第二篇 绝缘结构设计概论
高压电机的绝缘结构设计及防电晕处理
高压电机的绝缘结构设计及防电晕处理高压电机的绕组绝缘结构设计分为高压绕组绝缘线圈的对地绝缘结构设计、高压绕组绝缘线圈的匝间绝缘设计和高压绕组线圈的辅助绝缘结构设计三个部分。
高压电机的绕组绝缘结构的主要作用是隔电，但有些部位同时也起着机械支承、固定或保护的作用。
增安型无刷励磁同步电动机高压绕组绝缘结构设计和防电晕处理是增安型无刷励磁同步电动机设计的核心部分之一。
增安型无刷励磁同步电动机一般都是大型电机，单机功率较大，电压等级为6kV、10kV和13.8kV。
电机绕组电磁线的线规载面积较大，设计采用矩形铜导线，高压绕组采用双层圈式线圈和开口槽嵌线方式的制造工艺。
高压绕组线圈的对地绝缘主要指线圈的槽部直线部分和端部部分绝缘。
在绝缘结构设计时，首先要确定绝缘单边厚度和工艺制造方式，既要考虑电因素，也要考虑机械因素，以及在生产过程中介电强度试验的积累效应，绝缘分散度和实际运行条件下的年平均老化率（绝缘性能的衰减）。
目前，即使是世界上工业较先进的国家，其电机制造工艺水平也参差不齐。
而且对于高压绕组绝缘线圈的绝缘结构设计，虽然都采用VPI真空整体浸渍绝缘处理，但在选用绝缘材料、绝缘结构方式和具体的工艺制造方法，都不完全相同，并依然保留着每个制造厂独有的传统制造工艺方法。
至今在一些电机制造厂里依然并存着数种不同的绝缘结构设计和工艺设计方案。
高压绕组线圈对地绝缘，根据槽部直线部分与端部部分是否采用同一绝缘结构，可分为连续1/2叠绕包式和复合绕包式两种。
连续1/2叠绕包式又可分为真空压力无溶剂浸渍型和热模压一次成形型。
而复合绕包式又可分为全带绕包式热模压一次成形型和箔烘卷包（直线部分）与带绕包（端部部分）热模压一次成形型，复合绕包式槽直线部分绝缘结构设计，可以用云母绝缘带1/2叠绕包，称为全带式绝缘结构；也可以用云母箔烘卷，称为箔烘卷式绝缘结构。
目前国内外电机工业高压绕组线圈的对地绝缘结构设计基本上可分为VPI真空整体无溶剂漆浸渍的环氧玻璃丝带粉云母少胶带绝缘结构和热模压一次成形的环氧玻璃丝粉云母多胶带或箔绝缘结构。
变压器的绝缘结构设计
变压器的绝缘结构设计【摘要】随着中国经济持续健康高速发展，电力需求持续快速增长，中国电力建设的迅猛发展带动了中国变压器制造行业的发展。
变压器是电力系统中极其重要的输变电设备，变压器在电力设备中属于一次设备的范畴，其行业发展与电力工业的整体发展密切相关。
变压器在电网中运行时，除承受正常状况下的电压和电流的作用外，还要承受各种短时的异常电压和电流的作用。
因此，变压器在设计和制造时，必须考虑在各种情况下有足够的安全可靠性。
【关键词】变压器；绝缘结构；设计0引言随着全球经济的快速发展，社会生活对电气的依赖程度大大提高；随着系统容量的不断增大，对电力输送系统的可靠性也要求提高，因此系统对供电设备的质量要求也比过去严格。
变压器作为电力系统的关键设备，其质量高低直接影响着这个电力系统的可靠性。
电力变压器向高电压、大容量方向发展的同时，各种产品都向高可靠性、节能型、环保型、紧凑型、个性化方向发展。
各变压器生产厂商，在研发高电压、大容量产品的同时，也在对现有产品性能进行提高。
如何设计、制造出高质量的产品，已经成为广大电力系统的客户和各大制造厂家共同关注的问题。
1研究动态国内变压器行业通过引进国外先进技术，使变压器产品品种、水平及高电压变压器容量都有了大幅提高。
国内企业生产的变压器品种包括超高压变压器、换流变压器、全密封式变压器、环氧树脂干式变压器、卷铁心变压器、组合式变压器。
此外，随着新材料、新工艺的不断应用，国内各变压器制造企业还不断研制和开发出各种结构形式的变压器。
我们可从2006年至2008年3年的数据中看出变压器行业的迅速发展。
2006年1-12月，中国变压器、整流器和电感器制造行业实现累计工业总产值120,819,509,000元，比上年同期增长了31.07%；实现累计产品销售收入116,898,938,000元，比上年同期增长了33.60%；实现累计利润总额6,240,741,000元，比上年同期增长了36.76%。
电力系统中的电力变压器绝缘设计与评估
电力系统中的电力变压器绝缘设计与评估随着电力工业的发展，电力变压器作为电力输送和分配的重要设备，在电力系统中扮演着至关重要的角色。
而电力变压器的绝缘设计与评估，直接影响着其性能和可靠性。
本文将围绕电力变压器的绝缘设计和评估展开讨论，从绝缘材料选择、绝缘结构设计以及绝缘性能评估三个方面进行深入探讨。
一、绝缘材料选择绝缘材料是电力变压器绝缘设计的核心，直接影响着电力变压器的工作性能。
在绝缘材料的选择上，通常需要考虑以下几个因素：1. 绝缘材料的耐电压能力：电力变压器在运行时会承受高压电力的作用，因此绝缘材料需要具备足够的耐电压能力，以确保其不会发生击穿现象。
2. 绝缘材料的介电损耗：介电损耗是指绝缘材料在电场作用下转化为热能的能力，而过高的介电损耗会导致电力变压器的温升过高，降低其工作效率。
3. 绝缘材料的机械强度：电力变压器在运行时会承受较大的机械压力，因此绝缘材料需要具备较高的机械强度，保证变压器的结构稳定性和安全性。
考虑到上述因素，常用的绝缘材料包括油纸绝缘、干式绝缘和有机高分子绝缘材料等。
不同的绝缘材料在电力变压器中具备不同的优势和适用范围，选取合适的绝缘材料对于电力变压器的正常运行至关重要。
二、绝缘结构设计绝缘结构设计是电力变压器绝缘设计的重要方面，其目的是为了提供足够的绝缘距离，防止电力系统中的放电事件和击穿现象发生。
良好的绝缘结构设计能够提高电力变压器的电气强度和电介质强度，保证其长期稳定运行。
在绝缘结构设计中，需要考虑的主要因素包括绝缘层厚度、绝缘间隙和绝缘面积等。
适当增加绝缘层的厚度和绝缘间隙的距离能够提高绝缘性能，降低放电和击穿的概率。
同时，合理设计绝缘面积可以提高绝缘能力，减少绝缘表面的局部放电现象。
除了上述因素外，还需要考虑绝缘结构的制造工艺和可行性。
绝缘结构的加工和安装需要考虑工艺的可行性和成本的控制，以确保绝缘结构的质量和可靠性。
三、绝缘性能评估绝缘性能评估是电力变压器绝缘设计的最后一步，其目的是验证绝缘设计的合理性和准确性，确保电力变压器的工作性能达到设计要求。
《电气绝缘结构设计》资料终结无敌秒杀版
电气绝缘结构设计原理电气绝缘结构设计复习资料课程要求：绝缘结构中基本电场，特别是平板和圆柱体两种电场在绝缘结构中的应用；理解电场调控方法和绝缘结构按电场分类及其特性；能够正确分析介质中的电场分布，局部放电、击穿和界面放电现象。
充分认识试验对绝缘结构设计的重要性，重视制造与设计的相互依存关系，熟悉若干典型绝缘试验方法和要求，以及绝缘试验中性能参数的相互关系，从而能对设备或产品的性能或老化作出一定的评价。
熟悉基本数据、计算公式和试验曲线在绝缘结构设计中的应用，掌握设计参数的选择和设计原理；理解绝缘结构对绝缘材料和制造工艺的基本要求，以及材料、工艺与设计的关系；（一）SF1)ABB国际:国内:ABB、电容器电感器生产1000kV并联电容器。
（六）电缆及附件电缆-----油纸、塑料和橡胶；电缆附件-----电缆接头和终端日本、西欧最高达500kV，我国只达到220kV。
绝缘问题：1）绝缘材料；2）制造工艺；3）附件的应力锥（七）套管-----变压器套管和穿墙套管西门子等生产交流1000kV、直流800kV；我国可生产交流500kV；研制出交流1000kV，特、超高压直流产品正在研制。
（八）换流器件（晶闸管换流阀）送电容量500万kW=5GW,电流3125A，∅125阀片送电容量640万kW=6.4GW,电流4000A，∅150阀片（九）电动机--直流和交流（异步、同步、变频）:消耗70%的电能，特别是工业消耗一、电力设备绝缘配合和试验电压1.1电力系统过电压1.1.1术语标称电压(nominal voltage)：系统设计时选用的相间电压有效值，实际上就是标准电压，如:3kV、6kV、10kV、35kV、63kV、110kV等。
过电压(over voltage)：是指发生在当系统中某点相对地或相间电压超过正常值。
五种过电压：1)持续/工频过电压 2)暂时过电压--几ms~几s3)瞬态过电压 4)雷电过电压 5) 组合过电压1.1.2内部过电压：由于电力系统内部能量的转化或传递引起的过电压过电压的基准值相对地：1p.u.=2/3U m(工频最高过电压)相间：1p.u.=2U m1)持续/工频过电压(1.5 p.u，50s时间长)a.空载长线路的电容效应：长空载线路的对地电容与末端波反射的协同效应.b.甩负荷引起的工频过电压：甩负荷后发电机的空载高电势以及线路的电容效应c.不对称短路引起的工频过电压：一般情况下，是单相接地故障引起的健全相电压升高，相电压升为线电压→即升至3倍.2)谐振过电压a.系统中不带磁芯的线性电感元件与电容元件形成串联谐振b.铁磁元件的磁饱和引起的过电压c.传递过电压d.高频谐振过电压3)操作过电压(40p.u，10ms)：一般是合闸电容(峰值电压)、切断电感(峰值电流)a.单频/双频振荡回路→直流电源合闸时，系统中的LC之间发生的单频/双频振荡回路的过渡过程(继电保护容易引起)b.空载线路的分/合闸过电压：空载线路的正常的分/合闸操作和自动重合闸c.切除空载变压器时的过电压d.弧光接地过电压：非故障相最高3.5p.u,故障相最高2p.u1.1.3外部过电压(雷电过电压)---6p.u，100us90%是雷电带负电放电； 5%是雷电带正电放电；3%是雷电带负电，避雷器放电； 2%是雷电带正电，避雷器放电避雷器：电气与电网共同运行，连在一起，一般作绝缘体避雷针：非电器，与电网不相连输电线路的是感应过电压雷击塔顶的过电压可能出现“闪络”雷击导线的过电压1.2绝缘配合1.2.1基本术语系统最高电压：系统在正常运行条件下，任一时刻任一点，出现的最高线间电压有效值设备的最高电压≥系统的最高电压标幺值：设备最高工作电压峰值(p.u.=2/3U m)内绝缘：不受大气及其他外部条件，如：污秽、湿度、虫害等，影响设备的内部的固、液、气体的绝缘部分外绝缘：承受电压作用，并受大气及其他外部条件影响户内外绝缘：不受气候影响的外绝缘，因为主要在建筑物内运行户外外绝缘：受气候影响的外绝缘，因为主要在建筑物外运行自恢复绝缘：试验后引起破坏性放电后，可完全恢复绝缘性能(一般是气体/液体击穿)，一般是外绝缘非自恢复绝缘：试验后引起破坏性放电后，失效或者不完全恢复绝缘性能，一般是内绝缘1.2.2避雷器及其特性避雷器：放电器，并联在被保护设备附近，当过电压值达到避雷器动作电压时，避雷器将过电压能量泄入大地，同时将过电压限制在某一水平，即避雷器的残压值。
线缆产品的绝缘结构总论
线缆产品的绝缘结构总论—绝缘结构的类型分析线缆产品的绝缘结构、型式类型很多，但通常以工艺方式分类，例如绕包式、挤包式、涂包式等等。
事实上工艺方式类型的取舍，首先取决于产品设计者采用何种材料，然后再兼顾到产品对绝缘层的性能要求，因此上列三项是必须三位一体、统一考虑的。
一、绕包式绝缘结构1，绕包式是相对最容易、也是最古老的一种工艺方式，1836年世界上第一根低电压电力线就是用橡皮带包在铜线上构成的。
后来发展为用生橡胶带纵包、接口处压实并经硫化后形成了既有弹性，又相对密封的橡皮绝缘电线。
之后又陆续地开发了纸带绕包绝缘的电话电缆（1885年），用多层纸带绕包后经真空干燥并浸渍电缆油而构成的油浸纸绝缘电力电缆（1890年），直至1917年开发出纸绝缘充油高压电缆（70kv）。
所以，在高分子合成材料没有研究开发出来并应用于线缆产品之前（二十世纪四十年代），绕包式是线缆产品绝缘结构的主体。
2，由于石化工业的爆炸式发展促进了热塑性高分子材料的大量涌现——品种多、价格低、货源广，以及随之而来的挤塑技术和设备的不断开发，挤包工艺方式的众多特点是绕包式无法比较的。
因此，到目前为止，只有电磁线中的绕包线，以及部分高温导线和软型防火电缆等仍采用绕包式绝缘结构。
绕包式可分为纤维绕包与纸带或合成树脂薄膜等绕包两种。
（1）纤维绕包：用多根纤维并丝后以很小节距绕包在导体上。
采用的材料有棉纱、天然丝（仅用于低压高频电工、电子设备、仪表中）和合成纤维、玻璃纤维等。
用于匝间电压较高的电机、变压器内的绕包线，一般采用二种措施来提高其耐电压性和密封性，一是绕包的导线采用漆包铜线，二是绕包后经过浸渍绝缘漆、并经过加热固化。
（2）带式绕包：将一定宽度的绝缘带材以规定的节距分层绕在导线上而成。
绕包的层数根据产品的要求，如绕包线一般只有几层，而纸绝缘电力电缆有十几层、而高压充油电缆则有一百多层。
所用的带材有绝缘纸、合成树脂漆膜带（有不同耐温等级的很多品种）和粉云母复合带等。
电力变压器的绝缘材料与绝缘结构设计
电力变压器的绝缘材料与绝缘结构设计电力变压器作为电力系统中重要的电气设备，其性能直接关系到电力传输的安全和稳定。
而变压器的绝缘材料和绝缘结构设计是保证其正常运行的关键。
一、绝缘材料的选择绝缘材料是保证电力变压器绝缘性能的重要因素，它需要具备良好的电气绝缘性能、机械强度和耐热性。
目前常用的绝缘材料主要包括绝缘纸、绝缘漆和绝缘塑料。
绝缘纸是一种由纤维素纤维制成的片状材料，具有良好的电气绝缘性能和机械强度。
它通常被用作变压器的绝缘层，能够有效地阻止电流的流动，防止漏电和短路事故的发生。
绝缘漆是一种在绝缘材料表面形成绝缘层的涂敷材料，具有很高的电气绝缘性能和耐热性。
它能够在高温下保持电力设备的绝缘性能，从而有效地提高变压器的运行可靠性。
绝缘塑料是一种聚合物材料，具有优良的电气绝缘性能和机械强度。
它通常被用作电力变压器的外壳材料，能够保护内部绝缘材料免受湿气、污染物和机械损伤的影响。
二、绝缘结构设计的原则绝缘结构设计是指电力变压器内部绝缘材料的排列和组合方式，它需要考虑电力设备的电气特性、机械强度和热分布等因素，以确保变压器的正常运行。
首先，绝缘结构设计应符合电力设备的电气特性。
电力变压器是通过绕组实现能量转换的，因此绝缘结构需要满足不同电压等级和功率等级的需求。
此外，绝缘结构还要考虑变压器的绝缘等级和安全间隙等参数，以确保其电气绝缘性能满足要求。
其次，绝缘结构设计应考虑电力设备的机械强度。
由于电力变压器通常处于高温高压的工作环境中，其绝缘结构需要具备良好的机械强度，以承受外部载荷和内部电场压力。
因此，在绝缘结构设计中需要选择合适的绝缘材料和合理的结构布局，以提高变压器的机械强度和抗震性能。
最后，绝缘结构设计应考虑电力设备的热分布和散热性能。
在电力变压器的运行过程中，会产生大量的热量，如果热量不能及时散发，将会导致温升过高，进而影响绝缘材料的性能和寿命。
因此，在绝缘结构设计中需要合理选择散热器和风道等散热设施，以提高变压器的散热性能和运行稳定性。
绝缘结构设计原理课程设计
绝缘结构设计原理课程设计绝缘结构设计原理课程设计专业：高电压与绝缘技术班级：姓名：学号：设计题目：330KV 油纸/胶纸电容式变压器套管一 技术要求：额定电压 330KV额定电流 300A最大工作电压363KV1Min 工频试验电压510KV干试电压670KV湿试电压510KV1.2/50μs 全波冲击试验电压1175KV二 设计任务：1、确定电容芯子电气参数绝缘层最小厚度min d绝缘层数n极板上台阶长度1λ极板下台阶长度2λ接地极板长度n l接地极板半径n r零序极板长度0l零序极板半径0r各层极板长度x l各层极板半径x r套管最大温升θ∆套管热击穿电压j U2、选出上下套管并进行电气强度校核3、画出r E r -分布图画出极板布置图电容式套管的结构概述电容式套管具有内绝缘和外绝缘。
内绝缘或称主绝缘，为一圆柱形电容芯子，外绝缘为瓷套。
瓷套的中部有供安装用的金属连接套筒，或称法兰。
套管头部有供油量变化的金属容器称为油枕。
套管内部抽真空并充满矿物油。
套管的整体连接(电容芯子、瓷套、连接套筒和油枕等的连接)有两种基本形式，即用强力弹簧通过导杆压紧得方式(大多用于油纸式电容套管)以及用螺栓在连接处直接卡装的方式(大多用于胶纸式电容套管)。
连接处必须采用优质的耐油橡皮垫圈以保证套管的密封(不漏油和不使潮气侵入)，要有一定的机械强度和弹性。
油纸式电容套管内部有弹性板，与弹簧共同对因温度变化所引起的长度变化起调节作用，以防密封的破坏。
套管除主体结构外，还有运行维护所需要的装置，如在油枕上装有油面指示器，联接套筒上装有测量用的接头(运行时和联接套筒接通)，取油样装置及注油孔等。
电容式套管的瓷套是外绝缘，同时也为内绝缘和油的容器。
变压器套管上瓷套表面有伞裙，以提高外绝缘抵抗大气条件如雨、雾、露、潮湿、脏污等的能力，下瓷套在油中工作，表面有棱。
胶纸式变压器套管无下瓷套。
电容套管的电气计算电容芯子设计电容芯子内部是按轴向场强均匀分布的原则设计的，即各绝缘层的电容相等以及各极板间的长度差相等，而绝缘厚度不等。
高压电机定子绕组绝缘结构的设计
高压电机定子绕组绝缘结构的设计作者：包蕾来源：《硅谷》2008年第17期[摘要]介绍高压电机定子绕组匝间绝缘结构、对地绝缘结构及其设计方法以及防晕的措施，并应用于10500V三相同步发电机上，获得成功。
为高压电机定子绕组绝缘结构提供设计思路。
[关键词]高压电机定子绕组绝缘结构设计方法中图分类号：TM3 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)0910016－02一、概述随着人们生活质量的提高和工业发展需求，电力需求呈逐年上升趋势。
电力供应缺口严重地制约了中小型企业尤其是三资企业和乡镇企业的生产发展，工业用电的计划配给使得超计划用电的费用高的离谱，供电的品质又差，说不定在某个时间突然给你一个停电。
为使生产用电有保障，许多企业纷纷添置自备电源。
在这种形势下，为改善地方局域网的供电质量，在经济上及时抓住电力紧缺的商机，各地方电力部门开始建造调峰电站，能改变电力结构，推动工业发展，如余热调峰电站、天然气调峰电站、抽水蓄能调峰电站。
一个时期后，这种投资少、见效快、回收期短的调峰电站在经济发达地区迅速蔓延开来。
为进一步减少投资，电站设计时，多采用10.5kV级以上的高压发电机组。
因此高压电机在经济建设中所起的作用越来越重要，对高压电机的需求量越来越多，同时对高压电机的技术水平的要求也越来越高。
高压电机中绝缘系统占有非常重要的地位。
它在很大程度上决定着高压电机的运行寿命和运行可靠性。
而作为高压电机心脏的定子绕组绝缘则更受人们的瞩目和重视。
高压电机绝缘系统的技术水平在很大程度上是由其所用绝缘材料与所选绝缘结构决定的。
对于高压电机来说，其绝缘系统水平的提高就意味着电机整体水平的提高。
二、高压电机定子绕组的绝缘结构高压定子绕组一般采用多匝框式结构，高压电机定子绕组的绝缘结构主要包括匝间绝缘的选定、对地绝缘厚度及材料的确定及防电晕措施。
（一）匝间绝缘的选定定子绕组制造和运行过程中，当操作过电压陡波侵入时，其匝间过电压比每匝工作电压约高20倍以上，有可能使匝间绝缘击穿。
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绝缘：有机材料、老化性能差，主要薄弱环节 50％～80％电力系统停电故障由绝缘故障（热击穿、电击
穿）引起，如：发电机线圈绝缘、变压器匝间绝缘、线路绝缘 子表面污秽闪络。
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课间休息
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第二章 基本知识概述
1、绝缘材料的四大参数
第二篇 绝缘结构设计原理
•郑晓泉 教授（Ph.D）博导 •西安交通大学 •电力设备电气绝缘国家重点实验室
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第一章 绝缘结构设计概论
一、绝缘结构概念和设计意义 二、绝缘结构设计的基本要求 三、绝缘结构运行中的影响因素 四、绝缘结构分类 五、本课程目的和任务 参考文献
介质电容
Cx
=
ε rε 0 A d
d
空气电容
A
C0
=
ε0A d
Εr定义为同尺寸介质电容与空气
d
电容之比
Cx C0
= εr
A
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（4）体积电阻率ρv 1)定义：单位体积的绝缘电阻Ωcm，或Ωm
a 定义：
tan δ D
=
IR IC
= U /Rp U/ 1
=1 ωRpC p
ωC p
b 电缆对tanδ的要求
由于tanδ是导致绝缘发热的 主要因素之一，高压电缆需要 极低的tanδ。
IC
IC
IR
Cp
U Rp
δ
IR
U
（a）
（b）
图 4－16 并联等效电路及相量图
(a) 并联电路模型 (b) 相量图
tan δ D
刘子玉，谢衡堃《电气绝缘结构设计原理》中册， 机械工业出版社，199*
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一、绝缘结构概念和设计意义
1、设计过程 产品技术条件 or 使用要求
合理确定结构 选用材料 材料性能和结构 相互协调充分发挥产品作用
2.2－11
3）平板电场
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3、双层介质电场分布
双层平板，双层同轴，双层球壳
（1）双层平板
由公式
C1
=
ε r1ε 0 A d1
Q1
=
C1U1
=
ε r1ε 0 AU1 d1
C2
2、基本电场结构及其特征
球形电场，柱形电场，平板电场
1）球形电场
公式
E
=
Q 4πε rε 0 r 2
电场与电压关系
2.2－1
r0 R r
∫R
U = E(r)dr =
Q
(1 − 1 )
r
4πε rε 0 r R
2.2－2
将2.2－2带入2.2－1得
Emax
=
U r (1 −
r0
)
R
2.2－3
Emax
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四、绝缘结构分类
1、按耐热分级：Y90ºC、A105ºC、E120ºC、 B130ºC、F155ºC、H180ºC、C220～250ºC
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=1 ωR pC p
=1 ωC p
⋅1 Rp
两边同乘以U2，则U2/Rp=w
U 2 ⋅ ωC p tan δ
=U2 Rp
= Wm
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（3）介电常数ε
ε= εrε0 ， ε0＝8.85×10-12 F/m 1）相对介电常数 2）真空介电常数 3）电缆（任何一种）对绝缘材料εr的要求 εr→ 1
目标 （1）高压设备：均匀电场，把钢用在刀刃上，以最低的投资，获
得最佳的 性能和收益。电场设计－￫热校核 （2）地压设备：热因素为主，热老化导致绝缘热击穿。 例如：航天、航空、航海等，电缆的寿命要与运载工具寿命相匹 配，可靠性是第一位的，一般工业品寿命要求较高：比如光纤光 缆 寿 命 要 求 35 年 ； 一 般 电 器 25 年 ； 一 次 性 武 器 系 统 要 求 存 储 稳 定，使用时有100％可靠性；家用电器安全性要求使用年限10年。 民用船类10年。 充分认识运行环境： （1）一般环境：电、热（等级：Y/A/E/B/F/H/C）、机械 （2）设备安装环境：
2、基本电场结构及其特征
EB
tanδ
（1）球形电场；
（2）柱形电场；
ρv
ε
（3）平板电场。
3、双层介质电场分布
（1）双层平板 （2）多层柱壳 （3）多层球壳
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1、绝缘材料的四大参数
=
U r0 (1 −
r0 ) R
2.2－4
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孤球电容
据Q＝CU，由2.2－2可方便得出电容计算公式
Q = 4πε r ε 0 = C U 1−1
r0 R
2.2－5
对于孤球，R＝∞，可得
E= U r ln R r0
最大电场 据关系
Emax =
U R
r0 ln r0
τ = CU
得电容公式
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2.2－7 2.2－8
r0 R r
2.2－9
2.2－10
C = τ = 2πε rε 0 U ln R r0
0.1
3.6 1011
PE XLPE 43.6 37.8
0.02 0.06
2.11 2.11 1017 1016
复合纸 高压电缆油 SF6 Air
120 35kV/2.5mm 6.9 3
～
0.08 0.15 （80ºC）
07.5 0
2.8 2.3
1.002 1
1014
∞∞
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课程目的和任务
（4）明确试验对于绝缘结构的重要意义，熟悉典型绝缘（不同电 缆结构）试验方法和要求，具有创新设计能力； （5）熟悉某些基本数据、计算公式和实验曲线在实际电缆设计工 作中的应用；掌握设计参数的选择和设计计算原理；熟悉电性结构 的设计参数、计算方法和大致尺寸；明确电缆设计中的技术经济指 标和可靠性含义。
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1）地域（南方、北方，最高温度，最低温度，气压）； 2）区域（地上、地下，深海、浅海，同步轨道、低轨道）； 3）安装方式（架空、埋地、沟道、巷道）。
充分考虑以后维修方便
（1）维修走廊（设计中的敷设要求） （2）结构中的维修要求，方便拆卸。
气绝缘测试技术，高电压技术 （2）会进行电场计算和调整 （3）熟悉绝缘材料性能（物理和化学、老化） （4）熟悉制造工艺和设备 （5）熟悉试验方法和指标（GB和IEC）
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二、绝缘结构设计的基本要求
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三、绝缘结构运行中的影响因素
1、导致绝缘破坏的原因 （1）电力系统内部过电压和外部过电压导致的击穿（不可逆）和 闪络（可逆）。 （2）长期工作电压下的局部放电和电老化，绝缘的电晕腐蚀和树 枝状（电树枝、水树枝、电化学树枝）老化。 （3）长期工作电压下的热击穿。 （4）长期负荷下的热老化（低压电器、电机）。 （5）机械负荷或电磁力，离心力、振动或冲击力所导致的绝缘机 械损伤，腐蚀或松散开裂。 （6）绝缘或其他材料之间热胀冷缩不同导致的绝缘蠕动或开裂。 （7）绝缘在长期工作电压下的电化学作用，例如直流和低频电压 下的电解作用。
击穿强度EB ，介质损耗因数tanδ，介电常数ε ，体积电阻率ρ （1）击穿强度EB EB 与电极形式有关，均匀电场下才能获得材料的电气强度性能
a)球形电极
b) 柱状电极
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（2）介质损耗因数tanδ
R=ρ d Ω
2）量纲
A
d
ρ = R AΩm
A
d
3）电缆对绝缘电阻率要求
ρv→ ∞
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几类绝缘介质材料的典型电气参数
EB kV/mm
tanδ%
ε ρvΩcm 70ºC
PVC 20
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绝缘结构运行影响因素 （8）环境作用影响：大气条件或有害气氛，化学物（如臭氧、氟、 氯、氧化氮、氧化硫、硫化氢、酸、碱和溶剂）的腐蚀、辐射作 用。 （9）工业污秽，导电性化学污染物，海水、盐雾 （10）生产中造成的绝缘缺陷：杂质和微孔缺陷，绝缘原始性能 不佳和相容性差，装配中的机械损伤。 （11）运行不当及外力损伤