2.5沿面放电

Second level,高电压技术精品资源共享课程,Second level,重庆电力高等专科学校,1.1,绝缘材料的电气性能,高电压技术精品资源共享课程,Second level,重庆电力高等专科学校,1.1,绝缘材料的电气性能,高电压技术精品资源共享课程,Second level,高电压技术精品资源共享课程,Second level,重庆电力高等专科学校,1.1,绝缘材料的电气性能,高电压技术精品资源共享课程,Second level,重庆电力高等专科学校,1.1,绝缘材料的电气性能,高电压技术精品资源共享课程,Second level,高电压技术精品资源共享课程,2.2,均匀电场中气体的击穿过程,2.3,不均匀电场中气体的击穿过程,气体绝缘材料及其击穿特性,2.1,气体中带电质点的产生与消失,2.4,冲击电压下气体的击穿过程,2.5,沿面放电,2.5,沿面放电,2.5,沿面放电,重庆电力高等专科学校,【,学习任务,】,了解气体沿面放电和闪络的现象，熟悉各类绝缘子沿面放电的特点，了解提高各类绝缘子闪络电压的方法。,1.2,气体绝缘材料及其击穿特性,气体放电：气体中流通电流的各种形式。,工程上将击穿和闪络统称为放电。,2.5,沿面放电,套管,悬式绝缘子,支柱绝缘子,绝缘子是将处于不同电位的导体在机械上固定，在电气上隔绝的一种使用数量极大的高压绝缘部件。,主要有,套管、支柱绝缘子、悬式绝缘子,等 。,2.5,沿面放电,沿面放电：,当带电体电位超过一定值时，常常在固体介质和空气的交界面上出现的放电现象。,闪络：,当沿面放电发展为贯穿性空气击穿时，称为沿面闪络。沿面闪络时的临界电压称闪络电压。,2.5,沿面放电,电力系统不少绝缘事故均是沿面闪络造成的。所以研究它的放电机理和规律对电气设备的设计和安全运行都有重大的现实意义。,（一）均匀电场中的沿面放电,U,闪,U,b,纯空,原因？,2.5,沿面放电,1.,表面吸潮,一层水膜,离子电导,在,E,作用下,向电极运动,电极附近,E,电极间,E,电极附近首先游离,U,闪,因此,与绝缘材料表面吸潮性有关,与离子移动累积电荷,导致沿面闪络电压低于空气间隙的击穿电压。,2.,表面污秽,表面有毛刺、裂纹,表面电阻不均匀,引起局部,E,首先游离,U,闪,3.,电极和固体介质接触不良有气隙，形成分层介质,气,=1,介,4,气体中,E,首先游离,局部放电,带电质点从气隙逸出到介质表面,畸变原,E,变成不均匀电场,U,闪,越易吸湿的固体，沿面闪络电压越低。如玻璃、陶瓷。,由于表面水分中离子沿电场移动需要时间，因此工频和直流电压下的沿面闪络电压比冲击电压下低。,工程中绝大多数是极不均匀电场的沿面放电。,2.5,沿面放电,（一）均匀电场中的沿面放电,导电杆,（电极）,固体介质,（电工陶瓷）,法兰,（接地极）,导电杆,固体介质,法兰,二、极不均匀电场中的沿面放电,1,、套管的沿面放电（电场具有强垂直分量）,2.5,沿面放电,放电发展过程可大致分为三个阶段,电晕放电 细线状辉光放电 滑闪放电,放电形成平行向前伸展的许多细光线,法兰的边缘先出现浅蓝色的电晕放电,较明亮的浅紫色的树枝状火花,1,、套管的沿面放电（电场具有强垂直分量）,套管沿面放电的解释,由于电场的强垂直分量，使得流过体积电阻,r,2,和电容,C,的电流分量大，流过表面电阻,r1,的电流逐渐减小。法兰附近沿介质表面电流密度最大，电位梯度也最大，因此最先出现初始的沿面放电。,在电场强垂直分量的作用下，带电质点撞击介质表面，引起局部温升，导致热游离，从而带电质点剧增，电阻剧降，通道迅速增长，即滑闪放电,热游离是滑闪放电的重要特征,固体介质处于极不均匀电场中，且界面电场的垂直分量比平行于表面的切线分量大得多。,r1:,套管表面单位面积的表面电阻，,r2:,单位面积的体积电阻，,C :,单位面积与导电杆间的电容。,提高套管沿面闪络电压的方法,1,、减小,C,值，,如加大法兰处套管外径，或采用瓷,-,油组合绝缘结构。,2,、 减少法兰附近的瓷表面的电阻率，,在此处涂半导体漆或上半导体釉，以改善电位分布。,1,、套管的沿面放电（电场具有强垂直分量）,2,、支柱绝缘子的沿面放电,(,电场具有弱垂直分量）,母线（电极）,固体介质,（电工陶瓷）,法兰（接地极）,电极,电极,固体介质,(a),(b),电力线,支持绝缘子表面电场的垂直分量小，沿固体介质表面没有较大的电容电流流过，放电过程中不会出现热游离现象，故没有明显的滑闪放电。,因而垂直于放电发展方向的介质厚度对放电电压实际上没有影响。,在这种情况下沿面放电电压比同电极结构下纯空气间隙放电电压降低不多。,二、极不均匀电场中的沿面放电,1,、增高支柱绝缘子，加大极间距离,2,、装设均压环,提高支柱绝缘子沿面闪络电压的方法,例如：高,3.3m,的支柱绝缘子，干闪电压为,588kV,，顶部加装直径为,1.5m,的均压环后，干闪电压提高到,834kV,。,2,、支柱绝缘子的沿面放电,(,电场具有弱垂直分量）,3,、悬式绝缘子的沿面放电,(,电场具有弱垂直分量）,悬式绝缘子串的表面电场的垂直分量也很小（与支柱绝缘子一样），沿固体介质表面也没有较大的电容电流流过，放电过程中不会出现热游离现象，故没有明显的滑闪放电。,因而垂直于放电发展方向的介质厚度对放电电压实际上没有影响。,沿面闪络电压则随绝缘子片数的增多而提高。,二、极不均匀电场中的沿面放电,绝缘子串的电压分布很不均匀,使用均压环来改善绝缘子串的电压分布,绝缘子串,（钢化玻璃）,均压环,四分裂导线,图,1-43 500kV,线路的绝缘子串,3,、悬式绝缘子的沿面放电,湿闪：,表面洁净的绝缘子在淋雨时的闪络；,干闪：,表面干燥、洁净的绝缘子发生的闪络；,污闪：,表面脏污的绝缘子在受潮情况下的闪络；,绝缘子的三种闪络方式,要提高绝缘子的湿闪电压，必须在绝缘子外形设计时使淋雨状态下（实验室湿闪试验时取淋雨角为,45,以模拟较严重的自然降雨情况）,介质表面有一部分不直接受雨淋,。,为此户外绝缘子都有,伞裙,。绝缘子伞裙突出于主干直径的宽度与伞间距离之比，通常取,12,。,A,B,C,A,B,三、淋雨时绝缘子的沿面放电,污秽受潮,泄露电流增大,形成干区,电弧出现,干区扩大,电弧贯穿两极,四、污秽时绝缘子的沿面放电,污闪的发展过程,四、污秽时绝缘子的沿面放电,当污秽程度为,0.1mg/cm,2,(,等值盐密）饱和湿润时,U,污闪,=10kV,干闪和湿闪在过电压下才能发生，而污闪一般在工作电压下就能发生，常造成长时间、大面积的停电，要待不利的气象条件消失后才能恢复供电，因此污闪事故对电力系统的危害特别大。,如,X,4.5,悬式绝缘子 干闪电压,75kV,湿闪电压,45kV,四、污秽时绝缘子的沿面放电,污闪给电网带来的威胁,1989,年,12,月底至,1990,年,2,月，由于持续数天大雾，豫北、冀南、晋南、晋中、京津唐以及辽西先后有,172,条线路、,27,座变电站全部、部分或瞬时停电。事故面积之广、威胁之大，在我国前所未有。,1996,年底至,1997,年初，长江中下游六省一市发生较大面积污闪。同年，华北、山东、西北电网也发生了较大面积的污闪，鲁、沪、皖、鄂、赣、陕和新疆电网都发生了区域性停电事故。,2001,年,1,月,2,月，由于持续数天大雾，污闪首先由河南电网发生，并逐渐北移，经河北南网、京津唐电网直至辽宁南部和中部。沈阳,70%,以上的区域停电，损失电量,937,万千瓦小时；河北、河南损失电量,660,万千瓦小时。,四、污秽时绝缘子的沿面放电,1,、增加爬电距离,提高绝缘子污闪电压的方法,爬电距离是指两极间的沿面最短距离。,增加爬电距离，可直接加大沿面电阻，抑制电流，提高闪络电压。因此对悬式绝缘子串，常用增加片数或采用大爬电距离的绝缘子。,35kV,线路一般用,2,3,片绝缘子,增加到,3,5,片,110kV,线路一般用,7,片绝缘子,增加到,8,10,片,2,、加强清扫,提高绝缘子污闪电压的方法,对输电线路一般是停电人工清扫，人工上塔，用湿布去擦，工作量极大，劳动条件极差，又在野外，清扫效果也很不稳定、很不理想。,2005,年,12,月,16,日上午,10,点,16,分,在三峡电站送出,500,千伏龙斗二回线路,187#,189#,杆塔之间，一架红色直升飞机准确飞临，在短短的二十多分钟时间内，机上人员用水枪将三基杆塔上带电运行的,15,串绝缘子逐一清洗干净。这标志着国家电网公司在国内首次进行的,直升机带电水冲洗,500,千伏线路绝缘子作业获得圆满成功。,3.,安装风力清扫环,风力清扫环采用轻质绝缘材料（如塑料）制成，其结构是,1,个绝缘环上穿有若干个、按同一方向排列的风力推动碗，组成风力清扫环。使用时，将风力清扫环套在绝缘子上，当有风吹动时，风力清扫环就会转动，风力推动碗的边沿就不断地刮去绝缘子表面上的污垢，从而保证绝缘子表面永远清洁，防止污闪事故发生。,提高绝缘子污闪电压的方法,没有装风力清扫环之前,安装风力清扫环之后,时间,污闪绝缘子,/,片,雷击绝缘子,/,片,直线杆,耐张杆,直线杆,耐张杆,2000,年,30,12,6,8,2001,年,22,7,4,5,2002,年,25,9,7,4,时间,污闪绝缘子,/,片,雷击绝缘子,/,片,直线杆,耐张杆,直线杆,耐张杆,2003,年,0,4,3,4,2004,年,0,6,2,6,2005,年,0,4,2,6,某电力公司安装风力清扫环前后效果比较,3.,安装风力清扫环,两个月自然风力清扫效果,3.,安装风力清扫环,4,、绝缘子表面涂憎水性涂料,使受潮的污秽层形不成连续导电膜，抑制泄漏电流，从而提高闪络电压。,硅油和地蜡,涂料的寿命短，,RTV,涂料,（室温硫化硅橡胶涂料）的寿命很长。,国内最早的,RTV,涂料已在户外晒了,10,多年，带电运行,10,年以上。,提高绝缘子污闪电压的方法,5,、采用人工合成绝缘子,污闪电压是瓷绝缘子的两倍以上：,憎水性很强的,硅橡胶,简单平滑的伞形与较细的杆径,提高绝缘子污闪电压的方法,1,、什么叫绝缘子的沿面放电、沿面闪络？,2,、均匀电场中，为什么固体表面的闪络电压比纯空气间隙低？,3,、套管的沿面放电过程？,4,、如何提高套管、支柱绝缘子、悬式绝缘子的沿面闪络电压？,5,、什么叫干闪，湿闪，污闪？,6,、如何提高绝缘子的污闪电压？,思考题,Thank You !,