《城市軌道交通電氣設(shè)備測試（第2版）》 課件02絕緣材料特性

《絕緣材料特性》電介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗目錄01絕緣材料定義與特性02電介質(zhì)的極化03電介質(zhì)電導(dǎo)04電介質(zhì)損耗05影響絕緣材料性能的指標(biāo)01絕緣材料定義與特性

絕緣材料是用于電氣絕緣的材料，具有高電阻率（10^9～10^22Ω·m）。絕緣材料定義與特性其特性主要包括以下幾條：（1）耐化學(xué)侵蝕。（2）具光澤，部分透明或半透明。（3）大部分為良好絕緣體。（4）重量輕且堅固。（5）用途廣泛、效用多、耐高溫。絕緣材料分類：絕緣材料定義與特性由兩種絕緣材料加工制成。混合絕緣材料如橡膠、樹脂、蟲膠等。有機絕緣材料如云母、大理石、玻璃等。無機絕緣材料

了解絕緣材料及其絕緣機理，對絕緣設(shè)備運行和維護都具有相當(dāng)重要的意義，可以根據(jù)不同的絕緣材料特性，提高絕緣耐壓水平，減少設(shè)備故障率。

研究介質(zhì)傳導(dǎo)電流的意義在于了解絕緣絕緣材料的絕緣特性，減少電流通過，在外界不同因素下，電流在介質(zhì)中增大時，介質(zhì)內(nèi)部會發(fā)熱，促進絕緣劣化，增加事故的發(fā)生率。而研究電介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗則是了解絕緣狀態(tài)的三個重要指標(biāo)。絕緣材料定義與特性02電介質(zhì)的極化

電介質(zhì)的極化是電介質(zhì)在電場作用下，其束縛電荷相應(yīng)于電場方向產(chǎn)生彈性位移現(xiàn)象和偶極子的取向現(xiàn)象。這時電荷的偏移大都是在原子或分子的范圍內(nèi)作微觀移動，并產(chǎn)生電矩（即偶極矩）。

電介質(zhì)的介電常數(shù)也稱為電容率，是描述電介質(zhì)極化的宏觀參數(shù)。電介質(zhì)極化的強弱可用介電常數(shù)的大小來表示，它與該介質(zhì)分子的極性強弱有關(guān)，還受到溫度、外加電場頻率等因素的影響。電介質(zhì)的極化2.1電介質(zhì)的極化定義

根據(jù)靜電場中關(guān)于均勻各向同性的電介質(zhì)相對介電常數(shù)的定義，電介質(zhì)的相對介電常數(shù)為式中D、E——分別為電介質(zhì)中電通量密度、宏觀電場強度。電介質(zhì)的極化03電介質(zhì)電導(dǎo)

氣體中無吸收電流，氣體離子的濃度為500～1000對/cm2。電介質(zhì)電導(dǎo)3.1氣體電介質(zhì)電導(dǎo)3.2液體電介質(zhì)電導(dǎo)

液體電介質(zhì)電導(dǎo)一是由液體本身的分子和雜質(zhì)的分子解離成離子，構(gòu)成離子電導(dǎo)；二是由液體中的膠體質(zhì)點（如變壓器油中懸浮的小水滴）吸附電荷后，變成帶電質(zhì)點，構(gòu)成電泳電導(dǎo)。液體電介質(zhì)電導(dǎo)與液體純凈度、離解度、電場強度、溫度有關(guān)。液體雜質(zhì)越多，電導(dǎo)越大。液體離解度大，介電常數(shù)越大，電導(dǎo)就越大。當(dāng)液體場強到達(dá)一定程度后，電導(dǎo)將迅速增大。溫度升高，液體電介質(zhì)或離子的熱離解度增加，黏度降低，離子遷移率增加，電導(dǎo)增大。電介質(zhì)電導(dǎo)3.3固體電介質(zhì)的表面電導(dǎo)

固體電介質(zhì)由附著于介質(zhì)表面的水分和污穢引起。討論介質(zhì)電導(dǎo)的意義在于以下方面：（1）絕緣電阻和泄漏電流的應(yīng)用。

在絕緣預(yù)防性試驗中，要測絕緣電阻和泄漏電流以判斷絕緣是否受潮或有其他劣化現(xiàn)象。在試驗中需注意將表面電導(dǎo)與體積電導(dǎo)區(qū)別開來。吸收比K是加壓60s測量的絕緣電阻與加壓15s測量的絕緣電阻的比值，如良好、干燥的絕緣，吸收電流較大，K值較大（應(yīng)大于某一定值）；受潮或有缺陷的絕緣，吸收比較小。利用這個特性可以有效地判斷絕緣的好壞。如圖2-1所示為某變壓器的絕緣電阻與時間關(guān)系曲線。電介質(zhì)電導(dǎo)圖2-1某變壓器的絕緣電阻與時間關(guān)系曲線1受潮時；2經(jīng)干燥后電介質(zhì)電導(dǎo)（2）絕緣材料與環(huán)境關(guān)系

設(shè)計絕緣結(jié)構(gòu)時要考慮到環(huán)境條件，特別是濕度的影響。注意環(huán)境濕度對固體介質(zhì)表面電阻的影響，注意親水性材料的表面防水處理。（3）絕緣電阻工程應(yīng)用

并不是所有情況下都希望絕緣電阻高，有些情況下要設(shè)法減小或者平衡絕緣電阻值。如在高壓套管法蘭附近涂上半導(dǎo)體釉，高壓電機定子繞組出口部分涂半導(dǎo)體漆等，都是為了改善電壓分布，以消除電暈。04電介質(zhì)損耗電介質(zhì)損耗4.1電介質(zhì)損耗形式

（1）電導(dǎo)損耗：由電介質(zhì)中的泄漏電流引起，氣體、液體和固體均存在。

（2）極化損耗：由偶極子極化和夾層極化引起，與電源頻率有關(guān)，f增大，損耗增加。直流下無極化損耗。

（3）游離損耗：氣體在電場作用下游離產(chǎn)生的損耗。電壓較高時各種含氣泡的介質(zhì)都產(chǎn)生。4.2介質(zhì)的優(yōu)劣狀況

介質(zhì)損耗角正切值tan反映了介質(zhì)損失的大小。介質(zhì)損失角正切值意義在于研究介質(zhì)的優(yōu)劣狀況。

介質(zhì)就是絕緣材料，絕緣材料的絕緣電阻愈高愈好，即泄漏電流愈小愈好。把在電壓作用下電介質(zhì)中產(chǎn)生的一切損耗稱為介質(zhì)損耗或介質(zhì)損失。電介質(zhì)損耗如果電介質(zhì)損耗很大，會使電介質(zhì)溫度升高，促使材料發(fā)生老化（發(fā)脆、分解等），如果介質(zhì)溫度不斷上升，甚至?xí)央娊橘|(zhì)熔化、燒焦，喪失絕緣能力，導(dǎo)致熱擊穿，因此電介質(zhì)損耗的大小是衡量絕緣介質(zhì)電性能的一項重要指標(biāo)。

在外加交流電壓作用下，絕緣介質(zhì)就流過電流，電流在介質(zhì)中產(chǎn)生能量損耗，這種損耗稱為介質(zhì)損耗。介質(zhì)損耗很大時，就會使介質(zhì)溫度升高而老化，甚至導(dǎo)致熱擊穿。因此，介質(zhì)損耗的大小就反映了介質(zhì)的優(yōu)劣狀況。

在電場的影響下，絕緣材料因介質(zhì)電導(dǎo)與介質(zhì)極化產(chǎn)生的滯后效應(yīng)，使材料內(nèi)部中出現(xiàn)了大量的能量消耗，這種現(xiàn)象也就是介質(zhì)損失，又稱介質(zhì)損耗。電介質(zhì)損耗電介質(zhì)損耗的作用就在于：在變電場作用下，使電介質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生大量的熱量能量，而這些能量的存在會引起電介質(zhì)的溫度迅速提高，導(dǎo)致出現(xiàn)發(fā)熱量超出散熱量的惡性循環(huán)現(xiàn)象，從而導(dǎo)致電介質(zhì)出現(xiàn)熔化及燒焦等現(xiàn)象，使其絕緣性能完全消失。

因此，在電氣絕緣材料中，尤其是應(yīng)用在高電場強度場合的絕緣材料，必須要盡可能采取介質(zhì)損耗因數(shù)，也就是電介質(zhì)損耗角正切tan比較低的材料。具體常用絕緣材料等級與溫度如表2-1所示。4.3絕緣材料等級與溫度電介質(zhì)損耗絕緣等級工作溫度材料用途Y級極限工作溫度為90°C如木材、棉花、紙、纖維極易于熱分解和融化點低的塑料絕緣物A級極限工作溫度為105°C如變壓器油、漆包線、漆布、瀝青、天然絲等E級極限工作溫度為120°C如高強度漆包線等B級極限工作溫度為130°C如環(huán)氧布板、玻璃纖維、石棉等F級極限工作溫度為155°C如有機纖維材料、玻璃絲聚酯漆等絕緣物H級極限工作溫度為180°C如聚酰亞胺薄膜C級極限工作溫度超過180°C指不采用任何有機黏合劑，如石英玻璃和電瓷材料表2-1常用絕緣材料等級與溫度電介質(zhì)損耗4.4絕緣材料電氣強度

絕緣材料都有一定的機械強度和電氣強度。機械強度是指絕緣承受機械荷載（張力、壓力、彎曲等）的本領(lǐng)；電氣強度（或稱絕緣強度）是指絕緣抵抗電擊穿的本領(lǐng)。促使變壓器絕緣老化的主要因素有：溫度、濕度、氧氣及油的老化產(chǎn)物，變壓器絕緣的損壞，多由熱作用開始，溫度升高，降低了絕緣的電氣性能和機械性能，從而加速絕緣的老化。

絕緣老化則是絕緣在長期的高溫、電場、環(huán)境等各種因素作用下發(fā)生一系列的化學(xué)物理變化，導(dǎo)致絕緣電氣性能和機械性能等不斷下降。一般電氣設(shè)備絕緣中常見的老化是電老化和熱老化。電介質(zhì)損耗

以油浸式變壓器絕緣為例，變壓器的材料有金屬材料和絕緣材料兩大類。雖然金屬材料能耐受較高的溫度不致?lián)p壞，但是高溫下，線圈的絕緣在幾秒鐘內(nèi)就會燒毀。因此運行時間和溫度是影響變壓器壽命的主要因素。油浸變壓器絕緣等級屬于A級。國家標(biāo)準(zhǔn)GB1094—2013中規(guī)定的線圈溫升65C和最高環(huán)境溫度40C，是以A級絕緣等級為基礎(chǔ)加上環(huán)境溫度，即65C+40C＝105C，這是變壓器線圈的極限工作溫度。如圖2-2所示為變壓器溫度控制器。黑色指針為變壓器油面溫度，隨變壓器油實際溫度變化，紅色指針為變壓器繞組出廠設(shè)定溫控固定值，當(dāng)黑色指針超過設(shè)定的紅色指針報警值時，接點閉合報警并啟動風(fēng)扇冷卻，當(dāng)超過設(shè)定的跳閘閥值時，變壓器跳閘停運。電介質(zhì)損耗圖2-2變壓器溫度控制器05影響絕緣材料性能的指標(biāo)影響絕緣材料性能的指標(biāo)5.1絕緣電阻和電阻率

電阻是電導(dǎo)的倒數(shù)，電阻率是單位體積內(nèi)的電阻。材料導(dǎo)電越小，其電阻越大，兩者呈倒數(shù)關(guān)系，對絕緣材料來說，總是希望電阻率盡可能高。5.2相對介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切

絕緣材料用途包括各部件的相互絕緣和絕緣介質(zhì)性能。兩者都要求介質(zhì)損耗角正切小，尤其是在高頻與高壓下應(yīng)用的絕緣材料，為使介質(zhì)損耗小，都要求采用介質(zhì)損耗角正切小的絕緣材料。5.3擊穿電壓和電氣強度

在某一個強電場下絕緣材料發(fā)生破壞，失去絕緣性能變?yōu)閷?dǎo)電狀態(tài)，稱為擊穿。擊穿時的電壓稱為擊穿電壓（介電強度）。電氣強度是在規(guī)定條件下發(fā)生擊穿時電壓與承受外施電壓的兩電極間距離之商，也就是單位厚度所承受的擊穿電壓。對于絕緣材料而言，一般其擊穿電壓、電氣強度的值越高越好。影響絕緣材料性能的指標(biāo)5.4拉伸強度

在拉伸試驗中，試品承受的最大拉伸應(yīng)力即為拉伸強度。它是絕緣材料力學(xué)性能試驗應(yīng)用最廣、最有代表性的試驗。5.5耐燃燒性

耐燃燒性指絕緣材料接觸火焰時抵制燃燒或離開火焰時阻止繼續(xù)燃燒的能力。隨著絕緣材料應(yīng)用日益擴大，對其耐燃燒性要求更顯重要，耐燃燒性越高，其安全性越好。5.6耐電弧

耐電弧是在規(guī)定的試驗條件下，絕緣材料耐受沿其表面的電弧作用的能力。試驗時采用交流高壓小電流，借高壓在兩電極間產(chǎn)生的電弧作用，使絕緣材料表面形成導(dǎo)電層所需的時間來判斷絕緣材料的耐電弧性。時間越長，其耐電弧性越好。影響絕緣材料性能的指標(biāo)5.7密封度

對油質(zhì)、水質(zhì)的密封隔離比較好。復(fù)習(xí)與思考1.什么是電介質(zhì)極化？極化對于絕緣特性有何影響？2.變壓器受潮后，絕緣電阻的曲線變化與干燥狀態(tài)有何不同？3.變壓器繞組采用哪一等級絕緣材料？最高能耐受多少溫度？《絕緣材料特性》謝謝觀看《絕緣材料特性》氣體電介質(zhì)絕緣及應(yīng)用目錄01內(nèi)絕緣定義02氣體絕緣03伏-秒特性04提高氣隙擊穿電壓的措施05氣體絕緣材料的應(yīng)用01內(nèi)絕緣定義

高壓開關(guān)設(shè)備的內(nèi)絕緣一般指以油、壓縮空氣、真空、SF6等為絕緣介質(zhì)的絕緣部分。內(nèi)絕緣的電氣強度由介質(zhì)中間隙的擊穿強度或沿介質(zhì)中固體絕緣表面的閃絡(luò)強度所決定，內(nèi)絕緣的主要特點是它的電氣強度與大氣條件基本無關(guān)。內(nèi)絕緣定義02氣體絕緣2.1SF6氣體特性氣體絕緣

SF6氣體是主要的絕緣氣體。純凈的SF6氣體無色、無味、無臭、不燃，在常溫下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，屬惰性氣體。其氣體密度是空氣密度的5.1倍。GIS（GasInsulatedSubstation）的中文全稱是六氟化硫氣體（SF6）絕緣金屬全封閉組合電器，將高壓電器元件密封在充有SF6絕緣介質(zhì)的接地金屬筒中。如圖2-3所示為GIS氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備。圖2-3GIS氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備氣體絕緣氣體絕緣

SF6氣體在0.29MPa壓力時，絕緣強度與變壓器油相當(dāng)，滅弧能力是空氣的100倍。在1.2MPa時液化，為此SF6斷路器中都不采用過高壓力，使其保持氣態(tài)，使設(shè)備的制造和運行得以簡化，絕緣性能佳，所以SF6作氣體絕緣的設(shè)備，壓力是一個重要的指標(biāo)，也是設(shè)備巡檢的必備項目。

SF6氣體有很強的電負(fù)性（SF6＋e－＝），而正負(fù)離子容易復(fù)合成中性質(zhì)點或原子，這是一般氣體所沒有的，則SF6氣體較其他氣體有更強的滅弧性能。在高寒地區(qū)要求，在工程應(yīng)用SF6-N2混合氣體，通常其混合比為50%∶50%左右，其液化溫度能滿足高寒地區(qū)要求，絕緣強度約為純SF6的85%。氣體絕緣2.2SF6安全問題

在斷路器和GIS操作過程中，由于電弧、電暈、火花放電和局部放電、高溫等因素影響下，SF6氣體會進行分解，它的分解物遇到水分后會變成腐蝕性電解質(zhì)。尤其是有些高毒性分解物，如SF4、S2F2、S2F10、SOF2、HF和SO2，它們會刺激皮膚、眼睛、黏膜，如果吸入量大，還會引起頭暈和肺水腫，甚至致人死亡。

如果懷疑發(fā)生中毒現(xiàn)象，應(yīng)組織人員立即撤離現(xiàn)場，開啟通風(fēng)系統(tǒng)，保持空氣流通，發(fā)生設(shè)備防爆膜破裂事故時，應(yīng)停電處理，并用汽油或丙酮擦拭干凈。觀察中毒者，如有嘔吐應(yīng)使其側(cè)位，避免嘔吐物吸入，造成窒息。皮膚、眼部污染時，應(yīng)立即用清水沖洗，換衣服。氣體絕緣2.3操作與維護規(guī)范

SF6電氣設(shè)備安裝與主控制室隔離，防止泄漏氣體進入主控室。設(shè)備安裝室內(nèi)應(yīng)有良好的排風(fēng)系統(tǒng)，通風(fēng)孔應(yīng)設(shè)在室內(nèi)下部，底部應(yīng)設(shè)SF6氣體泄漏報警器和氧量儀。工作人員不得單獨或隨意進入GIS室，因工作需要必須進入時應(yīng)先排風(fēng)20

min，不準(zhǔn)在設(shè)備防爆膜附近停留。工作人員在進入電纜溝或低位區(qū)前，必須測量氧氣含量，若氧氣含量低于18%時，不得進行工作。氣體采樣及處理滲漏時，工作人員要穿戴防護用品，并在通風(fēng)條件下進行。03伏-秒特性3.1電氣設(shè)備絕緣測試伏-秒特性

對于電氣設(shè)備絕緣，常用伏-秒特性進行設(shè)備絕緣配合和設(shè)備選擇。

伏-秒特性是指在同一沖擊電壓波形下，擊穿電壓值與放電時延（或電壓作用時間）有關(guān)的特性。

用試驗確定間隙伏-秒特性的方法：保持沖擊電壓的波形不變，逐漸升高電壓使間隙發(fā)生擊穿，并根據(jù)示波圖記錄擊穿電壓U與擊穿時間t。如圖2-4所示為擊穿電壓U與擊穿時間t的關(guān)系，如圖2-5所示為伏秒特性帶狀比例值。伏-秒特性圖2-4擊穿電壓U與擊穿時間t關(guān)系圖2-5伏-秒特性帶狀比例值3.2伏秒特性曲線分析伏-秒特性

電氣設(shè)備絕緣的伏-秒特性應(yīng)用在于設(shè)備絕緣配合時，要求被保護設(shè)備①伏-秒曲線應(yīng)整體平滑在保護設(shè)備②伏-秒曲線之上，如圖2-6所示為被保護設(shè)備的變壓器與和保護設(shè)備避雷器的伏-秒特性配合關(guān)系。（a）正確配合（b）不正確配合圖2-6被保護設(shè)備的變壓器①與和保護設(shè)備避雷器②的伏-秒特性配合關(guān)系04提高氣隙擊穿電壓的措施4.1氣體放電的構(gòu)成提高氣隙擊穿電壓的措施LOREMAMETAMETAMETAMET氣體放電電弧放電電暈放電火花放電輝光放電提高氣隙擊穿電壓的措施

輝光放電是外加電壓增加到一定值時，通過氣體的電流明顯增加，整個氣體間隙空間發(fā)光現(xiàn)象，如霓虹管中的放電屬于輝光放電。

電暈放電是在不均勻電場中，當(dāng)電壓升高到一定值后，在電極尖端附近會出現(xiàn)暗藍(lán)色暈光所形成的局部放電，其本質(zhì)為極不均勻電場所特有的一種自持放電形式。發(fā)生電暈放電時，氣體間隙的大部分尚未喪失絕緣性能，放電電流很小，發(fā)生電暈時在電極周圍可以看到光亮，并伴有咝咝聲，如圖2-7所示為電暈放電。限制電暈放電常用措施采用分裂導(dǎo)線法和安裝均壓罩、均壓環(huán)等。如圖2-8所示為避雷器頂部安裝均壓環(huán)。提高氣隙擊穿電壓的措施圖2-7電暈放電圖2-8均壓環(huán)提高氣隙擊穿電壓的措施

火花放電發(fā)生在氣體間隙的兩極，當(dāng)電壓升高到一定值時，氣體中突然產(chǎn)生明亮的樹枝狀放電火花，當(dāng)電源功率不大時，這種樹枝狀火花會瞬時熄滅，接著又突然的產(chǎn)生?；鸹ǚ烹姷奶卣魇蔷哂惺占?xì)的通道形式，并且放電過程不穩(wěn)定。

電弧放電是當(dāng)電源功率足夠大時，氣體發(fā)生火花放電后，樹枝狀放電火花立即發(fā)展至對面電極，出現(xiàn)非常明亮的連續(xù)弧光，形成電弧放電。電弧通道和電極的溫度都很高，電流密度極大，電路具有短路的特征。

根據(jù)湯森放電理論和流注放電理論，氣體作為高壓裝置的絕緣材料，其介電強度與電場分布、電壓波形、電極形狀等有關(guān)，因此通過改善電場分布和電極形狀等措施，可以提高氣隙擊穿電壓，從而提高絕緣水平。4.2提高擊穿電壓措施提高氣隙擊穿電壓的措施4.2.1改變電極形狀

例如采用屏蔽罩、擴徑導(dǎo)線等增大電極曲率半徑，或改善電極邊緣形狀以消除邊緣效應(yīng)。如圖2-9所示長空氣間隙的交流擊穿電壓。圖2-9長空氣間隙的交流擊穿電壓提高氣隙擊穿電壓的措施4.2.2利用空間電荷對原電場的畸變作用

例如，利用電暈放電產(chǎn)生的空間電荷來改善極不均勻場間隙中電場分布，從而提高間隙的擊穿電壓。4.2.3在極不均勻電場中使用屏障

屏障靠近尖電極或板電極時，屏障效應(yīng)消失，正、負(fù)極性下出現(xiàn)很大差別。如圖2-10所示為正尖-板間隙中屏障的影響。（a）（b）圖2-10正尖-板間隙中屏障的影響提高氣隙擊穿電壓的措施

屏障應(yīng)靠近尖電極，使比較均勻的電場區(qū)擴大。但離尖電極過近時，屏障上空間電荷的分布將變得不均勻而使屏障效應(yīng)減弱，因此屏障有一最佳位置。如圖2-11所示為直流電壓下尖-板空氣間隙的擊穿電壓和屏障位置的關(guān)系。圖2-11直流電壓下尖-板空氣間隙的擊穿電壓和屏障位置的關(guān)系提高氣隙擊穿電壓的措施4.2.4采用高真空

一般說來，空氣中，兩個金屬電極之間，在施加高電壓后，空氣很容易擊穿，空氣極易電離，形成放電通道，而真空中，沒有或很少有氣體分子，擊穿強度大大提高，這樣很小的距離就有比較高的絕緣強度，使得電器的觸頭間隙可以較小，行程減小，開關(guān)的性能會提高，結(jié)構(gòu)會簡單。擊穿電壓和間隙存在一定的線性關(guān)系，還與觸頭材料的熔點、密度、比熱容等有關(guān)，真空開關(guān)的斷流能力可以大大提高。05氣體絕緣材料的應(yīng)用氣體絕緣材料的應(yīng)用5.1GIS組件

GIS組成元件一般包括斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、電壓互感器、電流互感器、母線、避雷器、電纜終端等，按電站主接線的要求，依次連接和組裝成一個整體。5.2SF6氣體的電氣性能

SF6除了其電氣強度很高以外，還具有優(yōu)良的滅弧性能，很適合用于高壓斷路器中，所以SF6不僅用來制作單臺電氣設(shè)備（如SF6斷路器、避雷器、電容器等），而且發(fā)展成了各種組合設(shè)備，將整套送變電設(shè)備組成一體，密封后充以SF6氣體，如全封閉組合電器、氣體絕緣變電所、充氣輸電管道等。

這些SF6組合設(shè)備具有很多優(yōu)點，可大大節(jié)省占地面積、簡化運行維護。例如，廣州地鐵安裝的110

kV開關(guān)柜是德國西門子8DN9緊湊型戶內(nèi)GIS，它采用SF6斷路器、液壓操作機構(gòu)，除母線為三相共箱式外，其余均為三相分箱式。如圖2-12所示地鐵戶內(nèi)GIS設(shè)備。氣體絕緣材料的應(yīng)用圖2-12地鐵戶內(nèi)GIS設(shè)備復(fù)習(xí)與思考1.SF6氣體的電負(fù)性對絕緣特性有何影響？2.檢修人員完成GIS檢修工作后應(yīng)立即洗澡，這個操作正確嗎？3.什么是伏秒特性？其作用在絕緣配合選擇中有何作用？4.提高氣隙擊穿電壓有哪些措施？《絕緣材料特性》謝謝觀看《絕緣材料特性》液體電介質(zhì)絕緣及應(yīng)用目錄01液體絕緣介質(zhì)定義02液體絕緣介質(zhì)特性03影響液體絕緣介質(zhì)的因素04提高液體絕緣介質(zhì)絕緣性能措施05液體絕緣介質(zhì)劣化及處理01液體絕緣介質(zhì)定義

液體絕緣介質(zhì)是指電氣設(shè)備中起絕緣作用的液體電介質(zhì)，如變壓器油，在電氣設(shè)備中主要起著絕緣、冷卻、滅弧、填充的作用。液體絕緣介質(zhì)定義

由于液體絕緣介質(zhì)和氣體絕緣介質(zhì)的流動性，所以介質(zhì)擊穿后具有“自愈性”，同時比氣體絕緣介質(zhì)絕緣性能好，所以應(yīng)用廣泛，主要應(yīng)用在變壓器、斷路器、電抗器、互感器、套管、油開關(guān)、電容器和電纜等油浸式的電氣設(shè)備中。02液體絕緣介質(zhì)特性2.1變壓器油的作用液體絕緣介質(zhì)特性2.2絕緣作用液體絕緣介質(zhì)特性

變壓器油首要功能就是絕緣性能可靠。在電氣設(shè)備中，變壓器油可將不同電位的帶電部分隔離開來，增加了絕緣強度，使其不至于形成短路，避免被擊穿?？諝獾慕殡姵?shù)為1.0，而變壓器油的介電常數(shù)為2.25，也就是說，油的絕緣強度要比空氣的大得多。2.3冷卻作用

變壓器在帶電運行過程中，由于線圈有電流通過，因電阻引起功率損耗，這部分損耗稱為“銅耗”。電流通過鐵心時，由于鐵心磁通發(fā)生作用，引起功率損耗，這部分損耗稱為“鐵心損耗”。這兩部分損耗均以發(fā)熱的形式表現(xiàn)出來。如果不將線圈內(nèi)的這種熱量散發(fā)出去，它必然會使線圈和鐵心內(nèi)積蓄的熱量越積越多而使鐵心內(nèi)部溫度升高，從而會損壞線圈外部包覆的固體絕緣，以致燒毀線圈。若是使用變壓器油，那么線圈內(nèi)部產(chǎn)生的這部分熱量，先是被油吸收，然后通過油的循環(huán)而使熱量散發(fā)出來，從而保證設(shè)備的安全運行。2.4滅弧液體絕緣介質(zhì)特性

在開關(guān)設(shè)備中，變壓器油主要起滅弧作用。當(dāng)油浸開關(guān)在切斷電力負(fù)荷時，其固定觸頭和滑動觸頭之間會產(chǎn)生電弧，此時的電弧溫度很高，并且隨開斷電流的大小而不同。如果不將弧柱的熱量帶走，使觸頭冷卻，那么在初始電弧發(fā)生之后，還會有連續(xù)的電弧產(chǎn)生，從而很容易使設(shè)備燒毀，同時還會引起過電壓的產(chǎn)生而使設(shè)備損壞。當(dāng)油浸開關(guān)在最初開斷而受到電弧作用時，由于高溫會使油發(fā)生劇烈的熱分解，而產(chǎn)生約70%的氫氣，同時由于氫的導(dǎo)熱系數(shù)較大（該系數(shù)約為41），此時氫氣就可以吸收大量的熱，并且將熱量傳導(dǎo)至油中，而直接將觸頭冷卻，從而達(dá)到了滅弧的目的。2.5填充液體絕緣介質(zhì)特性

由于變壓器油能充填在絕緣材料的空隙中，所以可以起到保護鐵心和線圈組件的作用，同時可將易于氧化的纖維素和其他材料所吸收的氧含量減少到最低限度。也就是說，油會使混入設(shè)備中的氧首先起氧化作用，從而延緩了氧對絕緣材料的侵蝕。

絕緣油在熱和電的作用下，能分解出氫、一氧化碳、二氧化碳以及多種小分子烴類氣體，充油設(shè)備內(nèi)部故障的類型及其嚴(yán)重程度與這些氣體組分及產(chǎn)氣速率有著密切關(guān)系。目前利用這一關(guān)系監(jiān)視充油設(shè)備的運行狀況，判斷充油設(shè)備內(nèi)部故障，已成為電力系統(tǒng)對充油設(shè)備進行技術(shù)監(jiān)督，保證電網(wǎng)安全運行不可缺少的手段。液體絕緣介質(zhì)特性

以油浸變壓器為例，變壓器油大大提高了電氣絕緣強度，縮短了絕緣距離，減小了設(shè)備的體積，提高了變壓器的有效熱傳遞和散熱效果，提高了導(dǎo)線中允許的電流密度，減輕了設(shè)備重量。它是將運行變壓器器身的熱量通過變壓器油的熱循環(huán)，傳遞到變壓器外殼和散熱器進行散熱，從而提高了有效的冷卻降溫水平。由于油浸密封而降低了變壓器內(nèi)部某些零部件和組件的氧化程度，延長了使用壽命。根據(jù)變壓器使用周期，也需要制訂相應(yīng)的試驗計劃對變壓器油進行在線監(jiān)測和離線試驗，在線監(jiān)測以變壓器色譜在線監(jiān)測為主，離線試驗其中一項重要試驗就是絕緣油介質(zhì)強度耐壓試驗。03影響液體絕緣介質(zhì)的因素影響液體絕緣介質(zhì)的因素

純凈液體的擊穿主要是碰撞電離擊穿和氣泡擊穿，因而密度大的液體擊穿強度較高；升溫使密度減小，擊穿強度降低；減薄油層可提高擊穿強度；隨著電壓作用時間的減少與環(huán)境壓力的提高，擊穿電壓提高。

絕緣油水中微量水分是影響絕緣特性的重要因素之一。絕緣油中微量水分的存在，對絕緣介質(zhì)的電氣性能和理化性能都有極大的危害，水分可導(dǎo)致絕緣油的火花放電電壓降低，介質(zhì)損耗因數(shù)tan增大，促進絕緣油老化，使絕緣性能劣化，損壞電力設(shè)備，導(dǎo)致運行安全與人身安全。影響液體絕緣介質(zhì)的因素液體絕緣性能會受到的影響有：影響液體絕緣介質(zhì)的因素

雜質(zhì)包括水分、纖維、微生物、金屬粉塵微粒等。有微量水在變壓器油中，就會使用油的擊穿電壓大幅下降。當(dāng)油中含水量達(dá)十萬分之幾時，就會對擊穿電壓有明顯的影響。3.1雜質(zhì)

高壓電氣設(shè)備中油長期在高溫、電磁場作用下，極易產(chǎn)生化學(xué)復(fù)分解反應(yīng)，在油中生成新的化學(xué)成分使油老化。油產(chǎn)生劣化的因素很多，其中最主要是空氣的影響。空氣中含有水分、雜質(zhì)、微生物等，在與油接觸中，這些雜質(zhì)均可進入油中；尤其是空氣中的氧氣是變壓器油被氧化時氧的主要來源之一。

在熱、氧、水分、觸媒以及電場作用下，如果發(fā)生油的顏色變深、黏度增大、酸值變大、閃點降低、電氣性能下降、界面張力減小，甚至生成褐黑色沉淀物，則認(rèn)為此油已經(jīng)老化。當(dāng)變壓器油老化時，不溶于油的雜質(zhì)沉淀于固體絕緣物上，導(dǎo)致絕緣性能下降。影響液體絕緣介質(zhì)的因素

環(huán)境因素對絕緣內(nèi)部造成的老化主要是使其受潮。絕緣受潮后其絕緣電阻和介質(zhì)損耗將增大.從而有可能引起熱擊穿。由于水分是強極性液體，絕緣受潮后其介電常數(shù)也將增加。如果材料受潮不均勻，將引起電場分布的變化，從而降低其耐電強度。絕緣油只要輕微受潮，例如每噸油中只需含有幾十克水分，浸油絕緣的短時耐電強度就將顯著降低。如圖2-13所示為水對絕緣油的絕緣性能影響，圖2-14所示為絕緣油微量水分測定儀。圖2-13水對絕緣油的絕緣性能影響影響液體絕緣介質(zhì)的因素圖2-14絕緣油微量水分測定儀影響液體絕緣介質(zhì)的因素

絕緣受潮后原則上是可逆的，即通過干燥而恢復(fù)其性能。

水分能通過各種途徑影響氧化，它能提高金屬的催化活性，使油加速氧化并生成大量的沉淀物。

微量的油泥和各種形式的雜質(zhì)也起著不同程度的催化作用。油的某些氧化物對油的進一步氧化來說也是催化劑，所以應(yīng)避免不同氧化程度的油混合?；旌蠒r，嚴(yán)重氧化的油可能有些改善，但是這種好處遠(yuǎn)遠(yuǎn)補償不了輕度氧化油壽命的降低。當(dāng)用新油更換嚴(yán)重污染的油時，必須徹底清洗器身。舊油中通常含有銅和鐵的可溶性化合物，一旦它們混在新油中，將對新油的氧化起著強烈的催化作用。影響液體絕緣介質(zhì)的因素

擊穿電壓與溫度的關(guān)系比較復(fù)雜，與電場均勻程度、油品、電壓類型都有關(guān)系。3.2溫度

局部過熱和溫度升高，將使油裂解為低分子烴，造成油的閃點降低。而局部放電的電弧會使油碳化，使油的絕緣性能變劣。油被空氣中的氧氧化，生成醛、酮和有機酸等，使酸值和黏度增加。而日光的照射也加速油的老化。

油的劣化速度還決定于溫度，平均溫度每升高10C，油的劣化速度就增加2倍。另外，油的烴類組成成分對油的劣化速度也有關(guān)系，因為油是多種烴類化合物，而各種烴類的抗氧化能力也是各不相同的，特別是一些油中雜質(zhì)，對油的劣化也起著一定的影響。油氧化的起始溫度是60～70C。在此溫度以下，油幾乎很少發(fā)生任何變質(zhì)。當(dāng)溫度達(dá)到120C時，氧化較劇烈，溫度達(dá)160C時，氧化最劇烈。影響液體絕緣介質(zhì)的因素

電壓作用時間越長，擊穿電壓越低，會使擊穿更容易。3.3電壓作用時間3.4壓力

壓力越大，液體中氣泡的電離電壓增高，氣體在油中的溶解度增大，擊穿電壓也增大。3.5電場均勻程度

液體電介質(zhì)擊穿電壓的分散性和電場的均勻程度有關(guān)，電場不均勻程度越大，擊穿電壓的分散性越小。工頻擊穿電壓的分散性在極不均勻電場不超過5%，在均勻電場往往達(dá)到30%～40%。04提高液體絕緣介質(zhì)絕緣性能措施提高液體絕緣介質(zhì)絕緣性能措施

采用過濾、脫氣、干燥等方法消除液體中的雜質(zhì)，這個方法能有效消除“雜質(zhì)小橋”的形成，從而提高擊穿電壓。4.1提高油的品質(zhì)4.2覆蓋層

當(dāng)油品較差，電場均勻、電壓長時間作用時，使用覆蓋層效果較好。例如，變壓器中常利用薄的絕緣紙包裹高壓引線和繞組導(dǎo)線，從而提高絕緣耐壓水平，減少放電。4.3絕緣層

這個方法適用于不均勻電場，例如變壓器中常利用厚的絕緣層包裹金屬高壓引線和屏蔽環(huán)，提高絕緣耐壓水平。這個是由于固體介質(zhì)的介電常數(shù)大于液體絕緣介質(zhì)，從而減少電極附近的電場強度，防止電極局部放電。提高液體絕緣介質(zhì)絕緣性能措施

這個方法適用于均勻電場和不均勻電場中電壓作用時間較長的情況，例如，在變壓器中利用多個絕緣板做成圓筒、圓環(huán)狀，置于鐵心和繞組、高低壓繞組間，將一個油隙分隔成多個油隙，從而提高擊穿電壓。其原因在于固體絕緣板阻隔雜質(zhì)形成小橋，改善電場分布,如圖2-15所示為圓筒絕緣板。4.4.屏障提高液體絕緣介質(zhì)絕緣性能措施圖2-15圓筒絕緣板05液體絕緣介質(zhì)劣化及處理液體絕緣介質(zhì)劣化及處理

介質(zhì)損耗tan、黏度、凝點和酸價等是絕緣油的主要性質(zhì)指標(biāo)，正常情況下絕緣油的氧化過程進行得很緩慢，具有穩(wěn)定優(yōu)良的絕緣性能和導(dǎo)熱性能。如果維護得當(dāng)甚至使用20年還可保持應(yīng)有的質(zhì)量而不老化，但混入油中的金屬、雜質(zhì)、氣體等會加速氧化，使油質(zhì)變壞，顏色變深，油的性質(zhì)劣化。

5.1劣化的原因

變壓器油劣化的原因主要是雜質(zhì)的存在。變壓器油質(zhì)變壞，按輕重程度可分為污染和劣化兩個階段。污染是油中混入水分和雜質(zhì)，這些不是油氧化的產(chǎn)物，污染油的絕緣性能會變壞，擊穿電場強度降低，介質(zhì)損失角增大。

變壓器油氧化時，作為催化劑的水分及加速劑的熱量，使變壓器油生成油泥，其影響主要表現(xiàn)在：在電場的作用下沉淀物粒子大；雜質(zhì)沉淀集中在電場最強的區(qū)域，對變壓器的絕緣形成導(dǎo)電的“橋”；沉淀物并不均勻而是形成分離的細(xì)長條，同時可能按電力線方向排列，這樣無疑妨礙了散熱，加速了絕緣材料老化，并導(dǎo)致絕緣電阻降低和絕緣水平下降。液體絕緣介質(zhì)劣化及處理

5.2劣化過程

油在劣化過程中主要階段的生成物有過氧化物、酸類、醇類、酮類和油泥。早期劣化階段,油中生成的過氧化物與絕緣纖維材料反應(yīng)生成氧化纖維素，使絕緣纖維機械強度變差，造成脆化和絕緣收縮。生成的酸類是一種黏液狀的脂肪酸，盡管腐蝕性沒有礦物酸那么強，但其增長速率及對有機絕緣材料的影響是很大的。

后期劣化階段，當(dāng)酸侵蝕銅、鐵、絕緣漆等材料時，反應(yīng)生成油泥，是一種黏稠而類似瀝青的聚合型導(dǎo)電物質(zhì)，它能適度溶解于油中，在電場的作用下生成速度很快，黏附在絕緣材料或變壓器箱殼邊緣，沉積在油管及冷卻器散熱片等處，使變壓器工作溫度升高，耐電強度下降。液體絕緣介質(zhì)劣化及處理

5.3變壓器油質(zhì)分析、判斷及維護處理

純凈的變壓器油的耐壓強度，高壓電壓為35kV以下試驗值不低于25kV；電壓為35kV及以上試驗值不小于35kV。油中只混有水分和雜質(zhì)，這種污染情況并不改變油的基本性質(zhì)。對于水分可用干燥的辦法加以排除；對于雜質(zhì)可用過濾的辦法加以清除；油中的空氣可通過抽真空的辦法加以排除。絕緣油變質(zhì)，對絕緣油進行再生處理，可能消除油變質(zhì)的產(chǎn)物。絕緣油進水受潮，在電場的作用下易電離分解，而增加了絕緣油的電導(dǎo)電流，微量的水分可使絕緣油介質(zhì)損耗顯著增加。通過測試絕緣油的微水，判斷是否受潮缺陷。對絕緣油進行壓力式真空濾油，可消除水分。

變壓器油真空濾油機可用于油浸變壓器、油浸互感器及少油斷路器等進行現(xiàn)場真空注油、補油、濾油、熱油循環(huán)干燥等，對變質(zhì)的變壓器油進行再生凈化，使其性能達(dá)到合格油標(biāo)準(zhǔn)，如圖所示2-16所示。液體絕緣介質(zhì)劣化及處理圖2-16變壓器油真空濾油機復(fù)習(xí)與思考1.請說明變壓器油主要的四大功能。2.提高液體擊穿電壓有哪些措施？3.變壓器取油樣進行油色譜分析時，應(yīng)取油枕上方油還是變壓器器身底部油進行試驗？《絕緣材料特性》謝謝觀看《絕緣材料特性》固體電介質(zhì)絕緣及應(yīng)用目錄01固體電介質(zhì)絕緣定義02固體絕緣材料分類03變壓器固體絕緣材料04影響固體絕緣性能的主要因素05提高固體電介質(zhì)絕緣措施01固體電介質(zhì)絕緣定義

電力設(shè)備中由絕緣材料組成的絕緣系統(tǒng)，是設(shè)備正常工作和運行的基本條件，其使用壽命是由絕緣材料壽命所決定的。固體電介質(zhì)絕緣定義

絕緣材料是用以隔絕不同導(dǎo)電體的固體。一般還要求固體絕緣材料兼具支撐作用。固體絕緣材料由于密度較高，因而擊穿強度也高得多，固體絕緣材料的絕緣電阻、介電常數(shù)的變化范圍很廣泛。

固體紙絕緣包括：絕緣紙、絕緣板、絕緣墊、絕緣卷、絕緣綁扎帶等，其主要成分是纖維素。絕緣紙老化后，老化產(chǎn)物大多對電氣設(shè)備有害，會使絕緣紙的擊穿電壓和體積電阻率降低、介質(zhì)損耗增大、抗拉強度下降，甚至腐蝕設(shè)備中的金屬材料。固體絕緣具有不可逆轉(zhuǎn)的老化特性，其機械和電氣強度的老化降低都是不能恢復(fù)的。

固體電介質(zhì)的擊穿包括電擊穿、熱擊穿、電化學(xué)擊穿。02固體絕緣材料分類固體絕緣材料分類固體絕緣材料分類

無機固體絕緣材料：粉云母及云母制品，玻璃、玻璃纖維及其制品，以及電瓷、氧化鋁膜等。它們耐高溫、不易老化，具有相當(dāng)?shù)臋C械強度，其中某些材料成本低，在應(yīng)用中占有一定地位。

有機固體絕緣材料：天然的有機如紙、棉布等。這些材料都具有柔順性，能滿足應(yīng)用工藝要求，又易于獲得。有機硅樹脂結(jié)合大大提高了耐熱等級，聚乙烯縮甲醛為漆基制成的漆包線開拓了漆包線的廣闊前景，替代了絲包線和紗包線。聚酯薄膜的厚度僅幾十個微米，用它代替原來的紙和布，使電機、電器的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)大為提高。03變壓器固體絕緣材料變壓器固體絕緣材料

油浸式變壓器的內(nèi)絕緣主要采用油紙絕緣結(jié)構(gòu)，常采用的植物纖維紙及其制品包含電纜紙、電話紙、皺紋紙、金屬皺紋紙、點膠絕緣紙、絕緣紙板等。3.1絕緣紙

絕緣紙是油浸式變壓器中最常用的絕緣材料，具有透氣性、吸水性和吸油性，擊穿電場強度、機械強度和耐熱性均不高。但干燥浸漬變壓器油后，電氣性能很好,如圖2-17所示絕緣紙。變壓器固體絕緣材料圖2-17絕緣紙變壓器固體絕緣材料

絕緣紙具有良好的電氣性能、機械強度和熱穩(wěn)定性等良好特性，使用廣泛。良好的電氣性能指電導(dǎo)率小，介質(zhì)損耗低，介電常數(shù)越接近變壓器油的介電常數(shù)。較高的機械強度主要指抗張強度和伸長率，在一定力的作用下不發(fā)生變形和破壞。較好的熱穩(wěn)定性指足夠的耐熱性能，極小的介電損耗，較高的導(dǎo)熱系數(shù)。3.2絕緣紙板

絕緣紙板由木質(zhì)纖維或摻有適量棉纖維的混合紙漿經(jīng)抄紙、壓光而制成，主要有木質(zhì)纖維和棉纖維1∶1壓制型和不摻棉纖維的木質(zhì)纖維型等。在變壓器絕緣中，絕緣紙板被廣泛用于主絕緣的隔板（紙筒）、線圈間支撐條、墊塊、線圈的支撐絕緣和鐵軛絕緣。在100

kV及以上變壓器中用作隔板、角環(huán)等的絕緣紙板，厚度有0.5mm，1.0mm，1.5mm，2.5mm和3

mm，目前已開始采用4～8

mm的厚紙板。變壓器固體絕緣材料

電纜紙（0.08~0.12mm厚）用于導(dǎo)線絕緣、層間絕緣和引線絕緣，電話紙用于出線頭和引線絕緣，皺紋紙用于出線頭和引線絕緣，絕緣紙板用于繞組間的墊塊、隔板、絕緣筒、角環(huán)，絕緣成型件直接用紙漿按電場形狀制成，如圖2-18所示固體絕緣紙板。圖2-18固體絕緣紙板變壓器固體絕緣材料3.3絕緣紙的性能油浸式變壓器中使用的絕緣紙（紙板）特性：（1）良好的電氣性能，電導(dǎo)率γ小，介質(zhì)損耗低，介電常數(shù)越接近變壓器油的介電常數(shù)越好。（2）較高的機械強度，主要是抗張強度和伸長率，在一定力的作用下不發(fā)生變形和破壞。（3）較好的熱穩(wěn)定性，又有足夠的耐熱性能、極小的介電損耗，較高的導(dǎo)熱系數(shù)。

干燥的絕緣紙絕緣特性好，機械性能佳，應(yīng)用廣泛，相對介電常數(shù)約為3.74。變壓器油除了為主要絕緣介質(zhì)，也是冷卻介質(zhì)，其相對介電常數(shù)約為2.2。由絕緣紙和變壓器油組成的油紙絕緣有非常好的電氣性能，在短時間的電壓作用下，耐壓強度可達(dá)50～120

kV/mm。變壓器固體絕緣材料

絕緣紙同樣會由于在變壓器運行過程中受到電、熱、機械等多種應(yīng)力的綜合作用而發(fā)生老化，導(dǎo)致其電氣性能和機械強度逐漸降低。變壓器固體絕緣纖維素大分子的老化過程就是纖維素的降解過程，它是由水解、氧化裂解、光化學(xué)裂解、熱裂解、微生物分解等多種外界因素、多種降解過程綜合作用的結(jié)果，但起主要作用的是水解、氧化降解和熱降解三種降解方式。04影響固體絕緣性能的主要因素影響固體絕緣性能的主要素影響固體絕緣性能的主要因素4.1溫度的影響影響固體絕緣性能的主要因素

電力變壓器為油、紙絕緣，在不同溫度下油、紙中含水量有著不同的平衡關(guān)系曲線。一般情況下，溫度升高，紙內(nèi)水分要向油中析出；反之，則紙要吸收油中水分。因此，當(dāng)溫度較高時，變壓器內(nèi)絕緣油的微水含量較大；反之，微水含量就小。

國際電工委員會（1EC）認(rèn)為A級絕緣的變壓器在80～140C溫度范圍內(nèi)，溫度每增加6C，變壓器絕緣有效壽命降低的速度就會增加1倍，這就是6C法則。變壓器的壽命取決于絕緣的老化程度，而絕緣的老化又取決于運行的溫度。如油浸變壓器在額定負(fù)載下，繞組平均溫升為65C，最熱點溫升為78C，若平均環(huán)境溫度為20C，則最熱點溫度為98C；在這個溫度下，變壓器可運行20～30年，若變壓器超載運行，溫度升高，促使壽命縮短。4.2濕度的影響影響固體絕緣性能的主要因素

水分的存在將加速紙纖維素降解，因此，CO和CO2的產(chǎn)生與纖維素材料的含水量也有關(guān)。當(dāng)濕度一定時，含水量越高，分解出的CO2越多；反之，含水量越低，分解出的CO就越多。

絕緣油中的微量水分是影響絕緣特性的重要因素之一。絕緣油中微量水分的存在，對絕緣介質(zhì)的電氣性能與理化性能都有極大的危害，水分可導(dǎo)致絕緣油的火花放電電壓降低，介質(zhì)損耗因數(shù)tan增大，促進絕緣油老化，絕緣性能劣化。而設(shè)備受潮，不僅導(dǎo)致電力設(shè)備的運行可靠性和壽命降低，更可能導(dǎo)致設(shè)備損壞甚至危及人身安全。4.3過電壓的影響影響固體絕緣性能的主要因素

對于運行中的暫態(tài)過電壓，例如變壓器正常運行產(chǎn)生的相、地間電壓是相間電壓的58%，但發(fā)生單相故障時主絕緣的電壓對中性點接地系統(tǒng)將增加30%，對中性點不接地系統(tǒng)將增加73%，因而可能損傷固體絕緣。

雷電過電壓的影響在于雷電過電壓由于波頭陡，引起縱絕緣（匝間、并間、絕緣）上電壓分布很不均勻，可能在絕緣上留下放電痕跡，從而使固體絕緣受到破壞。

操作過電壓的影響在于操作過電壓的波頭相當(dāng)平緩，所以電壓分布近似線性，操作過電壓波由一個繞組轉(zhuǎn)移到另一個繞組上時，約與這兩個繞組間的匝數(shù)成正比，從而容易造成主絕緣或相間絕緣的劣化和損壞。4.4短路電動力的影響影響固體絕緣性能的主要因素

出口短路時的電動力可能會使變壓器繞組變形、引線移位，從而改變了原有的絕緣距離，使絕緣發(fā)熱，加速老化或受到損傷造成放電、拉弧及短路故障。

判斷固體絕緣性能可以設(shè)法取樣測量紙或紙板的聚合度，或利用高效液相色譜分析技測量油中糠醛含量，以便分析變壓器內(nèi)部存在故障時，是否涉及固體絕緣或是否存在引起線圈絕緣局部老化的低溫過熱，或判斷固體絕緣的老化程度。對紙纖維絕緣材料在運行及維護中，應(yīng)注意控制變壓器額定負(fù)荷，要求運行環(huán)境空氣流通、散熱條件好，防止變壓器溫升超標(biāo)和箱體缺油。還要防止油質(zhì)污染、劣化等造成纖維的加速老化，而損害變壓器的絕緣性能、使用壽命和安全運行。05提高固體電介質(zhì)絕緣措施5.1改進絕緣設(shè)計提高固體電介質(zhì)絕緣措施

均勻電場的平均擊穿場強比極不均勻電場間隙的要高得多。電場分布越均勻，平均擊穿場強也越高。因此改善電場均勻分布，改進電極形狀，增大電極曲率半徑，電極表面應(yīng)盡最避免毛刺、棱角等，以消除電場局部增強的現(xiàn)象，從而提高絕緣水平。5.2改進制造工藝

絕緣材料制造過程中，清除氣泡、水分等，采用干燥、浸漬等工藝技術(shù)，采用更高等級的絕緣材料，可以提高固體材料絕緣水平。

氧化鋅避雷器采用氧化鋅壓敏電阻材料取代閥型避雷器的閥片電阻，通流能力提高4倍以上，氧化鋅避雷器在制造工藝上是無間隙，比有間隙的閥型避雷器更能防潮。提高固體電介質(zhì)絕緣措施

HY型復(fù)合氧化鋅避雷器采用老化性能好、氣密性好的優(yōu)質(zhì)復(fù)合外套，采用控制密封圈壓縮量和增涂密封膠等措施，陶瓷外套作為密封材料，確保密封可靠，使避雷器的性能穩(wěn)定，同時無間隙氧化鋅避雷器具有較高的耐污穢性能。由于HY型復(fù)合氧化鋅避雷器內(nèi)部采用特殊結(jié)構(gòu)，用先進工藝方法裝配而成，具有硅橡膠材料和氧化鋅電阻片的雙重優(yōu)點。除具有瓷外套氧化鋅避雷器的所有優(yōu)點外，還具有絕緣性能好、高的耐污穢性能、良好的防爆性能以及體積小、重量輕、平時不需維護、不易破損、密封可靠、耐老化性能優(yōu)良等優(yōu)點，如圖2-19所示10KV氧化鋅避雷器HY5WS-17/50。提高固體電介質(zhì)絕緣措施圖2-1910KV氧化鋅避雷器HY5WS-17/505.3改善運行條件提高固體電介質(zhì)絕緣措施

在高壓設(shè)備運行中，注意防潮、防污、散熱、防腐、機械損傷等，加強散熱冷卻，例如變壓器排風(fēng)散熱，如圖2-20所示為變壓器強排風(fēng)扇。圖2-20變壓器強排風(fēng)扇5.4.定期清掃提高固體電介質(zhì)絕緣措施

在輸電線路長期運行的過程中，絕緣子表面附著上一層雜質(zhì)，對絕緣性能下降，因此需要進行清掃工作，將絕緣子表面的雜質(zhì)清除掉，可以采用干布擦拭或大電阻率的絕緣水帶電沖洗等措施。也可以采用防污型絕緣子或疏水性好的硅橡膠絕緣子，雙裙邊爬距可以有效增加絕緣子外絕緣的爬電距離與絕緣子最高工作電壓有效值之比。如圖2-21所示為絕緣子手工清掃作業(yè)，2-22所示為現(xiàn)場隔離開關(guān)水沖洗。提高固體電介質(zhì)絕緣措施圖2-21絕緣子手工清掃作業(yè)提高固體電介質(zhì)絕緣措施圖2-22現(xiàn)場隔離開關(guān)水沖洗復(fù)習(xí)與思考1.提高固體擊穿電壓有哪些措施？2.絕緣紙板容易受哪些因素影響？《絕緣材料特性》謝謝觀看《絕緣材料特性》組合絕緣及應(yīng)用目錄01組合絕緣定義02組合絕緣的形式03油-屏障”式絕緣04油紙絕緣05組合絕緣應(yīng)用01組合絕緣定義

對高壓電氣設(shè)備絕緣的要求是多方面的，除了必須有優(yōu)異的電氣性能外，還要求有良好的熱性能、機械性能及其他物理-化學(xué)性能，單一品質(zhì)電介質(zhì)往往難以同時滿足這些要求，所以實際絕緣一般采用多種電介質(zhì)的組合。例如變壓器的外絕緣由套管的外瓷套和周圍的空氣組成，而其內(nèi)絕緣更是由紙、布、膠木筒、聚合物、變壓器油等固體和液體介質(zhì)聯(lián)合組成。組合絕緣定義02組合絕緣的形式組合絕緣的形式

組合絕緣常見形式是多種介質(zhì)構(gòu)成的層疊絕緣。理想情況下，組合絕緣中各層絕緣承受的電場強度與其電氣強度成正比。在直流電壓下，各層絕緣分擔(dān)的電壓與其絕緣電阻成正比，亦即各層中的電場強度與其電導(dǎo)率γ成反比。在工頻交流和沖擊電壓下，各層所承擔(dān)的電壓和各層電容成反比，亦即各層中的電場強度與其介電常數(shù)成反比。主絕緣以油屏障絕緣和油浸紙絕緣最為常用。每一種絕緣結(jié)構(gòu)，都由純油間隙、屏障、絕緣層三種成分組成。所以，以變壓器的主絕緣結(jié)構(gòu)為例，組合絕緣有三種形式：2.1覆蓋

覆蓋是指將漆布、電纜紙等在電極上加一薄層，緊緊包在小曲率半徑電極上的薄固體絕緣層，厚度小于1

mm，可以阻止雜質(zhì)小橋?qū)蓸O短接，能顯著提高油隙的工頻擊穿電壓，并減小其分散性，加覆蓋層后可使工頻耐受電壓提高較多，特別是在均勻電場中，可提高70%～100%；但對極不均勻電場，提高很少，且對沖擊電壓的提高效果很小。組合絕緣的形式2.2絕緣層

用電纜紙、皺紋紙、白紗帶、漆布等在導(dǎo)體上包裹，可包幾毫米至十幾毫米，承受一定比例的工作電壓，降低了油中電場強度，對耐受工頻和沖擊電壓的提高有顯著作用。特別是曲率半徑較小的導(dǎo)體，電場極不均勻，包絕緣后，可顯著提高擊穿電壓，所以引出線及繞組的始末端通過包扎來加強絕緣。

當(dāng)覆蓋的厚度增大到能分擔(dān)一定的電壓，即成為絕緣層，一般為數(shù)毫米到數(shù)十毫米，它能降低最大電場強度，提高油