第五章-六氟化硫氣體絕緣

高電壓絕緣技術(shù)第五章六氟化硫氣體絕緣GIS變電站優(yōu)點(diǎn)：1）體積小2）滅弧能力強(qiáng)3）不受外界影響GIS變電站GIS變電站第一節(jié)引言

絕緣結(jié)構(gòu)SF6氣體間隙絕緣：主要絕緣結(jié)構(gòu)，要求電場盡量均勻。常用同軸圓柱結(jié)構(gòu)第一節(jié)引言

絕緣結(jié)構(gòu)2）SF6－固體介質(zhì)分界面絕緣：沿面閃絡(luò)第一節(jié)引言

絕緣結(jié)構(gòu)3）出線絕緣（套管）：高壓導(dǎo)體與外殼之間采用SF6做絕緣4）SF6－薄膜組合絕緣：用于SF6變壓器和互感器中，匝間絕緣和層間絕緣。第一節(jié)引言

SF6

的物理化學(xué)性質(zhì)1）無色無味2）較高的介電強(qiáng)度3）優(yōu)良的滅弧能力不可燃5)放電時(shí)會(huì)產(chǎn)生有毒物質(zhì)，腐蝕其它材料高壓下會(huì)液化能與水發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生腐蝕物質(zhì)第一節(jié)引言

SF6

的物理化學(xué)性質(zhì)在電弧中，分解、反應(yīng)，產(chǎn)生SOF2、SO2F4、SOF4、SF4、WF6等與水反應(yīng)生產(chǎn)HF在水分較多時(shí)，200度以上發(fā)生水解生成HF、SO2在電暈中生產(chǎn)低氟物。因此：要求嚴(yán)格控制水分，選用環(huán)氧樹脂、聚四氟乙烯、氧化鋁陶瓷等材料。第一節(jié)引言

SF6

的物理化學(xué)性質(zhì)1）SF6會(huì)聚集在地面—防窒息—工作面要通風(fēng)2）雜質(zhì)有毒—嚴(yán)格控制純度3）在設(shè)備內(nèi)部吸附劑4)工作人員接觸有毒氣體時(shí)要帶放毒面具和防護(hù)手套第二節(jié)均勻場和稍不均勻場中SF6的擊穿

2.1SF6的介電強(qiáng)度1）均勻電場中介電強(qiáng)度約為相同氣壓下空氣的2.5~3倍2)0.3MPa時(shí)約和變壓器油的相當(dāng)?shù)诙?jié)均勻場和稍不均勻場中SF6的擊穿

2.1SF6的介電強(qiáng)度原因:1)極強(qiáng)的電負(fù)性,容易吸附電子形成負(fù)離子,阻礙放電的形成和發(fā)展2)分子直徑大,使電子平均自由行程縮短,不易積累能量,而SF6的電離電位較大,因而減小了電離的可能性3)電子與氣體分子相遇時(shí),因極化增加能量損耗,減弱其碰撞電離能力第二節(jié)均勻場和稍不均勻場中SF6的擊穿

2.2SF6的電離系數(shù)電子崩發(fā)展過程中,電子數(shù)目計(jì)算:電子電離系數(shù)電子附著系數(shù)有效電離系數(shù)第二節(jié)均勻場和稍不均勻場中SF6的擊穿

2.2SF6的電離系數(shù)當(dāng)E/p大于臨界值(E/p)crit=885kV/(cmMPa)時(shí),有效電離系數(shù)大于零,放電才可能發(fā)展在20度且E/p處于600~1200kV/(cmMPa)時(shí):=27.7kV-1第二節(jié)均勻場和稍不均勻場中SF6的擊穿

2.3自持放電條件均勻電場中,當(dāng)電子崩頭部電子數(shù)達(dá)到臨界值時(shí),電子崩轉(zhuǎn)入流注,放電轉(zhuǎn)入自持階段當(dāng)pd較大時(shí)：第二節(jié)均勻場和稍不均勻場中SF6的擊穿

2.4SF6的巴申曲線最小擊穿電壓為507V,在pd=3.5X10-5MPacm時(shí)得到.當(dāng)壓力不大時(shí),相同pd有相同的Ub壓力較大時(shí),出現(xiàn)偏離.（電極粗糙及雜質(zhì)）第二節(jié)均勻場和稍不均勻場中SF6的擊穿

2.5電極表面狀態(tài)的影響現(xiàn)象:實(shí)際擊穿Eb/p小于(E/p)crit,而且巴申曲線有分支解釋:電極表面有突出物當(dāng)電子崩由突出物處開始發(fā)展,達(dá)到一定長度而使崩頭電子數(shù)達(dá)到臨界值ncrit時(shí),間隙擊穿第二節(jié)均勻場和稍不均勻場中SF6的擊穿

2.5電極表面狀態(tài)的影響第二節(jié)均勻場和稍不均勻場中SF6的擊穿

2.5電極表面狀態(tài)的影響臨界壓力pk:Eb/p=(E/p)crit時(shí)的壓力(ph)crit=6MPa.um臨界擊穿壓力與突出物高度h有關(guān)比較氣體絕緣,要同時(shí)考慮(E/p)crit和(ph)crit第二節(jié)均勻場和稍不均勻場中SF6的擊穿

2.5電極表面狀態(tài)的影響當(dāng)ph>(ph)crit時(shí),Eb/p隨ph的增加而下降Ub隨p的增加出現(xiàn)飽和現(xiàn)象第二節(jié)均勻場和稍不均勻場中SF6的擊穿

2.6導(dǎo)電微粒的影響導(dǎo)電微粒的影響機(jī)理:1)附著在電極表面,形成突出物2)交流電場中,導(dǎo)電微粒在某一電極上充電,在另一電極上放電導(dǎo)致間隙擊穿SF6氣體對灰塵和導(dǎo)電微粒十分敏感,而少量氣體雜質(zhì)不會(huì)有明顯影響第二節(jié)均勻場和稍不均勻場中SF6的擊穿

2.7面積效應(yīng)電極面積越大時(shí)，電極表面嚴(yán)重突出物和一些影響擊穿電壓的偶然因素出現(xiàn)的概率也越大，因而擊穿電壓下降。電子崩轉(zhuǎn)變?yōu)榱髯⒌臈l件即為擊穿條件:第二節(jié)均勻場和稍不均勻場中SF6的擊穿

2.8稍不均勻電場中SF6的擊穿已知：r=1cm；R/r=e；p=0.1MPa電場的不均勻程度對擊穿電壓影響很大，特別是最大電場———實(shí)際中盡量減小最大電場。在均勻場和稍不均勻場，SF6擊穿電壓是空氣的3倍；而極不均勻場，比較接近。例對同軸圓柱結(jié)構(gòu)取R=3r。球形結(jié)構(gòu)取R=2r；R=2.2r第二節(jié)均勻場和稍不均勻場中SF6的擊穿

2.8稍不均勻電場中SF6的擊穿擊穿電壓有極性效應(yīng)和飽和現(xiàn)象稍不均勻場：負(fù)極性擊穿電壓低第二節(jié)均勻場和稍不均勻場中SF6的擊穿

2.8稍不均勻電場中SF6的擊穿稍不均勻場SF6間隙的擊穿電壓估算：第二節(jié)均勻場和稍不均勻場中SF6的擊穿

2.8稍不均勻電場中SF6的擊穿絕緣利用系數(shù)：擊穿場強(qiáng)與電場均勻程度、電極表面粗糙度、面積等有關(guān)：其中電極曲率系數(shù)：第二節(jié)均勻場和稍不均勻場中SF6的擊穿

2.8稍不均勻電場中SF6的擊穿其中電極表面粗糙系數(shù)系數(shù)Kf：第三節(jié)極不均勻場中SF6的擊穿

3.1極不均勻電場根據(jù)間隙的絕緣利用系數(shù)（Eav/Emax)來判斷是否為極不均勻場。當(dāng)r<rt時(shí)，先電暈后擊穿當(dāng)r>rt時(shí)，擊穿前無局部放電氣壓與rt有關(guān)第三節(jié)極不均勻場中SF6的擊穿

3.2極不均勻電場中的擊穿與均勻電場中的擊穿電壓相比，SF6氣體在極不均勻電場中擊穿電壓下降的程度比空氣大。第三節(jié)極不均勻場中SF6的擊穿

3.2極不均勻電場中的擊穿SF6的擊穿電壓比空氣的提高不多，甚至接近：1）隨著電場強(qiáng)度的增加，SF6中電子崩內(nèi)電子數(shù)的增長比空氣中快=》起始電壓高出不多2）棒極周圍的空間電荷較集中，未形成有效的均勻電荷層即自屏蔽效應(yīng)第三節(jié)極不均勻場中SF6的擊穿

3.2極不均勻電場中的擊穿極性效應(yīng)：棒板電極：正擊穿電壓低（空間電荷的作用）第三節(jié)極不均勻場中SF6的擊穿

3.3擊穿電壓與氣壓氣壓不太高時(shí)，擊穿前先出現(xiàn)局部放電。擊穿電壓出現(xiàn)最大值的原因是局部放電。第四節(jié)SF6的沖擊擊穿特性放電時(shí)延較長，分散性較大實(shí)際中多采用稍不均勻場，加之帶電質(zhì)點(diǎn)不易擴(kuò)散，空間電荷的屏蔽效果差，操作沖擊擊穿電壓與工頻擊穿電壓基本相同。操作沖擊的擊穿電壓低于雷電沖擊的擊穿電壓。多采用稍不均勻場=》伏秒特性比較平坦負(fù)極性雷電沖擊擊穿電壓有可能低于正極性第四節(jié)SF6的沖擊擊穿特性第五節(jié)SF6中沿固體介質(zhì)表面的放電

3.1電場不均勻程度的影響第五節(jié)SF6中沿固體介質(zhì)表面的放電

3.1電場不均勻程度的影響第五節(jié)SF6中沿固體介質(zhì)表面的放電

3.2固體表面粗糙度的影響表面粗糙改變微觀電場從而使閃絡(luò)電壓下降。氣壓越高，使閃絡(luò)電壓開始下降的平均粗糙度越低。盡管介質(zhì)粗糙，只要與電極接觸處附近表面光滑，其閃絡(luò)電壓與介質(zhì)表面全部光滑時(shí)一樣。第五節(jié)SF6中沿固體介質(zhì)表面的放電