高电压绝缘汇总

本文格式为Word版，下载可任意编辑——高电压绝缘汇总绪论

一、现代电力系统的特点

1、系统的工作电压越来越高

随着电力系统的不断发展，输电电压等级的不断提高，需要相应的高压电气设备。因此，绝缘问题成为高压电气设备制造中的主要问题，对绝缘材料的绝缘性能，绝缘劣化的评估及试验方法的不断研究极其重要

国内：750KV国外：1000KV

电气设备的绝缘问题显得更加突出，要求对绝缘材料的绝缘性能，绝缘老化的评估以及试验方法不断进行研究。

高压设备绝缘的费用占设备造价的60%左右。2、过电压的影响

系统过电压来自两个方面：

一是电力系统遭遇雷击所形成的大气过电压

二是电力系统中因开关操作或者系统参数协同不当而引起谐振等所形成的内部过电压。过电压作用时间虽很短，但它会造成设备绝缘损坏，危害电力系统的安全运行，二、高电压技术研究的内容

高压输电线路存在着大量高电压技术问题，如高压输电线路的电晕及其对通信的干扰问题，高压磁场对周边环境和人体的影响问题，系统过电压问题等。

因此，研究过电压产生的原因及限制措施，提高设备绝缘耐受过电压能力是目前电力系统所面临的主要课题。

第1章高电压绝缘

1.1概述

一、绝缘材料（电介质）

1、用途：

绝缘、冷却、灭弧、固定、支撑等2、绝缘材料的类型：（1）按其形态分为：

1）气体介质：如空气、氮、SF6等。2）液体介质：如变压器油

3）固体介质：橡胶、塑料、陶瓷、纤维等。（2）按绝缘材料的耐热等级分为七级：YAEBFHC90105120130155180180度以上

3、绝缘材料的性能：

1、电气性能：包括极化、电导、损耗、击穿；2、机械性能；3、耐热性能；4、吸潮性能；5、生化性能。二、电介质的极化现象

1、极化现象2、介质的介电常数ε

3、探讨电介质极化现象在工程中的实际意义三、电介质的电导

1、电介质绝缘电阻R的定义

对于固体介质，R∞包括绝缘的体积电阻和表面电阻。表面电阻受外界环境的影响大。2、电导：绝缘电阻的倒数。四、介质损耗

1、介质损耗的定义：电场中的电介质，在单位时间内消耗的能量。2、产生损耗的原因：电导和有损极化3、介质损耗的表示：P=U2ωCtgδ

介质损耗角的正切tgδ，一般用百分数表示4、探讨电介质损耗在工程中的实际意义（1）在设计绝缘结构时，要注意材料的tgδ。（2）tgδ的大小可以判断绝缘受潮或劣化的程度。

1.2气体的绝缘性能

一、物质的结构

二、原子的鼓舞（激发）和电离：

1、原子的鼓舞

原子由外界获得能量，电子从低能级跃至高能级轨道的过程。2、原子的电离（游离）：

当原子由外界获得能量足够大时，被束的电子变为自由电子（带电质点），即产生带电质点。

3、碰撞游离：在电场作用下，电子得到加速与空气的分子碰撞，又产生新的带电质点，碰撞游离不断进行，产生大量的电子，形成电子崩，最终气体间隙击穿（放电）。所以，气体放电就是气体分子电离产生带电质点，在电场作用下定向运动的结果。三、汤逊放电理论

由自然辐射作用产生电离生成正离子和电子，在高电场作用下，电子加速碰撞气体分子，产生新的电子和离子。电离过程象雪崩一样发展，称为电子崩。正离子撞击阴极又会产生新的电子崩。即使外界不传给起始电子，放电过程能持续下去，这种放电现象称为自持放电。图1—1四、巴森定律

1、气体绝缘击穿电压与气压P和电极间隙d的乘积的函数关系：U=f(p*d)2、图1—3，曲线有一微小值点，其击穿电压最低，（1）当p*d由大变小时，击穿电压变低，（2）当p*d太小时，击穿电压高，五、流注理论

1、当p*d大于一定值时，汤逊理论不能说明在大气压下，间隙的放电现象。可用流注理论解释。

2、流注的形成（流注是一种现象）

正离子的运动速度太小，正离子在阳极的运动速度很大，p*d越大，浓度越大，使二次电子崩与初始电子崩回合，电子和正离子混合，形成等离子通道，生成流注。

图1—4

六、局部放电（电晕放电）

1、在极不均匀电场中电极曲率半径小的附近空间的局部场强很大，造成局部放电。2、电晕放电的现象七、气体放电的几种形式：

1、辉光放电（低气压，小功率）2、火花或电弧放电（高气压）

3、电晕放电（极不均匀电场中的局部放电）4、沿面放电：沿固体介质表面的气体放电。八、影响气体间隙击穿的主要因素

1、电极的几何形状（均匀、极不均匀电场）2、电压的类型（直流、工频交流、冲击电压）3、极间距离4、持续时间

1、3液体的绝缘性能

液体绝缘的击穿有：电击穿、气泡击穿、悬浮粒子击穿一、电击穿

液体绝缘在电场作用下，阴极上由于强电场发射或热电子发射出来的电子被加速后，引起电子崩，当电子密度达到一定值时就发生击穿。液体分子振动击穿理论

二、气泡击穿

介质击穿场强按固体、液体、气体顺次降低。

所以当液体中含有气泡时，因气体的介电常数很小，承受较大的场强，从而使气泡放电，分解产生更多气泡，导致液体介质击穿。气泡产生的原因：

1、电极表面的微小突起使电流集中而引起液体加热2、液体中的杂质使电流增大而将液体加热

3、电极和流入电荷之间的或同电极注入电荷之间的排斥力抵消了液体表面张力4、电子崩引起的液体分子离解5、电极表面吸附的气泡脱离出来三、悬浮粒子产生的击穿

液体中悬浮着杂质粒子，使电场畸变，在电极间搭成导电小桥，使液体介质的抗电场度下降，导致击穿。

以变压器油为例

当变压器油中含有杂质时（水分和纤维），水被纤维吸收后，在电场作用下，沿电场分析排列形成导电的杂质小桥，当小桥连通电极时，泄漏电流增加，最终造成介质击穿。四、影响液体介质击穿电压的因素

1、水分：造成击穿电压UB下降2、纤维和其它杂质：造成UB下降3、电压作用的时间：时间越长，UB下降4、电场的均匀程度：电场越均匀，UB越高。五、提高液体介质击穿电压的措施

对液体介质进行过滤、枯燥、脱气等。

1.4固体的绝缘性能

一、电击穿

固体介质中的电子在外电场作用下，发生碰撞电离，使传导电子增多，最终导致击穿.主要特性：电压作用时间短，击穿电压高，击穿电压和电场分布形式有关。二、热击穿

介质长时间受电压的作用，由于泄漏电流的存在，产生损耗，引起介质发热，温度升高，绝缘劣化，最终造成击穿。

特征：击穿时间长，负的温度依存性，散热条件越差，绝缘热击穿电压则越低，击穿过程与电压作用的时间；环境温度；电源的频率以及介质本身状况有关。三、电化学击穿

运行中的绝缘长期受到电、热、化学、机械力等的作用，使其绝缘性能逐渐劣化，导致

绝缘性能变坏，引起击穿。

绝缘劣化的主要原因：绝缘内部的局部放电。四、影响固体介质击穿的因素

1、电压作用的时间2、温度3、电场的均匀程度4、电压的类型5、积累效应6、受潮7、机械负荷

1.5复合绝缘体的绝缘性能

一、双层介质的电场分布

两层介质，其厚度、相对介电常数、电导率分别为，真施加冲击电压时，场强与介电常数成反比，即介电常数小的介质，场强大，故易击穿。

固体表面电荷的影响，固体表面带有电荷时，加直流电压，所加电压几乎全加在固体上，气体、液体所加电压小，固体先行击穿的状况多。加交流电压，固体表面所带电荷极性和外加电压的极性相反，气体或液体上所加电压将很大。二、局部放电

类型：沿面放电、气隙放电、气泡放电三、沿面放电

1、不同绝缘结构的沿面放电特性2、悬式绝缘子的电压分布及闪络特性（1）绝缘子串的机械强度与单个绝缘子一致（2）沿面闪络电压与绝缘子片数成正比（3）线路的绝缘水平由绝缘子片数决定（4）悬式绝缘子的电压分布1）等值电路图1—18图中C—绝缘子本身电容