【正文】 電介質理論仍遠未完善 ,各種絕緣材料和絕緣結構的電氣性能還不能僅依靠理論分析計算來解決問題 ,而必須同時借助于各種絕緣試驗來檢驗和掌握絕緣的狀態(tài)和性能 ,各種試驗結果也往往成為絕緣設計的依據和基礎。為了保證電氣設備乃至整個電力系統(tǒng)的安全可靠運行 ,必須恰當的選擇各種電氣設備的絕緣 (包括絕緣材料和絕緣結構 ),使之具有一定的電氣強度 ,并且使絕緣在運行過程中保持良好的狀態(tài) .但是由于種種原因 ,絕緣仍然是電力系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié) ,絕緣故障通常是引發(fā)電力系統(tǒng)事故的首要原因。又稱為 小橋理論。電離產生的帶電離子撞擊油分子，使它又分解出氣體，導致氣體通道擴大。由于氣泡的 ε r 最小（ ≈1 ），其電氣強度又比液體介質低得多，所以氣泡先發(fā)生電離。與此同時由碰撞電離產生的正離子將在陰極附近集結詞性成空間電荷層，增強了陰極附近的電場，使陰極發(fā)生的電子數增多；當外加電壓增大到一定程度時，電子崩電流會急劇增大，從而導致液體介質的擊穿。四 . 固體介質的老化（續(xù)）North China Electric Power University167。熱老化的象征大多為介質失去彈性 ,變僵硬，變脆．發(fā)生龜裂。四 . 固體介質的老化North China Electric Power University： 在較高溫度下，固體介質會逐漸熱老化。 ：光氧老化（主要）、臭氧老化、鹽霧酸堿等污染性化學老化。 ：如注意防潮，防止塵污和各種有害氣體的侵蝕，加強散熱冷卻。 ： 盡可能地清除固體電介質中殘留的雜質、氣泡、水分等，使固體介質盡可能做得均勻致密。多層性的影響216。受潮度的影響216。電場均勻度和介質厚度216。電壓的作用時間216。在臨近最終擊穿階段，可能因劣化處溫度過高而以熱擊穿形式完成，也可以因劣化后電氣強度下降而以電擊穿形式完成。216。216。 固體電介質的擊穿特性一 . 固體擊穿理論二 . 影響固體介質擊穿電壓的主要因素三 . 提高固體擊穿電壓的方法四 . 固體介質的老化North China Electric Power University 216。利用 SF6氣體作為絕緣介質和滅弧媒質制成的各種電力設備和封閉式組合電器具有一系列突出的優(yōu)點，如大大節(jié)省占地面積和空間體積、運行安全可靠、簡化安置維護等，發(fā)展前景十分廣闊。167。167。在一定的氣壓范圍內，增高氣壓對提高氣隙的擊穿電壓是極為有效的。 增高氣體的壓力可以減小電子的平均自由行程，阻礙撞擊游離的發(fā)展。注意： 高真空中，擊穿機理發(fā)生了變化，撞擊電離的機制不起主要作用，而擊穿與強場發(fā)射有關。一 . 改善電場分布167。 不僅要注意改善高壓電極的形狀以降低該電極旁邊的局部場強，還要注意改善接地電極和中間電極的形狀，以降低該電極旁邊的局部場強。 提高氣隙擊穿電壓的方法一 . 改善電場分布二 . 采用高度真空三 . 增高氣壓四 . 采用高耐電強度氣體五 . SF6氣體的應用North China Electric Power University 一般說來，電場分布越均勻，氣隙的擊穿電壓就越高。（五）疊加性電壓作用下167。注意：同一氣隙對疊加性電壓的、耐受程度與對單一性電影的耐受程度是不同的。圖 359 棒 棒和棒 板間隙的操作沖擊擊穿電壓167。圖 358 不同性質電壓作用下棒 — 板氣隙的擊穿電壓與氣隙距離的關系（四）操作沖擊電壓作用下167。 (圖 354)167。 電場在不同電壓下的擊穿電壓 (續(xù))圖 353 長氣隙和絕緣子串的工頻 50% 擊穿（或閃絡）電壓與氣隙距離的關系另外，棒 棒和棒 板的擊穿電壓曲線是各種不均勻電場氣隙擊穿電壓曲線的上下包絡線，這點對設計很有用。 電場在不同電壓下的擊穿電壓 (續(xù))North China Electric Power University氣隙較大時（ S大于），擊穿電壓與距離關系出現了明顯的飽和趨向，特別是棒 — 板氣隙，其飽和趨向更明顯。 電場在不同電壓下的擊穿電壓 (續(xù))圖 351 棒 板和棒 棒氣隙直流 1min臨界耐受電壓與氣隙距離的關系North China Electric Power University表示中等距離空氣間隙的工頻擊穿電壓曲線圖 352 棒 棒和棒 板空氣間隙的工頻擊穿電壓與間隙距離的關系結論 :擊穿總是發(fā)生在棒極為正半波時。 二 . 不均勻電場氣隙的擊穿電壓167。由于持續(xù)的局部放電的存在，空間電荷的積累對擊穿電壓的影響很大，導致顯著的極性效應。： 電場結構、大氣條件、還有鄰近效應和照射效應167。 不同電壓波形作用下，擊穿電壓實際上相同，且分散性很小，對于空氣，可以用以下的經驗公式表示： [KV（ peak） ]式中 —— 空氣的相對密度 S —— 氣隙的距離， cm 標準情況下， 1cm空氣間隙的擊穿電壓約為 30kV.一 . 較均勻電場氣隙的擊穿電壓North China Electric Power University 稍不均勻電場的結構形式有多種多樣，常遇到的較典型的電場結構形式有；球 — 球、球 — 板、圓柱 — 板、兩同軸圓筒、兩平行圓柱、兩垂直圓柱等。 三、對海拔的校正North China Electric Power University167。具體值亦可參考有關國家標準。 在極不均勻電場中，濕度影響就很明顯了，可用下面的濕度校正因數來校正。在均勻和稍不均勻電場中，放電開始時，整個氣隙的電場強度都很大，電子運動速度較快，不易被水分子俘獲，因而濕度影響不太明顯，可以忽略不計。 Kd 如下式計算式中指數 m ， n 與電極形狀、氣隙長度、電壓類型及極性有關，值在 ～ ，具體取值可參考有關國家標準的規(guī)定。一 . 對空氣密度的校正North China Electric Power University 研究表明：對更長空氣間隙來說，擊穿電壓與大氣的關系并不是一種簡單的線形關系。 在大氣條件下，氣隙的擊穿電壓隨 δ的增大而提高。North China Electric Power University 空氣的密度與壓力和溫度有關。167。 100%的耐受電壓是很難測的（要做無窮次的實驗），工程實際中常用對應于很高耐受幾率 (例如 99％以上 )的電壓作為耐受電壓。研究表明，氣隙擊穿的幾率分布接近正態(tài)分布，通?？梢杂?U50%和變異系數 Z來表示。是防雷設計中實現保護設備和被保護設備的絕緣配合的依據 。設前者的伏秒特性以 S2記之，后者的以 S1記之，如圖 326情況。U50%u0t231（一）伏秒特性曲線的制作（續(xù)）North China Electric Power University舉例：如果一個電壓同時作用在兩個并聯的氣隙 S1和 S2上，其中一個氣隙先被擊穿了，則電壓被短接截斷，另一個氣隙就不會再被擊穿了。u0t123二 .伏秒特性（續(xù)） North China Electric Power University 實際上 伏秒特性 具有統(tǒng)計分散性， 是一個以上下包線為界的帶狀區(qū)域。 電壓較高時，擊穿一般發(fā)生在波頭 ，取擊穿時刻的電壓值及該時刻，得到相應的點；216。 保持一定的沖擊電壓波形不變，而逐級升高電壓 ，以電壓為縱坐標，時間為橫坐標，216。極不均勻電場中由于放電時延較長，沖擊系數 β 均大于 1。沖擊系數 β——U 50%與 靜態(tài)擊穿電壓 Us 之比稱為沖擊系數 β。伏秒特性曲線 —— 表示該氣隙伏秒特性的曲線，稱為伏秒特性曲線。當在試驗中上述波形不能滿足要求時，推薦采用 100/2500μs 和 500/2500μs 沖擊波。60% 。IEC標準和我國標準規(guī)定為 [下左圖 ]：波前時間 Tcr=250μs, 容許偏差 177。30% ； Tc=2～ 5μs .可寫成 ～ 5μs. 01 u / Um0’ T1 Tc t（四）標準雷電截波 用來模擬雷電過電壓引起氣隙擊穿或外絕緣閃絡后出現的截尾沖擊波，如圖。20% 通常寫成 ，并可在前面加上正、負號表示極性。如圖：T1— 視在波前時間；T2— 視在半峰值時間 ；Um— 沖擊電壓峰值100’ T1 T2 u / UmtT1= ， 容許偏差 177。頻率一般在 45—65Hz 范圍內。國家標準規(guī)定被試品上直流試驗電壓的紋波系數應不大于 3％。直流電壓的 脈動幅值 是最大值與最小值之差的— 半。 tlag—— 放電時延 tlag = ts + tf tst1 tftlagtbUutNorth China Electric Power University167。但沖擊電壓的有效作用時間也以微秒記，所以放電時間就成為重要因素。216。 氣隙的擊穿時間216。 （三）涂料 （四）半導體釉絕緣子 （五）新型合成絕緣子新型合成絕緣子的優(yōu)點： 重量輕（僅相當于瓷絕緣子的 1/10左右） 抗彎、抗拉、耐沖擊附和等機械性能都很好 電氣絕緣性能好，特別是在嚴重污染和大氣潮濕的情況下性能十分優(yōu)異； 耐電弧性能也很好。一定要遵循規(guī)定的爬電比距來選擇絕緣子串的總爬電距離和片數。通常采用 “等值附鹽密度 ”（簡稱 “等值鹽密 ”） 來表征絕緣子表面的污穢度，它指的是每平方厘米表面所沉積的等效氯化鈉（ NaCl）毫克數。就經濟損失而言，污閃在各類事故中居首位。 六 .絕緣子污染狀態(tài)下的沿面放電（續(xù)） 污閃后果嚴重： 由于一個區(qū)域內絕緣子積污受潮情況差不多，所以容易發(fā)生大面積污閃事故。在霧、露天，污層濕潤度不斷增大，泄漏電流也隨之增大，在一定電壓下能維持的局部電弧長度也不斷增大。局部電?。?如果電場強度已足已引起表面空氣的電離，開始出現電暈放電或輝光放電，由于此時泄漏電流較大，電暈或輝光放電很容易轉為絕緣子局部表面的有明亮通道的電弧。電場畸變： 干區(qū)的電阻比其余濕區(qū)的電阻大的多。污層濕潤： 遇到雨、霧、露等不利天氣時，污層被濕潤，電導增大，在工作電壓下的泄漏電流大增。 六 .絕緣子污染狀態(tài)下的沿面放電積污：氣候條件： 包括雨、露、霜、雪、風等環(huán)境作用： 和工業(yè)粉塵、廢氣、自然鹽堿、灰塵、鳥糞等污穢外絕緣被污染的過程一般是漸進的。North China Electric Power University 絕緣子污染通常可分為積污、受潮、干區(qū)形成、局部電弧的出現和發(fā)展等四個階段。3) 濕閃電壓將降低到很低的數值。① 沿濕表面 AB和干表面 BCA’發(fā)展② 沿濕表面 AB和空氣間隙 BA’發(fā)展③ 沿濕表面 AB和水流 BB’發(fā)展1) 濕閃只有干閃電壓的 40% ～ 50% ，還受雨水電導率的影響。216。216。216。部分淋濕，絕緣子表面的水膜是不連續(xù)的（ AB濕 ， BCA’干）216。污閃電壓 ：絕緣子表面有濕污層時的閃絡電壓稱為污閃電壓。電壓再升高一些火花就到達另一電極，完成表面氣體的完全擊穿，稱為沿面閃絡或簡稱 “閃絡 ” 。隨著電壓升高放電區(qū)變成許多平行的火花細線組成的光帶（ b 圖 ）， 成為 滑閃放電 ；216。三 . 沿面放電電壓低的原因North China Electric Power University216。與固體介質吸附水分的性能也有關。 （ 2）大氣的濕度影響。EtEnE 二 . 沿面放電的類型（續(xù)）North China Electric Power University （ 1）固體介質與電極表面接觸不良，存在小氣隙。EtEnE （ 3）固體介質處于極不均勻電場中，但大部分分界面上的電場切線分量 Et 大于垂直分量 En 。 二 . 沿面放電的類型North China Electric Power University （ 2）固體介質處于極不均勻電場中，且界面電場的垂直分量 En 比平行于表面的切線分量 Et 大得多。E 固體介質與氣體介質交界面上的電場分布狀況對沿面放電特性有很大影響。一 . 沿面放電的一般概念North China Electric Power University （ 1） 固體介質處于均勻電場中，且界面與電力線平行，這種情況在工程中比較少見，但實際結構中會遇到固體處于稍不均勻電場中、且界面與電力線大致平行的情況。在確定輸電線路和變電所外絕緣的絕緣水平時，沿面閃絡電壓其者決定性作用。 實驗表明： 沿固體表面的閃絡電壓不但比固體介質本身的擊穿電壓低得多，而且也比極間距離相同的純氣隙的擊穿電壓低不少。二是 沿著固體介質表面發(fā)生閃絡