提高固體擊穿電壓的方法與具體措施

【模塊描述】本模塊介紹提高固體電介質(zhì)擊穿電壓的方法。通過功能概述、要點(diǎn)歸納，掌握提高固體絕緣介質(zhì)的擊穿電壓常用方法和措施。

【正文】

一、提高固體擊穿電壓的方法

(1)改進(jìn)制造工藝，使介質(zhì)盡可能做到均勻致密。

(2)改進(jìn)絕緣設(shè)計(jì)，使電場分布均勻。

(3)改善絕緣的運(yùn)行條件。

二、提高固體擊穿電壓的具體措施

(1)通過精選材料、改善工藝、真空干燥、加強(qiáng)浸漬(油、膠、漆等)，以清除固體電介質(zhì)中殘留的雜質(zhì)、氣泡、水分等。

如電力電容器內(nèi)部的浸漬劑主要作用是填充固體絕緣介質(zhì)的空隙，以提高介質(zhì)的耐電強(qiáng)度，改善局部放電特性和增強(qiáng)散熱冷卻的能力。由于電容器絕緣介質(zhì)的工作電場強(qiáng)度較高，同時冷卻條件較差，因此對浸漬劑的技術(shù)性能要求較高。目前采用表面粗化薄膜，并在高真空下浸漬而形成的全膜電容器已廣泛應(yīng)用。

紙絕緣電纜在運(yùn)行過程中，由于黏性浸漬劑的熱膨脹系數(shù)大，在負(fù)荷、溫度有變動體積改變明顯，而鉛鋁護(hù)套受熱后冷卻難以恢復(fù)原有尺寸，絕緣內(nèi)部容易形成氣隙。故黏性浸漬電纜僅適用于35kV以下的交流系統(tǒng)。

更高電壓的油紙電纜選用黏度較低的電纜油浸漬，并加以油壓，以減小油中氣隙，提高絕緣強(qiáng)度。由于薄紙的電氣強(qiáng)度高，通常包纏用的紙帶改用0.045～0.075mm的薄紙來代替常用的0.12mm厚的電纜紙。隨著絕緣材料的發(fā)展，有用烷基苯等合成油來代替電纜油，用薄膜一纖維合成紙來代替電纜紙。

(2)采取合理的絕緣結(jié)構(gòu)。使各部分絕緣的耐電強(qiáng)度與其承受的場強(qiáng)相匹配：改善電極形狀及表面光潔度，使電場分布均勻；改善電極與絕緣體的接觸狀態(tài)，消除接觸處的氣隙或使接觸處的氣隙不承受電位差，如用半導(dǎo)體漆。

帶絕緣(總包絕緣)的二相交流電纜方式，電場屬非同軸圓柱分布，平行于紙層方向?qū)⒊霈F(xiàn)較強(qiáng)的切線分量，從而容易出現(xiàn)滑閃放電。故10kV以上的三芯電纜不用帶絕緣結(jié)構(gòu)而改用分相鉛包(或屏蔽)的，若線芯及金屬護(hù)層表面均光滑，其間絕緣層中的電場分布近于同軸圓柱體電場，電場分布較為均勻。

交流110kV及以上的高壓套管常用電容式套管，它是在導(dǎo)電桿上包以多層絕緣紙構(gòu)成，在層間按設(shè)計(jì)要求位置加有鋁箔，以起到均壓作用。

油浸式變壓器中常用的絕緣紙有兩種：1電纜紙(通常用0.08～0.12mm厚)，主要用于導(dǎo)線絕緣、層間絕緣及引線絕緣等；2更薄的電話紙和更柔軟的皺紋紙有利于包緊出線頭、引線等。絕緣紙板常用作繞組間的墊塊、隔板等，或制成絕緣筒及對鐵軛的角環(huán)等。在電場很不均勻的區(qū)域，如對鐵軛或高壓引線絕緣，也采用由紙漿制成合適形狀的絕緣成型件，以改善電場分布，防止發(fā)生沿面滑閃放電。通常變壓器繞組與鐵軛間的電場不如繞組中部均勻，故高壓進(jìn)線布置在繞組中部，若需將高壓引線(或自耦變壓器的中壓引線)安置在繞組端部時，需要加進(jìn)靜電板以改善繞組近端部處的電場分布。靜電板是在絕緣環(huán)上用金屬帶包纏成一個具有較大曲率半徑的不閉合金屬環(huán)，再包以很厚的絕緣層。

(3)在運(yùn)行中，注意防止塵污、防潮和有害氣體的侵蝕，加強(qiáng)散熱冷卻，如自然通風(fēng)、強(qiáng)迫通風(fēng)、氫冷、油冷、水內(nèi)冷等措施。如油、紙絕緣的配合使用，可以彌補(bǔ)各自缺點(diǎn)，顯著增強(qiáng)絕緣性能，但紙纖維為多孔性的極性介質(zhì)，極易吸收水分，即使經(jīng)過干燥油浸處理仍會吸潮。因此，在出廠前變壓器內(nèi)纖維的含水量應(yīng)降低到0.3%~~0.5%，在現(xiàn)場如需吊芯，務(wù)必選擇晴朗干燥天氣，盡量縮短暴露時間。對于長期停運(yùn)的變壓器在重新投入前，需檢查是否受潮，有時還可先預(yù)熱干燥后再投入運(yùn)行。

【思考與練習(xí)】

1.說明提高固體電介質(zhì)擊穿電壓的措施。

2.為什么用在電極上半導(dǎo)體漆可以提高固體電介質(zhì)擊穿電壓？