液体介质的击穿特性.ppt
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1、第三章 电力系统过电压及绝缘,一.过电压的分类,过电压,外部过电压(也称大气过电压),内部过电压,操作过电压,暂时过电压,暂时过电压包括谐振过电压及工频过电压,第一节 电力系统的过电压,外部过电压亦指大气过电压,是指雷电引起的电力系统过电压,既雷云放电时电气设备由于外部的影响产生过电压。可分为直击雷过电压和感应雷过电压两种。直击雷过电压是由于流经被击物的很大的雷电流所造成的。直击雷过电压的数值是雷电流在被击物阻抗(包括接地电阻)上的压降值。此值取决于:被击物阻抗的性质、参数;雷电流的幅值、上升速度、波形。外部过电压对电气设备绝缘是有害的,所以对直击雷过电压必须给予防护措施。感应雷过电压:当雷击
2、线路附近大地时,由于电磁感应,在线路的导线上会产生感应过电压。,外部过电压,外部过电压,35kv及以下的输电线路一般不设避雷线;110kv及以上的输电线路一般全线设避雷线 原因是感应雷过电压对35kv及以下的设备会构成危害,对110kv及以上的设备不构成危害。,当电力系统中进行某些操作,在设备或线路上会有过电压出现。这些能量均来自系统内部,为与前面的电压相区别,称其为内部过电压可分为操作过电压、谐振过电压操作过电压:操作、故障时过渡过程中出现的持续时间较短的过电压谐振过电压:在某些情况下,操作(正常或故障后的操作)后形成的回路的自振荡频率与电源的频率相等或接近时,会发生谐振现象而且持续时间长,
3、波形有周期性重复。,二、内部过电压,一旋转电机的绝缘1、工作条件槽满率:槽内铜导线的截面与整个线槽截面之比2、绝缘材料云母制品、绝缘漆和漆布玻璃是一种以脆闻名的物质.玻璃一旦经加热,被拉制成比头发还要细得多的玻璃纤维之后,它仿佛就完全忘掉了自己的本性,变得像合成纤维那样柔软,而坚韧的程度甚至超过了同样粗细的不锈钢丝!玻璃纤维经过组织,能织出各式各样的玻璃织物玻璃布.玻璃布既不怕酸,也不怕碱,所以用作化学工厂的滤布,十分理想.近年来不少工厂纷纷采用玻璃布代替棉布,麻袋布 青壳纸:又称鱼鳞纸。钢纸的一种。经氯化锌溶液处理过。呈青灰色。厚度0.10.3毫米。机械性能良好,但易吸湿。广泛用于电机、电器
4、中,作为衬垫的绝缘材料,第二节 高压设备的绝缘,3、绝缘结构套筒式绝缘、连续式绝缘4、防电晕的措施5、新技术、新产品简介,二、变压器的绝缘1、工作条件1)电气性能方面的要求2)机械性能方面的要求3)热性能方面的要求4)其他性能方面的要求(必须考虑老化性能和环境的问题)2、绝缘材料1)变压器油;2)绝缘纸;3)油一屏障绝缘电话纸:采用漂白或末漂、半漂的硫酸盐针叶木浆为原料。浆料经过打浆(打浆度在450SR左右)后,向其中加入色料、调匀,再送往长网多烘造纸机上抄造,然后进行压光(由纸辊和钢辊等组成),处理完成。电话纸比电缆纸薄,用作导线或层间绝缘、分接头或出线头的绝缘等,皱纹纸:皱纹纸包扎引线可提
5、高机械强度,而且包扎工艺性好。,铁轭,3.2.2.3 绝缘结构,1概述 油浸式电力变压器主要由下述几部分组成:铁芯、绕组、套管、油箱以及附件。附件有分接开关、散热器、气体继电器、温度计等。图32为油浸式电力变压器的一般结构。按照铁芯和绕组的相对位置,电力变压器可分为芯式和壳式两种。绕组包在铁芯外面的称为芯式变压器;铁芯包在绕组外面的为壳式变压器。铁芯一般由0.350.5mm厚的硅钢片叠装而成,片与片之间有很薄的绝缘层。,电力变压器绕组按高低压相互位置的不同分为两种基本形式:(1)同心式绕组:由于芯式电力变压器采用同心式绕组结构,安装比较简单、性能良好。(2)交叠式绕组:绕组基本上用于壳式电力变
6、压器,其优点是漏抗小、短路电流大。机械强度好、引出线方便。电弧炉变压器常采用这种结构。电力变压器绝缘可分为内绝缘和外绝缘两类:通常将电力变压器油箱以外的空气绝缘称为外绝缘,直接受到外界气候条件的影响。在油箱以内的绝缘,包括绝缘油以及浸在油里的纸及纸板等都属于内绝缘,内绝缘又常分为主绝缘及纵绝缘两种:主绝缘:是指绕组对地间(包括相间)以及与其他绕组间的绝缘纵绝缘:是指同一绕组内部各部分间的绝缘。处于绕组以外,连接绕组的各部分及绕组与套管的那些连接线的绝缘,称为引线绝缘,2油浸式电力变压器的主绝缘,油浸式电力变压器的主绝缘主要采用油一屏障绝缘。油屏障结构包括绕组的绝缘筒、角环及相间隔板等主要有俩种
7、型式:1)厚纸筒大油道结构。一般35kV及以下变压器常采用这种结构。2)薄纸筒小油道结构。在110kV及以上电压等级电力变压器中几乎无例外地采用这种主绝缘结构。,3油浸式电力变压器的纵绝缘,电力变压器绕组纵绝缘击穿是变压器试验和运行中常见的绝缘损坏之一。原因:在冲击电压作用下,层间、饼间、匝向等纵绝缘上的电压分布很不均匀,即使采取了一些改善措施,仍有一定程度不均匀。采用内部措施1)纠结式绕组2)电容插入式绕组,连续式绕组与纠结式绕组的区别:,连续式绕组的不同点在于线匝的分布,如图 35所示,如果连续式绕组的线匝分布顺序为1、2、3、20,构成一对线饼,相邻线匝之间电位差依次为一匝电压,而 纠结
8、式绕组的线匝顺序是 1、11、2、12、3、10、20,也构成一对线饼,但相邻线匝之间的电位差则是10匝电压或9匝电压,匝间电容不变,这样一对线饼以至整个绕组的等效纵向电容就大大增加了,这就可大大减弱绕组遭受冲击电压波作用时产生的电磁振荡,使得沿绕组电位分布趋于均匀,电位梯度大大减小,从而获得优良的电气冲击性能。,干式电力变压器,特点:1)无局部放电 2)阻燃、防爆、无污染。3)绕组不吸潮、不吸尘,适应于恶劣环境中运行 4)损耗小、体积小、重量轻,节省安装空间 5)抗短路、耐雷电冲击性能好,过载能力大 6)经济性能好新技术、新产品简介,1、电力电容器的用途及分类1)移相电容器:并联于电力线路上
9、,以补偿感性无功功率提高功率因数,因此又称余弦或并联电容器。2)串联电容器:串联电容器和输配电线路串联运行,用以补偿输配电线路的感抗,从而减少线路压降,提高线路稳定度,改进电压调整率。3)耦合电容器:直接接在高压输电线与地之间,以进行通讯、测量、保护之用4)脉冲电容器:常用于各种科学技术的试验装置中,例如冲击电压(或冲击电流)发生器、振荡回路等,三、电容器的绝缘,电力电容器常用的绝缘材料,1液体介质2固体介质 在电容器中用的固体介质主要是电容器纸及塑料薄膜。3组合绝缘新技术、新产品简介全膜电容器,优点:受外界环境等的影响少、安全可靠、隐蔽、耐用;缺点:成本高电缆的三头比较容易出故障。目前最常用
10、的交联聚乙烯电缆,3.2.4 电缆的绝缘,电缆测试,提纲,电缆的种类与特点电缆故障产生的原因如何测试电缆故障测试仪器简介,电缆的种类与特点(一),油纸类绝缘粘性浸渍纸绝缘电缆 不滴流浸渍绝缘电缆 塑料类绝缘聚氯乙烯电缆 聚乙烯绝缘电缆 交联聚乙烯绝缘电缆 橡胶类绝缘,按绝缘材料分类,电缆的种类与特点(二),按结构特征分类,电缆的种类与特点(三),按敷设环境分类,高海拔高落差,地下直埋地下管道水低矿井,电缆的种类与特点(四),按电压等级分类高压电缆低压电缆,按芯数分类单芯电缆多芯电缆,3.2.4.2 电力电缆常用的绝缘材料,35kV及以下,国内广泛采用的是粘性浸渍的油纸绝缘、橡皮绝缘、塑料(聚氯
11、乙烯、聚乙烯等)绝缘。更高电压时,大多改用充油电缆、钢管油压电缆、充气电缆等,提纲,电缆的种类与特点电缆故障产生的原因如何测试电缆故障测试仪器简介,电缆故障产生的原因(一),机械损伤电缆外皮的电腐蚀化学腐蚀地面下沉电缆绝缘物的流失,电缆故障产生的原因(二),长期过荷运行震动破坏中间接头和终端头的设计和制作问题绝缘受潮材料缺陷,电力电缆故障的分类,低阻故障开路故障高阻泄露性故障高阻闪络性故障,电缆故障性质的分类,注:表中Z0为电缆的波阻抗值,提纲,电缆的种类与特点电缆故障产生的原因如何测试电缆故障测试仪器简介,电缆故障的测试步骤,确定故障的性质粗测,寻找电缆的敷设路径故障点的精测(即定点),确定
12、故障的性质,可根据故障发生时的现象,初步判断故障性质:1.高阻、低阻?2.接地、短路或断线?3.闪络性、高阻性?4.单相、两相、三相?,常用粗测方法的分类,高压电桥法 低压脉冲法 冲闪法分压取样 闪络法分压取样 闪络法电流取样 冲闪法电流取样 电缆外护套测试 超高压电缆故障测试,电桥法示意,C L R1 R2 D Lx L0,电桥法测试,通过调整电桥平衡可得到故障距离:设R1/R2=KLX=2L/(K+1)电桥法简单、方便、精确度高。但是不适用高阻和闪络性故障,也不能测试三相短路或断线故障。高阻故障的“烧穿”有时比较困难,甚至不可能。现场采用已不多了。,常用粗测方法的分类,高压电桥法 低压脉冲
13、方法 冲闪法分压取样 闪络法分压取样 闪络法电流取样 冲闪法电流取样 电缆外护套测试 超高压电缆故障测试,低压脉冲测试示意图,低压脉冲法适应于测试电缆的低阻和开路故障,也可用来测试脉冲波在电缆中的传播速度和电缆全长。,低压脉冲测试测试原理,教材内容盲区精度,低压脉冲测试波形,开路或全长波形短路或低阻波形,低压脉冲测试波形,中间接头,常用粗测方法的分类,高压电桥法 低压脉冲法法 冲闪法分压取样 闪络法分压取样 闪络法电流取样 冲闪法电流取样 电缆外护套测试 超高压电缆故障测试,冲闪法分压取样接线示意,PT D R L/R0 C R1 R2 R:0500K,R0为 100,R1约60M,R2为 1
14、00,L为自绕电感,C为2uF/30kV脉冲电容,常用粗测方法的分类,高压电桥法 低压脉冲方法 冲闪法分压取样 闪络法分压取样 闪络法电流取样 冲闪法电流取样 电缆外护套测试 超高压电缆故障测试,闪络法分压取样接线示意,PT D L/R C R1 R2 R:0500K,R1约60M,R2为 100 L为自绕电感,C为2uF/30kV脉冲电容,冲闪法、闪络法分压取样注意事项,1.高压PT、电容、电缆完好相一定要就近接地网。2.R1电阻的配置。3.不能长时间工作。4.高压线要绷起,不要搭接。5.接好放电棒注意放电。6.不能用直高发作电源。7.击穿与否的判断方法:调压器有明显震感 由于电路中有R、C
15、、L,其数值的不同以及电缆故障性质的不同,经常会造成测不到波形。,冲闪法、闪络分压取样法的不足,1、当采用电阻R替代L时,由于电阻的分压作用,使故障点获得的有效能量不足,不利于故障点的击穿。2、采用R1、R2分压取样,会威胁到仪器和人身的安全。3、仪器和高压共地,影响到仪器的正常工作,会发生死机、黑屏等异常现象。4、从接线图上可以看到,系统存在R、L、C,它们比值关系的变化将对波形产生不同的影响,表现在测试波形上就有可能出现不同的变化形式,给故障测试波形的判读带来一定的难度,甚至无法判读。经常还会出现测不到波形的情况。,闪络法分压取样波形,闪络法分压取样波形比较好判断,但是闪络现象很容易转化为
16、高阻故障。,闪络法电流取样法接线示意,闪络法电流取样注意事项,1.高压PT、电容、电缆完好相一定要就近接地网。2.电容接地线要尽量短、粗。3.电容接地线旁要干净,不要走其它线。4.高压线要绷起,不要搭接。5.接好放电棒注意放电。6.不能用直高发作电源。7.击穿与否的判断方法:调压器有明显震感 从测试波形也可反映出,冲闪法电流取样接线示意,电流取样法波形判断(一),中距离电缆故障波形,电流取样法波形判断(二),远距离电缆故障波形,电流取样法波形判断(三),近距离电缆故障波形,电流取样法波形判断(四),近距离测试波形(故障距离10m),电流取样法波形判断(五),测试端加了3、5米辅助测试线,电流取
17、样法波形判断(六),故障点未放电时的波形,电流取样法波形判断(七),洛阳铁路水电段油浸纸接地故障波形,万用表达到30M。上图为低压脉冲测试波形下图为高压脉冲测试波形(始端测试波形),电流取样法波形判断(八),洛阳铁路水电段油浸纸电缆接地故障波形,万用表达到30M。上图为高压脉冲测试波形下图为低压脉冲测试波形(终端测试波形),电流取样法波形判断(九),北京供电局电缆处油浸纸测试波形,电流取样法波形判断(十),洛阳春都测试波形1,电流取样法波形判断(十一),洛阳春都测试波形2,电流取样法波形判断(十二),洛阳电车公司单芯直流电缆(600V),电流取样法波形判断(十三),取样器位置不对,冲闪法测量介
18、绍,高压冲闪测试法使用对象 冲闪法适应于任何类型的高阻故障以及非熔接短路性低阻故障 高阻故障又分为高阻泄漏性故障的高阻闪络性故障。,闪络法测量介绍,高压闪络测试法使用对象 闪络法只适应于闪络击穿性故障,闪络击穿性故障故障点电阻极高,在用高压设备把高电压升到一定值时就产生闪络击穿的故障。这类故障约占电缆故障总数的20%,在预防性试验中出现的故障多属于此类故障,电缆故障点的精确定位,冲击放电声测法音频法时差法,实际测试中的问题,安全问题减小测量误差故障点是否放电的判断故障点在终端或接近终端时的波形判断故障点在始端或接近始端时的波形判断故障点在电缆本体或接头处的判断 电缆故障点受潮对测试波形的影响
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