沿面放电与外绝缘

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1、电力系统外绝缘与沿面放电第一节.电力系统外绝缘电力系统的高压绝缘可大致划分如下：输电线高压路绝缘高压外绝缘高绝厂、站外绝缘压缘绝发电厂、缘变电站绝缘电力设备内绝缘高压内绝缘外绝缘高压电气设备外壳之外，所有暴露在大气中需要绝缘的部分都属于外绝缘。外绝缘的主要部分是户外绝缘，一般由空气间隙与各种绝缘子串构成。绝缘子绝缘子是将不同电位的导体在机械上固定，在电气上隔绝的一种使用数量极大的高压绝缘部件。如一条300km长的交流500kV线路，就需要悬式绝缘子8万～9万片。绝缘子的分类从结构上可分为3类：1.（狭义）绝缘子（Insulator)：用在

2、导电体和接地体之间的绝缘和固定连接，如悬挂输电导线的绝缘子串）2.套管(Bushing、insulatingtube):用作导电体穿过接地隔板、电器外壳或墙壁的绝缘部件，如变压器出线套管3.套筒：用作电器内绝缘的容器，多数由电工陶瓷制成，如互感器瓷套、避雷器瓷套及断路器瓷套等绝缘子的分类从材料上也可分为3类：1.电工陶瓷（PorcelainInsulator）2.钢化玻璃（GlassInsulator）3.硅橡胶、乙丙橡胶等有机材料（PolymerRubberinsulator）支柱绝缘子开关瓷套悬式绝缘子变压器出线套管PolymerRu

3、bberinsulatorGlassinsulator对绝缘子的基本要求（1）电气性能（2）机械性能（3）冷热性能及环境老化性能第二节.绝缘子的沿面放电一、沿面放电概念沿面放电：沿着固体介质表面发展的气体放电现象。污闪：沿着污染表面发展的闪络。电力系统中绝缘子、套管等固体绝缘在机械上起固定作用，又在电气上起绝缘作用。其绝缘状况关系到整个电力系统的可靠运行。绝缘功能的丧失可以分为以下两种情况：固体介质击穿：一旦发生击穿，即意味着不可逆转地丧失绝缘功能。沿介质表面发生闪络：由于大多数绝缘子以电瓷、玻璃等硅酸盐材料组成，所以沿着它们的表面发生放

4、电或闪络时，一般不会导致绝缘子的永久性损坏。电力系统的外绝缘，一般均为自恢复绝缘，因为绝缘子闪络或空气间隙击穿后，只要切除电源，它们的绝缘性能都能很快地自动彻底恢复。沿面放电的实验现象：沿固体介质表面的闪络电压不但比固体介质本身的击穿电压低得多，而且也比极间距离相同的纯气隙的击穿电压低不少。可见绝缘的实际水平取决于它的沿面闪络电压。它与设备表面的干燥、潮湿或清洁、污染有很大关系。Flashover二、沿面放电的类型与特点固体介质与气体介质交界面上的电场分布情况对沿面放电的特性影响很大，界面电场可分为三种情况：1.均匀电场固体介质处于均匀电

5、场中，且界面与电力线平行，工程实际中很少2.强垂直分量的极不均匀电场固体介质处于极不均匀电场中，且界面电场的垂直分量E比平行于表面的切线分量E大得多，典型的如套管nt3.弱垂直分量的极不均匀电场固体介质处于极不均匀电场中，但大部分界面上的电场切线分量E大于垂直分量E，典型的如支柱绝缘子tn均匀电场强垂直分量的弱垂直分量的极不均匀电场极不均匀电场1-电极2－固体介质3－电力线（一）.均匀电场中的沿面放电沿面闪络电压明显低于纯气隙中的击穿电压原因：固体介质与电极表面接触不良，存在小气隙大气中的潮气吸附到固体介质的表面形成薄水膜，电极表面集

6、聚了电荷，降低了闪络电压。固体表面电阻的不均匀和粗糙不平也会造成电场畸变。（二）.极不均匀电场具有强垂直分量时的沿面放电1.基本过程各处场强差异大，套管法兰附近的电力线密集，电场最强，可出现持续局部沿面放电Ｕ↑→浅兰色的电晕放电Ｕ↑↑→电晕延伸，形成平行细光线，是一种辉光放电Ｕ↑＞临界值→放电性质改变，明亮的树枝状火花，在不同位置交替出现，有轻的爆裂声，称滑闪放电Ｕ↑一点→滑闪放电火花迅速增长，贯穿两级→沿面闪络1-导杆112-法兰22(a)电晕放电(b)细线状(c)滑闪放电辉光放电滑闪放电是具有强垂直分量绝缘结构所特有的放电形式。滑

7、闪放电的条件：电场必须有足够的垂直分量；电场必须有足够的水平分量；电压必须是交变的。2.等值回路及分析x=0x=lFlDd1TT－导杆D－介质（瓷套）F－法兰C－比电容，瓷套表面单位面积对导杆的电容02iRv－瓷套的体积电阻FRS－瓷套的表面电阻RSRCDv0iT套管加上交流电压后，沿套管UU表面将有电容电流流过，0由于C的分流作用，瓷套表0面各处的电流不等，越靠近法兰电流越大，单位长度上的压降也大，使套管表面上的电压分布不均匀，在法兰附近，电场强度大，其垂直分量也大，0x容易发生滑闪放电。l滑闪放电的起始电压和各参数的关

8、系如下：UEC000sE——滑闪放电的起始场强；0——电压的角频率；——比表面电容（2），CF/cm011C/[4910rln(r/r)]0r221——表面电阻率。sr1