改第5章-六氟化硫氣體絕緣課件-理化生-高中教育-教育專區(qū)

高電壓絕緣技術(shù)第五章六氟化硫氣體絕緣山東省特高壓輸變電核本與氣體重點實驗室GIS變電站優(yōu)點：1)體積小2)滅弧能力強(qiáng)3)不受外界影響(a)220kV

敞開式變電站

(b)220kV

GIS

變電站圖1-1220kV

敞開式與GIS

變電站Fig.

1-

1220kV

universal

open-typeand

GIS

substation山東省特高壓輸變電技術(shù)與氣位

重點實驗室隔離開關(guān)氣室在線檢測傳感器彈簧操作裝置機(jī)構(gòu)在線檢測傳感器斷路器局部放電在線監(jiān)測傳感器母線山東省特高壓輸變電核本與氣體行重點實驗室電流互感器電壓互感器圓板形盤形錐形(C)2)SF?

與絕緣子沿面絕緣

一

-24

屏蔽罩；4—錐形絕緣子；

山東省特高壓輸變電格本與氫傷

5

靜觸頭；6一屏蔽罩3管桿；套電F導(dǎo)S；5瓷套圖1)SF6

氣隙絕緣

?第

一

節(jié)

引

言絕緣結(jié)構(gòu)3

)

出

線

絕

緣

(套管

)第

一

節(jié)

引

言絕緣結(jié)構(gòu)山

東省特高壓輸?shù)?/p>

一

節(jié)

引

言SF?

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4)不可燃5)放電時會產(chǎn)生有毒物質(zhì)6高壓下會液化7)能與水發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生腐蝕

物質(zhì)山東省特高壓輸變電核本與氣體行重點實驗室1)SFs

會聚集在地面—防室息—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要帶放毒面具

和防護(hù)手套第

一

節(jié)

引

言SF。

的物理化學(xué)性質(zhì)山東省特高壓輸變電核本與氣體行重點實驗室第二節(jié)均勻場和稍不均勻場中SF?

的擊穿2.1

SF?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

時約和變壓器油的相當(dāng)山東省特高壓輸變電校00.1

0.2

0.3

0.4p(MPa)圖5-7

SF?

氣體、空氣、變壓器油在工頻電壓下的擊穿電壓1—空氣；2—SF?

;3—

變壓器油14012010080602312.5

12.5(

峰

值

,

k

v

)4020e75第二節(jié)均勻場和稍不均勻場中SF?

的擊穿2.1

SF?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SF?

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，因極化增加能量損耗，減弱其

碰撞電離能力山東省特高壓輸變電核本與氣體行重點實驗室第二節(jié)均勻場和稍不均勻場中SF

?

的擊穿2.2

SF?

的電離系數(shù)電子崩發(fā)展過程中，電子數(shù)目計算：Y=E

x5a-]C

電子電離系數(shù)電子附著系數(shù)α

=

α

-

1

有

效

電

離

系

數(shù)山東省特高壓輸變電核術(shù)與氫體重點實驗室第二節(jié)均勻場和稍不均勻場中SF?的擊穿申重系數(shù)a/p

=

f(E/p)

(2-20)當(dāng)E/p

大于臨界值(E/p)m=885kV/(cmMPa)

時，有

效電離系數(shù)大于零，放電才可能在20度且E/p處于600~1200kV/(cmMPa)

時SF6

的

a/p=f(E/p)的關(guān)系可寫為：2550veD1arMBF?,i

vemnPβ

=27.v1圖5-8

SF?

的a/p

與E/p

的關(guān)系(E/p)[kV

·cm?1

·

(MPa)-|](z

lp)l

em-1.

(Mp

a)-T(E/p)crit第二節(jié)均勻場和稍不均勻場中SF?

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，電子崩轉(zhuǎn)入流注，放電轉(zhuǎn)入自持階段由試驗得到nαm=0.5×106-3時，轉(zhuǎn)入流注，實現(xiàn)

自持。

山東省特高壓輸變電核術(shù)與氫體重點實驗室均勻及稍不均勻電場中：UB=880g,K131即

@至第二節(jié)均勻場和稍不均勻場中SF?

的擊穿2.4

SF?的巴申曲線最小擊穿電壓為507V,在pd=3.5X105MPacm

時得到。當(dāng)壓力不大時，相同

pd

有相同的U、壓力較大時，出現(xiàn)偏離、pd(MPa

·cm)圖5

-

9

SF6

氣體的巴申曲線山東省特高壓輸變電技本與氣體行重點實驗室(

峰

值

，

k

V

)第二節(jié)均勻場和稍不均勻場中SF?

的擊穿2.5

電極表面狀態(tài)的影響現(xiàn)象：實際擊穿Ep

小于(E/p)at,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nu

時，間隙擊穿

圖5-11

均勻電場中，SF?

工頻擊穿電壓

U,

與間隙距離

d

的關(guān)系p:1—0.1MPa;

2—0.2MPa;3—0

.5MPa山東省特高壓輸變電教術(shù)與氣位重點實驗室以有教值,lv)d(mm)第二節(jié)均勻場和稍不均勻場中SF?

的擊穿2.5

電極表面狀態(tài)的影響擊穿條件：當(dāng)SF?

壓力較低時，(K/β)/p值較大。此時電子崩需要延伸至整個間隙(xc=d-h),

且間隙內(nèi)各處E/p應(yīng)較高，才可以使得上式左側(cè)的積分過程達(dá)到右側(cè)

的擊穿數(shù)值，因此，p較低時E/p>(E/p)cnit。山東省特高壓輸變電技術(shù)與氣位

重點實驗室圖5

-

12

平行平板電極及極間電場分析(a

)

具有突出物的平行平

板電極；(

b

)

沿通過突出物水平線方向的電場分布；(

c)

沿遠(yuǎn)離突出物處水平線方向的電場分布(E/p)crit。當(dāng)壓力在某

一

個數(shù)值時，

E/p=(E/p)cnt,

此

時

的

壓

力

記

作pk,

稱

為

臨

界壓力，代入下式

得：即臨界壓力與突出物高度h有關(guān)，用(ph)cn表示。當(dāng)ph>(ph)cnt

時

，

E/p<(E/p)crit當(dāng)SF?

壓力較高時，

(K/β)/p值較小。此時突出物附近電場局部增強(qiáng)，電子崩無需要延伸至整個間隙

(x。=d-h),

而是

(x<<d-h),

即可使得上式左側(cè)的積分過程達(dá)到右側(cè)的擊穿數(shù)值，因此，

p

較高時E/p<山東省特高壓輸變電技本與氣體行重點實驗室p:1—0.033MPa;2—0.

1MPa;3—0.3MPa;4—0.5MPa臨界壓力p?

:E

√p=(E/p)amt

時的壓力(ph)nt

=6MPa,um臨界擊穿壓力與突出物高度h有關(guān)比較氣體絕緣，要同時考慮(Ep)

和(ph)山東省特高壓輸變電技術(shù)與氣體礦重點實驗室第二節(jié)均勻場和稍不均勻場中SF?

的擊穿2.5

電極表面狀態(tài)的影響當(dāng)ph>(ph)ant時，E/p隨ph

的增加而下降圖5-

15

球-板電極間

SF?

的

Ub與

p

的關(guān)系d:1—

13mm;2—25mm;3—51mm山東省特高壓輸變電技術(shù)與氣位第二節(jié)均勻場和稍不均勻場中SF?

的擊穿2.6

導(dǎo)電微粒的影響U,隨p的增加出現(xiàn)

飽和現(xiàn)象重點實驗室(D(MV)F(MPa)SF?

氣體對灰塵和導(dǎo)電微粒十分

敏感，而少量氣體雜質(zhì)或絕緣微

粒不會有明顯影響導(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)致間隙擊穿擊穿電壓的影響(電極為直徑15/25mm的同軸圓柱)微粒直徑：1—清潔狀態(tài)；2—

1.6mm;山東省特高壓輸變電核

3—3.2mm;

4—6.4mm第二節(jié)均勻場和稍不均勻場中SF?

的擊穿2.6

導(dǎo)電微粒的影響2.0p(MPa)圖5-

16

自由鋁球形微粒對

SF?(

有

效

值

,

k

v

)電極面積越大時，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。第二節(jié)均勻場和稍不均勻場中SF?

的擊穿2.7

面積效應(yīng)山東省特高壓輸變電核本與氣體行重點實驗室電子崩轉(zhuǎn)變?yōu)榱髯⒌臈l件即為

擊穿條件電場的不均勻程度對擊穿電壓

影響很大，特別是最大電場——實際中盡量減小最大電場，例對同軸圓柱結(jié)構(gòu)取R=3r。擊穿電壓有飽和現(xiàn)象和極性效應(yīng)第二節(jié)均勻場和稍不均勻場中SF?的擊穿2

.

8

稍

不

均

勻

電

場

中SF?

的

擊

穿d(mm)圖5-21

不同氣壓下，

SF?

操作沖擊(410/2880μs)50%

擊穿電壓與間隙距離的關(guān)系p:1—0.3MPa;2—0.4MPa((ky)根據(jù)間隙的絕緣利用

系數(shù)

(Eav/Emax)

來

判斷。當(dāng)r<r

時，先電暈后

擊穿當(dāng)r>r

時，擊穿前無

局部放電氣壓-—Ue;———U?山東省特高壓輸變電技術(shù)與氣位

重點實驗室第三節(jié)極不均勻場中SF?

的擊穿3.1

極不均勻電場圖5-24

正極性直流電壓下，球-板電極(間隙距離2cm)

間

SF?

局部放電起始電壓U.、擊穿電壓

U,

與球半徑r

的

關(guān)

系l9.

(3kV)r(cm)與均勻電場中的擊穿電壓相比，SFs

氣體在極不均勻電場中擊

穿電壓下降的程度比空氣大。SFs

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，SF?

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)r(mm)圖5-26

尖-板電極間，氣壓為0.1MPa

的SF6及空氣的局部放電起始電壓

U。與電極曲率半徑

r

的關(guān)系1—空氣；2—SF6第三節(jié)極不均勻場中SF?

的

擊

穿3.2

極不均勻電場中的擊穿山東省特高壓輸變電技本與氣體行重點實驗室[(kV)圖5-31

正極性直流電壓下，1.27cm方形棒-棒間隙(距離5.1cm)

的擊穿電壓U,

及局部放電起始電壓

U.第三節(jié)極不均勻場中SF?

的擊穿3.3

擊穿電壓與氣壓氣壓不太高時，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。重

點

實

驗

室[7,(kV)p(MPa)第四節(jié)

SF?

的沖擊擊穿特性放電時延較長，分散性較大實際中多采用稍不均勻場，加之帶電質(zhì)點不

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山東省特高壓輸變電核本與氣體行重點實驗室(MV)100沖擊電壓作用時間t(μs)圖

5

-

3

4

SF?

與空氣間隙的絕緣配合依理重點實驗室圖5-321.2/50

μus雷電沖擊電壓作用下，同軸圓柱電極(直徑11/30cm)

間

SF?

的伏秒特性(a)

正極性；

(b)

負(fù)極性第四節(jié)

SF?

的沖擊擊穿特性CYMv)ld(μs)

(b)la(μs)(a)第五節(jié)

SF?

中沿固體介

質(zhì)表面的放電3.1

電場不均勻程度的影響(c)圖5-

35

具有SF?

氣體和固體介質(zhì)(er=4.95)的同軸圓柱電極(直徑1.35/4cm)

間的等位面

(a)α=90°;(b)a<90°;(c)a>90'圖5-

36

利用系數(shù)η與傾斜角α的關(guān)系(a)外圓柱等位面利用系數(shù)n外圓柱外圓柱(b)(a)

(b)圖5

-

39

同軸圓柱結(jié)構(gòu)中，絕緣安裝處的結(jié)構(gòu)(a)

有小氣隙；

(b)

無小氣隙的第五節(jié)

SF?

中沿固體介質(zhì)表面的放電3