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1、一.电介质的电气强度一气体放电的基本物理过稈带电粒子的产生和消失表征运动的物理量 平均自由行程长度:单位行程中的碰撞次数Z的倒数（电子最大） 带电粒子的迁移率:k=v/E （电子大于离子） 扩散:电子大于离子带电粒子的产生（电离） 光电离热电离 碰撞电离（主要由电子完成） 表面电离（金属表面电离比空间电离更容易发生）阴级表面电离可在下列情况发生：1 正离子碰撞阴级表面2光电子发射3.热电子发射4强场发射附着:电子与中性分子结合成负离子。气体中带电粒子数不变。使自由电子数减少 带电粒子消失: 带电粒子定向运动 扩散现象 复合 气体放电过程大电子碰撞电离系数a:一个电子沿电场方向运动1cm的行程中
2、所完成的碰撞电离次数平 均值大Y过程:正离子碰撞阴级表面时产生的二次自由电子数自持放电条件:巴申曲线：T恒定:Ub=f（pd）T 非恒定:Ub=F（6d）汤逊理论:流注理论:初始阶段，气体放电以碰撞电离和电子崩的形式大均匀电场，自持放电条件ad=20汤逊理论与流注理论比较汤逊理论流注理论适用范围均匀场，低气压，短气隙不均匀场，高电压，长气隙放电维持正离子碰撞阴极表面光电离空间电荷畸变电场未考虑考虑电离碰撞电离碰撞电离+光电离阴极材料影响无影响放电形式放电即击穿，充满整个空间放电在一个通道上放电时间远小于正离子穿越极间气隙所用不均匀电场放电过程 划分:电场不均匀系数 f=E/Eavf=1均匀电场
3、f4极不均匀 电晕放电:现象:淡紫色辉光，嘶嘶噪声，臭氧气味危害:电晕损耗，谐波电流，非正弦电压，无线电干扰，可闻噪声，空气的有机合成预防途径:设法限制和降低导线表面场强 扩径导线或空心导线或分裂导线 极性效应起晕电压:U正棒-负板U负棒-正板击穿电压:U正棒-负板VU负棒-正板输电线常处于不均匀电场中，击穿发生在正极性半周，进行外绝缘冲击高压实验时，施加 正极性冲击电压二气体介质的电气强度不同电场下气隙击穿特性均匀电场: 放电即击穿，无电晕，无极性，击穿时间短 击穿场强约为 30kv/cm 直流，工频，冲击电压作用下击穿电压均相同，分散性小，和1稍不均匀电场: 放电即击穿，无稳定电晕，极性效
4、应不明显 直流，工频，冲击电压作用下击穿电压近似相同，分散性小，护1 实例:大 球间隙:dD/4电场不均匀 一般在dWD/2范围内工作 同轴圆筒 r/R0.1 稍不均匀极不均匀电场: 直流电压:棒板:击穿电压:正棒-负板V棒-棒 棒-板增加气隙长度能提高棒-板气隙平均击穿场强，但存在饱和现象 雷电冲击电压大冲击系数B1,分散性大击穿通常在波尾大击穿电压:正棒-负板v棒-棒 14. 伏秒特性电压不高,击穿在波尾,取峰值为冲击电压 电压较高,击穿在波头,取瞬时值为冲击电压取 50%伏秒特性曲线来表征气隙冲击击穿特性 均匀电场伏秒特性平缓,不均匀电场伏秒特性陡峭5. 击穿特性220kv 的超高压输电
5、系统,按操作过电压下电气特性进行绝缘设计 各种类型电压中,以操作冲击电压下的电气强度为最小极不均匀电场长气隙的操作冲击击穿特性具有显著饱和特征（正棒负板最严重） 分散性远大于雷电冲击电压（伏秒特性带宽）不同大气条件下击穿特性气压个，空气密度个，温度山，湿度个Ub个 湿度越大,水电负性捕捉自由电子数越多,极不均匀场中影响明显沿面放电与污闪事故 沿面放电:表面闪络电压要比固体介质本身击穿电压低。一个绝缘装置实际耐压 能力取决于沿面闪络电压，在决定输电线路和变电所外绝缘的绝缘水平时起决定性作用 干闪湿闪污闪 类型:1均匀和稍不均匀:沿面闪络电压低于纯空气间隙的原因 固体介质与电极表面接触不良大气中的
6、潮气吸附到固体介质的表面而形成薄水膜 表面电阻不均匀和表面粗糙不平2极不均匀强垂直分量（套管）滑闪3. 极不均匀弱垂直分量（支柱绝缘子）本身不被击穿，不会出现热电离和滑闪放电 干闪电压基本随极间距离增大而提高 提高滑闪电压方法:减小电容，措施是加大法兰处瓷套的外直径和壁厚法兰处电场较强的瓷套外表面涂半导体漆或半导体釉 大于35kv能调节径向和轴向电场分布的电容式套管和绝 缘性能更好的充油式套管。污闪: 过程:积污（根本原因）一受潮一干区形成一局部电弧 措施:大调整爬距定期或不定期清扫 涂料 半导体釉绝缘子 新型合成绝缘子 提高气体介质电气强度的方法改进电极形状以改善电场分布:增大曲率半径，消除
7、电极表面毛刺，尖角。利用 屏蔽增大电极的曲率半径。超高压线路绝缘子串上安装保护金具（均压环），扩径导线。利用空间电荷改善电场分布:利用电晕放电产生的空间电荷来改善电场分布。 细线效应:导线直径减小到一定程度，气隙击穿电 压反而提高。利用屏障:冲击电压下，屏障作用小一些，均匀与稍不均匀场合难发挥作用 采用高气压:采用高电气强度气体 采用高真空六氟化硫与 GIS 六氟化硫的性能 电气强度为空气的2.5倍，灭弧能力为100倍以上 适用于电场较均匀场合 极不均匀电场中存在驼峰 电极表面积越大，六氟化硫击穿电压越低面积效应 分解物有毒 与水形成HF（2）GIS的优点： 大大节省占地面积和空间体积，额定电
8、压约高，节省越多 运行安全可靠 有利于环境保护，使运行人员不受电场和磁场影响 安装工作量小，检修周期长三液体和固体介质电气特性 电介质的极化，电导，损耗 电介质的极化大空气sr1，液体和固体26大电容选sr大的，其他电气设备选小的（通常sr大，电导率大，介质损耗大， 减小的sr可以减小电缆的充电电流，提高套管的沿面放电电压）大串联多层电介质中电场强度分布与各层电介质的sr成反比。 2电介质的电导表征电介质导电性能的物理量大电子电导和离子电导，其中主要为离子电导大离子电导本征电导:纯净非极性电介质中很小，极性电介质中很大，故其电 阻率小W亠杂质离子电导:中性或弱极性电介质中液体介质中存在电泳电导
9、，固体介质的电导除了体积电导外，还存在表面电 导，后者取决于固体介质表面所吸附的水分和污秽。固体和液体介质的电导率与温度的关系电介质的损耗电导损耗有损极化 气体介质损耗 液体介质损耗:中性和弱极性液体介质，损耗主要有电导引起。极性液体介质还存在极化损耗固体介质损耗P59极化种类产生场合时间能量损耗产生原因频率影响温度电子式任何电介 质10A-15S无束缚电子 运行轨道 偏移无负温度（小）弹性极化离子式离子式结 构电介质10A-13S无离子相对 偏移无正温度弹性极化偶极子极性电介 质10八-10-10A-2有偶极子定向排列非弹性极化夹层极化多层介质交界面0.1数小时有自由电荷 移动有有非弹性极化
10、液体介质的击穿击穿理论电子碰撞电离理论:纯净液体的密度增加时，击穿场强会增大，温度升高时，体积膨胀击穿场强会下降。液体介质的击穿场强高于工频击穿场强。 气泡击穿理论:气体小桥（加大油压） 杂质小桥击穿变压器油击穿电压影响因素： 水分和其他杂质：大含水量I，击穿电压（，悬浮状水滴危害大，吸水性杂质危害大。在极不均匀电场下对工频击穿几乎无影响 油温：油温I冲击击穿电压/ 电场均匀度提高均匀度，能增大优质油的工频击穿电压 冲击电压下，杂质来不及形成小桥，故改善电场总能提高击穿电压，与油质好坏无关。 电压作用时间：作用时间f,击穿电压/ 油压：油压f工频冲击电压f,不影响冲击击穿电压固体介质击穿击穿理
11、论： 电击穿：与温度无关，击穿电压与作用时间关系不大，电场均匀程度有显著影响 热击穿： P65 电化学击穿：有机绝缘材料：树枝状放电影响因素： 电压作用时间：电击穿（0.1s以下）热击穿（数分钟到数小时）电化学击穿（数小时 到几年） 电场均匀程度：均匀电场，击穿电压随介质厚度增加而增加不均匀电场，厚度增加散热困难，击穿电压下降 温度 受潮：受潮后击穿电压下降 累积效应组合绝缘的电气强度直流电压下，电压与绝缘电阻成正比，把电气强度高，电导率大的放在强电场处 交流电压下，电压与电容成反比，把电气强度高，介电常数大的用在强电场油一一屏障式绝缘：屏障能阻止杂质小桥形成覆盖，绝缘层，屏障油纸绝缘：击穿场
12、强高，散热条件差，易受潮，广泛用于电缆，电容器，电容式套管等 组合绝缘中的电场 均匀电场双层介质模型极间距不变，增大屏障厚度可使油中场强增大 分阶绝缘：由介电常数不同的多层绝缘构成的组合绝缘。原则是越靠近缆芯的内层绝缘 采用介电常数越大的材料。（一般为两阶）绝缘老化:热老化，电老化二.电气设备绝缘试验一绝缘预防性试验绝缘电阻，吸收比和泄漏电流的测量绝缘电阻是一切电介质和绝缘结构的绝缘状态最基本的综合性特性参数能有效揭示绝缘整体受潮，局部严重受潮，存在贯穿性缺陷 。因为这种情况下，绝缘 电阻值显出降低。大型设备采用测吸收比的方法来代替测绝缘电阻。（严重受潮吸收比约等于1）高电压，大容量电力变压器
13、测极化指数。手摇式兆欧表:A.1000V以下被试品用500V或1000V的兆欧表，1000V以上的被测试品用2500V和5000V 兆欧表。B.三个接线端子:线路端子（L），接地端子（E）和保护（屏蔽）端子（G）。被试绝缘接在端子L 和 E 之间，保护端子的作用是使绝缘表面泄漏电流不要流过线圈。泄漏电流的测量测量原理同绝缘电阻测量加在试品上的直流电压比兆欧表高，能发现瓷套开裂，绝缘纸筒沿面炭化，变压器 油劣化及内部受潮P80 变化曲线，接线图介质损耗角正切的测量 反应整体性缺陷（全面老化）和小容量试品中的严重局部性缺陷。 不能反应大容量发电机，变压器和电力电缆绝缘中的局部性缺陷，尽可能分解测量。 测量方法：西林电桥（高压交流平衡电桥）。掌握公式推导。正接线，反接线。 测量的影响因素：外界电磁场的干扰
