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(4)耐污闪性能差。
玻璃绝缘子
(1)零值绝缘子自爆;
(2)其余优点同电瓷绝缘子。
(1)遭外力冲击破碎问题;
(2)耐污闪性能差。
玻璃绝缘子和电瓷绝缘子
(1)都有优异的对自然因素的抗老化能力;
(2)具有非常好的化学稳定性。
(1)材料表面具有较强的吸附水分的能力,容易受潮湿润;
(2)比较笨重,运输不方便;
(3)都为脆性材料,在运输和安装中要小心轻放,避免破碎;
(4)维护成本高(测零、清扫)。
2、对绝缘子的使用要求
机械性能:
承受各种应力,静态和动态(线路悬式绝缘子和耐张绝缘子所受的拉应力;
电站支柱绝缘子承受压应力和弯矩、扭矩的作用;
横担绝缘子承受弯矩作用。
绝缘子还可以承受多重暂态载荷—扭弯载荷,振动载荷,冲击载荷)
电气性能:
承受稳态工频电压、雷电过电压、操作过电压。
330kV以下主要考虑雷电过电压的作用,330kV以上主要考虑操作过电压的作用。
耐电弧性。
污闪问题,在污秽地区确定绝缘子串长的决定性因素是运行电压下的耐污闪能力。
耐候及抗老化能力:
温度、紫外线、雨、露、雾、溶雪、溶冰、海拔高度。
3、沿面放电、沿面闪络、湿闪和污闪的概念
沿面放电:
电场中固体(或液体)与气体(或液体)等不同介质分界面上所出现的放电现象。
沿面闪络:
沿面放电发展成电极间贯穿性的击穿称为沿面闪络。
湿闪:
干闪电压是指在电压的作用下,表面清洁、干燥绝缘子的闪络电压。
湿闪电压是指在电压的作用下,表面清洁的绝缘子在人工雨喷淋下的闪络电压。
湿闪络:
绝缘子在淋雨状态下的沿面闪络。
在工频运行电压的长期作用下绝缘子更不会发生击穿,但在潮湿脏污的条件下,在运行电压下就有可能发生沿绝缘子表面的闪络,成为污闪。
4、极不均匀电场且具有强垂直分量的代表电器是什么,试述其沿面放电的特点和原因
套管和高压电机绕组出槽口的结构都属于具有强垂直分量的电器设备。
随着外施电压的升高,首先在接地法兰处出现电晕放电形成的光环,这是因为该处的电场强度最高;
随着电压的升高,放电区逐渐形成由许多平行的火花细线组成的光带(放电通道中电流密度较小,压降较大,伏安特性仍具有上升的特性,属于辉光放电的范畴),当外施电压超过某一临界值后,放电性质发生变化,个别细线开始迅速增长,转变为树枝状有分叉的明亮的火花通道,称为滑闪放电。
放电发展过程:
外施电压升高电压超过某一值电压再升高
特点:
出现滑闪放电(不稳定的树枝状火花放电)
原因:
辉光放电出现的大量带电粒子,在强垂直分量作用下,紧贴固体表面运动,是固体表面因摩擦产生高温,导致气体分子热电离,火化通道带电粒子数目剧增,火花通道向前
5、极不均匀电场且具有弱垂直分量的代表电器是什么,试述其沿面放电的特点和原因。
极不均匀电场且具有弱垂直分量的代表电器是支柱绝缘子。
电场具有弱垂直分量的情况下(电极形状和布置已使电场很不均匀),介质表面积聚电荷使电压重新分布所造成的电场畸变,不会显著降低沿面放电电压。
另外,这种情况下(电场垂直分量较小,沿表面也没有较大的电容电流流过,放电过程中不会出现热电离现象,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。
电场具有弱垂直分量的情况下,介质表面积聚电荷使电压重新分布所造成的电场畸变,不会显著降低沿面放电电压。
因为电极形状和布置已使电场很不均匀。
电场具有弱垂直分量的情况下,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。
因为电场垂直分量较小,沿表面也没有较大的电容电流流过,放电过程中不会出现热电离现象,没有明显的滑闪放电。
平均闪络场强比均匀电场时低得多,但大于强垂直电场分量时的平均闪络场强。
6、A型和B型绝缘子的定义以及代表性的绝缘子类型
A型绝缘子-typeAinsulator(不可击穿):
两电极间经由绝缘子外部空气的最短距离(H1)并不明显地大于经由固体绝缘材料内的最短击穿距离(H2)的绝缘子。
对于瓷和玻璃绝缘子,通常指H2≥H1/2的绝缘子。
δ/Ld≥1/3,浇铸树脂或其他材料,如棒形绝缘子。
B型绝缘子-typeBinsulator(可击穿):
两电极间经由绝缘子外部空气的最短距离(H1)明显地大于经由固体绝缘材料内的最短击穿距离(H2)的绝缘子。
对于瓷和玻璃绝缘子,通常指H2<H1/2的绝缘子。
δ/Ld<1/3,浇铸树脂或其他材料,如盘形悬式绝缘子、针式绝缘子和可击穿型柱式绝缘子。
δ=干闪络距离;
Ld=击穿距离
7、简述绝缘子电气试验的目的
目的:
为验证过电压作用下设备的绝缘强度而进行的绝缘子试验。
8、绝缘子电气试验根据试验电压、运行环境和试验方法的分类
根据试验电压分为:
工频交流电压试验、直流电压试验、雷电冲击电压试验、操作过电压试验、陡波冲击电压试验。
根据运行环境分为:
干、湿电压试验。
根据试验方法分为:
闪络试验、耐受试验及火花试验。
除此之外,还有无线电干扰试验、耐电弧试验及电场分布试验等。
9、试述绝缘子在进行电气试验时安装的基本原则
原则上试验应在试品的配置尽量接近使用状态下实施。
绝缘子与其他物体的间隔距离一般应为试品闪络距离的1.5倍以上,至少为1m。
10、标准参考大气状态的参数
绝缘子的绝缘强度在绝缘子表面清洁而且干燥时,一般受其几何形状与周围大气压力、温度和湿度的影响。
通常在固定大气状态下进行的绝缘子试验实际上是不可能的,所以规定了固定的标准大气状态。
标准参考大气条件为:
温度t0=20℃,压力b0=101.3kPa,绝对湿度h0=11g/m2
12、简述两种不同的污染和受潮方式的人工污秽试验的差异
按绝缘子污染和受潮方式可分为盐雾法、固体层法等;
盐雾试验法一般表示自然界的沿海污染,也可表示工业污染,如薄层污染受潮的情况。
雾的微滴大小及分布应类同于自然界的典型雾。
13、人工污秽试验中固体涂层的几种涂污方法
人工污秽的三种典型的固体涂层的涂污方法(浸染法、喷污法、定量涂刷法、浇污法、过筛法)
14、人工污秽试验中几种雾的形式
可用三种不同的方法产生雾:
①冷雾:
用高压空气强行使水穿过喷嘴而雾化;
②冷热混合雾:
产生方法同冷雾,但用的是温水;
或者由冷雾与蒸汽雾混合产生。
③蒸汽雾:
把水加热使之汽化而产生,它包括蒸汽雾和蒸发雾两种形式。
前者用管子将加热器产生的蒸汽喷射到雾室内;
后者用敞开的水箱(或热水池)使水沸腾汽化。
15、复合绝缘子均压环安装时应注意的问题,以及不正确安装产生的危害。
应注意的问题:
(1)检查均压环,其表面应光滑平整,没有划痕或尖状突出物;
(2)均压环的安装应严格按照厂家提供的说明和图纸进行,均压环不论安装在导线端还是接地端,均应背对金具,面对橡胶伞裙,千万不可安反。
不正确安装产生的危害:
有些施工单位对均压环进行错误地安装甚至反装,均压环反装后,不仅不能对复合绝缘子起到均压作用,还将对线路运行产生严重地负面影响,特别是对“开口”均压环的安装,应该根据杆塔地形状不同、导线排列方式不同,其“开口”的“朝向”也不同,而且必须要强调的是,复合绝缘子在上、下同时安装均压环时,其开口方向必须保持一致。
16、什么是脆断?
脆断的特征?
防止脆断的技术措施有哪些?
所谓的脆断是指潮湿大气中放电产生的酸液侵入芯棒玻璃纤维后产生的断裂。
脆断的特征:
(1)断裂面平滑且通常与芯棒轴线成90°
、碎片又很少;
(2)大多数脆断发生的位置靠近高压端金具口部以外,此处是复合绝缘子电场强度和机械应力最高的区
域;
(3)脆断绝缘子所承受的机械负荷并不高,一般在1kN至20%~30%SML之间;
(4)芯棒脆断事故发生的时间难以预计。
防止脆断的措施:
在复合绝缘子制造和现场运行中,为降低脆断发生概率而采取的措施有三种:
(1)加强复合绝缘子断部密封,以防止酸的产生或侵入;
(2)分析运行条件对脆断的影响,从而提出相应改善措施,以避免复合绝缘子在有利于脆断发生和发展的环境下运行;
(3)提高芯棒的耐应力腐蚀性能,使得芯棒即使运行在应力腐蚀环境下,其耐受时间也有所延长。
(1)对于结构设计的改进措施,可以在现有端头结构基础上合理的选取端头均压环尺寸,最大限度的降低端头场强,以防止电晕,这样可以降低靠近端头部分的电压梯度。
同时在材料、结构、工艺等方面不断完善产品性能,使诱导产品脆断的结构因素降到最低。
(2)有关产品质量(主要是指起主导作用的端头密封质量),从目前掌握的资料来看,金具与芯棒以各种形式连接的产品都发生脆断,概率都不高,绝大多数是产品组装的密封质量问题。
为此,在严格工艺纪律的同时,应提高产品组装过程中各道工序的机械化和自动化水平,减少手工操作,避免人为因素的影响。
(3)至于原材料选择,无外乎是外绝缘护套的透气性和芯棒对酸介质的耐腐蚀性。
产品护套材质的透气性与硅胶特有的防污憎水性能有直接关系,现有水平下很难做到既能降低透气性又不影响防污憎水性,此问题的解决还有待于科学技术的发展。
17、零值绝缘子的危害
当雷电流过电压作用于零值绝缘子时,零值绝缘子被完全击穿,强大的雷电流及工频续流从零值绝缘子头部的瓷件缝隙流过,将引起零值绝缘子过热炸开。
18、老化的定义,老化的主要原因,三种材质绝缘子老化的不同表现
绝缘子在长期运行中不可避免的会发生各种物理和化学变化,从而使其电气性能及机械强度随时间的增加而逐渐劣化,这一现象称为绝缘子的老化。
引起绝缘子老化的因素很多,主要有热的作用、电的作用(包括局部放电的作用)、机械力的作用以及周围环境的影响,例如受潮、臭氧及各种射线的作用等。
各种不同的因素除了本身能对绝缘产生作用以外,还常常互相影响和促进,使老化过程加速,例如绝缘受潮后,能使热老化过程加剧。
瓷绝缘子的老化:
其主要特征就是击穿电压降低,瓷绝缘子是瓷件、金具和水泥等多种材料组合而成的,其劣化受多方面因素的影响,既与制造厂家选用的材料、配方、工艺流程有关,也与运行环境以及运行中承受的机电负荷甚至外力的作用有关。
如瓷件的吸湿,绝缘子各部件的热膨胀差,水泥的膨胀,金属附件的电腐蚀,运行中的机电负荷影响。
钢化玻璃绝缘子的老化:
钢化玻璃绝缘子具有长期稳定的机电性能,具有较长的使用寿命。
玻璃经钢化处理的,表面形成压应力,如果玻璃表面有微裂纹存在,也因应力作用是微裂纹受到压缩而不致扩展。
玻璃的电气强度一般在整个运行期间保持不变,其老化过程比瓷缓慢的多。
复合绝缘子的老化:
强电场下的局部放电、冷热骤变、受潮水解和紫外线等高温射线的长期作用,是导致复合绝缘子老化的主要原因,绝缘子的机电性能会因老化而减退。
19、目前电力系统采用的绝缘子在线检测技术有哪些?
至今已有以超声波检测法、激光多普勒振动法及红外热像仪法等为代表的非电量测量法和以电压分布检查法、绝缘电阻法及脉冲电流法等为典型的电量测量法被尝试用于解决绝缘子在线监测问题。
20、绝缘子污闪的两个基本条件
(1)在大气环境下,受到工业排放物以及自然扬尘等环境因素的影响,表面逐渐沉积了一层污染物——绝缘子表面受到污染;
(2)遇到雾、露、毛毛雨以及融冰、融雪等潮湿天气时,在绝缘子表面会形成水膜,污层中的可溶性盐类会溶于水中,从而形成导电的水膜,这样就有泄漏电流沿绝缘子的表面流过——绝缘子表面的污染物被湿润。
21、污闪过程的四个阶段
宏观上可将污闪过程分为以下4个阶段:
(1)绝缘子表面的积污;
(2)绝缘子表面的湿润;
(3)局部放电的产生;
(4)局部电弧发展,完成闪络。
22、表征污秽度的参数有哪些?
在长期的绝缘子积污特性和污秽实验研究中,为了定量的评价污秽水平,提出过很多表征污秽度的参数,常用的有以下几种:
等值附盐密度、污层电导率、局部表面电导率、泄漏电流、积尘密度、污液电导率、污闪电压与污闪梯度。
23、防污闪的技术措施
电力部门总结现场多年来采用的防污闪方法,主要是以下3种措施,即加强绝缘、加强清扫和涂防污闪涂料,简称为“爬(爬距)、扫、涂”,这些都是积数十年经验并被实践证明是行之有效的方法。
24、同样盐密的自然污秽绝缘子的污闪电压的分散性较大,一般都远高于人工污秽试品的污闪电压
(1)其不等价的最重要的原因是盐的种类的影响;
(2)此外污层分布状况对等价性也有影响,人工污秽绝缘子的污层分布是均匀的,而自然污秽绝缘子的污层分布是不均匀的,大量试验表明:
均匀污秽对应最低的污闪电压,污秽分布越不均匀对应的污闪电压就越高。
25、在形状结构确定的前提下,影响复合绝缘子污闪电压的两大因素是什么,以及相应的变化趋势
复合绝缘子的污闪电压是由其表面憎水性与污秽度两者共同决定的,仅由憎水性一个参数或仅由污秽度一个参数,都不足以判断其污闪性能。
(在盐密相同的条件下,硅橡胶绝缘子的污闪电压随表面憎水性的增强而调高;
在憎水性相同的条件下,硅橡胶绝缘子的污闪电压随表面污秽度的降低而提高)
26、试述复合绝缘子老化试验方法有哪几种?
各有什么特点
现行的国际上普遍采用的人工加速老化试验方法有斜面法、1000h盐雾法、5000h老化试验方法等,它们的试验条件、试验程序、试验现象、试验结果和试验评定等均不相同。
1000h盐雾法和5000h老化试验法施加系统最高工频相电压(3
/
U),皆为模拟海岸
m
等盐污地区重污秽或严重污秽的严酷环境条件,不同的是后者较全面的模拟了绝缘子在使用中所遇到的强烈阳光照射、频繁的湿热变化、凝露和自然雨等环境条件,并且循环模拟气候还可能产生某种程度的机械应力,特别是在绝缘子的界面上会重复出现数次凝露现象。
斜法面仅模拟严酷环境条件(系指诸如海岸等盐害地区、化学气体、尘埃污染了的空气等特殊环境),并分级施加电压、喷污液,其目的是加速老化效应。
从放电电弧这一角度看,1000h盐雾法和5000h的老化试验法的放电电弧呈现出分散烧蚀的“热点”,而斜面法呈现出集中电弧放电的“热点”。
因此,1000h盐雾法和5000h盐化和老化试验法与实际运行合成绝缘子放电电弧特征较一致,而斜面法是在较苛刻条件下再现了实际运行中合成绝缘子的漏电起痕及电蚀损老化现象。
27、三水氧化铝在高温硫化硅橡胶和室温硫化硅橡胶中的作用是什么?
三水氧化铝是一种很好的阻燃材料,它在硅橡胶中用以提高耐漏电起痕及电蚀损性。
28、试述绝缘子污闪电压随海拔高度升高的基本变化规律
随海拔升高或气压降低,各种形状绝缘子的污闪电压都要降低,降低的规律可用下述公式表征,U=U0(P/P0)n,其中U0为常压P0时的污闪电压,下降指数n的大小反映气压对于污闪电压的影响程度。
指数n反映了污闪电压随海拔升高的降低程度,n值越大,表示气压或海拔因素对绝缘子污闪电压的影响越大。
29、通常外绝缘设计的方法有哪三种?
绝缘子串长选择方法讨论:
经验法、电比距法、耐压法;
经验法:
根据现有的直流输变电工程的绝缘子爬电比距确定其外绝缘水平。
此法的优点是与已建的直流输电工程运行经验相符;
局限性是在确定外绝缘水平时,两条线路的污秽情况要相同或近似,并且要求已建工程的绝缘子的爬电比距要适当。
爬电比距法:
首先要划分污区,再根据污区等级确定爬电比距。
可以根据邻近的已有的交流输电线路的绝缘子比距确定其外绝缘水平。
1)交、直流的爬电比距的转换系数的确定是经验性的,缺乏科学依据,还需继续积累直流电压下的运行经验。
2)同一自然环境中的直、交流绝缘子的表面积污状况是不同的,因此同一地区交、直流输电线路对应的污区的级别是不相同的,还要作污区等级修正,否则就没有可比性。
3)还要求在确定直流绝缘子的比距时,相邻交流绝缘子的比距要适当。
不同类型交流绝缘子有效爬距的差异也会影响直流线路绝缘配置的可靠性。
30、我国电力系统目前采用什么外绝缘设计方法?
这种方法还存在什么问题?
如何解决?
污耐受法是和实际绝缘子的耐污闪能力紧密相连的,美、日等国主要采用污耐受法,我国应大力加强此方法的研究。
尚未解决的问题:
人工污秽试验的盐密值如何和污区级别相对应;
实际设计过程(解决方法):
(1)首先根据爬电比距来选择绝缘子串长的方法所确定的绝缘子片数;
(2)然后根据污耐受方法来进行校核;
(3)通过两种工程设计方法,可以互相验证设计结果的合理性和可靠性。
31、为什么相同污秽度下绝缘子的等效直径越大,污闪梯度越低?
在瓷绝缘子污闪性能的各影响因素中,等效直径是其中重要的一个。
同样等值盐密下,等效直径越大的,污闪电压就越低。
在设计复合绝缘子的伞形时,要注意减小其等效直径,要注意伞裙各尺寸的合理配合。
一般来说,绝缘子的总爬距与其绝缘子距离之比不宜超过3.0~3.5,最好在3.0及以下。
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