第3章_气体中的沿面放电和高压绝缘.pdf

高电压高电压高电压高电压绝缘绝缘绝缘绝缘技术技术技术技术第三章 气体中的沿面放电和高压绝缘子第一节第一节第一节第一节 绝缘子的性能要求和材料绝缘子的性能要求和材料绝缘子的性能要求和材料绝缘子的性能要求和材料第二节第二节第二节第二节 气体中沿固体介质表面气体中沿固体介质表面气体中沿固体介质表面气体中沿固体介质表面 的放电的放电的放电的放电第三节第三节第三节第三节 支柱绝缘子支柱绝缘子支柱绝缘子支柱绝缘子第四节第四节第四节第四节 棒形绝缘子的计算棒形绝缘子的计算棒形绝缘子的计算棒形绝缘子的计算第五节第五节第五节第五节 瓷套管瓷套管瓷套管瓷套管第六节第六节第六节第六节 线路绝缘子线路绝缘子线路绝缘子线路绝缘子第七节第七节第七节第七节 复合绝缘子复合绝缘子复合绝缘子复合绝缘子第八节第八节第八节第八节 介质表面脏污时的沿面放电和污秽绝缘介质表面脏污时的沿面放电和污秽绝缘介质表面脏污时的沿面放电和污秽绝缘介质表面脏污时的沿面放电和污秽绝缘第九节第九节第九节第九节 大气条件对外绝缘放电电压的影响大气条件对外绝缘放电电压的影响大气条件对外绝缘放电电压的影响大气条件对外绝缘放电电压的影响第十节第十节第十节第十节 海拔高度对外绝缘放电电压的影响海拔高度对外绝缘放电电压的影响海拔高度对外绝缘放电电压的影响海拔高度对外绝缘放电电压的影响本章主要内容本章主要内容第三章 气体中的沿面放电和高压绝缘子第一节第一节 绝缘子的性能要求和材料绝缘子的性能要求和材料 一、绝缘子的分类一、绝缘子的分类 绝缘子绝缘子用于将不同电位的导电体在机械上相互连接，在用于将不同电位的导电体在机械上相互连接，在电气上相互绝缘电气上相互绝缘第三章 气体中的沿面放电和高压绝缘子1.1.绝缘子：导体与地之间绝缘和连接绝缘子：导体与地之间绝缘和连接绝缘子：导体与地之间绝缘和连接绝缘子：导体与地之间绝缘和连接支柱绝缘子支柱绝缘子支柱绝缘子支柱绝缘子盘形悬式绝缘子盘形悬式绝缘子盘形悬式绝缘子盘形悬式绝缘子第第一一节节 绝缘子的性能要求和材料绝缘子的性能要求和材料第三章 气体中的沿面放电和高压绝缘子2.2.瓷套：用做电气内绝缘的容器，并使绝缘免遭周围环境的影响。瓷套：用做电气内绝缘的容器，并使绝缘免遭周围环境的影响。瓷套：用做电气内绝缘的容器，并使绝缘免遭周围环境的影响。瓷套：用做电气内绝缘的容器，并使绝缘免遭周围环境的影响。氧化锌避雷器氧化锌避雷器氧化锌避雷器氧化锌避雷器电流互感器电流互感器电流互感器电流互感器电压互感器电压互感器电压互感器电压互感器第第一一节节 绝缘子的性能要求和材料绝缘子的性能要求和材料第三章 气体中的沿面放电和高压绝缘子3.3.套管：用做导体穿过电器外壳、接地隔板或墙壁的绝缘部件套管：用做导体穿过电器外壳、接地隔板或墙壁的绝缘部件套管：用做导体穿过电器外壳、接地隔板或墙壁的绝缘部件套管：用做导体穿过电器外壳、接地隔板或墙壁的绝缘部件变变变变压压压压器器器器套套套套管管管管油纸电容式穿墙套管油纸电容式穿墙套管油纸电容式穿墙套管油纸电容式穿墙套管穿墙套管穿墙套管穿墙套管穿墙套管第第一一节节 绝缘子的性能要求和材料绝缘子的性能要求和材料第三章 气体中的沿面放电和高压绝缘子 二、绝缘子的电气性能和机械强度二、绝缘子的电气性能和机械强度（一）绝缘子电气性能（一）绝缘子电气性能（一）绝缘子电气性能（一）绝缘子电气性能 干闪络电压干闪络电压干闪络电压干闪络电压表面清洁、干燥的绝缘子的闪络电压：是户表面清洁、干燥的绝缘子的闪络电压：是户表面清洁、干燥的绝缘子的闪络电压：是户表面清洁、干燥的绝缘子的闪络电压是户内绝缘子的主要指标；内绝缘子的主要指标；内绝缘子的主要指标；内绝缘子的主要指标；湿闪络电压湿闪络电压湿闪络电压湿闪络电压表面洁净的绝缘子在淋雨时的闪络电压，是表面洁净的绝缘子在淋雨时的闪络电压，是表面洁净的绝缘子在淋雨时的闪络电压，是表面洁净的绝缘子在淋雨时的闪络电压，是户外绝缘子的主要指标；户外绝缘子的主要指标；户外绝缘子的主要指标；户外绝缘子的主要指标；污秽闪络电压污秽闪络电压污秽闪络电压污秽闪络电压表面脏污的绝缘子在受潮时的闪络电压。表面脏污的绝缘子在受潮时的闪络电压。表面脏污的绝缘子在受潮时的闪络电压。表面脏污的绝缘子在受潮时的闪络电压。人造雨：人造雨：人造雨：人造雨：体电阻率体电阻率体电阻率体电阻率100100欧欧欧欧.米，米，米，米，降雨量降雨量降雨量降雨量11.5mm/min11.5mm/min，4545度角度角度角度角 由于作用电压持续时间不同，雷电冲击电压下绝缘子的干、由于作用电压持续时间不同，雷电冲击电压下绝缘子的干、由于作用电压持续时间不同，雷电冲击电压下绝缘子的干、由于作用电压持续时间不同，雷电冲击电压下绝缘子的干、湿闪络电压基本相同，工频电压下两者相差很多，而操作冲击湿闪络电压基本相同，工频电压下两者相差很多，而操作冲击湿闪络电压基本相同，工频电压下两者相差很多，而操作冲击湿闪络电压基本相同，工频电压下两者相差很多，而操作冲击电压下两者虽有差别，但不如工频下那么明显。电压下两者虽有差别，但不如工频下那么明显。电压下两者虽有差别，但不如工频下那么明显。电压下两者虽有差别，但不如工频下那么明显。第第一一节节 绝缘子的性能要求和材料绝缘子的性能要求和材料第三章 气体中的沿面放电和高压绝缘子 二、绝缘子的电气性能和机械强度二、绝缘子的电气性能和机械强度（二）绝缘子机械性能（二）绝缘子机械性能（二）绝缘子机械性能（二）绝缘子机械性能 拉伸负荷拉伸负荷拉伸负荷拉伸负荷悬挂输电线的绝缘子受重力和导线拉力的作用；悬挂输电线的绝缘子受重力和导线拉力的作用；悬挂输电线的绝缘子受重力和导线拉力的作用；悬挂输电线的绝缘子受重力和导线拉力的作用；弯曲负荷弯曲负荷弯曲负荷弯曲负荷支柱绝缘子受导线拉力、风力或短路电流电动力支柱绝缘子受导线拉力、风力或短路电流电动力支柱绝缘子受导线拉力、风力或短路电流电动力支柱绝缘子受导线拉力、风力或短路电流电动力作用，方向与支柱垂直而使支柱受到弯矩作用，作用在绝缘子顶作用，方向与支柱垂直而使支柱受到弯矩作用，作用在绝缘子顶作用，方向与支柱垂直而使支柱受到弯矩作用，作用在绝缘子顶作用，方向与支柱垂直而使支柱受到弯矩作用，作用在绝缘子顶部的作用力；部的作用力；部的作用力；部的作用力；扭转负荷扭转负荷扭转负荷扭转负荷隔离开关的支柱绝缘子常以转动方式开闭触头隔离开关的支柱绝缘子常以转动方式开闭触头隔离开关的支柱绝缘子常以转动方式开闭触头隔离开关的支柱绝缘子常以转动方式开闭触头，作用在绝缘子顶部的扭矩。作用在绝缘子顶部的扭矩。作用在绝缘子顶部的扭矩。作用在绝缘子顶部的扭矩。（三）冷热性能（三）冷热性能（三）冷热性能（三）冷热性能膨胀应力膨胀应力膨胀应力膨胀应力老化性能：老化性能：老化性能：老化性能：抗老化抗老化抗老化抗老化第第一一节节 绝缘子的性能要求和材料绝缘子的性能要求和材料第三章 气体中的沿面放电和高压绝缘子 三、绝缘子的材料三、绝缘子的材料绝缘件绝缘件绝缘件绝缘件（1 1）电瓷）电瓷）电瓷）电瓷无机材料，耐腐蚀，抗老化，具有足够的电气强无机材料，耐腐蚀，抗老化，具有足够的电气强无机材料，耐腐蚀，抗老化，具有足够的电气强无机材料，耐腐蚀，抗老化，具有足够的电气强度和机械强度；度和机械强度；度和机械强度；度和机械强度；脆，抗压强度比抗拉强度大得多；脆，抗压强度比抗拉强度大得多；脆，抗压强度比抗拉强度大得多；脆，抗压强度比抗拉强度大得多；上釉强度大上釉强度大上釉强度大上釉强度大电瓷是无机绝缘材料，由电瓷是无机绝缘材料，由石英、长石和粘土作原料石英、长石和粘土作原料焙烧而成，能耐受不利的焙烧而成，能耐受不利的大气环境和酸碱污秽等的大气环境和酸碱污秽等的长期作用而不受侵蚀，抗长期作用而不受侵蚀，抗老化性好老化性好,且具有足够的且具有足够的电气和机械强度。电气和机械强度。瓷是一种脆性材料，它的抗压强瓷是一种脆性材料，它的抗压强度比抗拉强度大得多。度比抗拉强度大得多。第第一一节节 绝缘子的性能要求和材料绝缘子的性能要求和材料第三章 气体中的沿面放电和高压绝缘子 三、绝缘子的材料三、绝缘子的材料绝缘件绝缘件绝缘件绝缘件（2 2）玻璃）玻璃）玻璃）玻璃电气和机械强度大于电瓷，电气和机械强度大于电瓷，电气和机械强度大于电瓷，电气和机械强度大于电瓷，输电线路玻璃绝缘子输电线路玻璃绝缘子输电线路玻璃绝缘子输电线路玻璃绝缘子损坏后能损坏后能损坏后能损坏后能“自爆自爆自爆自爆”第第一一节节 绝缘子的性能要求和材料绝缘子的性能要求和材料第三章 气体中的沿面放电和高压绝缘子 三、绝缘子的材料三、绝缘子的材料绝缘件绝缘件绝缘件绝缘件（3 3）有机复合材料）有机复合材料）有机复合材料）有机复合材料重量轻、体积小、工艺简单；重量轻、体积小、工艺简单；重量轻、体积小、工艺简单；重量轻、体积小、工艺简单；表面有憎表面有憎表面有憎表面有憎水性，抗污闪能力强，水性，抗污闪能力强，水性，抗污闪能力强，水性，抗污闪能力强，复合绝缘子的玻璃纤维芯棒的抗拉强度复合绝缘子的玻璃纤维芯棒的抗拉强度复合绝缘子的玻璃纤维芯棒的抗拉强度复合绝缘子的玻璃纤维芯棒的抗拉强度高于钢高于钢高于钢高于钢第第一一节节 绝缘子的性能要求和材料绝缘子的性能要求和材料第三章 气体中的沿面放电和高压绝缘子 三、绝缘子的材料三、绝缘子的材料金属附件金属附件金属附件金属附件 绝缘子的金属附件主要是由铸铁和钢制成，对一些要通过大绝缘子的金属附件主要是由铸铁和钢制成，对一些要通过大电流的产品，为了减少附件的涡流损耗，也有用硅铝合金做附电流的产品，为了减少附件的涡流损耗，也有用硅铝合金做附件的。附件结构对绝缘子机械强度的影响很大。件的。附件结构对绝缘子机械强度的影响很大。导电材料：如套管所用导杆一般均采用铜杆或铜管，有些穿导电材料：如套管所用导杆一般均采用铜杆或铜管，有些穿墙套管也采用铝导体。墙套管也采用铝导体。胶合剂胶合剂胶合剂胶合剂胶合剂是将瓷件和附件胶合连接的材料。最常用的是胶合剂是将瓷件和附件胶合连接的材料。最常用的是500号硅号硅酸盐水泥。酸盐水泥第第一一节节 绝缘子的性能要求和材料绝缘子的性能要求和材料第三章 气体中的沿面放电和高压绝缘子返回第二节第二节 气体中沿固体介质表面的放电气体中沿固体介质表面的放电 沿面放电的一般概念沿面放电的一般概念 沿面放电沿面放电沿着固体介质表面的气体发生的放电沿着固体介质表面的气体发生的放电 闪络闪络沿面放电发展到贯穿沿面放电发展到贯穿性的空气击穿性的空气击穿 导体都要靠固体绝缘装置导体都要靠固体绝缘装置（各类绝缘子）固定，同（各类绝缘子）固定，同时固体绝缘装置还起着电时固体绝缘装置还起着电气绝缘的作用。它们丧失气绝缘的作用。它们丧失绝缘功能有两种可能，：绝缘功能有两种可能，：一是固体介质本身的击穿一是固体介质本身的击穿。二是沿着固体介质表面二是沿着固体介质表面发生闪络。发生闪络。第三章 气体中的沿面放电和高压绝缘子第第二二节节 气体中沿固体介质表面的放电气体中沿固体介质表面的放电 注意注意 沿面闪络电压比气体或者固体单独存在时的击穿电压都要沿面闪络电压比气体或者固体单独存在时的击穿电压都要低；低；在表面潮湿污染的情况下，沿面闪络电压会更低。在表面潮湿污染的情况下，沿面闪络电压会更低。一个绝缘装置的实际耐压能力取决于它的沿面闪络电压。一个绝缘装置的实际耐压能力取决于它的沿面闪络电压。第三章 气体中的沿面放电和高压绝缘子（二）（二）沿面放电的类型和特点沿面放电的类型和特点 沿面放电与固体介质表面的电场分布有很大关系沿面放电与固体介质表面的电场分布有很大关系1.界面电场分布的三种典型情况界面电场分布的三种典型情况 固体介质处于均匀电场中，且界面固体介质处于均匀电场中，且界面与电力线平行，与电力线平行，工程中比较少见，但实际结构工程中比较少见，但实际结构中会遇到固体处于稍不均匀电中会遇到固体处于稍不均匀电场中、且界面与电力线大致平场中、且界面与电力线大致平行的情况。行的情况。此时沿面放电特性此时沿面放电特性与均匀电场的情况相似。与均匀电场的情况相似。界面界面气体介质与固体介质的交界面气体介质与固体介质的交界面E电极电极固体介质固体介质第三章 气体中的沿面放电和高压绝缘子第第二二节节 气体中沿固体介质表面的放电气体中沿固体介质表面的放电 固体介质处于极不均匀电场中，且固体介质处于极不均匀电场中，且界面电场的垂直分量界面电场的垂直分量 En 比平行于比平行于表面的切线分量表面的切线分量 Et 大得多大得多EtEnE电极电极固体介质固体介质 类似于变压器用电容套管类似于变压器用电容套管第三章 气体中的沿面放电和高压绝缘子第第二二节节 气体中沿固体介质表面的放电气体中沿固体介质表面的放电 固体介质处于极不均匀电场中，固体介质处于极不均匀电场中，且且界面电场的水平分量界面电场的水平分量 Et 比垂直分比垂直分量量 En大得多大得多电极电极固体介质固体介质 类似于支持绝缘子类似于支持绝缘子EtEnE电极电极复合支持绝缘子复合支持绝缘子户外高压支持绝缘子户外高压支持绝缘子第三章 气体中的沿面放电和高压绝缘子第第二二节节 气体中沿固体介质表面的放电气体中沿固体介质表面的放电2.沿面放电的特性沿面放电的特性 均匀和稍不均匀电场中的沿面放电均匀和稍不均匀电场中的沿面放电 放电特点：放电特点：放电总发生在沿着固体放电总发生在沿着固体介质表面，且放电电压比纯空气间介质表面，且放电电压比纯空气间隙的放电电压要低隙的放电电压要低.电极电极固体介质固体介质放电路径放电路径 原因原因 固体介质与电极表面没有完全密合存在小气隙固体介质与电极表面没有完全密合存在小气隙,或介面有裂纹或介面有裂纹小气隙存在小气隙存在形成形成(气体气体固体固体气体气体)串联回路串联回路电场强度与介电常数成电场强度与介电常数成反比且气体介电常数小反比且气体介电常数小 小气隙中电小气隙中电场强度大场强度大小气隙内先发生放小气隙内先发生放电，产生带电粒子电，产生带电粒子带电粒子在电场作用下带电粒子在电场作用下沿固体介质表面运动沿固体介质表面运动固体介质表面电场变得不均固体介质表面电场变得不均匀，导致沿面闪络电压低匀，导致沿面闪络电压低所以放电总发生在沿着固体介质表面所以放电总发生在沿着固体介质表面第三章 气体中的沿面放电和高压绝缘子第第二二节节 气体中沿固体介质表面的放电气体中沿固体介质表面的放电 介质表面易吸收水分介质表面易吸收水分，形成一层很薄，形成一层很薄的膜，水膜中的离子在电场作用下向的膜，水膜中的离子在电场作用下向两极移动，易在电极附近积聚电荷，两极移动，易在电极附近积聚电荷，使介质表面电场不均匀使介质表面电场不均匀，降低闪络电，降低闪络电压，导致放电总发生在沿着固体介质压，导致放电总发生在沿着固体介质表面。表面。介质表面不可能绝对光滑介质表面不可能绝对光滑及及介质表面介质表面电阻不均匀电阻不均匀，使，使表面电场不均匀表面电场不均匀，降，降低闪络电压，导致放电总发生在沿着低闪络电压，导致放电总发生在沿着固体介质表面。固体介质表面。电极电极固体介质固体介质放电路径放电路径第三章 气体中的沿面放电和高压绝缘子第第二二节节 气体中沿固体介质表面的放电气体中沿固体介质表面的放电 极不均匀电场具有强垂直分量时的沿面放电（套管）极不均匀电场具有强垂直分量时的沿面放电（套管）放电过程放电过程外加电压较低，首外加电压较低，首先在电场强的法兰先在电场强的法兰盘处盘处发生电晕放电发生电晕放电辉光放电辉光放电外加电压升高，外加电压升高，电晕放电延伸电晕放电延伸滑闪放电滑闪放电电压超过某一值电压超过某一值电压微小升高，滑闪迅速延电压微小升高，滑闪迅速延伸，贯穿两极伸，贯穿两极 沿面闪络沿面闪络强垂直场强分量作用强垂直场强分量作用使带电粒子不断使带电粒子不断摩擦介质表面摩擦介质表面局部温度升高局部温度升高个别地个别地方发生方发生热电离热电离出现明亮的树枝状放电出现明亮的树枝状放电第三章 气体中的沿面放电和高压绝缘子第第二二节节 气体中沿固体介质表面的放电气体中沿固体介质表面的放电 极不均匀电场中垂直分量很弱时的沿面放电（绝缘子）极不均匀电场中垂直分量很弱时的沿面放电（绝缘子）注意注意 由于界面上电场垂直分量很弱，因此不会出现热电离和由于界面上电场垂直分量很弱，因此不会出现热电离和滑闪放电滑闪放电 平均闪络场强比均匀电场时低得多；但大于前一种有滑平均闪络场强比均匀电场时低得多；但大于前一种有滑闪放电的情况闪放电的情况 放电过程放电过程电晕放电电晕放电辉光放电辉光放电外加电压升高，外加电压升高电晕放电延伸电晕放电延伸电压超过某一值电压超过某一值沿面闪络沿面闪络第三章 气体中的沿面放电和高压绝缘子第第二二节节 气体中沿固体介质表面的放电气体中沿固体介质表面的放电（三）（三）沿面放电电压的影响因素和提高方法沿面放电电压的影响因素和提高方法1.影响因素影响因素 固体介质材料固体介质材料亲水性亲水性介质表面易吸潮介质表面易吸潮介质表面电阻下降介质表面电阻下降沿面闪络沿面闪络电压下降电压下降憎水性憎水性介质表面不易吸潮介质表面不易吸潮沿面闪络电压提高沿面闪络电压提高 取决于材料的取决于材料的亲水性亲水性或或憎水性憎水性第三章 气体中的沿面放电和高压绝缘子第第二二节节 气体中沿固体介质表面的放电气体中沿固体介质表面的放电 电场形式电场形式 相同的表面闪络距离下，均匀电场和稍不均匀电场中的沿面相同的表面闪络距离下，均匀电场和稍不均匀电场中的沿面闪络电压最高；闪络电压最高；在极不均匀电场中，沿面闪络电压比同样距离的纯空气间隙在极不均匀电场中，沿面闪络电压比同样距离的纯空气间隙的击穿电压降低得较少，因而单纯靠增大极间距离等措失提的击穿电压降低得较少，因而单纯靠增大极间距离等措失提高沿面放电电压的可能幅度也不大；高沿面放电电压的可能幅度也不大；只有采取防治或推迟滑闪放电的措施才能收到效果。只有采取防治或推迟滑闪放电的措施才能收到效果。第三章 气体中的沿面放电和高压绝缘子第第二二节节 气体中沿固体介质表面的放电气体中沿固体介质表面的放电IIIIIIIIIIIII法兰法兰导杆导杆2.提高沿面放电电压的方法提高沿面放电电压的方法 以套管为例（具有强垂直分量的极不均匀电场）以套管为例（具有强垂直分量的极不均匀电场）等值电路分析等值电路分析 电流：电流：导线与法兰两极间导线与法兰两极间的电流沿绝缘表面经过的电流沿绝缘表面经过Rs流到各流到各C0；电压：电压：表面各处电流不同表面各处电流不同，越靠近法兰电流越大，越靠近法兰电流越大，单位长度压降也大，使得单位长度压降也大，使得表面电压分布不均匀；表面电压分布不均匀；场强：场强：法兰附近，电场强法兰附近，电场强度大，其垂直分量也大，度大，其垂直分量也大，极易发生滑闪放电。极易发生滑闪放电。Rs表面电阻；表面电阻；C0 瓷套对地电容；瓷套对地电容；Gr体积电导体积电导(0)；法兰法兰瓷套瓷套导杆导杆第三章 气体中的沿面放电和高压绝缘子第第二二节节 气体中沿固体介质表面的放电气体中沿固体介质表面的放电 提高方法提高方法 加大法兰处瓷套的外直径和璧厚加大法兰处瓷套的外直径和璧厚外直径璧外直径璧厚增加厚增加减小减小对地对地电容电容C0分流作用分流作用减小减小表面电流更均匀表面电流更均匀电压分布更均匀电压分布更均匀沿面电场沿面电场更均匀更均匀沿面闪络电压沿面闪络电压提高提高IIIIIIIIIIIII法兰法兰导导杆杆第三章 气体中的沿面放电和高压绝缘子第第二二节节 气体中沿固体介质表面的放电气体中沿固体介质表面的放电IIIIIIIIIIIII法兰法兰导导杆杆 在法兰处电场强度较强的瓷套外在法兰处电场强度较强的瓷套外表面涂上半导体漆或半导体釉表面涂上半导体漆或半导体釉涂半导体涂半导体漆（釉）漆（釉）减小减小法兰附法兰附近表面电阻近表面电阻法兰附近法兰附近压降减小压降减小表面电场分布更表面电场分布更加均匀加均匀沿面闪络电压沿面闪络电压提高提高第三章 气体中的沿面放电和高压绝缘子第第二二节节 气体中沿固体介质表面的放电气体中沿固体介质表面的放电返回返回返回返回第三节第三节 支柱绝缘子支柱绝缘子 支柱绝缘子支柱绝缘子支撑高压配电母线和高压电器带电部分（如支撑高压配电母线和高压电器带电部分（如触头）的绝缘支柱，由瓷柱和上、下金属附件通过水泥胶装触头）的绝缘支柱，由瓷柱和上、下金属附件通过水泥胶装而成。而成。第三章 气体中的沿面放电和高压绝缘子带伞的实心圆瓷柱，带伞的实心圆瓷柱，带伞的实心圆瓷柱，带伞的实心圆瓷柱，伞的作伞的作伞的作伞的作用：雨天时绝缘子保持一部用：雨天时绝缘子保持一部用：雨天时绝缘子保持一部用：雨天时绝缘子保持一部分干燥表面和增加电极间沿分干燥表面和增加电极间沿分干燥表面和增加电极间沿分干燥表面和增加电极间沿瓷表面的泄漏距离，以提高瓷表面的泄漏距离，以提高瓷表面的泄漏距离，以提高瓷表面的泄漏距离，以提高湿闪络电压。湿闪络电压。湿闪络电压。湿闪络电压。支柱绝缘子：弱垂直分量类型支柱绝缘子：弱垂直分量类型支柱绝缘子：弱垂直分量类型支柱绝缘子：弱垂直分量类型户外支柱绝缘子户外支柱绝缘子户外支柱绝缘子户外支柱绝缘子第三章 气体中的沿面放电和高压绝缘子第第三三节节 支柱绝缘子支柱绝缘子几个支柱绝缘子串接几个支柱绝缘子串接几个支柱绝缘子串接几个支柱绝缘子串接后，沿表面的电压分后，沿表面的电压分后，沿表面的电压分后，沿表面的电压分布不均匀，一般常采布不均匀，一般常采布不均匀，一般常采布不均匀，一般常采用均匀环。用均匀环。用均匀环。用均匀环。户外支柱绝缘子户外支柱绝缘子户外支柱绝缘子户外支柱绝缘子均压环减弱了电极边均压环减弱了电极边均压环减弱了电极边均压环减弱了电极边缘的场强，还由于流缘的场强，还由于流缘的场强，还由于流缘的场强，还由于流经均压环与介质表面经均压环与介质表面经均压环与介质表面经均压环与介质表面间的分布电容电流，间的分布电容电流，间的分布电容电流，间的分布电容电流，部分补偿了介质的对部分补偿了介质的对部分补偿了介质的对部分补偿了介质的对地电容电流，使表面地电容电流，使表面地电容电流，使表面地电容电流，使表面电压分布比较均匀。电压分布比较均匀。电压分布比较均匀。电压分布比较均匀。第三章 气体中的沿面放电和高压绝缘子第第三三节节 支柱绝缘子支柱绝缘子户内支柱绝缘子户内支柱绝缘子户内支柱绝缘子户内支柱绝缘子实心或空心带棱实心或空心带棱实心或空心带棱实心或空心带棱；分为内胶装、外胶装和内外联合胶装。分为内胶装、外胶装和内外联合胶装。分为内胶装、外胶装和内外联合胶装。分为内胶装、外胶装和内外联合胶装。空心瓷件顶部隔板用来防止沿内表面闪络。空心瓷件顶部隔板用来防止沿内表面闪络。空心瓷件顶部隔板用来防止沿内表面闪络。空心瓷件顶部隔板用来防止沿内表面闪络。返回返回返回返回第四节第四节 棒形绝缘子的计算棒形绝缘子的计算第三章 气体中的沿面放电和高压绝缘子 一、干闪络电压一、干闪络电压干闪距离：棒形绝缘子两电极间的最短空气距离干闪距离：棒形绝缘子两电极间的最短空气距离干闪距离：棒形绝缘子两电极间的最短空气距离干闪距离：棒形绝缘子两电极间的最短空气距离决定了干闪络电压。决定了干闪络电压。决定了干闪络电压。决定了干闪络电压。伞形、伞数、支柱直径对干闪络电压影响不大。伞形、伞数、支柱直径对干闪络电压影响不大。伞形、伞数、支柱直径对干闪络电压影响不大。伞形、伞数、支柱直径对干闪络电压影响不大。干闪络电压接近空气间隙的击穿电压，可用棒板空干闪络电压接近空气间隙的击穿电压，可用棒板空干闪络电压接近空气间隙的击穿电压，可用棒板空干闪络电压接近空气间隙的击穿电压，可用棒板空气间隙估算气间隙估算气间隙估算气间隙估算kVlUdf9.06.5kVlUd6.0505.31kVlUd92.0508.7工频：工频工频：工频：操作冲击：操作冲击：操作冲击：操作冲击：雷电冲击：雷电冲击：雷电冲击：雷电冲击：ld干闪距离干闪距离20cm20cml ld d250cm250cm200cm200cml ld d700cm700cm20cm20cml ld d250cm250cm 湿闪络电压湿闪络电压洁净洁净表面被雨水淋湿时的沿面放电电压表面被雨水淋湿时的沿面放电电压 绝缘子表面水膜大都是不均匀且不连续的绝缘子表面水膜大都是不均匀且不连续的 有水膜的表面电导大；有水膜的表面电导大；无水膜的表面电导小。无水膜的表面电导小。第三章 气体中的沿面放电和高压绝缘子第第四四节节 棒形绝缘子的计算棒形绝缘子的计算 二、湿闪络电压二、湿闪络电压（一）淋雨时的闪络路径（一）淋雨时的闪络路径结果都是结果都是形成形成ABA电弧放电通电弧放电通道道，出现一连串的，出现一连串的ABA通道就通道就造成整个绝缘子完全闪络。造成整个绝缘子完全闪络。电压升高电压升高可能空气间隙可能空气间隙BA先先击穿击穿可能干表面可能干表面BCA先先闪络闪络 注意：注意：如雨量特别大时，如雨量特别大时，伞缘间有可能被伞缘间有可能被雨水短接而构成电弧通道雨水短接而构成电弧通道，绝缘子也将发，绝缘子也将发生完全的闪络。生完全的闪络。第三章 气体中的沿面放电和高压绝缘子第第四四节节 棒形绝缘子的计算棒形绝缘子的计算图图 3-21绝缘子湿闪沿面放电绝缘子湿闪沿面放电第三章 气体中的沿面放电和高压绝缘子第第四四节节 棒形绝缘子的计算棒形绝缘子的计算 湿闪时沿面放电的三大途径（棒型支柱绝缘子）湿闪时沿面放电的三大途径（棒型支柱绝缘子）沿湿表面沿湿表面AB和干表面和干表面BCA发展，绝发展，绝缘子缘子湿闪电压为干闪时的湿闪电压为干闪时的4050。沿湿表面沿湿表面AB和空气间隙和空气间隙BA发展，绝发展，绝缘子湿闪电压不会下降很多。缘子湿闪电压不会下降很多。沿湿表面沿湿表面AB和水流和水流BB发展，湿闪电发展，湿闪电压降到很低的数值。压降到很低的数值。第三章 气体中的沿面放电和高压绝缘子第第四四节节 棒形绝缘子的计算棒形绝缘子的计算图图 3-21（二影响湿闪电压的因素（二）影响湿闪电压的因素第三章 气体中的沿面放电和高压绝缘子第第四四节节 棒形绝缘子的计算棒形绝缘子的计算1)1)伞宽伞宽伞宽伞宽a a：较小时表面干燥区域小，：较小时表面干燥区域小，：较小时表面干燥区域小，：较小时表面干燥区域小，闪络电压低；闪络电压低；闪络电压低；闪络电压低；a a增加，湿闪电压升高增加，湿闪电压升高增加，湿闪电压升高增加，湿闪电压升高 a0.5t a0.5t，闪络离开伞表面而在伞，闪络离开伞表面而在伞，闪络离开伞表面而在伞，闪络离开伞表面而在伞边缘空气间隙中发生，湿闪电压不边缘空气间隙中发生，湿闪电压不边缘空气间隙中发生，湿闪电压不边缘空气间隙中发生，湿闪电压不再增加。再增加。再增加。再增加。2)2)伞距伞距伞距伞距t t：减小伞距能提高湿闪电压：减小伞距能提高湿闪电压：减小伞距能提高湿闪电压：减小伞距能提高湿闪电压 t t下限为下限为下限为下限为45cm45cm。3)a/t:3)a/t:一般一般一般一般a/t=0.51a/t=0.51 a a过大，不会提高湿闪电压，反而过大，不会提高湿闪电压，反而过大，不会提高湿闪电压，反而过大，不会提高湿闪电压，反而增加瓷件重量。增加瓷件重量。增加瓷件重量。增加瓷件重量。4)4)伞的倾斜角：伞的倾斜角：伞的倾斜角：伞的倾斜角：20200 030300 0 n,t 值值（二）影响湿闪电压的因素（二）影响湿闪电压的因素第三章 气体中的沿面放电和高压绝缘子第第四四节节 棒形绝缘子的计算棒形绝缘子的计算垂直安装：垂直安装：垂直安装：垂直安装：2211lElEUfl l1 1=EA+DA=EA+DA+D+D AA”+FG+FG：淋雨表面长度：淋雨表面长度l l2 2=AD+A=AD+A DD+A+A”F F：空气间隙长度：空气间隙长度E E1 1:淋雨表面闪络场强（有效值），淋雨表面闪络场强（有效值），kV/cmkV/cmE E2 2:空气间隙闪络场强（有效值），空气间隙闪络场强（有效值），3kV/cm3kV/cmE返回返回返回返回第五节第五节 瓷套管瓷套管第三章 气体中的沿面放电和高压绝缘子套管：套管：套管：套管：瓷套管是将载流导体引入变压器或断路器等电气设备的金瓷套管是将载流导体引入变压器或断路器等电气设备的金属箱内或母线穿墙时的引线绝缘。属箱内或母线穿墙时的引线绝缘。典型的强垂直分量电场，表面电压分布很不均匀，在中间法兰边典型的强垂直分量电场，表面电压分布很不均匀，在中间法兰边典型的强垂直分量电场，表面电压分布很不均匀，在中间法兰边典型的强垂直分量电场，表面电压分布很不均匀，在中间法兰边缘处电场十分集中，很易从此处开始电晕及滑闪放电。缘处电场十分集中，很易从此处开始电晕及滑闪放电。缘处电场十分集中，很易从此处开始电晕及滑闪放电。缘处电场十分集中，很易从此处开始电晕及滑闪放电。纯瓷套管以电瓷为绝缘纯瓷套管以电瓷为绝缘，结构简单、维护方便，结构简单、维护方便，目前广泛用作，目前广泛用作35kV及以下的穿墙套管和及以下的穿墙套管和10kV及以下的电器套及以下的电器套管（如变压器、断路器管（如变压器、断路器等）等）第三章 气体中的沿面放电和高压绝缘子高压套管按结构及材料的分类按结构分按结构分按主要绝按主要绝缘介质分缘介质分绝缘特点绝缘特点主要应用范围主要应用范围单一绝缘套管纯瓷套管电瓷（或有空气）35kV及以下穿墙套管10kV及以下电器用套管树脂套管树脂（或有空气）组合电器用复合绝缘套管充油套管套管内为绝缘油试验变压器套管；60kV及以下电器用充气套管套管内为SF6等组合电器用电容式套管油纸电容式油浸纸110kV及以上的穿墙套管或电器用套管胶纸电容式胶纸浸胶电容式纸包后浸胶第第五五节节 瓷套管瓷套管第三章 气体中的沿面放电和高压绝缘子第第五五节节 瓷套管瓷套管35kV35kV35kV35kV套管特点：套管特点：套管特点：套管特点：1 1 1 1）套管内壁喷铝，并用弹簧与）套管内壁喷铝，并用弹簧与）套管内壁喷铝，并用弹簧与）套管内壁喷铝，并用弹簧与导杆接触导杆接触导杆接触导杆接触 内部空气不会电晕内部空气不会电晕内部空气不会电晕内部空气不会电晕2 2 2 2）加大紧靠法兰的伞的直径和）加大紧靠法兰的伞的直径和）加大紧靠法兰的伞的直径和）加大紧靠法兰的伞的直径和瓷壁厚度瓷壁厚度瓷壁厚度瓷壁厚度 减小该处比电容减小该处比电容减小该处比电容减小该处比电容3 3 3 3）法兰到大伞的瓷壁喷铝或上）法兰到大伞的瓷壁喷铝或上）法兰到大伞的瓷壁喷铝或上）法兰到大伞的瓷壁喷铝或上半导体釉半导体釉半导体釉半导体釉 将法兰极不均匀的锐边电极将法兰极不均匀的锐边电极将法兰极不均匀的锐边电极将法兰极不均匀的锐边电极延伸到伞槽下，减弱了法兰附延伸到伞槽下，减弱了法兰附延伸到伞槽下，减弱了法兰附延伸到伞槽下，减弱了法兰附近的电场强度近的电场强度近的电场强度近的电场强度返回返回返回返回第六节第六节 线路绝缘子线路绝缘子第三章 气体中的沿面放电和高压绝缘子线路绝缘子：输配电线路固定导线用的绝缘部件线路绝缘子：输配电线路固定导线用的绝缘部件线路绝缘子：输配电线路固定导线用的绝缘部件线路绝缘子：输配电线路固定导线用的绝缘部件结构分类：针式、悬式和瓷横担结构分类：针式、悬式和瓷横担结构分类：针式、悬式和瓷横担结构分类：针式、悬式和瓷横担 一、针式线路绝缘子一、针式线路绝缘子610 kV610 kV配电线路广泛采用针式绝缘子，顶部有一线槽，导线可配电线路广泛采用针式绝缘子，顶部有一线槽，导线可用绑线绑在线槽内。用绑线绑在线槽内。2035kV2035kV2035kV2035kV的线路也有用针式绝缘子的，但由于结构尺寸和老化率高的线路也有用针式绝缘子的，但由于结构尺寸和老化率高的线路也有用针式绝缘子的，但由于结构尺寸和老化率高的线路也有用针式绝缘子的，但由于结构尺寸和老化率高，已逐渐被悬式绝缘子取代。，已逐渐被悬式绝缘子取代。，已逐渐被悬式绝缘子取代。，已逐渐被悬式绝缘子取代。第三章 气体中的沿面放电和高压绝缘子第第六六节节 线路绝缘子线路绝缘子针式绝缘子针式绝缘子第三章 气体中的沿面放电和高压绝缘子第第六六节节 线路绝缘子线路绝缘子 二、悬式绝缘子二、悬式绝缘子盘形悬式绝缘子：盘形悬式绝缘子：盘形悬式绝缘子：盘形悬式绝缘子：由铁帽、钢脚和瓷件组成，金具和由铁帽、钢脚和瓷件组成，金具和由铁帽、钢脚和瓷件组成，金具和由铁帽、钢脚和瓷件组成，金具和绝缘件用水泥胶合。绝缘件用水泥胶合绝缘件用水泥胶合。绝缘件用水泥胶合。组成串时，钢脚接入铁帽的球窝，组成串时，钢脚接入铁帽的球窝，组成串时，钢脚接入铁帽的球窝，组成串时，钢脚接入铁帽的球窝，成为软连接成为软连接成为软连接成为软连接瓷盘下表面有棱，或采用双棱瓷盘瓷盘下表面有棱，或采用双棱瓷盘瓷盘下表面有棱，或采用双棱瓷盘瓷盘下表面有棱，或采用双棱瓷盘瓷盘直径和结构高度的关系象湿闪瓷盘直径和结构高度的关系象湿闪瓷盘直径和结构高度的关系象湿闪瓷盘直径和结构高度的关系象湿闪条件下考虑棒形绝缘子的伞宽和伞条件下考虑棒形绝缘子的伞宽和伞条件下考虑棒形绝缘子的伞宽和伞条件下考虑棒形绝缘子的伞宽和伞距一样，距一样，距一样，距一样，H/DH/DH/DH/D为为为为0.50.650.50.650.50.650.50.65H H H H结构高度；结构高度；结构高度；结构高度；D D D D瓷盘直径瓷盘直径瓷盘直径瓷盘直径第三章 气体中的沿面放电和高压绝缘子第第六六节节 线路绝缘子线路绝缘子 二、悬式绝缘子二、悬式绝缘子 盘形悬式绝缘子中瓷件承受的主要是压盘形悬式绝缘子中瓷件承受的主要是压盘形悬式绝缘子中瓷件承受的主要是压盘形悬式绝缘子中瓷件承受的主要是压应力，是机械强度最高的一种绝缘子结构应力，是机械强度最高的一种绝缘子结构应力，是机械强度最高的一种绝缘子结构应力，是机械强度最高的一种绝缘子结构。盘形悬式绝缘子盘形悬式绝缘子盘形悬式绝缘子盘形悬式绝缘子结构简单，机械强度高结构简单，机械强度高结构简单，机械强度高结构简单，机械强度高，老化率低，串接成串后可在任意电压等，老化率低，串接成串后可在任意电压等，老化率低，串接成串后可在任意电压等，老化率低，串接成串后可在任意电压等级的输电线路上使用，是高压线路中应用级的输电线路上使用，是高压线路中应用级的输电线路上使用，是高压线路中应用级的输电线路上使用，是高压线路中应用最广的绝缘子。最广的绝缘子。最广的绝缘子。最广的绝缘子。第三章 气体中的沿面放电和高压绝缘子第第六六节节 线路绝缘子线路绝缘子图号 112234型号说明 X-3CXP-40CX-4.5XP-70XWP2-70SL-15/40主要尺寸(mm)H 146140146146146320 D 190190254255255120爬电距离(mm)200200270280400300工频电压(KV)干闪606075758075 湿闪303045454545 击穿9090110110120/机电破坏负荷(KN)404060707040一小时机电负荷(KN)30304552.552.5/单重(kg)3.52.65564.1第三章 气体中的沿面放电和高压绝缘子第第六六节节 线路绝缘子线路绝缘子 二、悬式绝缘子二、悬式绝缘子 棒形悬式绝缘子棒形悬式绝缘子棒形悬式绝缘子棒形悬式绝缘子分为分为分为分为瓷质瓷质瓷质瓷质和和和和复合绝缘复合绝缘复合绝缘复合绝缘子子子子两种。两种。两种。两种。不击穿，节约金属材料等优点，但因不击穿，节约金属材料等优点，但因不击穿，节约金属材料等优点，但因不击穿，节约金属材料等优点，但因瓷件受拉，很难制造出很大机械破坏负瓷件受拉，很难制造出很大机械破坏负瓷件受拉，很难制造出很大机械破坏负瓷件受拉，很难制造出很大机械破坏负荷的产品。荷的产品。荷的产品。荷的产品。第三章 气体中的沿面放电和高压绝缘子第第六六节节 线路绝缘子线路绝缘子 二、悬式绝缘子二、悬式绝缘子 与瓷质绝缘子比，复合绝缘子具有以下优点：与瓷质绝缘子比，复合绝缘子具有以下优点：与瓷质绝缘子比，复合绝缘子具有以下优点：与瓷质绝缘子