【正文】 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(yàn)電壓值括號(hào)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(yàn)電壓。以電力變壓器為例，當(dāng)大修而全部更換繞組后，按出廠試驗(yàn)電壓值進(jìn)行試驗(yàn)。適用于≤220kV以下的電力設(shè)備。三、 教學(xué)難點(diǎn)沖擊電壓發(fā)生器的同步、決定沖擊波形的主要參數(shù)。第 10 講 《電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)（2）》一、 教學(xué)目標(biāo)31. 理解絕緣耐壓試驗(yàn)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(yàn)實(shí)施的方法；33. 掌握沖擊電壓發(fā)生器的工作原理。)，測(cè)得第二次的數(shù)值tgd2和Cx178。兩次測(cè)量法：第一次測(cè)得tgd1和Cx162。 所以需要屏蔽，消除雜散電容的影響。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(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差。 電橋平衡：檢流計(jì)G 檢零；216。 低壓臂：處在橋箱體內(nèi)的可調(diào)無(wú)感電阻R3，以Z3來(lái)代表；無(wú)感電阻R4和可調(diào)電容C4的并聯(lián)，以Z4來(lái)代表；216。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(cè)電纜絕緣電阻的接線圖1－鉛鎧外皮 2－絕緣 3－導(dǎo)芯 3) 泄漏電流的測(cè)量微安表直讀法（兩種接法）圖96 測(cè)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(yàn)變壓器； D：高壓硅堆 R：保護(hù)電阻； C：濾波電容； T：被試變壓器31. 介質(zhì)損耗角正切的測(cè)量6) 西林電橋的基本原理圖97 西林電橋的基本回路216。216?，F(xiàn)場(chǎng)仍較多采用帶有手搖直流發(fā)電機(jī)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(shè)備電壓等級(jí)的不同，選用不同電壓的兆歐表。2) 測(cè)量絕緣電阻與吸收比的方法測(cè)量?jī)x表216。 電力變壓器及大型發(fā)電機(jī)凡采用瀝青浸膠及烘卷云母絕緣者：，P ；216。當(dāng)K=1或接近于1，則設(shè)備基本喪失絕緣能力。30. 絕緣電阻和泄漏電流的測(cè)量1) 測(cè)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(shí)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(shí)的絕緣電阻與15秒時(shí)電阻之比值： （94）定義極化指數(shù)P ：為加壓10分鐘時(shí)的絕緣電阻與1分鐘時(shí)電阻之比值絕緣狀態(tài)的判定：若絕緣內(nèi)部有集中性導(dǎo)電通道，或絕緣嚴(yán)重受潮，則電阻R1 、R2會(huì)顯著降低，泄漏電流大大增加，時(shí)間常數(shù)t 大為減小，吸收電流迅速衰減。由于可連續(xù)監(jiān)測(cè)，除測(cè)定絕緣特性的數(shù)值外，還可分析特性隨時(shí)間的變化趨勢(shì)，從而顯著提高了其判斷的準(zhǔn)確性。216。耐壓試驗(yàn)往往是在非破壞性試驗(yàn)之后才進(jìn)行。 離線：在離線的監(jiān)測(cè)和診斷時(shí)，要求被試設(shè)備退出運(yùn)行狀態(tài)，通常是周期性間斷地施行，試驗(yàn)周期由電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程（DL/T 596）規(guī)定。 包含的種類：交流耐壓試驗(yàn)、直流耐壓試驗(yàn)、雷電沖擊耐壓試驗(yàn)及操作沖擊耐壓試驗(yàn)。 破壞性試驗(yàn)，即耐壓試驗(yàn)：以高于設(shè)備的正常運(yùn)行電壓來(lái)考核設(shè)備的電壓耐受能力和絕緣水平。 檢查性試驗(yàn)(非破壞性試驗(yàn))，亦稱絕緣特性試驗(yàn)：在較低電壓下或用其它 不會(huì)損傷絕緣的方法測(cè)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(yàn)、介質(zhì)損耗角正切試驗(yàn)、局部放電試驗(yàn)、絕緣油的氣相色譜分析等。三、 教學(xué)難點(diǎn)測(cè)試中的抗干擾措施。五、 采用的教學(xué)方法和手段教學(xué)方法：《講述法》教學(xué)手段：《投影》167。216。216。4) 極間障216。216。216。3) 絕緣層216。216。216。 材料： 1mm的固體絕緣薄層。216。216。216。工頻電壓作用下，電場(chǎng)、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。 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。 液體電介質(zhì)擊穿電壓的分散性和電場(chǎng)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(chǎng)中不超過(guò)5％，而在均勻電場(chǎng)中可達(dá)30~40％ 4) 溫度圖84 較均勻電場(chǎng)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。 油的純凈程度較高時(shí) 改善電場(chǎng)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。 油不太臟時(shí)，1分鐘下的電氣強(qiáng)度和較長(zhǎng)時(shí)間的電氣強(qiáng)度相差不大。從以上沖擊伏秒特性可知：216。2) 電壓作用時(shí)間圖83 稍不均勻電場(chǎng)中油的伏秒特性曲線(虛線表示未經(jīng)研究過(guò)的區(qū)域) 作用時(shí)間小于毫秒級(jí)：電擊穿性質(zhì)，規(guī)律與氣體的伏秒特性相似。油吸收、溶解一定量的氣體：與溫度、壓力和化學(xué)成分。216。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(shí)的15%~30% 216。18) 非純凈液體電介質(zhì)的小橋擊穿理論機(jī)理：液體中的雜質(zhì)在電場(chǎng)力的作用下，在電場(chǎng)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(chǎng)方向定向排列成“小橋”；當(dāng)“小橋”貫通兩電極時(shí)，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(chǎng)強(qiáng)大于液體中場(chǎng)點(diǎn)，而氣體通常較液體容易擊穿，導(dǎo)致氣泡電離擊穿；最終導(dǎo)致兩電極之間擊穿。 靜電斥力，電極表面吸附的氣泡表面積累電荷，當(dāng)靜電斥力大于液體表面張力時(shí)，氣泡體積變大；216。 電子電流加熱液體，分解出氣體；216。當(dāng)電離的氣泡在電場(chǎng)中堆積成氣體通道，擊穿在此通道內(nèi)發(fā)生。 在極不均勻電場(chǎng)中變壓器油的擊穿過(guò)程，首先在尖電極附近開(kāi)始電離，有一個(gè)電離開(kāi)始階段，然后是流注發(fā)展階段，流注是分級(jí)地向另一電極發(fā)展，后一級(jí)在前一級(jí)通道的基礎(chǔ)上發(fā)展，放電通道會(huì)出現(xiàn)分枝，最后流注通道貫通整個(gè)間隙，即貫通間隙的階段與長(zhǎng)空氣間隙的放電過(guò)程很相似 17) 純凈液體電介質(zhì)的氣泡擊穿理論機(jī)理：串聯(lián)介質(zhì)中，場(chǎng)強(qiáng)的分布與介質(zhì)的介電常數(shù)成反比。四、 教學(xué)內(nèi)容和要點(diǎn)26. 液體電介質(zhì)的擊穿理論液體電介質(zhì) ：純凈的液體電介質(zhì) 工程用液體電介質(zhì)擊穿機(jī)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。第 8 講 《液體電介質(zhì)的擊穿機(jī)理和特性》一、 教學(xué)目標(biāo)25. 理解液體電介質(zhì)擊穿的機(jī)理；26. 了解影響液體電介質(zhì)擊穿電壓的因素；27. 掌握提高液體電介質(zhì)擊穿電壓的方法二、 教學(xué)重點(diǎn)工程液體介質(zhì)的小橋擊穿機(jī)理、各種影響因素及提高液體介質(zhì)擊穿電壓的方法。2) 改進(jìn)絕緣設(shè)計(jì)：盡量使電場(chǎng)均勻；3) 改善運(yùn)行條件：保持良好的通風(fēng)散熱條件。一般而言，非極性電介質(zhì)吸濕性低，極性電介質(zhì)吸濕性較強(qiáng) 4) 化學(xué)性能及抗生物性化學(xué)性能指材料的化學(xué)穩(wěn)定性如耐腐蝕性氣體、液體溶劑等；抗生物性指材料抗霉菌、昆蟲(chóng)的性能，在濕熱地區(qū)尤為重要。 電介質(zhì)的耐寒性：是絕緣材料在低溫下保證安全運(yùn)行的最低許可溫度，否則，固體可能變脆、開(kāi)裂，液體可能凝固。為此國(guó)際電工委員會(huì)按照材料的耐熱程度劃分耐熱等級(jí)。 短時(shí)耐熱性：216。 壽命：在一定溫度下，電介質(zhì)不產(chǎn)生熱損壞的時(shí)間。 熱劣化：電介質(zhì)在稍高的溫度下，長(zhǎng)時(shí)間后發(fā)生絕緣性能的不可逆變化。 耐熱性：指保證電介質(zhì)可靠安全運(yùn)行的最高允許溫度。 機(jī)械負(fù)荷：出現(xiàn)微觀裂縫后擊穿電壓顯著下降（零值絕緣子）。 積累效應(yīng)：局部損傷積累－注意沖擊或工頻試驗(yàn)次數(shù)；216。 電場(chǎng)均勻程度：均勻電場(chǎng)中擊穿電壓與厚度成正比；不均勻電場(chǎng)中出現(xiàn)熱擊穿后厚度增加擊穿電壓增加不大；216。 電壓作用時(shí)間：很短時(shí)間－電擊穿；較長(zhǎng)－熱擊穿、電熱聯(lián)合；很長(zhǎng)時(shí)間－電化學(xué)擊穿；216。 電導(dǎo)性老化：如果在兩電極之間的絕緣層中存在液態(tài)導(dǎo)電物質(zhì)(例如水)，當(dāng)該處場(chǎng)強(qiáng)超過(guò)某定值時(shí)，該液體會(huì)沿電場(chǎng)方向逐漸深入到絕緣層中，形成近似樹(shù)枝狀的痕跡，稱作“水樹(shù)枝”。氣隙或氣泡的電離，通過(guò)上述綜合效應(yīng)，會(huì)造成鄰近絕緣物的分解、破壞(表現(xiàn)為變酥、炭化等形式)，并沿電場(chǎng)方向逐漸向絕緣層深處發(fā)展，在有機(jī)絕緣材料中會(huì)呈樹(shù)枝狀發(fā)展，稱作“電樹(shù)枝”。前兩種主要在交流電壓下產(chǎn)生，后一種主要在直流電壓下產(chǎn)生216。在電介質(zhì)不斷發(fā)熱升溫的同時(shí)，也存在一個(gè)通過(guò)電極及其它介質(zhì)向外不斷散熱的過(guò)程。 無(wú)關(guān)因素：擊穿電壓和介質(zhì)溫度、散熱條件、介質(zhì)厚度、頻率等因素都無(wú)關(guān)。 累積效應(yīng)：在極不均勻電場(chǎng)及沖擊電壓作用下，介質(zhì)有明顯的不完全擊穿現(xiàn)象，導(dǎo)致絕緣性能逐漸下降，稱為累積效應(yīng)。 介質(zhì)特性：如果介質(zhì)內(nèi)含氣孔或其它缺陷，對(duì)電場(chǎng)造成畸變，導(dǎo)致介 質(zhì)擊穿電壓降低；216。電擊穿的特點(diǎn)：216。 區(qū)域D ：C區(qū)以外，擊穿時(shí)間在幾十個(gè)小時(shí)以上，甚至幾年，介質(zhì)的物理、化學(xué)性能發(fā)生不可逆的劣化A、B 區(qū)：電擊穿；C 區(qū)：熱擊穿；D 區(qū)：電化學(xué)擊穿（電老化擊穿）13) 電擊穿電擊穿理論建立在固體電介質(zhì)中發(fā)生碰撞電離基礎(chǔ)上，固體電介質(zhì)中存在少量傳導(dǎo)電子，在電場(chǎng)加速下與晶格結(jié)點(diǎn)上的原子碰撞，從而擊穿。顯然這兩個(gè)區(qū)域內(nèi)的擊穿都具有電擊穿的性質(zhì)；216。類似于氣體介質(zhì)擊穿的伏秒特性；216。四、 教學(xué)內(nèi)容和要點(diǎn)22. 固體電介質(zhì)的擊穿過(guò)程12) 固體電介質(zhì)擊穿特性的劃分圖7－1 電工紙板的擊穿電壓與電壓作用時(shí)間的關(guān)系分為四個(gè)區(qū)域：如圖7－1216。這些SF6組合設(shè)備具有很多優(yōu)點(diǎn)，如可大大節(jié)省占地面積、簡(jiǎn)化運(yùn)行維護(hù)等等五、 采用的教學(xué)方法和手段教學(xué)方法：《講述法》教學(xué)手段：《投影》167。n 工程上已得到采用的是六氟化硫（SF6）。 具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，不易腐蝕設(shè)備中的其它材料，無(wú)毒，不會(huì)爆炸，不易燃燒，即使在放電過(guò)程中也不易分解等；216。 液化溫度要低 采用高電氣強(qiáng)度氣體時(shí)，常常同時(shí)提高壓力，以便更大程度的提高間隙的擊穿電壓，縮小設(shè)備的體積和重量。 電子和這些氣體的分子相遇時(shí)，還易于引起分子發(fā)生極化等過(guò)程，增加能量損失，從而減弱其碰撞電離能力。 含有鹵族元素，氣體具有很強(qiáng)的電負(fù)性，氣體分子容易和電子結(jié)合成為負(fù)離子，削弱電子的碰撞電離能力，同時(shí)又加強(qiáng)復(fù)合過(guò)程；216。距離較小時(shí)，間隙的擊穿和陰極強(qiáng)場(chǎng)放射密切有關(guān)距離較大時(shí)，擊穿是由“全電壓效應(yīng)”引起的 分散性很大：電極材料、電極表面的光潔度及清潔度 6) 高電氣強(qiáng)度氣體的采用n 含鹵族元素的氣體化合物，如六氟化硫（SF6）、氟利昂（CCl2F2）等，其電氣強(qiáng)度比空氣的要高很多。 機(jī)理 削弱間隙中的碰撞電離過(guò)程，從而顯著增高間隙的擊穿電壓 216。濕度增加時(shí)擊穿電壓明顯下降；電場(chǎng)不均勻，下降程度更顯著。216。從1MPa開(kāi)始，實(shí)驗(yàn)結(jié)果和巴申定律的分歧就逐漸明顯了。 壓縮空氣絕緣及其它壓縮氣體絕緣在一些電氣設(shè)備中已得到采用 高壓空氣斷路器、高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器等216。 4) 高氣壓的采用 216。 216。 隨著屏障位置不同，擊穿電壓發(fā)生很大的變化，尖電極的極性不同，屏障的影響也有區(qū)別：216。 n 直徑D＝16mm時(shí)，擊穿電壓曲線的直線部分和尖一板間隙相近n ，擊穿電壓曲線的直線部分陡度大為增加，曲線逐漸與均勻電場(chǎng)中的相近 —— “細(xì)線效應(yīng)”3) 極不均勻電場(chǎng)中屏障的采用 在電場(chǎng)極不均勻的氣隙中，放入薄片固體絕緣材料（例如紙或紙板），在一定條件下，可以顯著提高氣隙的擊穿電壓。 改善電極邊緣 電極邊緣做成弧形；盡量使其與某等位面相近216。 增大電極曲率半徑 減小表面場(chǎng)強(qiáng)。216。 波形的影響 在一定的波前時(shí)間范圍內(nèi)，U50% 甚至?xí)裙ゎl擊穿電壓低 ，呈現(xiàn)出 “Ｕ形曲線” ：放電時(shí)延和空間電荷(形成及遷移)這兩類不同因素的影響所造成的。 “飽和”現(xiàn)象：和工頻電壓下類似，棒—板間隙更嚴(yán)重；216。 極性效應(yīng)：正極性下50％擊穿電壓比負(fù)極性下低，所以也更危險(xiǎn)；216。 由于放電時(shí)延較長(zhǎng)，通常沖擊系數(shù)大于l，擊穿電壓的分散性也大一些，其標(biāo)準(zhǔn)偏差可取為3%。 在圖所示范 圍內(nèi)擊穿電壓和間隙距離呈直線關(guān)系；216。 平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)(幅值) ：棒—，棒—216。 擊穿在棒的極性為正、電壓達(dá)到幅值時(shí)發(fā)生；216。 極性效應(yīng)：棒—棒電極間的擊穿電壓介于極性不同的棒—板電極之間216。 直流、工頻及沖擊擊穿電壓間的差別比較明顯，且分散性較大。 選擇電場(chǎng)極不均勻的極端情況典型電極來(lái)研究； 棒(尖)—板 ：電場(chǎng)分布不對(duì)稱 棒(尖)—棒(尖) ：電場(chǎng)分布對(duì)稱 這兩種氣隙擊穿電壓是不均勻氣隙擊穿電壓曲線的上下包線216。球—球間隙極性效應(yīng)：當(dāng)d＞D/4，大地對(duì)電場(chǎng)的畸變作用使間隙