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电气设备绝缘的击穿与保护
作者:管理员    发布于:2019-07-26 17:37   文字:【】【】【
  电气设备是维持电网正常运转的根本元件,只要在额定电压与额定电流和良好工作环境下,设备才干平安运转,使之坚持正常运用寿命。电气设备若是处于超负荷或过电压下运转,不只运用寿命缩短,而且还可能形成绝缘击穿而无法工作,招致电网停电事故的发作,给经济社会形成极大的影响。
电气设备绝缘的击穿与保护
  1电气设备绝缘击穿的机理
  1.1电气设备绝缘的热击穿
  电气设备都设计在额定负荷下工作的,若设备处于超负荷下运转就会形成设备温度升高,而温度上升会加快绝缘老化的速度,这个速度就与被称为8℃理论有关。例如A级绝缘的电设备,正常工作温度长期在80℃时,绝缘寿命为40年;若长期工作温度为88℃寿命只要20年;当工作温度达104℃时,则寿命只要5年。所以电气设备是不允许长期过负荷运转的,其基本缘由就是思索平安运转的运用寿命。
  电气设备长期过负荷运转,因温度上升而发热,而发热与绝缘寿命有关,当设备发热能量不能及时扩散进来,久之必将形成绝缘的击穿,称之为热击穿。电气设备运转中的发热,对绝缘的毁坏是一个相对迟缓过程,主要表现为绝缘的老化,化学性质也发作变化,当设备温度不时上升,会加速绝缘老化进程,直至绝缘性能的丧失。如我们常见到的某种运用过的塑料导线其外皮发硬发脆;又如橡胶绝缘导线经长期运用后,其外皮会开裂发粘,这本质上是过负荷发热而形成绝缘的老化,当严重过热将招致绝缘物碳化,绝缘物发黑而变成导体。
  当电气设备额定电压与供电电压不符,也会惹起绝缘击穿。如将220kV单相设备接入两相380V电源上,马上就会严重发热、冒烟,发出一股焦糊味。又如常见刀闸的固体绝缘物受热,从刀闸反面流淌下来的状况,这是由于刀闸接触不良或过负荷或金属外表氧化而产生的。普通可正常工作的设备,其发热多为外部要素惹起的,反映到设备自身即是过负荷而发热,经过长时间发热就会呈现绝缘热击穿而不能正常运转了。
  1.2电气设备绝缘的电击穿
  电气设备的热击穿包含着一个热传送过程,毁坏常常是绝缘物整体或大面积。绝缘物承受大量热能后,绝缘资料的化学性质发作变化,其毁坏信息容易被我们觉得器官所承受的。而另一种击穿,即绝缘的电击穿,则比拟荫蔽,它的击穿常常为瞬时过电压所致,多数发作在电压等级比拟高的电气设备上,最常见的雷电所形成的电击穿。
  电击穿的机理是:瞬时高电压在固体绝缘最薄处击穿,构成一向穿性的狭小通道,在这通道内折出碳的小颗粒。因电击穿是永世的不可逆的,由于瞬时高电压作用,狭小通道击穿所需能量及吸收的能量都不大,部分温度还来不及向四周扩散,电击穿过程已完毕了。
  电击穿后的绝缘介质与击穿以前完好的绝缘介质,从外表上看其形态是没有区别的,这就容易给人们形成错觉,即觉得上不以为绝缘资料曾经击穿了。较为典型的事例是:白光灯启辉器中电容的击穿,这是日常生活中常见的现象。日光灯灯管两端发红,就是启不了辉,日光灯亮不起来。缘由是启辉器中的电容击穿了,其击穿是瞬时过电压而形成的。击穿过程是:当启辉器中的氖气管内的触头变冷断开时,镇流器产生很高自感电动势,这一霎时过电压加在灯管两端,同时也加到电容器两端而形成电容被击穿。你只需将启辉器中电容取下,日光灯即可恢复正常发亮。我们认真察看该电容,是看不出有任何异常及有被毁坏痕迹,但电容的确被击穿而坏了。
  这里我们应当理解到,某些设备的电击穿并不立刻就能反映出其内部毛病,而是要阅历了由电击穿到热击穿后才明显地反映出毛病特征。如配电变压器遭受雷击,其首端匝间线圈绝缘呈现电击穿,起初很难发现有任何异常,待运转一段时间后开展到临近匝间或层间绝缘也击穿,才明显表现出毛病的特征。由此可见,高压设备的过电压维护是设备平安运转的重要措施,所以高压设备一定要设置绝缘击穿维护。
  2电气设备绝缘击穿的维护
  电气设备若是处于过负荷或瞬时过电压下运转,其绝缘必将遭受击穿而损坏。为此,电气设备必需设置绝缘击穿维护安装,以确保设备的平安运转。
  如电网中最常见的配电变压器,普通设有跌落式熔断器和避雷器两种维护安装。其中跌落式熔断器是配变过电流维护,避免配变绝缘的热击穿,而避雷器则是配变瞬时过电压维护,避免配变绝缘的电击穿。避雷器不只只用于避免雷击,而且还能够用来避免配变空载时倒闸操作产生的过电压。因而请求避雷器应装置在配变三相上,并接于熔断器下方,而不能接于熔断器上方。但避雷器遭到本身热容量的限制,不能耐受较长时间的过电压,否则会爆炸,这点在选择避雷器参数时需加思索。
  从避雷器维护原理可知,避雷器的击穿先于被维护设备绝缘的击穿,但普通带有间隙避雷器的击穿存在两个时延,即统计时延和放电构成的时延。这标明当电压到达避雷器间隙击穿电压时,避雷器并不立刻击穿放电,而是要经过两个时延后才击穿放电。两个时延又具有统计性,这就使得加在绝缘上的电压是一个范围值,而非一个定值,这给绝缘维护配合带来了艰难,因此请求绝缘要有较大的裕度。随着科学技术的开展,愈加科学愈加完善维护安装的呈现,必将会降低电气设备对绝缘配合的请求,因此也会较少呈现绝缘的问题。
  在绝缘维护安装的设置上,对低电压设备普通不请求设置瞬时过电压维护,只设过电流的维护,除非在有可能遭到雷电影响下才设过电压维护。其过电流维护电器有:熔断器、熔断管、空气开关内的过电流维护、热继电器的过电流维护及某些继电器维护安装等。由于低压设备的额定电压较低,即便呈现3-5倍的过电压,对低压设备的绝缘来说还是相对较低的电压,因此不需求设置瞬时过电压维护。
  但某些设备请求设置较长时间过电压维护,如电压继电器维护安装,它本质上是避免绝缘的热击穿。由此可见,低压设备的维护,还是避免绝缘热击穿为主要内容。
  但熔断器维护也存在有缺乏之处,从熔断器的安时特性可知,熔断器过流倍数越大,熔断时间越短,普通的过电流即便在200%的过流,也难于在短时间内将熔丝熔断,因而它普通只作短路毛病维护,不能起到过负荷维护作用。