duì)密度δ增大，帶電粒子在氣體中運(yùn)動(dòng)的平均自由行程λ減小，運(yùn)動(dòng)中所積累的動(dòng)能Eqλ就較小，游離能力就較弱，因此間隙的擊穿電壓就高；反之則有相反的結(jié)果。在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，等質(zhì)量的氣體，壓強(qiáng)不變的情況下，溫度和密度呈反比。76Pa·cm據(jù)科考資料，珠穆朗瑪峰峰頂氣壓為30.39kPa。空氣相對(duì)密度δ與氣壓成正比，與溫度成反比?？諝饷芏刃Ｕ驍?shù)：式中，m，n與電極形狀、間隙距離、電壓種類及極性有關(guān)，其值在0.4~1.0的范圍內(nèi)。濕度的影響濕度對(duì)擊穿（閃絡(luò)）電壓的影響比較復(fù)雜。一方面由于水分的電負(fù)性強(qiáng)，易吸附空氣中的自由電子變?yōu)樨?fù)離子，使游離過(guò)程減弱，從而使擊穿（閃絡(luò)）電壓隨濕度增加而增大；另一方面濕度太大時(shí)空氣中的水蒸氣易在絕緣子表面凝結(jié)成水膜，使絕緣子的閃絡(luò)電壓降低。濕度密度校正因數(shù)：k是絕對(duì)濕度和電壓種類的函數(shù)；指數(shù)ω的值取決于電極形狀、間隙距離、電壓種類及其極性。放電電壓校正：海拔高度對(duì)放電電壓的影響高海拔地區(qū)由于氣壓下降，從而空氣相對(duì)密度下降，因