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高電壓技術(shù)教案-資料下載頁

2025-06-07 05:44本頁面
  

【正文】 液體電介質(zhì)擊穿機理不同:電擊穿理論 氣泡擊穿理論 小橋擊穿理論16) 純凈液體電介質(zhì)的電擊穿理論216。 液體中因強場發(fā)射等原因產(chǎn)生的電子,在電場中被加速,與液體分子發(fā)生 碰撞電離216。 在極不均勻電場中變壓器油的擊穿過程,首先在尖電極附近開始電離,有一個電離開始階段,然后是流注發(fā)展階段,流注是分級地向另一電極發(fā)展,后一級在前一級通道的基礎(chǔ)上發(fā)展,放電通道會出現(xiàn)分枝,最后流注通道貫通整個間隙,即貫通間隙的階段與長空氣間隙的放電過程很相似 17) 純凈液體電介質(zhì)的氣泡擊穿理論機理:串聯(lián)介質(zhì)中,場強的分布與介質(zhì)的介電常數(shù)成反比。氣泡er=1,小于液體的er ,承擔比液體更高的場強,而氣體耐電強度卻低,因此,氣泡先行電離。當電離的氣泡在電場中堆積成氣體通道,擊穿在此通道內(nèi)發(fā)生。各種原因產(chǎn)生氣泡:216。 電子電流加熱液體,分解出氣體;216。 電子碰撞液體分子,使之解離產(chǎn)出氣體;216。 靜電斥力,電極表面吸附的氣泡表面積累電荷,當靜電斥力大于液體表面張力時,氣泡體積變大;216。 電極凸起處的電暈引起液體氣化。18) 非純凈液體電介質(zhì)的小橋擊穿理論機理:液體中的雜質(zhì)在電場力的作用下,在電場方向定向,并逐漸沿電力線方向排列成雜質(zhì)的“小橋”,由于水和纖維的介電常數(shù)分別為81和6 — 7, — ,從而這些雜質(zhì)容易極化并在電場方向定向排列成“小橋”;當“小橋”貫通兩電極時,沿“小橋”出現(xiàn)較大的泄漏電流;泄漏電流逐漸加熱“小橋”通道,使水分汽化、液體分解產(chǎn)生氣體,在小橋周圍形成一連串氣泡;由于氣泡中的場強大于液體中場點,而氣體通常較液體容易擊穿,導致氣泡電離擊穿;最終導致兩電極之間擊穿。 (a) 形成“小橋” (b)未形成“小橋”圖8-1 受潮纖維在電極間定向示意圖27. 影響液體電介質(zhì)擊穿電壓的因素 1) 液體介質(zhì)本生品質(zhì)的影響216。 含水量液態(tài)水在油中的兩種狀態(tài): 以分子狀態(tài)溶解于油中 以乳化狀態(tài)懸浮在油中隨著溫度的變化而相互轉(zhuǎn)化: 0~80 oc 圖82變壓器油的工頻擊穿電壓和含水量的關(guān)系%的水分,油的擊穿電壓降到干燥時的15%~30% 216。 含纖維量在電場的作用下,纖維形成“小橋”,使油的擊穿電壓降低;有很強的吸附水分的能力,聯(lián)合作用使擊穿電壓降低更為嚴重。216。 含碳量碳粒的產(chǎn)生:電弧碳粒對油耐電強度作用的兩個方面: 碳粒具有較好的導電,局部場強增加,擊穿電壓降低; 活性碳粒有很強的吸附水分和氣體的能力。216。 含氣量溶解在油中氣體影響較小,黏度和耐電強度稍降。油吸收、溶解一定量的氣體:與溫度、壓力和化學成分。所溶氣體的來源:直接、分解、電解油中氣體析出后的危害:一是成為氣泡,導致局部放電,使油老化,降低擊穿電壓;二是與油分子發(fā)生化學結(jié)合,氧化,加速老化。2) 電壓作用時間圖83 稍不均勻電場中油的伏秒特性曲線(虛線表示未經(jīng)研究過的區(qū)域) 作用時間小于毫秒級:電擊穿性質(zhì),規(guī)律與氣體的伏秒特性相似。作用時間超過臨界值:熱擊穿性質(zhì),顯著下降后,達到穩(wěn)定值,油的沖擊系數(shù)大。從以上沖擊伏秒特性可知:216。 油中雜質(zhì)聚集到電極間及介質(zhì)的發(fā)熱都需要時間,所以油間隙擊穿電壓會隨加壓時間的增加而下降216。 油不太臟時,1分鐘下的電氣強度和較長時間的電氣強度相差不大。耐壓試驗通常只加電壓1分鐘3) 電場均勻程度216。 油的純凈程度較高時 改善電場的均勻程度能使工頻或直流電壓下的擊穿電壓明顯提高;216。 油的品質(zhì)較差時 由于雜質(zhì)的聚集和排列已使電場畸變,改善電場,擊穿電壓提高不明顯;但含雜質(zhì)的油受沖擊電壓作用,改善電場均勻程度能提高擊穿電壓216。 液體電介質(zhì)擊穿電壓的分散性和電場的均勻程度有關(guān): 工頻擊穿電壓的分散性在極不均勻電場中不超過5%,而在均勻電場中可達30~40% 4) 溫度圖84 較均勻電場油工頻擊穿電壓與溫度的關(guān)系1:干燥的油 2:受潮的油工頻電壓作用下:216。 較均勻電場:水的狀態(tài)與溫度有關(guān),擊穿電壓變化復雜,圖84所示。 固態(tài):介電常數(shù)與油接近 液態(tài):懸浮狀、溶解狀 氣態(tài):216。 極不均勻電場:電離及擾動使“電橋”不易形成,對擊穿電壓影響很小。工頻電壓作用下,電場、品質(zhì):擊穿電壓受溫度影響很小5) 壓力圖85 變壓器油(工程電介質(zhì))工頻擊穿電壓與壓力的關(guān)系 工頻電壓提高的原因: 油中氣體的狀態(tài)與壓力有關(guān),壓力增大,氣體在油中的溶解量增大 氣泡的放電起始電壓也提高升高程度不及氣隙28. 提高液體電介質(zhì)擊穿電壓的方法1) 提高以及保持油的品質(zhì)216。 過濾:除去纖維、水分、有機酸。216。 防潮:制造、檢修。216。 祛氣:除去水分和氣體。216。 防塵:2) 覆蓋層216。 材料: 1mm的固體絕緣薄層。漆膜、膠紙帶、漆布帶。216。 作用機理:阻礙雜質(zhì)小橋中熱擊穿的發(fā)展。216。 適用情況:油品質(zhì)越差,電場越均勻,電壓作用時間越長,則覆蓋層的效果 越顯著。3) 絕緣層216。 材料: 厚可達幾十毫米的固體絕緣層。216。 作用機理:覆在曲率半徑較小的電極上,降低這部分空間的場強,且固體絕緣層的耐電強度也較高,不易造成局部放電。216。 適用情況:不均勻電場中(變壓器高壓引線和屏蔽環(huán)、沖油套管的導電桿包有絕緣層)。4) 極間障216。 材料: 厚度為2~7mm的固體絕緣板,紙板、膠紙、膠布層壓板。216。 作用機理:能機械地阻隔雜質(zhì)小橋改善電場分布。216。 適用情況:不均勻電場中效果顯著較均勻電場中也有效果。五、 采用的教學方法和手段教學方法:《講述法》教學手段:《投影》167。第 9 講 《電氣設備絕緣試驗(1)》一、 教學目標28. 理解絕緣預防性試驗的意義;29. 掌握絕緣電阻和泄漏電流的測量原理和方法;30. 介質(zhì)損耗角正切的測量原理、方法和抗干擾措施;二、 教學重點各種絕緣預防性試驗的原理和方法。三、 教學難點測試中的抗干擾措施。四、 教學內(nèi)容和要點29. 電氣設備絕緣試驗分類19) 按照對設備造成的影響程度分類(兩類)216。 檢查性試驗(非破壞性試驗),亦稱絕緣特性試驗:在較低電壓下或用其它 不會損傷絕緣的方法測量絕緣的各種情況,從而判斷絕緣內(nèi)部的缺陷 包含的種類:絕緣電阻試驗、介質(zhì)損耗角正切試驗、局部放電試驗、絕緣油的氣相色譜分析等。 216。 破壞性試驗,即耐壓試驗:以高于設備的正常運行電壓來考核設備的電壓耐受能力和絕緣水平。耐壓試驗對絕緣的考驗嚴格,能保證絕緣具有一定的絕緣水平或裕度;缺點可能在試驗時給絕緣造成一定的損傷。 包含的種類:交流耐壓試驗、直流耐壓試驗、雷電沖擊耐壓試驗及操作沖擊耐壓試驗。20) 按照設備是否帶電的方式分類(兩類)216。 離線:在離線的監(jiān)測和診斷時,要求被試設備退出運行狀態(tài),通常是周期性間斷地施行,試驗周期由電力設備預防性試驗規(guī)程(DL/T 596)規(guī)定。 特點:可采用破壞性試驗和非破壞性試驗兩種方式,兩種方式是相輔相成的。耐壓試驗往往是在非破壞性試驗之后才進行。缺點是對絕緣耐壓水平的判斷比較間接,尤其對于周期性的離線試驗更不易判斷準確。216。 在線:在線監(jiān)測則是在被試設備處于帶電運行的條件下,對設備的絕緣狀況進行連續(xù)或定時的監(jiān)測,通常是自動進行的 特點:只能采用非破壞性試驗方式。由于可連續(xù)監(jiān)測,除測定絕緣特性的數(shù)值外,還可分析特性隨時間的變化趨勢,從而顯著提高了其判斷的準確性。 絕緣預防性試驗概念:為了對絕緣狀態(tài)作出判斷,需對絕緣進行各種試驗和監(jiān)測,通稱為絕緣預防性試驗。30. 絕緣電阻和泄漏電流的測量1) 測量絕緣電阻與吸收比的工作原理雙層介質(zhì)模型的電流-時間特性 圖91 雙層介質(zhì)等值電路圖 圖92 吸收和泄漏電流及絕緣電阻的變化曲線 (91) (92) (93)定義吸收比K :加壓60秒時的絕緣電阻與15秒時電阻之比值: (94)定義極化指數(shù)P :為加壓10分鐘時的絕緣電阻與1分鐘時電阻之比值絕緣狀態(tài)的判定:若絕緣內(nèi)部有集中性導電通道,或絕緣嚴重受潮,則電阻R1 、R2會顯著降低,泄漏電流大大增加,時間常數(shù)t 大為減小,吸收電流迅速衰減。即使絕緣部分受潮,只要R1與R2中的一個數(shù)值降低,t 值也會大為減小,吸收電流仍會迅速衰減,仍可造成吸收比K(及極化指數(shù)P,下同)的下降。當K=1或接近于1,則設備基本喪失絕緣能力。 圖93 不同絕緣狀態(tài)下的絕緣電阻的變化曲線電力設備預防性試驗規(guī)程等規(guī)定:216。 電力變壓器及大型發(fā)電機凡采用瀝青浸膠及烘卷云母絕緣者:,P ;216。 大型發(fā)電機采用環(huán)氧粉云母者:,P ;發(fā)電機容量在200MW及以上,推薦測量。2) 測量絕緣電阻與吸收比的方法測量儀表216。 兆歐表: 為了測準吸收比,需用靈敏度足夠高的。現(xiàn)場仍較多采用帶有手搖直流發(fā)電機的兆歐表,俗稱搖表;兆歐表的電壓:500、1000、2500、5000V等兆歐表選擇:根據(jù)設備電壓等級的不同,選用不同電壓的兆歐表。例:額定電壓1kV及以下者使用1000V兆歐表;1kV以上者使用2500V兆歐表。216。 晶體管兆歐表:采用電池供電,晶體管振蕩器產(chǎn)生交變電壓,經(jīng)變壓器升壓及倍壓整流后輸出直流電壓。兆歐表的原理結(jié)構(gòu) 圖94 兆歐表的原理結(jié)構(gòu)圖 圖95用兆歐表測電纜絕緣電阻的接線圖1-鉛鎧外皮 2-絕緣 3-導芯 3) 泄漏電流的測量微安表直讀法(兩種接法)圖96 測量電力變壓器主絕緣泄漏電流的接線 T1:調(diào)壓器; T2:高壓試驗變壓器; D:高壓硅堆 R:保護電阻; C:濾波電容; T:被試變壓器31. 介質(zhì)損耗角正切的測量6) 西林電橋的基本原理圖97 西林電橋的基本回路216。 高壓臂:代表試品( Cx 、Rx )的Z1;無損耗的標準電容C0,它以阻抗Z2作為代表;216。 低壓臂:處在橋箱體內(nèi)的可調(diào)無感電阻R3,以Z3來代表;無感電阻R4和可調(diào)電容C4的并聯(lián),以Z4來代表;216。 保護:放電管 P;216。 電橋平衡:檢流計G 檢零;216。 屏蔽:消除雜散電容的影響: 高壓引線與低壓臂之間有電場的影響,可以看作其間有雜散電容Cs。由于低壓臂的電位很低,Cx和C0的電容量很小,如C0一般只有50~100pF,雜散電容Cs的引入,會產(chǎn)生測量誤差。若附近另有高壓源,其間的雜散電容Cs1會引入干擾電流iS,也會造成測量誤差。 所以需要屏蔽,消除雜散電容的影響。電橋的平衡條件: (95) 串聯(lián)等值回路 (96) (97) 并聯(lián)等值回路 (98) Cx:因為tg2d 極小,故兩種等值電路的Cx 相等7) 存在外界電磁場干擾時的測量現(xiàn)場的試品:難以實現(xiàn)屏蔽,故干擾較嚴重。兩次測量法:第一次測得tgd1和Cx162。,然后倒換試驗變壓器原邊電源線的兩頭(試驗電壓U的相位轉(zhuǎn)180176。),測得第二次的數(shù)值tgd2和Cx178。,可用下式計算得準確的tgd和Cx值: (99)磁場干擾時介損的測量檢流計正反接抗磁場干擾的原理:設無磁干擾時,兩個測量臂的數(shù)值分別為R3和C4;設存在磁干擾時,兩個測量臂的數(shù)值分別為(R3+DR3)和(C4+DC4);把檢流計和電橋兩臂相接的兩端倒換一下,兩個測量臂的數(shù)值將分別為 (R3DR3)和(C4 DC4) 當檢流計正接時測得: (910) 當檢流計反接時測得: (911)因無磁場干擾時: (912)故可得: (913)五、 采用的教學方法和手段教學方法:《講述法》教學手段:《投影》167。第 10 講 《電氣設備絕緣試驗(2)》一、 教學目標31. 理解絕緣耐壓試驗的意義;32. 掌握交流耐壓、直流耐壓、 雷電沖擊耐壓和操作沖擊耐壓試驗實施的方法;33. 掌握沖擊電壓發(fā)生器的工作原理。二、 教學重點各種耐壓試驗的實施方法;沖擊電壓發(fā)生器的工作原理。三、 教學難點沖擊電壓發(fā)生器的同步、決定沖擊波形的主要參數(shù)。四、 教學內(nèi)容和要點32. 交流耐壓試驗是交流設備的基本耐壓方式。適用于≤220kV以下的電力設備。 以變壓器為例,如圖101所示:圖101 交流耐壓試驗接線圖交流耐壓試驗實施辦法電力設備預防性試驗規(guī)程(DL/T 596)已對各類設備的耐壓值作出了規(guī)定。以電力變壓器為例,當大修而全部更換繞組后,按出廠試驗電壓值進行試驗。在其它情況下,它們的耐壓值取出廠試驗電壓的85%。規(guī)程給出了電力變壓器的交流工頻耐壓值如表101所示 表101 電力變壓器交流試驗電壓值括號內(nèi)數(shù)值適用于不固定接地或經(jīng)小電抗接地系統(tǒng) 額定電壓kV最高工作電壓kV線端交流試驗電壓
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