第4章 气体中沿固体绝缘表面的放电.ppt

第四章气体中沿固体绝缘表面放电，4.1界面电场分布的典型情况是在4.2均匀电场中沿面放电4.3沿面放电4.4在潮湿表面表面沿面放电4.5沿脏绝缘表面放电的一般概念，沿面放电沿固体介质表面沿气体发生的放电，沿闪光溢出3354表面放电的穿透空气破坏导体与电气绝缘一起在固体绝缘装置(一是固体介质本身的破坏。二是沿着固体介质的表面闪烁。绝缘体的分类(结构):绝缘体：通过机械固定在其他电位的导体或导体和接地元件之间进行电气隔离的高压绝缘零件。两大作用：电气绝缘，机械支持。(窄)绝缘体：用作带电体和接地体之间的绝缘和固定连接。架空线路使用的悬式绝缘子(圆盘和棒状)，称为线路绝缘子。发电站用来支持公共汽车或分离刀闸的支柱绝缘体。套筒：作为电气设备内部充电端与外部系统连接的电气内部绝缘的容器。大部分是由变压器陶瓷套装、避雷器陶瓷套装、断路器陶瓷套装等制成的。套管：用作通过接地分区、电气外壳和墙的导体，连接室内带电端子和室外系统。穿过墙的穿墙套管、变压器、电容器的插座套管等。悬式绝缘子、支柱绝缘子、套管、套筒和绝缘体在材质中分类。电瓷绝缘子，钢化玻璃绝缘子，有机合成绝缘子。沿介质表面发生闪络的大多数绝缘体由电瓷、玻璃和其他硅酸盐材料组成，因此沿该表面放电，或者在发生闪络的情况下，通常不会导致绝缘体的永久损坏。电力系统外部绝缘，通常是自恢复绝缘。绝缘功能的损失可分为以下两种情况：固体介质破坏固体介质内发生的破坏放电，通常是介质绝缘性能的永久性损坏(不可逆转)。表面上的闪络电压低于气体或固体介质单独存在时的击穿电压，可见隔热层的实际水平取决于表面闪络电压。它与设备表面的干燥、潮湿、清洁、污染有很大关系。实验结果表明，在相同放电距离条件下，表面湿度污染远远低于纯空气间隙的击穿电压，表面闪光电压更低。绝缘装置的实际耐压能力取决于表面闪络电压。沿表面放电，沿表面放电电压低的原因？污染闪变过程是表面闪变电压测量，4.1接口电场分布的典型情况下，固体介质位于均匀电场中，接口与电力线平行。固体介质位于非常不均匀的电场中，与界面垂直的元件(如套管)比与界面平行的元件大得多。沿表面放电的种类和特性，沿表面放电与固体介质表面电场的分布有很大关系，在界面电场分布的三种典型情况下，固体介质位于均匀电场中，界面与电力线平行，工程相对较少，但实际结构遇到固体位于稍微不均匀的电场中，界面与电力线几乎平行的情况。此时表面放电特性类似于均匀电场。接口气体介质和固体介质的交叉接口，1。均匀电场，固体介质位于非常不均匀的电场中，接口电场的垂直分量En类似于变压器用电容器套管，2 .具有强垂直分量的非均匀电场，固体介质位于非常不均匀的电场中，接口电场的切线分量Et比垂直分量En大很多，类似于支撑绝缘体，复合支撑绝缘体，室外高压支持绝缘体，3 .具有弱垂直分量的非均匀电场，在4.2均匀电场中沿面放电，沿面放电：在均匀电场中，固体介质的引入不会影响电极之间的电场分布，但放电总是发生在界面上，闪光电压远低于空气间隙的击穿电压。，不同介质的闪络电压，特征：(1)闪络电压与固体绝缘材料特性有关；(2)介质表面粗糙时，电场分布扭曲，导致闪络电压降低。第一，均匀电场的表面放电，放电特性：放电总是沿着固体介质表面发生，放电电压低于纯空气间隙的放电电压。原因，固体介质和电极表面不完全稠密，或者界面有裂纹，小气间隙存在，电场强度与介电常数成反比的气体介电常数，小间隙的电场强度大、小间隙先放电，产生带电粒子，带电粒子在电场作用下沿着固体介质表面运动。 如果脑膜中的离子在电场作用下向阳极移动，则在电极附近容易堆积电荷，使介质表面的电场不均匀，降低闪络电压，使放电总是沿着固体介质的表面发生。介质表面绝对光滑，介质表面电阻不均匀，表面电场不均匀，降低闪络电压，使放电总是沿着固体介质表面发生。影响因素：(1)在疏水或亲水亲水亲水性的材料表面容易形成水膜，水膜中的离子在电场作用下移动，沿表面电压均匀分布。(2)填充介质表面状态，SF6气体的同轴圆柱电极与电极接触对表面闪光电压的影响，(3)固体介质与电极接触是否紧密，(4)这些影响因素在高气压中表现得更好。压力对氮气中表面闪络电压的影响，4.3沿极不均匀电场表面放电，1，沿表面放电，沿套管表面放电的示意图，a .随着外部应用电压的增加，首先在凸缘边缘出现电晕放电；b .随着电压进一步上升、电压增加，放电长度增加的刷子放电。c .电压增加到特定阈值时，一定的细线长度迅速增加，变成树枝火焰。这种放电很不稳定，快速改变放电路径，有一种叫做滑动放电的爆炸声。滑动闪光后电压再增加一点，放电火花就可以延伸到其他电极上产生闪光。滑移闪光放电是强垂直成分绝缘结构的固有放电形式，1-导2-接地法兰，放电过程和低电压从电场强的法兰向电晕放电，辉光放电，加电压上升，电晕放电扩大，滑移闪光放电，电压上升到一定值以上，滑差闪光，通过阳极快速扩大， Rs:表示固体介质单位面积的表面电阻，c 0:表示介质表面单位面积对导通的电容，分析固体绝缘的介电特性和几何尺寸对沿面放电的影响，R，R:圆柱介质的内外半径，Rs，c 0表示小电压均匀分布。对滑移闪光放电现象进行物理解释，RS-单位面积介质表面电阻，(1)凸缘附近电流密度高，电位梯度大，促进电离形成初始放电。(2)作为电场的垂直成分，带电粒子撞击介质表面，随着局部温度上升，热电启动，带电质量点数激增，放电通道头部场强增加，通道迅速发展，形成“滑动闪光放电”。(3)滑移闪光放电条件：电场垂直分量和水平分量足够强；交变电压(包括冲击电压)的作用。表示介质表面单位面积的电容(非电容)对c0-多德的电容，r:-表示圆柱介质的内径和外径，提高套管的电晕起始电压和滑移闪存放电电压的方法：(1)降低特定电容的方法，包括增加固体介质的厚度，特别是增加法兰套管的外径；代替纯陶瓷介质，也可以使用介电常数较小的介质，如陶瓷-油结合绝缘。(2)减少绝缘表面电阻。也就是说，减少介质表面电阻。例如，套管在接地法兰附近涂半导体釉。在电机绝缘的缺口处涂上半导体油漆等。介质表面的电压分布在Rs，C0恒定的时候，加电压变化得越快，通过C0的电流越大，分流效果越大，通过表面的电流分布和表面电位分布越均匀，闪络电压就越低。在工频电压下，沿表面放电起始电压为：KF是根据介质特性和放电形式(电晕或滑动闪变)确定的常数系数。实验中获得的工频电压降闪存放电起始电压，kv单位，c0单位F/cm2，滑动闪存放电仅发生在交流电压和冲击电压下，直流电压下不会发生滑动闪存放电。为什么？例如，套管(具有强烈垂直构件的极不均匀电场)、等效电路分析电流：电线和法兰极之间的电流沿绝缘表面通过Rs流向c0；电压：表面各处的电流不同，离法兰电流越近，单位长度压降越大，因此表面电压分布不均匀。场强：在法兰附近，电场强度高，垂直成分也大，容易发生滑移闪光放电。RS-表面电阻；C0-瓷套对接地电容；Gr-体积电导(0)；方法改进，增加法兰上瓷套外径和壁厚，外径bi厚度增加，接地电容C0减少，分流效果减少，表面电流均匀，沿表面电场分布更均匀，表面闪络电压增加，在法兰上具有强电场强度的瓷外表面应用半导体漆或半导体釉电晕放电，辉光放电，加上电压上升，电晕放电扩大，电压超过一定值，沿面闪络，由于界面的电场垂直分量弱，热电和滑液闪光放电的平均闪光电场强度远低于均匀电场。 但是，与之前的情况相比，有滑动闪光放电的情况下，垂直成分较弱的情况下，沿表面放电，沿其他材料的管表面的工频闪光电压峰值，1-气隙击穿2-石蜡3-胶纸4-瓷和玻璃，表面闪光电压和空气击穿电压的差异比之前的电场情况小得多。因此，在这种情况下，为了沿表面放电电压，主要从改善电极形状，改善电极附近的电场开始。(31)，(3)非常不均匀电场的垂直成分弱时沿表面放电。这种绝缘体的两个电极之间的距离很长，只能沿表面闪烁。不发生热电分离和滑移闪光放电吗？提高干闪络电压的方法：增加极点间的距离。事故：3种情况下的闪络电压比较？330kV绝缘体柱使用均压降低电极边缘的场强，同时部分补偿介质中的接地电容电流，由于均压和介质表面之间的分布电容电流，改善电压分布，提高了闪络电压。箭头反映了电流大小的变化，长绝缘体串的电压分布很不均匀，这是由于绝缘体的金属部分和接地的铁塔和高压电线之间存在杂散电容而引起的。电压超过330kV的悬式绝缘子串通常配有均压环，悬式绝缘子可以使用多个绝缘子，以简单的机械方式配置绝缘子串。35kV - 3片；110kV - 7页；220kv-13 330kv-19；添加500kV - 28片、串行(负载较重)或1-2个(张力拉杆)，电压大于330kV的悬式绝缘子串通常也配有均压环，可以提高沿绝缘子串的电压分布。悬式绝缘子的一个突出优点是，多个绝缘子可以用简单的机械方法构成绝缘子串，串中的绝缘子数决定线路所需的绝缘水平。仅考虑绝缘子串的等效电路和每个绝缘子的电压(a)接地电容CE(b)导线电容CL(c)同时考虑CE和CL，长绝缘子串的电压分布是由绝缘子的金属部分与接地的塔式和高压导线之间的杂散电容引起的。绝缘体串中间的绝缘体能承受比两端小的电压。导线附近的绝缘体接收最大的电压。，电压分布不均匀的情况下，随着线路电压的增加，严重，在330kV以上的线路上，导线附近的绝缘体很可能引起电晕和无线电干扰，为了使绝缘子串的电压分布均匀，必须在330kV以上的线路上的线夹上安装压力均匀的屏蔽环。电线附近的绝缘体电压高。绝缘体数越多，电压分布就越不均匀。向导线添加均压环以补偿CE。330 kv 11.7% 7.1%，沿4.4潮湿表面放电，1，表面冷凝对沿表面放电的影响，放电距离不同的清洁环氧树脂支柱绝缘子交流闪络电压(环境温度30)RH-相对湿度，RH具有60%以上的闪络电压降原因：表面结露，如果介质表面没有结露，则空气绝对湿度增大会导致绝缘体表面闪络电压略微增大。但是，如果介质表面发生凝结，则沿表面的闪络电压将大大降低。凝结炉的发生与大气的相对湿度有关，因此不仅与绝对湿度的大小有关，而且与介质表面的温度也很相关。SF6中频闪络电压(压力0.35mpa) 1-温度-2 402-温度-29 -23-环氧绝缘体、露水(液体)、霜(固态)在正常环境温度下，相对湿度为50%时，闪存电压Uf可能降低5%到17%；如果湿度更大，Uf可能降低50%。但是在低温下，Uf的减少不明显。因为气体的水分在固体介质表面凝结成奶油，而不是液体。2、表面冲击对表面放电的影响，光滑陶瓷热干闪光和湿闪电压力，干闪光、湿闪光、非电导率对湿闪电压力的影响(非电导率为0.01S/m时的闪络电压1)，介质表面雨完全湿后，雨形成连续导电膜，泄漏电流大幅度增加，可以降低表面闪络电压；即使介质表面部分被雨淋湿，闪络电压也会降低。雨部分沿着表面短路。因此，在非作用下，固体介质的闪络电压大大降低，绝缘体的湿闪电压力仅为干闪电压力的40%到50%。湿闪电压力清洁表面雨湿时沿表面放电电压，绝缘体表面水膜大部分不均匀，不连续，有水膜的表面电导较大；无水薄膜的表面电导很小。2，表面比对沿表面放电的影响，绝缘体湿闪光放电，湿闪光时沿表面放电的过程(条形柱绝缘子)，结果形成了ABA 弧放电通道，产生了一系列ABA 通道，整个绝缘体完全闪烁。电压升高时，空气间隙BA 可能先故障，干燥表面BCA 可能先闪烁，注意：降雨量特别高的情况下，雨伞边缘之间的雨短后形成弧通道，绝缘体也可能发生完全闪变。、沿湿闪光时沿表面放电的3条主要路径(杆柱绝缘体)、沿湿表面AB和干表面BCA 开发，绝缘体湿闪电压力为干闪光中40%到50%。沿湿表面AB和气隙BA 开发，绝缘体湿闪电压力不会下降太多。随着沿着湿表面AB和水流BB 开发，湿闪电压力降到了很低的值。4.5脏绝缘表面的表面放电(污染闪光)，绝缘体是外部绝缘的最重要的部分，在野外工作的绝缘体要长期面对大气的入侵：雨水湿闪光，冰闪光，闪电闪电过电压闪电闪电闪光，工作过电压作用闪光，绝缘体表面污染引起的污染闪光等。在多个闪存中，对电力系统造成最大损害的是污染闪存、外部绝缘闪存的数量第一，但由于污染闪存而造成的损失几乎是射线损失的10倍。绝缘事故的原因：电压上升：闪电、操作过电压、工频电压增加绝缘减少：污染、雨、雾、露、冰、雪；异物、零值(如果绝缘体的电位为零，那么绝缘体是零值绝缘体)、强风、老化等，污染闪光危险、污染闪光次数不像闪电那样多，但污染闪光事故的结果大于闪电事故的结果。雷击仅发生在一个点，因此可以进行自动重合闸，停电短，影响小，因此一