高电压课程设计

《高电压课程设计》高电压外绝缘及选择

指导教师：***

班级：电铁1132班

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高电压外绝缘及其选择

内容提要

本文将根据高电压所学知识以及在网上所查一些资料针对高压输变电设备面临的外绝缘问题，针对复杂大气环境下对输电线路的一些影响因素、措施分析和如何选择提高电晕起晕电压的方法。

关键字：外绝缘、电晕、闪络

目录

1.输电线路外绝缘 (2)

1.1高电压外绝缘分类 (2)

1.2外绝缘的防护 (3)

2.气体放电 (3)

2.1电晕放电 (3)

2.1.1起始电晕电压 (4)

2.2抑止电晕的措施 (5)

3.绝缘子的击穿与闪络 (5)

3.1绝缘子闪络 (5)

3.1.1闪络 (5)

3.1.2绝缘子的干闪与湿闪 (6)

3.1.3 绝缘子的污闪 (6)

3.2防止闪络措施 (7)

4大气环境对输电线路的影响 (8)

4.1大气环境对输电线路的影响 (8)

1.输电线路外绝缘

1.1高电压外绝缘分类

高压绝缘分为内绝缘和外绝缘，所谓外绝缘是指高压设备外壳之外，所有暴露在大气中需要绝缘的部分。外绝缘的主要部分是户外绝缘，一般由空气间隙和各种绝缘子构成。而外绝缘的主要有裸导线和外有绝缘层的导线组成，而在高压输电线路中主要用的就是裸导线，所以这里主要研究裸导线所引起的一些反应。由于裸导线周围都充满了空气，而空气是一种低廉的绝缘材料，工程上通常采用

空气介质作为电气设备的外绝缘（设备外壳外部的绝缘）和架空线路的绝缘。在气体电介质中，除了空气外，工程上还大量采用六氟化硫（SF6）气体作为绝缘介质，SF6气体通常作为电气设备的内绝缘（设备外壳内部的绝缘）。

SF6气体是一种无色、无味、无臭、无毒，不燃的不活泼气体，化学性能非常稳定，对金属及绝缘材料无腐蚀作用，液化温度较低。目前不仅广泛应用于高压断路器、高压电缆、高压电容器、高压互感器、高压套管等电气设备中，还被广泛应用于各种组合电气设备中，如全封闭组合电器或全封闭气体绝缘变电站（GIS）中。这些组合设备具有很多有点，可大大缩小占地空间，简化运行维护等。并且SF6分子具有很强的电负性，容易吸附电子变为负离子。

1.2外绝缘的防护

对于外绝缘的防护，主要用的装置时气体绝缘变电站（GIS）。全封闭SF6气体绝缘变电站(GIS),是将除变压器以外的整个变电站的高压电力设备及母线封闭在一个接地的金属壳内，壳内充以3至4个大气压的SF6气体作为相间和相对地的绝缘。GIS变电站过电压保护特点：（1）GIS绝缘的伏秒特性比较平坦；（2）GIS变电站的波阻抗远比架空线路低，这对变电站的侵入波保护有利；（3）GIS 变电站结构紧凑，设备之间的电气距离小，避雷器离被保护设备较近，防雷保护措施比敞开式变电站容易实现；（4）GIS绝缘完全不允许发生电晕，一旦发生电晕将立即击穿。

2.气体放电

2.1电晕放电

由于裸导线周围充满了空气，所以易使周围空气发生自持放电 P5（外部电压升高到一定程度电流急剧增加伴随着发光发声，也就是电晕）。在极不均匀电场中，间隙中的最大场强与平均场强相差很大，以至当外加电压及其平均场强

还较低的时候，曲率半径较小电极附近空间的局部场强已很大，在这局部强场区的空气会首先发生自持放电，称为电晕放电。发生电晕放电时，曲率半径较小的电极附近会出现淡蓝色的发光层，同时伴随轻微的“咝咝”的放电声,严重时还可嗅到臭氧的气味。

电晕放电会带来许多不利的影响。 电晕放点会产生光、声、热效应以及化学方应产生的能量。电晕放电过程中放电产生的高频电池波对周围的无线电通讯，广播信号和电气预测造成影响。电晕放电产生的化学反应会有一定的腐蚀作用。

2.1.1起始电晕电压

起始电晕电压又称临界电压，是开始发生电晕放电时的电应的电场强度称为起始电晕场强或临界场强。

实际电器绝缘设备的结构比较复杂，电极形状与表面形态及各种因素的影响比较大，准确计算电晕起始电压比较困难，因此在工程上常采用皮克（F.W.Peek ）经验公式来计算电晕起始电压。

经验公式表达式为 δ

δr m m E C 3.01(3021+=

公式中r-----起晕导线的半径，cm

δ----空气的相对密度 1m ---导线表面的粗糙系数，根据不同情况，约在0.8-1.0之间。光滑导线取1

2m ----气象系数，根据不同气象情况 约在0.8-1.0之间好天气时取1.0

算得C E 后就不难根据电极布置求得电晕起始电压了c u r

h r E u c c 2ln = 对于距离为D 的两根平行导线（D 远大于r ），则可写出 r

D r

E u c c ln =

对于三相输电导线，上式中的c u 相电压，D 为导线的几何间距

3312312D D D D 2.2抑止电晕的措施

1. 建设超高压输电线路

2. 采用分裂导线

3. 高压电器采用空心薄壳

4. 扩大尺寸的球面或旋转椭圆面等形式的电极

5. 发变电站里采用管型空心硬母线等

3.绝缘子的击穿与闪络

3.1绝缘子闪络

当绝缘体受潮或受到过高的温度、过高的电压时，可能完全失去绝缘能力而导电，称为绝缘击穿或绝缘破坏

3.1.1闪络

闪络是指固体绝缘子周围的气体或液体电介质被击穿时，沿固体绝缘子表面放电的现象。其放电时的电压称为闪络电压。发生闪络后，电极间的电压迅速下降到零或接近于零。闪络通道中的火花或电弧使绝缘表面局部过热造成炭化，损坏表面绝缘。

沿绝缘体表面放电的破坏性放电叫闪络，沿绝缘体内部的放电叫做击穿