《高電壓技術(shù)》課件-第三章 電力系統(tǒng)的高壓

3.1電力系統(tǒng)的過電壓3.1電力系統(tǒng)的過電壓過電壓的分類外部過電壓亦指大氣過電壓，是指雷電引起的電力系統(tǒng)過電壓，即雷云放電時電氣設(shè)備由于外部的影響產(chǎn)生過電壓。外部過電壓可分為直擊雷過電壓和感應(yīng)雷過電壓兩種。一、外部過電壓3.1電力系統(tǒng)過電壓直擊雷過電壓是由于流經(jīng)被擊物的很大的雷電流所造成的。直擊雷過電壓的數(shù)值是雷電流在被擊物阻抗（包括接地電阻）上的壓降值。此值取決于：被擊物阻抗的性質(zhì)、參數(shù)；雷電流的幅值、上升速度、波形。外部過電壓對電氣設(shè)備絕緣是有害的，所以對直擊雷過電壓必須給予防護(hù)措施。感應(yīng)雷過電壓：當(dāng)雷擊線路附近大地時，由于電磁感應(yīng)，在線路的導(dǎo)線上會產(chǎn)生感應(yīng)過電壓。一、外部過電壓3.1電力系統(tǒng)過電壓當(dāng)電力系統(tǒng)中進(jìn)行某些操作，在設(shè)備或線路上會有過電壓出現(xiàn)。這些能量均來自系統(tǒng)內(nèi)部，為與前面的電壓相區(qū)別，稱其為內(nèi)部過電壓。二、內(nèi)部過電壓3.1電力系統(tǒng)過電壓操作過電壓：操作、故障時過渡過程中出現(xiàn)的持續(xù)時間較短的過電壓。諧振過電壓：在某些情況下，操作（正?；蚬收虾蟮牟僮鳎┖笮纬傻幕芈返淖哉袷庮l率與電源的頻率相等或接近時，會發(fā)生諧振現(xiàn)象而且持續(xù)時間長，波形有周期性重復(fù)。二、內(nèi)部過電壓3.1電力系統(tǒng)過電壓3.1電力系統(tǒng)過電壓思考題（1）電力系統(tǒng)過電壓分為哪幾類？答：外部過電壓（大氣過電壓）：雷云放電時電氣設(shè)備由于外部的影響產(chǎn)生的過電壓。內(nèi)部過電壓：電力系統(tǒng)中進(jìn)行某些操作或發(fā)生故障時引起的過電壓。3.2高壓設(shè)備的絕緣1.旋轉(zhuǎn)電機絕緣的工作條件工作條件：電機絕緣的工作條件限制了大幅度提高電機的額定電壓。電機中有高速旋轉(zhuǎn)部分，不能全浸在絕緣油里，而固體絕緣不浸在油里，電氣強度將受到氣體的影響而顯著降低。電機定子鐵芯的槽內(nèi)尺寸本來就小，如果再提高額定電壓，勢必要增加槽內(nèi)絕緣的厚度，槽內(nèi)銅導(dǎo)線的截面將更小，槽滿率將更低。而且絕緣越厚，向外散熱越困難。限制額定電壓的提高。一、旋轉(zhuǎn)電機的絕緣3.2高壓設(shè)備的絕緣CompanyLogo旋轉(zhuǎn)電機的絕緣在運行中受到熱、機械和電場的作用，引起絕緣老化、損壞，發(fā)生擊穿。1.旋轉(zhuǎn)電機絕緣的工作條件3.2高壓設(shè)備的絕緣CompanyLogo(1)云母制品云母是一種硅酸鹽礦物晶體，具有良好的電氣性能和機械性能，耐熱、耐燃、化學(xué)性能穩(wěn)定、很少吸水，具有非常良好的耐電暈性能。按用途可分為云母板、云母箔、云母帶三大類。2.旋轉(zhuǎn)電機常用的絕緣材料3.2高壓設(shè)備的絕緣CompanyLogo(2)絕緣漆和漆布絕緣漆按用途可分為浸漬漆、覆蓋漆、粘合漆三種。浸漬漆用于浸漬電機繞組及纖維材料，以提高絕緣的電氣性能、導(dǎo)熱性、耐熱性、耐濕性以及繞組的整體性。漆布是棉布或玻璃布在絕緣漆中浸漬干燥后制成的一種柔軟絕緣材料，多用于高壓電機絕緣外層作保護(hù)層。

2.旋轉(zhuǎn)電機常用的絕緣材料3.2高壓設(shè)備的絕緣CompanyLogo旋轉(zhuǎn)電機繞組的絕緣分為：主絕緣：繞組對機身和對其他繞組間的絕緣。匝間絕緣：同一繞組的各線匝之間的絕緣股間絕緣：并聯(lián)導(dǎo)線各股導(dǎo)線間的絕緣層間絕緣：繞組上下層之間的絕緣定子繞組主絕緣的絕緣結(jié)構(gòu)分為：套筒式絕緣、連續(xù)式絕緣。3.旋轉(zhuǎn)電機常用的絕緣結(jié)構(gòu)3.2高壓設(shè)備的絕緣CompanyLogo(1)套筒式絕緣套筒式絕緣：是在電機繞組的直線部分用大張云母箔包繞到所需的絕緣厚度，然后經(jīng)鋼模熱壓而成。繞阻端部則是用云母帶作螺旋狀包繞。(2)連續(xù)式絕緣連續(xù)式絕緣：是在整個繞組上采用同一種絕緣帶半疊包繞若干層，以達(dá)所需厚度，然后再外包幾層紗布帶，進(jìn)行真空壓力浸漬瀝青膠，在解除外層紗布帶而成。

3.旋轉(zhuǎn)電機常用的絕緣結(jié)構(gòu)3.2高壓設(shè)備的絕緣CompanyLogo(1)旋轉(zhuǎn)電機中的電場分布具有高電位的導(dǎo)線與具有零電位的鐵芯之間既有固體絕緣層，又有薄層空氣隙，空氣層更容易發(fā)生電暈放電。電機端部槽口處的電暈常常比槽內(nèi)的更為嚴(yán)重。原因：在高壓電機端部出槽口處，越是靠近槽口，沿絕緣表面的電位梯度越高，電場超強，這里的氣隙越是容易發(fā)生電暈發(fā)電。4.旋轉(zhuǎn)電機中的電場分布及防電暈措施3.2高壓設(shè)備的絕緣CompanyLogo改進(jìn)工藝，改善材料，以盡量減少由于制造或運行中帶來的絕緣內(nèi)部的氣隙。在繞組的外層包以半導(dǎo)體玻璃絲帶，在定子繞組下線前將定子槽內(nèi)壁涂以半導(dǎo)體漆，從而將繞組固體絕緣與鐵芯間的氣隙短路，減小氣隙上所承擔(dān)的電壓，以抑制電暈的發(fā)生。下線以后繞組應(yīng)壓緊密，若間隙過大，用半導(dǎo)體適行材料或半導(dǎo)體紋板等塞緊。(2)旋轉(zhuǎn)電機的防電暈措施3.2高壓設(shè)備的絕緣CompanyLogo沿出線處的端部絕緣表面涂半導(dǎo)體漆或包半導(dǎo)體帶。采用內(nèi)屏蔽方法。(2)旋轉(zhuǎn)電機的防電暈措施3.2高壓設(shè)備的絕緣CompanyLogo少膠帶體系多膠帶體系圓形電纜5.新技術(shù)、新產(chǎn)品簡介3.2高壓設(shè)備的絕緣CompanyLogo1.電力變壓器絕緣的工作條件工作條件：電力變壓器在電力系統(tǒng)中用以升壓和降壓，廣泛采用油浸式電力變壓器。電力變壓器絕緣要求能在電力系統(tǒng)中長期工作，使用年限不低于25-30年。二、變壓器的絕緣3.2高壓設(shè)備的絕緣CompanyLogo(1)電氣性能方面的要求電力變壓器的絕緣水平是電氣性能方面的最基本要求。1min工頻耐壓試驗主要檢驗電力變壓器主絕緣的耐電強度；沖擊耐壓試驗主要檢驗縱絕緣的耐電強度。主要試驗還有：測量絕緣電阻、泄露電流、介質(zhì)損耗以及氣相色譜分析等。1.電力變壓器絕緣的工作條件3.2高壓設(shè)備的絕緣CompanyLogo(2)機械性能方面的要求電力變壓器絕緣結(jié)構(gòu)在機械強度方面的要求是在制造上主要考慮結(jié)構(gòu)結(jié)實和尺寸準(zhǔn)確，在運行中主要考慮能承受一定短路電流的電動力。1.電力變壓器絕緣的工作條件3.2高壓設(shè)備的絕緣CompanyLogo(3)熱性能方面的要求電力變壓器大都為油浸式，主要絕緣材料是變壓器油和紙，在電壓等級不高的變壓器中也有酚醛筒、漆布等材料，均屬A級絕緣，最高允許溫度為105度左右。通常采用強迫油循環(huán)加強迫風(fēng)冷或水沖的冷卻方式。1.電力變壓器絕緣的工作條件3.2高壓設(shè)備的絕緣CompanyLogo(4)其他性能方面的要求必須考慮老化性能和環(huán)境的問題。設(shè)計中必須注意油的各項性能以及它與紙、酚醛、油漆、金屬等材料的相容性。1.電力變壓器絕緣的工作條件3.2高壓設(shè)備的絕緣CompanyLogo(1)變壓器油：熱老化、電老化(2)絕緣紙電力變壓器中常用的絕緣紙主要是由經(jīng)漂白的硫酸纖維制成，在纖維之間有大量氣孔，具有很強的透氣性、吸油性、吸水性等。干紙的電氣強度不高，浸變壓器油后，電氣性能顯著提高。用的最多的絕緣紙：電纜紙、電話紙、皺紋紙、紙板（筒、環(huán)）2.油浸變壓器中常用的絕緣材料3.2高壓設(shè)備的絕緣CompanyLogo(2)絕緣紙皺紋紙：皺紋紙包扎引線可提高機械強度，而且包扎工藝性好.(3)油—屏障絕緣油與紙的配合使用，可以互相彌補弱點，有很好的相容性，提高絕緣性能。2.油浸變壓器中常用的絕緣材料3.2高壓設(shè)備的絕緣CompanyLogo(1)概述油浸式電力變壓器主要由下述幾部分組成：鐵芯、繞組、套管、油箱以及附件。附件有分接開關(guān)、散熱器、氣體繼電器、溫度計等。3.油浸式電力變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)3.2高壓設(shè)備的絕緣CompanyLogo(1)概述按照鐵芯和繞組的相對位置，電力變壓器可分為芯式和殼式兩種。繞組包在鐵芯外面的稱為芯式變壓器；鐵芯包在繞組外面的為殼式變壓器。3.油浸式電力變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)3.2高壓設(shè)備的絕緣CompanyLogo(1)概述電力變壓器繞組按高低壓相互位置的不同分為兩種基本形式:①同心式繞組:高低壓繞組在同一芯柱上同芯排列，低壓繞組在里，高壓繞組在外，便于與鐵芯絕緣，結(jié)構(gòu)較簡單。芯式電力變壓器采用同心式繞組結(jié)構(gòu)，安裝比較簡單、性能良好。3.油浸式電力變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)3.2高壓設(shè)備的絕緣1-高壓繞組2-低壓繞組CompanyLogo(1)概述電力變壓器繞組按高低壓相互位置的不同分為兩種基本形式:②交疊式繞組:高低壓繞組分成若干部分形似餅狀的線圈，沿芯柱高度交錯套裝在芯柱上。用于殼式電力變壓器，其優(yōu)點是漏抗小、短路電流大。機械強度好、引出線方便。電弧爐變壓器常采用這種結(jié)構(gòu)。3.油浸式電力變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)3.2高壓設(shè)備的絕緣CompanyLogo(1)概述電力變壓器絕緣可分為內(nèi)絕緣和外絕緣兩類。通常將電力變壓器油箱以外的空氣絕緣稱為外絕緣，直接受到外界氣候條件的影響。在油箱以內(nèi)的絕緣，包括絕緣油以及浸在油里的紙及紙板等都屬于內(nèi)絕緣。3.油浸式電力變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)3.2高壓設(shè)備的絕緣CompanyLogo(1)概述內(nèi)絕緣又常分為主絕緣及縱絕緣兩種:主絕緣:是指繞組對地間（包括相間）以及與其他繞組間的絕緣?？v絕緣:是指同一繞組內(nèi)部各部分間的絕緣。處于繞組以外，連接繞組的各部分及繞組與套管的那些連接線的絕緣——引線絕緣。目前國內(nèi)外的電力變壓器，特別是高壓電力變壓器幾乎都是用油、紙絕緣。只有在防爆防火等特殊場合才用干式變壓器。3.油浸式電力變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)3.2高壓設(shè)備的絕緣CompanyLogo(2)油浸式電力變壓器的主絕緣油浸式電力變壓器的主絕緣主要采用油一屏障絕緣。油屏障結(jié)構(gòu)包括繞組的絕緣筒、角環(huán)及相間隔板等。主要有兩種型式厚紙筒大油道結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)在過電壓作用下即使油間隙全部擊穿，紙筒也能承受全部過電壓，待過電壓消失以后，油間隙電介質(zhì)強度又恢復(fù)。一般35kV及以下變壓器常采用這種結(jié)構(gòu)。3.油浸式電力變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)3.2高壓設(shè)備的絕緣CompanyLogo(2)油浸式電力變壓器的主絕緣主要有兩種型式薄紙筒小油道結(jié)構(gòu)。在過電壓作用下，如油隙擊穿，紙層也即擊穿，并不要求紙層能承受全部過電壓。由于油間隙分得較細(xì)，油間隙的擊穿場強可提高很多。在110kV及以上電壓等級電力變壓器中采用這種主絕緣結(jié)構(gòu)。在特高壓變壓器中采用“薄薄紙筒小小油道”的主絕緣結(jié)構(gòu)。3.油浸式電力變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)3.2高壓設(shè)備的絕緣CompanyLogo(3)油浸式電力變壓器的縱絕緣電力變壓器繞組縱絕緣擊穿是變壓器試驗和運行中常見的絕緣損壞之一。原因：在沖擊電壓作用下，層間、餅間、匝向等縱絕緣上的電壓分布很不均勻，即使采取了一些改善措施，仍有一定程度不均勻。3.油浸式電力變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)3.2高壓設(shè)備的絕緣CompanyLogo(3)油浸式電力變壓器的縱絕緣采用內(nèi)部措施糾結(jié)式繞組電容插入式繞組3.油浸式電力變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)3.2高壓設(shè)備的絕緣CompanyLogo連續(xù)式繞組與糾結(jié)式繞組的區(qū)別連續(xù)式繞組的不同點在于線匝的分布，如果連續(xù)式繞組的線匝分布順序為1、2、3、…、20，構(gòu)成一對線餅，相鄰線匝之間電位差依次為一匝電壓。(3)油浸式電力變壓器的縱絕緣3.2高壓設(shè)備的絕緣CompanyLogo糾結(jié)式繞組的相鄰線匝之間的電位差則是10匝電壓或9匝電壓，匝間電容不變，這樣一對線餅以至整個繞組的等效縱向電容就大大增加了，這就可大大減弱繞組遭受沖擊電壓波作用時產(chǎn)生的電磁振蕩，使得沿繞組電位分布趨于均勻，電位梯度大大減小，從而獲得優(yōu)良的電氣沖擊性能(3)油浸式電力變壓器的縱絕緣3.2高壓設(shè)備的絕緣CompanyLogo這類變壓器的特點無局部放電。阻燃、防爆、無污染。繞組不吸潮、不吸塵，適應(yīng)于惡劣環(huán)境中運行。損耗小、體積小、重量輕，節(jié)省安裝空間?？苟搪?、耐雷電沖擊性能好，過載能力大。經(jīng)濟(jì)性能好。4.干式電力變壓器3.2高壓設(shè)備的絕緣CompanyLogo目前，在高壓、特高壓大容量采用六氟化硫氣體絕緣變壓器，簡稱GIT。優(yōu)點：體積小布置合理安全性高現(xiàn)場安裝簡單、清潔5.新技術(shù)、新產(chǎn)品簡介3.2高壓設(shè)備的絕緣CompanyLogo1.電力電容器的用途及分類(1)移相電容器移相電容器：并聯(lián)于電力線路上，以補償感性無功功率提高功率因數(shù)，因此又稱余弦或并聯(lián)電容器。感性負(fù)荷上并聯(lián)電容器后，不僅由線路所供給的電流對電壓滯后的相角會減小，而且線路電流幅值也會減小。因此，從發(fā)揮作用看，移相電容器宜靠近各負(fù)荷集中處安裝。三、電容器的絕緣3.2高壓設(shè)備的絕緣CompanyLogo(2)串聯(lián)電容器串聯(lián)電容器：串聯(lián)電容器和輸配電線路串聯(lián)運行，用以補償輸配電線路的感抗，從而減少線路壓降，提高線路穩(wěn)定度，改進(jìn)電壓調(diào)整率。1.電力電容器的用途及分類3.2高壓設(shè)備的絕緣CompanyLogo(3)耦合電容器耦合電容器：直接接在高壓輸電線與地之間，以進(jìn)行通訊、測量、保護(hù)之用。長期承受工頻電壓且疊加以通訊用的高頻訊號，也要經(jīng)受高壓線路上所出現(xiàn)的各種過電壓。工作場強選的較低。(4)脈沖電容器脈沖電容器：常用于各種科學(xué)技術(shù)的試驗裝置中，例如沖擊電壓（或沖擊電流）發(fā)生器、振蕩回路等。1.電力電容器的用途及分類3.2高壓設(shè)備的絕緣CompanyLogo(1)液體介質(zhì)在電容器中用作浸漬劑，用來填充固體介質(zhì)中的空隙，從而提高組合絕緣的介電常數(shù)、電氣強度及散熱條件。2.電力電容器常用的絕緣材料3.2高壓設(shè)備的絕緣CompanyLogo(2)固體介質(zhì)在電容器中用的固體介質(zhì)主要是電容器紙及塑料薄膜。①電容器紙。用硫酸鹽木紙漿制成的，特點是厚度薄、密度大、機械強度高。②塑料薄膜。塑料薄膜已日益代替紙作為極間介質(zhì)，薄膜的特點是機械強度、電氣強度及絕緣電阻都很高，中性或弱極性的薄膜其介損遠(yuǎn)比電容器紙小。2.電力電容器常用的絕緣材料3.2高壓設(shè)備的絕緣CompanyLogo(3)組合絕緣組合絕緣的電氣強度，隨溫度升高而急劇增大，容易引起熱不穩(wěn)定、熱擊穿；此外，在短暫的高電壓作用下也可能發(fā)生電擊穿。2.電力電容器常用的絕緣材料3.2高壓設(shè)備的絕緣CompanyLogo全膜電力電容器的優(yōu)點：擊穿場強高，局部放電電壓高，絕緣裕度大。介質(zhì)損耗低，消耗有功少，發(fā)熱少，節(jié)能而且運行溫度低，產(chǎn)品壽命長。比特性好，重量輕，體積小。運行安全可靠。3.新技術(shù)、新產(chǎn)品簡介3.2高壓設(shè)備的絕緣CompanyLogo優(yōu)點：防潮、防腐、防損傷，不占地面、不占用空中走廊、不妨礙觀瞻，基本不受外力和氣象條件影響、運行安全可靠。缺點：造價高、敷設(shè)麻煩、維護(hù)檢修不便、難于發(fā)現(xiàn)和排除故障。電力電纜主要用于：發(fā)電廠、變電站的進(jìn)出線；跨越海峽、山谷及江河地區(qū)；大城市缺少空中走廊的地區(qū)；國防等特殊需要的地區(qū)。

四、電纜的絕緣3.2高壓設(shè)備的絕緣CompanyLogo1.電力電纜的分類(1)按絕緣材料性質(zhì)分類油紙類絕緣。粘性浸漬紙絕緣電纜、不滴流浸漬絕緣電纜、有油壓、油浸漬紙絕緣電纜。塑料類絕緣。聚氯乙烯電纜、聚乙烯絕緣電纜、交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜。橡膠類絕緣。四、電纜的絕緣3.2高壓設(shè)備的絕緣CompanyLogo(2)按結(jié)構(gòu)特征分類1.電力電纜的分類3.2高壓設(shè)備的絕緣統(tǒng)包型分相型鋼管型自容型扁平型CompanyLogo(3)按敷設(shè)環(huán)境分類1.電力電纜的分類3.2高壓設(shè)備的絕緣地下直埋地下管道水底礦井高海拔高落差CompanyLogo(4)按電壓等級分類高壓電纜低壓電纜1.電力電纜的分類3.2高壓設(shè)備的絕緣(5)按芯數(shù)分類單芯電纜多芯電纜CompanyLogo35kV及以下，國內(nèi)廣泛采用的是粘性浸漬的油紙絕緣、橡皮絕緣、塑料（聚氯乙烯、聚乙烯等）絕緣。更高電壓時，大多改用充油電纜、鋼管油壓電纜、充氣電纜等。2.電力電纜常用的絕緣材料3.2高壓設(shè)備的絕緣CompanyLogo(1)黏性浸漬電纜油浸紙絕緣電力電纜的用量最大，而且具有使用壽命長、熱穩(wěn)定性高等優(yōu)點，但是工藝過程較復(fù)雜，在35kV及以下時以黏性浸漬絕緣較為合適。黏性浸漬電纜所采用的是在光亮油中加入松香而成的黏性浸漬劑。既能在較高的浸漬溫度下仍具有比較低的黏度，保證了浸漬完善；而在電纜的正常工作溫度下，它的黏度已很高，已不大會流動，但在電纜彎曲時，紙層間仍能有相對位移。3.紙絕緣電纜3.2高壓設(shè)備的絕緣CompanyLogo①自容式充油電纜(2)充油電纜3.2高壓設(shè)備的絕緣

充油管道

(ID=25mm)

內(nèi)導(dǎo)體層

絕緣層

電纜紙

/PPLP/電纜紙

鉛合金防護(hù)套層

銅制回路外導(dǎo)體層

防腐保護(hù)層

鋼絲鎧裝

(8mm)

聚乙烯（PE）套層

CompanyLogo(2)充油電纜①自容式充油電纜結(jié)構(gòu)與黏性浸質(zhì)電纜的結(jié)構(gòu)相似。自容式電纜中用的高壓電纜油黏度比較小，以便及時通過絕緣層以及導(dǎo)電線芯中的油道補充到所需要的部位。為了減小銅對油老化的催化作用，銅導(dǎo)體表面鍍錫。3.紙絕緣電纜3.2高壓設(shè)備的絕緣CompanyLogo(2)充油電纜②鋼管充油電纜將三根單芯屏蔽電纜拉入鋼管內(nèi)，屏蔽外包有銅帶。管內(nèi)充有油壓，以消除絕緣層中可能形成的氣隙。電纜絕緣層的浸漬劑常用高黏度的油；而拖進(jìn)鋼管后再用黏度較低些的油。3.紙絕緣電纜3.2高壓設(shè)備的絕緣CompanyLogo(3)充氣電纜用提高氣壓的辦法來提高氣隙的電氣強度。充氣電纜所充入的氣體應(yīng)是絕緣性能良好的干燥氣體，如高純度的氮氣或六氟化硫等。3.紙絕緣電纜3.2高壓設(shè)備的絕緣CompanyLogo電纜的兩端都應(yīng)有終端接頭盒，通過它與變壓器或架空線相連接。戶外終端接線盒都應(yīng)有密封的瓷套（或環(huán)氧樹脂套）以防止潮氣進(jìn)入。在電纜終端處，有很強的軸向分量。4.電纜接頭盒3.2高壓設(shè)備的絕緣CompanyLogo交聯(lián)聚乙烯電纜交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜的優(yōu)點：電氣性能好，擊穿場強度很高，絕緣電阻高。有較高的耐熱性和耐老化性，允許工作溫度高，載流量大，適宜于高落差與垂直敷設(shè)。交聯(lián)聚乙烯電纜與油紙電纜相比，具有結(jié)構(gòu)簡單，制造周期短，工作溫度高、無油。敷設(shè)高差不限，運行可靠，質(zhì)量輕，安裝、維護(hù)簡單和輸電損耗小等。5.新技術(shù)、新產(chǎn)品簡介3.2高壓設(shè)備的絕緣3.3高壓線路的絕緣CompanyLogo絕緣子作用：是將處于不同電位的導(dǎo)電體在機械上相互連接，而在電氣上則相互絕緣。具有優(yōu)良的環(huán)境穩(wěn)定性和足夠的電氣、機械強度的絕緣材料，目前工程上應(yīng)用的主要是電瓷。3.3高壓線路的絕緣CompanyLogo電瓷產(chǎn)品分類①絕緣子：用作導(dǎo)電體和接地體之間的絕緣和固定連接，如隔離開關(guān)安裝觸頭的支柱絕緣子。②瓷套：用作電器內(nèi)絕緣的容器，如電流互感器的瓷套等。③套管：用作導(dǎo)電體穿過接地隔板、電器外殼和墻壁的絕緣部件，如變壓器的出線套管、配電裝置的穿墻套管等。3.3高壓線路的絕緣CompanyLogo絕緣子和套管與其他絕緣結(jié)構(gòu)，具有下列特點：①由于高電壓、大容量輸變電的發(fā)展，對絕緣子電氣和機械性能的要求相應(yīng)提高，絕緣子的閃絡(luò)電壓，大致可因高度或長度的增加而增加，但是機械性能，特別是抗彎性能，都因高度或長度的增加而下降。②絕緣子大多在大氣中工作。3.3高壓線路的絕緣CompanyLogo絕緣子和套管與其他絕緣結(jié)構(gòu)，具有下列特點：③絕緣子在電力系統(tǒng)中數(shù)量極大。④絕緣子大多在大氣中工作。⑤以制造而言，絕緣子物理采用瓷或玻璃，在一個工廠從最基本的原料直接制成最后的產(chǎn)品。3.3高壓線路的絕緣CompanyLogo1.絕緣子的分類絕緣子分類：分為支柱絕緣子和線路絕緣子兩類。裙的作用是防止雨水淋濕整個絕緣子表面以提高濕閃絡(luò)電壓。棱的作用主要是延長表面泄漏距離。傘兼有棱和裙的作用，在下雨時還保持一部分干燥的瓷表面和增加電極間沿瓷表面的泄露距離，以提高淋雨閃絡(luò)電壓。一、絕緣子3.3高壓線路的絕緣CompanyLogo(1)支柱絕緣子支柱絕緣子包括棒形支柱絕緣子和針式支柱絕緣子兩種，多用于發(fā)電廠、變電所支持母線或隔離開關(guān)等電器上。棒式支柱絕緣子的老化性能較好，它的最高耐受電壓一般為110kV。在更高電壓時，可串聯(lián)疊裝成絕緣子柱使用。支柱絕緣子按外形結(jié)構(gòu)和工作條件的不同，分為戶外和戶內(nèi)。1.絕緣子的分類3.3高壓線路的絕緣CompanyLogo①戶外支柱絕緣子棒形支柱絕緣子是一個實心帶傘的圓瓷柱。實心瓷柱沿外部空氣的閃絡(luò)距離和內(nèi)部貫通擊穿路徑差不多相等，在高電壓作用下，只會出現(xiàn)外部閃絡(luò)而不會發(fā)生瓷介質(zhì)的內(nèi)部擊穿，具有“不擊穿”的特點。(1)支柱絕緣子3.3高壓線路的絕緣CompanyLogo①戶外支柱絕緣子該絕緣子在運行中受到彎曲力矩的作用，隨著電壓等級升高，絕緣子高度增加，彎曲力矩也增加，這就要增大該絕緣子直徑，隨著直徑的增大，在制瓷工藝上有較大困難，同時瓷件重量也顯著增加。(1)支柱絕緣子3.3高壓線路的絕緣CompanyLogo②戶內(nèi)支柱絕緣子戶內(nèi)支柱絕緣子由空心或?qū)嵭牡膱A柱形瓷件和金屬附加組成。按照金屬附件和膠裝方式的不同，戶內(nèi)支柱絕緣子分為外膠裝、內(nèi)膠裝和內(nèi)外聯(lián)合膠裝三種結(jié)構(gòu)形式。(1)支柱絕緣子3.3高壓線路的絕緣CompanyLogo②戶內(nèi)支柱絕緣子外膠裝絕緣子的瓷件是空心帶廂板的，它的金屬附件膠裝在瓷件外面。外膠裝絕緣子：絕緣子較高、金屬材料消耗較多。(1)支柱絕緣子3.3高壓線路的絕緣CompanyLogo②戶內(nèi)支柱絕緣子內(nèi)膠裝絕緣子：尺寸和重量比較小，使得采用它作為配套的電器尺寸和重量也減小了。不能有效地利用瓷件的機械強度，還容易由于熱應(yīng)力而損壞。(1)支柱絕緣子3.3高壓線路的絕緣CompanyLogo②戶內(nèi)支柱絕緣子內(nèi)外聯(lián)合膠裝：上附件內(nèi)膠裝，降低了絕緣子的高度，下附件外膠裝，有效地利用瓷件的機械強度，縮小瓷件直徑。(1)支柱絕緣子3.3高壓線路的絕緣CompanyLogo線路絕緣子是輸配電線路固定導(dǎo)線用的絕緣部件，也用在戶外配電裝置中。按結(jié)構(gòu)不同分為：盤式絕緣子、針式線路絕緣子、棒形懸式絕緣子、瓷橫擔(dān)絕緣子、蝴蝶形絕緣子、拉緊絕緣子。(2)線路絕緣子3.3高壓線路的絕緣CompanyLogo①針式絕緣子該線路絕緣子在6-10kV配電線路中廣泛被采用。其瓷件與針式支柱絕緣子基本相同，屬于“可擊穿”型式，不同的是頂部有一線槽，可將輸電線用綁線固定在線槽內(nèi)。(2)線路絕緣子3.3高壓線路的絕緣CompanyLogo②懸式絕緣子、絕緣子串該絕緣子由鐵帽、鋼腳和瓷件組成。瓷件是圓盤形的，目的是為了增長閃絡(luò)路徑和泄露距離，以及為防止下表面被雨水淋濕。(2)線路絕緣子3.3高壓線路的絕緣CompanyLogo②懸式絕緣子、絕緣子串懸式絕緣子突出的優(yōu)點：當(dāng)工作電壓很高時，可將許多的絕緣子用簡單的機械連接組成絕緣子串，絕緣子串仍與單個元件相同，閃絡(luò)電壓則隨絕緣子片數(shù)的增多而提高。(2)線路絕緣子3.3高壓線路的絕緣CompanyLogo③瓷橫擔(dān)絕緣子該絕緣子是棒形的瓷件，安裝在電桿上支持導(dǎo)線，使輸電線對地絕緣，又將各相導(dǎo)線隔開一定距離，保證電桿間輸電線擺動時，有足夠的絕緣距離。優(yōu)點：電氣性能高，運行安全可靠；35kV以下的瓷橫擔(dān)絕緣子制造方便，采用瓷橫擔(dān)絕緣子的線路結(jié)構(gòu)簡單；線路造價低。(2)線路絕緣子3.3高壓線路的絕緣CompanyLogo(1)有機復(fù)合絕緣子與在電氣設(shè)備中使用的瓷空心絕緣子相比，優(yōu)點：防爆性和抗破壞性強?？拐鹦院?。體積小，重量輕。良好的耐污性。免維護(hù)，無須清掃。(2)玻璃絕緣子3.新技術(shù)、新產(chǎn)品簡介3.3高壓線路的絕緣CompanyLogo1.高壓套管的用途高壓套管將載流導(dǎo)體引入電力變壓器、斷路器等電氣設(shè)備的金屬箱內(nèi)或母線穿墻壁時的引線絕緣。二、套管3.3高壓線路的絕緣CompanyLogo2.高壓套管的分類(1)純瓷套管以電瓷(還有空氣）為絕緣，結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，廣泛用作35KV及以下電壓等級的穿墻套管和10KV及以下電壓等級的電器套管。電場分布極不均勻，導(dǎo)體表面極易產(chǎn)生電暈，瓷套表面易產(chǎn)生滑閃放電。二、套管3.3高壓線路的絕緣CompanyLogo(2)充油套管35KV及以上套管采用油屏障絕緣結(jié)構(gòu)。以礦物油作為絕緣的主體，在油間隙中設(shè)置了薄層的固體電介質(zhì)，并在電極表面包覆上固體電介質(zhì)，以提高油間隙的擊穿電壓。2.高壓套管的分類3.3高壓線路的絕緣CompanyLogo(3)電容套管采用電場分布較均勻的電容芯棒為主要絕緣，同時采用全封閉結(jié)構(gòu)。因此運行可靠、體積小、重量輕、易于維護(hù)，已全面代替充油套管。2.高壓套管的分類3.3高壓線路的絕緣CompanyLogo環(huán)氧樹脂和玻璃絲纖維制造成的玻璃鋼絕緣套管。套管的特點：在蒸發(fā)冷卻電機中的套管與定子母線連接的一端被氟利昂介質(zhì)浸泡。被介質(zhì)浸泡的端部上下均開有小孔，使氟利昂冷卻液浸入形成循環(huán)回路，不但改善了引線銅排的冷卻效果，同時還起到了部分主絕緣的作用。選擇介電常數(shù)較小的樹脂材料和適當(dāng)增加法蘭處套管的厚度，來改善套管的電場分布。3.新技術(shù)、新產(chǎn)品介紹3.3高壓線路的絕緣3.4高壓保護(hù)電氣設(shè)備CompanyLogo為保證電力系統(tǒng)的安全運行，必須限制作用于設(shè)備上的過電壓，人們利用空氣間隙在一定電壓下會發(fā)生放電的特性，作出了保護(hù)空隙，就是最先出現(xiàn)的避雷器。一、氣體間隙3.4高壓保護(hù)電氣設(shè)備CompanyLogo當(dāng)雷電侵入波要危及它所保護(hù)的電氣設(shè)備的絕緣時，間隙首先擊穿，工作母線接地，避免了被保護(hù)設(shè)備上的電壓升高，從而保護(hù)了設(shè)備。保護(hù)間隙有一定的限制過電壓的效果，但不能避免供電中斷。一、氣體間隙3.4高壓保護(hù)電氣設(shè)備CompanyLogo特點：極間電場很不均勻，放電時間減小時，放電電壓增加較多，即伏秒特性陡，且分散性大，不宜用于保護(hù)具有較平坦伏秒特性的設(shè)備。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，價廉缺點：保護(hù)效果差，和被保護(hù)設(shè)備的伏秒特性不易配合，動作后產(chǎn)生振蕩電壓。解決辦法：為解決不能自動滅弧引起供電中斷的問題，可與重合閘、重合熔絲相配合。一、氣體間隙3.4高壓保護(hù)電氣設(shè)備CompanyLogo避雷器的兩個基本要求：①可靠動作——限制過電壓當(dāng)過電壓超過一定值時，避雷器發(fā)生放電（動作），將導(dǎo)線直接或經(jīng)電阻接地，以限制過電壓。②可靠滅弧——截斷工頻續(xù)流在過電壓作用過后，能迅速截斷在工頻電壓作用下的電弧，使系統(tǒng)恢復(fù)正常運行，避免供電中斷。根據(jù)截斷續(xù)流的方法不同，避雷器分為：管型、閥型。二、避雷器3.4高壓保護(hù)電氣設(shè)備CompanyLogo動作過程：①在大氣過電壓作用下，內(nèi)部氣隙和外部空氣間隙同時擊穿，沖擊波被截斷。②間隙擊穿后，在系統(tǒng)工頻電壓的作用下，流過避雷器的工頻續(xù)流。③在工頻續(xù)流電弧的高溫作用下，使產(chǎn)氣管分解出大量氣體。④管中壓力升高。高壓的氣體急速由開口端噴出，產(chǎn)生了縱吹作用。1.管型避雷器3.4高壓保護(hù)電氣設(shè)備CompanyLogo特點：吹弧。工頻續(xù)流：間隙擊穿后，在系統(tǒng)工頻電壓的作用下，流過短路電流（工頻續(xù)流）?？汕袛嗬m(xù)流上、下限，上限電流10kA，下限電流2kA。注意：GB熄弧電流的上下限應(yīng)分別小于和大于其安裝點的最大與最小短路電流，安裝時應(yīng)注意。1.管型避雷器(GB)3.4高壓保護(hù)電氣設(shè)備CompanyLogo缺點：伏秒特性較陡，放電電壓分散性小，不能與伏秒特性平直的變壓器絕緣的絕緣配合，動作后產(chǎn)生截波，對變壓器匝絕緣不利。用途：線路的大跨和交叉檔距處及發(fā)、變電站的進(jìn)線保護(hù)。1.管型避雷器(GB)3.4高壓保護(hù)電氣設(shè)備CompanyLogo由多個火花間隙與閥片串聯(lián)構(gòu)成。特點：間隙具有平坦的伏秒特性，放電電壓分散性小，能與變壓器絕緣的沖擊放電特性配合，閥片有良好的非線性電阻，其阻值與流過的電流大小有關(guān)。2.閥型避雷器3.4高壓保護(hù)電氣設(shè)備CompanyLogo工作原理：當(dāng)有雷電過電壓時火花間隙被擊穿，閥片電阻下降，將雷電流引人大地。這就保護(hù)了電氣設(shè)備免受雷電流的危害。正常情況下火花間隙不會擊穿，閥片電阻上升，阻止了正常交流電流通過。2.閥型避雷器3.4高壓保護(hù)電氣設(shè)備閥電阻特性CompanyLogo(1)火花間隙要求有平坦的伏秒特性，放電電壓分散性小，以解決伏秒特性配合問題，并能在規(guī)定時間內(nèi)切斷電弧，不使供電中斷。2.閥型避雷器3.4高壓保護(hù)電氣設(shè)備CompanyLogo(2)并聯(lián)電阻的作用避雷器的滅弧電壓應(yīng)大于系統(tǒng)可能出現(xiàn)的最大正常電壓。由于單個間隙的恢復(fù)強度為700V，需多個間隙串聯(lián)，會使電壓分布不均，原因是寄生電容的存在。解決辦法：并聯(lián)電阻(在工頻電壓作用下，分路電阻中的電流比流過間隙中的電容電流大)。存在問題：分路電阻長期有電流流過，造成損耗。2.閥型避雷器3.4高壓保護(hù)電氣設(shè)備CompanyLogo(3)閥片電阻閥片電阻的作用：限制工頻續(xù)流，保證火花間隙可靠熄弧；當(dāng)雷電過電壓擊穿時，電壓不至于突然下降形成截斷波。采用非線性電阻。2.閥型避雷器3.4高壓保護(hù)電氣設(shè)備CompanyLogo為了減小閥式避雷器的切斷比和保護(hù)比之值，即為了改進(jìn)閥式避雷器的性能，又發(fā)展一種新的帶磁吹間隙的閥式避雷器，簡稱磁吹避雷器。它的主要區(qū)別在于采用了滅弧能力較強的磁吹火花間隙和通流能力較大的高溫閥片。3.磁吹避雷器3.4高壓保護(hù)電氣設(shè)備CompanyLogo原理：利用磁場對電弧的電動力作用，使電弧運動，提高滅弧能力，續(xù)流值高，可達(dá)450kA。目前各國制造的磁吹避雷器主要有以下兩種：FCD型----保護(hù)旋轉(zhuǎn)電機電壓一般2-15KVFCZ型----保護(hù)高壓設(shè)備電壓一般35-500KV3.磁吹避雷器3.4高壓保護(hù)電氣設(shè)備CompanyLogo額定電壓：必須與其安裝點的電力系統(tǒng)的電壓等級相同。滅弧電壓：避雷器耐受不發(fā)生電弧重燃的最高工頻電壓。工頻放電電壓：工頻放電電壓的上限與下限必須與被保護(hù)對象相配合。沖放電電壓：指在預(yù)放電時間為1.5～20μs的沖放電電壓。殘壓:220kV及以下的避雷大器以5kA的殘壓作為避雷器的最大殘壓，對330kV以10kA的沖擊電流為準(zhǔn)。4.電氣參數(shù)3.4高壓保護(hù)電氣設(shè)備CompanyLogo氧化鋅避雷器優(yōu)點：保護(hù)特性優(yōu)異、運行性能良好、實用性好。金屬氧化物避雷器是當(dāng)前限制過電壓最先進(jìn)的一種保護(hù)電器，被廣泛地用于發(fā)電、輸變、變電、配電系統(tǒng)中，使電氣設(shè)備的絕緣免受過電壓的損害。5.新技術(shù)、