蘭州交通大學(xué)電氣絕緣子的防污閃措施畢業(yè)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-09-02 07:39 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 質(zhì),我們稱為閃爍放電)。于是大部分泄露電流經(jīng)閃爍放電的通道流過。在閃爍放電通道的外端附近潤(rùn)濕表面處的電流密度比其兩側(cè)大,促使烘干區(qū)向外擴(kuò)展。另一方面,閃爍放電通道的存在,等于把烘干帶短路,使通道兩側(cè)烘干帶中的流過的泄露電流降到很小,這些區(qū)中烘干作用就很微弱了,大氣中的水分又逐漸使這些區(qū)域表面潤(rùn)濕,表面電導(dǎo)增大,反過來對(duì)閃爍放電通道造成分流,減小閃爍放電通道中的電流,以至可能使閃爍放電熄火。于是,原通道中的電流轉(zhuǎn)移到兩側(cè)濕潤(rùn)區(qū),使該區(qū)再烘干,并在該區(qū)觸發(fā)新的閃爍放電。這樣閃爍放電的路徑一面向徑向逐漸伸長(zhǎng),一面又向橫向逐漸轉(zhuǎn)移,總的趨向是使環(huán)行烘干帶的寬度逐漸加大,閃爍放電的長(zhǎng)度也隨之增長(zhǎng)。7污閃的危害在空氣絕緣和氣體絕緣設(shè)備中,都有沿固體表面放電的問題,因?yàn)楦邏簩?dǎo)體總是需要用固體絕緣材料來懸掛或支撐的,這種固體絕緣稱為絕緣子。當(dāng)滿足某種特定的條件時(shí)絕緣子表面的氣體可能會(huì)沿絕緣子表面放電,沿整個(gè)固體表面發(fā)生放電時(shí)稱為閃絡(luò)。在放電距離相同時(shí),沿面閃絡(luò)電壓低于純氣隙的擊穿電壓,因此在工作中,很多情況下事故往往是沿面閃絡(luò)造成的。影響絕緣子閃絡(luò)放電的因素很多,其中主要有：電場(chǎng)分布情況,電壓波形、大氣壓力、溫度、濕度電介質(zhì)表面潮濕和臟污情況等等。在這些因素中,任何一個(gè)單獨(dú)作用,絕緣子一般都不會(huì)發(fā)生沿面閃絡(luò)。但是當(dāng)某些因素結(jié)合起來作用,絕緣子發(fā)生沿面閃絡(luò)就容易得多。最危險(xiǎn)的一種情況就是絕緣子表面污穢與很高的大氣濕度結(jié)合作用,在這種條件下發(fā)生的沿面閃絡(luò)稱為污閃。戶外絕緣子常會(huì)受到工業(yè)污穢或自然界鹽堿飛塵等污染。干燥情況下,絕緣子表面電阻很大,對(duì)閃絡(luò)電壓沒多大影響。但當(dāng)大氣濕度很高,或在毛毛雨、霧、雪等不利氣候條件下,絕緣子表面被污層濕潤(rùn),其表面電導(dǎo)巨增使絕緣子泄露電流急劇增加。其結(jié)果是絕緣子的閃絡(luò)電壓(污閃電壓)大大降低,甚至有可能在工作電壓下發(fā)生閃絡(luò)。因?yàn)槲坶W事故一般是在工作電壓下發(fā)生的,常常會(huì)造成長(zhǎng)時(shí)間大面積的停電,要待不利的氣象條件消失后才能恢復(fù)供電。因此污閃事故對(duì)電力系統(tǒng)的危害特別大。8影響污閃電壓的因素隨著輸電電壓等級(jí)的不斷提高以及限制過電壓措施的不斷完善，決定電網(wǎng)絕緣水平的因素將主要取決于電網(wǎng)的長(zhǎng)期工作電壓。但是，由于工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，大氣污染又日趨嚴(yán)重，降塵量增加，酸性濕沉降頻發(fā)；運(yùn)行中的絕緣子表面染污隨之加劇，在復(fù)雜的氣象條件（霧、露、毛毛雨及酸性濕沉降等）下絕緣子的電氣強(qiáng)度將明顯下降，常因污穢絕緣子閃絡(luò)而導(dǎo)致大面積、長(zhǎng)時(shí)間的停電事故。研究分析絕緣子的污閃特性，探討防污閃方法，對(duì)于采取有效防污措施，保障輸變電設(shè)備安全可靠運(yùn)行具有十分重要的意義?？諝獾奈廴究諝馕廴臼侵阜稚⒃诳諝庵械挠泻怏w和顆粒物質(zhì)累積到超過空氣自凈化過程（稀釋、沉降等作用）所能降低的程度，在一定的持續(xù)時(shí)間對(duì)生物及非生物產(chǎn)生危害的物理現(xiàn)象。彌漫在空氣中的污穢物日積月累地沉積在運(yùn)行設(shè)備外絕緣表面上，形成污穢層，其中的可溶性導(dǎo)電物質(zhì)在濕潤(rùn)（污穢層中有不可溶的吸水性物質(zhì)）、溶解后，將使表面污穢層的電導(dǎo)急劇增大，致使絕緣的電氣強(qiáng)度顯著下降。因此，空氣污染是導(dǎo)致電力系統(tǒng)發(fā)生閃絡(luò)事故的重要原因之一。圖1表明污閃電壓與污穢的性質(zhì)和污染的程度都有關(guān)系,污穢的電導(dǎo)率越高和電介質(zhì)表面沉積的污穢量越多,則閃絡(luò)電壓越低。濕潤(rùn)的方式實(shí)踐表明,下大雨時(shí)的絕緣子表面積聚的污穢,特別是水容性導(dǎo)電物質(zhì)很容易被雨水沖掉,因此容易發(fā)生閃絡(luò)的氣象條件是霧、露、融雪和毛毛雨等。因?yàn)檫@些氣象條件下污層極易達(dá)到飽和濕潤(rùn)狀態(tài),但不被沖洗掉。泄露距離與局部電弧串聯(lián)的剩余電阻阻值越大,則沿面閃絡(luò)越不容易發(fā)生。在污層表面電導(dǎo)率一定的情況下,泄露距離越長(zhǎng),則剩余的電阻越大,因此絕緣子的泄露距離是影響污閃電壓的重要因素。外施電壓的形成由于污閃是局部電弧不斷拉長(zhǎng)的過程,因此電壓作用時(shí)間越短就越不容易導(dǎo)致閃絡(luò)。幾種電壓相比較,雷電沖擊電壓下污閃電壓最高,工頻電壓下的污閃電壓較低,而且直流電壓下污閃電壓最低。圖1絕緣子閃絡(luò)電壓與污染程度的關(guān)系二、污閃原因的分析及故障防止措施1．污閃原因的及空氣的污染分析輸電線路和變電站的戶外電氣設(shè)備(特別是運(yùn)行在工業(yè)地區(qū)、沿海和鹽堿地區(qū))經(jīng)常遭受到工業(yè)污穢或自然界欲堿、飛塵、鳥糞等污染。在干燥條件下，這些污穢塵埃的電阻很大，對(duì)絕緣的可靠運(yùn)行沒有危險(xiǎn)。但當(dāng)空氣溫度高，例如在霧、露、毛毛雨、融雪等不利氣象條件下，絕緣表面的污穢塵埃將被濕潤(rùn)，在外加電壓作用下其表面電導(dǎo)和泄漏電流將大大增加，從而可能導(dǎo)致沿絕緣污穢表面發(fā)生全面閃絡(luò)。盡管到目前為止，有關(guān)沿絕緣污染表而的放電機(jī)理還沒有統(tǒng)一的看法，但大都認(rèn)為，沿絕緣子濕潤(rùn)污穢表面的閃絡(luò)現(xiàn)象己不是一種單純的空氣閃隙擊穿，而是一種與電、熱、化學(xué)因素有關(guān)的污穢表面氣體電離以及局部電弧發(fā)生、發(fā)展的熱動(dòng)力平衡過程。絕緣子的濕潤(rùn)加大了它的表面導(dǎo)電性能，使得通過絕緣子表面的泄漏電流增大，導(dǎo)電薄層發(fā)熱。發(fā)熱將從正、反兩個(gè)方面來改變表面層的導(dǎo)電性能。一方面由于表面層的烘干將使電導(dǎo)率減小。而另一方面卻因表面層中正溫度系數(shù)電解質(zhì)的影響，隨著溫度的升高而使電導(dǎo)率增加。因?yàn)槲鄯x沿絕緣子表面的分布通常是不均勻的，即使污穢均勻分布，常用絕緣子沿泄漏路徑的直徑也有所變化，因此絕緣子各個(gè)區(qū)段的泄漏電流密度是不相同的，這就使得表面層的自身加熱也是不均勻的。在某些污層薄的地方或潮濕程度輕的地方，特別是在絕緣子表面泄漏電流密度最大的區(qū)段(例如盤形懸式絕緣子的干燥區(qū)，如圖2—1)，它將承受絕大部分外加電壓，從而改變了絕緣子的電壓分布。當(dāng)絕緣子表面形成烘干區(qū)后，取決于作用電壓大小的不同，表面2泄漏電流與絕緣子污穢的關(guān)系物理過程的繼續(xù)發(fā)展是不相同的，大致可以分為以下幾個(gè)階段(圖2—2)A— 當(dāng)電壓很低時(shí)，干燥區(qū)的電場(chǎng)強(qiáng)度不足以使空氣發(fā)生碰撞電離而形成局部放電，泄漏電流的建立過程是平穩(wěn)的，其值一般不超過幾百微安。B—當(dāng)電壓稍高時(shí)，干燥區(qū)的電場(chǎng)強(qiáng)度足以使空氣發(fā)生碰撞，并形成局部放電。局部放電的電流將由加在絕緣子上的電壓，局部放電和與局部放電串聯(lián)的絕緣子表面部分兩者的總電阻所決定。電流值一般不大，在幾個(gè)毫安以下。這種局部放電具有上升型的伏安特性，放電火花比較短(幾厘米)，是藍(lán)紫色，并常有很多平行的徑向途徑。由于放電的上升型伏安特性，局部放電的發(fā)展將使放電通道的電阻增大，通過的電流減小。因此當(dāng)環(huán)形干燥帶增加到一定長(zhǎng)度(即局部放電發(fā)展到一定長(zhǎng)度時(shí))，泄漏電流急劇減小，耗散的熱量相應(yīng)地減少，被局部放電旁路的干燥區(qū)將逐漸受潮，恢復(fù)電導(dǎo)，導(dǎo)致局部放電熄滅。在絕緣子表面重新濕潤(rùn)后，上述過程又重復(fù)發(fā)生。沒有發(fā)現(xiàn)這類放電有進(jìn)一步延長(zhǎng)的趨勢(shì)，因此對(duì)絕緣的安全運(yùn)行是沒有危險(xiǎn)的。C若加在絕緣子上的電壓相當(dāng)大時(shí)，短接干燥帶的局部放電將具有電弧的特性，其伏安特性呈現(xiàn)下降型。這類局部放電一般稱為局部電弧。局部電弧的電阻不太大，因此出現(xiàn)局部電弧后絕緣子的總電阻將顯著降低，(主要由未被局部電弧接的絕緣子表面部分的電阻決定)。隨污穢程度的不同，泄漏電流將突增至數(shù)十或數(shù)百毫安，局部電弧的顏色也同時(shí)由藍(lán)紫色改變?yōu)榧t黃色或白色，電壓沿絕緣子表面很快進(jìn)行重新分布。電源供給的能量消耗在局部電弧和絕緣子表面層的加熱上。消耗在局部電弧中的能員，一部分消失在周圍空間中，另一部分則耗費(fèi)在電弧內(nèi)的電離過程中，而且為使電弧穩(wěn)定燃燒，必須保持一定的電離能量水平。至于消耗在絕緣子表而層發(fā)熱上的能員，它取決于電壓的大小和污層的性能。當(dāng)表面層的干燥影響占優(yōu)勢(shì)時(shí)電阻值將增加。反之。在第一種情況下，絕緣子的泄漏電流將減小，與之相等的局部電弧電流也隨之減少
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