第一篇：絕緣知識(shí)

一、絕緣材料的電氣性能

絕緣材料的電氣性能主要表現(xiàn)在電場(chǎng)作用下材料的導(dǎo)電性能、介電性能及絕緣強(qiáng)度。它們分別以絕緣電阻率ρ(或電導(dǎo)γ)、相對(duì)介電常數(shù)εr、介質(zhì)損耗角tanδ及擊穿強(qiáng)度EB四個(gè)參數(shù)來表示。1.絕緣電阻率和絕緣電阻

任何電介質(zhì)都不可能是絕對(duì)的絕緣體，總存在一些帶電質(zhì)點(diǎn)，主要為本征離子和雜質(zhì)離子。在電場(chǎng)的作用下，它們可作有方向的運(yùn)動(dòng)，形成漏導(dǎo)電流，通常又稱為泄漏電流。在外加電壓作用下的絕緣材料的等效電路如圖2-1a所示；在直流電壓作用下的電流如圖2-1b所示。圖中，電阻支路的電流Ii即為漏導(dǎo)電流；流經(jīng)電容和電阻串聯(lián)支路的電流Ia稱為吸收電流，是由緩慢極化和離子體積電荷形成的電流；電容支路的電流 IC 稱為充電電流，是由幾何電容等效應(yīng)構(gòu)成的電流。

(1)在正常工作時(shí)（穩(wěn)態(tài)），漏導(dǎo)電流決定了絕緣材料的導(dǎo)電性，因此，漏導(dǎo)支路的電阻越大，說明材料的絕緣性能越好。

（2）溫度、濕度、雜質(zhì)含量、電磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加都會(huì)降低電介質(zhì)材料的電阻率。2.介電常數(shù)

介電常數(shù)是表明電介質(zhì)極化特征的性能參數(shù)。介電常數(shù)愈大，電介質(zhì)極化能力愈強(qiáng)，產(chǎn)生的束縛電荷就愈多。束縛電荷也產(chǎn)生電場(chǎng)，且該電場(chǎng)總是削弱外電場(chǎng)的。現(xiàn)用電容器來說明介電常數(shù)的物理意義。設(shè)電容器極板間為真空時(shí)，其電容量為 Co，而當(dāng)極板間充滿某種電介質(zhì)時(shí)，其電容量變?yōu)镃，則C與Co的比值即該電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)，即：

在填充電介質(zhì)以后，由于電介質(zhì)的極化，使靠近電介質(zhì)表面處出現(xiàn)了束縛電荷，與其對(duì)應(yīng)，在極板上的自由電荷也相應(yīng)增加，即填充電介質(zhì)之后，極板上容納了更多的自由電荷，說明電容被增大。因此，可以看出，相對(duì)介電常數(shù)總是大于1的。絕緣材料的介電常數(shù)受電源頻率、溫度、濕度等因素而產(chǎn)生變化。頻率增加，介電常數(shù)減小。溫度增加，介電常數(shù)增大；但當(dāng)溫度超過某一限度后，由于熱運(yùn)動(dòng)加劇，極化反而困難一些，介電常數(shù)減小。濕度增加，電介質(zhì)的介電常數(shù)明顯增加，因此，通過測(cè)量介電常數(shù)，能夠判斷電介質(zhì)受潮程度。大氣壓力對(duì)氣體材料的介電常數(shù)有明顯影響，壓力增大，密度就增大，相對(duì)介電增大。

3.介質(zhì)損耗

在交流電壓作用下，電介質(zhì)中的部分電能不可逆地轉(zhuǎn)變成熱能，這部分能量叫做介質(zhì)損耗。單位時(shí)間內(nèi)消耗的能量叫做介質(zhì)損耗功率。介質(zhì)損耗使介質(zhì)發(fā)熱，是電介質(zhì)熱擊穿的根源。施加交流電壓時(shí)，電流、電壓的相量關(guān)系 總電流與電壓的相位差φ，即電介質(zhì)的功率因數(shù)角。功率因數(shù)角的余角δ稱為介質(zhì)損耗角。根據(jù)相量圖，不難求出單位體積內(nèi)介質(zhì)損耗功率為

式中 : ω——電源角頻率 , ω =2 π f;ε——電介質(zhì)介電常數(shù);E ——電介質(zhì)內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度;tans 一一介質(zhì)損耗角正切。

由于P值與試驗(yàn)電壓、試品尺寸等因素有關(guān)，難于用來對(duì)介質(zhì)品質(zhì)作嚴(yán)密的比較，所以，通常是以tanδ 來衡量電介質(zhì)的介質(zhì)損耗性能。總結(jié)：

①介質(zhì)損耗將使介質(zhì)發(fā)熱，是介質(zhì)熱擊穿的根源。

②電氣設(shè)備中使用的電介質(zhì)，要求它的tanδ值愈小愈好。而當(dāng)絕緣受潮或劣化時(shí)，因有功電流明顯增加，會(huì)使tanδ值劇烈上升。也就是說，tanδ能敏感地反映絕緣質(zhì)量。因此，在要求高的場(chǎng)合，需進(jìn)行介質(zhì)損耗試驗(yàn)。

③ 影響絕緣材料介質(zhì)損耗的因素主要有頻率、溫度、濕度、電場(chǎng)強(qiáng)度和輻射。影響過程比較復(fù)雜，從總的趨勢(shì)上來說，隨著上述因素的增強(qiáng)，介質(zhì)損耗增加。

二、絕緣的破壞 1.絕緣擊穿

絕緣材料所具備的絕緣性能一般是指其承受的電壓在一定范圍內(nèi)所具備的性能。當(dāng)承受的電壓超出了相應(yīng)的范圍時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象。電介質(zhì)擊穿是指電介質(zhì)在強(qiáng)電場(chǎng)作用下遭到急劇破壞，喪失絕緣性能的現(xiàn)象。擊穿電壓是指使電介質(zhì)產(chǎn)生擊穿的最小電壓。擊穿強(qiáng)度是指使電介質(zhì)產(chǎn)生擊穿的最小電場(chǎng)強(qiáng)度（也叫耐壓強(qiáng)度）。對(duì)于電介質(zhì)通常用平均擊穿強(qiáng)度表示：EB=UB/d(KV/cm)UB:擊穿電壓 d:擊穿處絕緣厚度

(1)氣體電介質(zhì)的擊穿

氣體擊穿是由碰撞電離導(dǎo)致的電擊穿。在強(qiáng)電場(chǎng)中，帶電質(zhì)點(diǎn)(主要是電子)在電場(chǎng)中獲得足夠的動(dòng)能，當(dāng)它與氣體分子發(fā)生碰撞時(shí)，能夠使中性分子電離為正離子和電子。新形成的電子又在電場(chǎng)中積累能量而碰撞其他分子，使其電離，這就是碰撞電離。碰撞電離過程是一個(gè)連鎖反應(yīng)過程，每一個(gè)電子碰撞產(chǎn)生一系列新電子，因而形成電子崩。電子崩向陽極發(fā)展，最后形成一條具有高電導(dǎo)的通道，導(dǎo)致氣體擊穿。(2)液體電介質(zhì)的擊穿 液體電介質(zhì)的擊穿特性與其純凈度有關(guān)，一般認(rèn)為純凈液體的擊穿與氣體的擊穿機(jī)理相似，是由電子碰撞電離最后導(dǎo)致?lián)舸５后w的密度大，電子自由行程短，積聚能量小，因此擊穿場(chǎng)強(qiáng)比氣體高。

工程上液體絕緣材料不可避免地含有氣體、液體和固體雜質(zhì)。在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下定向排列，運(yùn)動(dòng)到電場(chǎng)強(qiáng)度最高處聯(lián)成小橋，小橋貫穿兩電極間引起電導(dǎo)劇增，局部溫度驟升，最后導(dǎo)致?lián)舸榱吮ＷC絕緣質(zhì)量，在液體絕緣材料使用之前，必須對(duì)其進(jìn)行純化、脫水、脫氣處理；在使用過程中應(yīng)避免這些雜質(zhì)的侵入。液體電介質(zhì)擊穿后，絕緣性能在一定程度上可以得到恢復(fù)。(3)固體電介質(zhì)的擊穿

固體電介質(zhì)的擊穿有電擊穿、熱擊穿、電化學(xué)擊穿、放電擊穿等形式。絕緣結(jié)構(gòu)發(fā)生擊穿，往往是電、熱、放電、電化學(xué)等多種形式同時(shí)存在，很難截然分開。一般來說，在采用tanδ值大、耐熱性差的電介質(zhì)的低壓電氣設(shè)備，在工作溫度高、散熱條件差時(shí)，熱擊穿較為多見。而在高壓電氣設(shè)備中，放電擊穿的概率就大些。脈沖電壓下的擊穿一般屬于電擊穿。當(dāng)電壓作用時(shí)間達(dá)數(shù)十小時(shí)乃至數(shù)年時(shí)，大多數(shù)屬于電化學(xué)擊穿。

2.絕緣老化

電氣設(shè)備在運(yùn)行過程中,其絕緣材料由于受熱、電、光、氧、機(jī)械力(包括超聲波)、輻射線、微生物等因素的長期作用，產(chǎn)生一系列不可逆的物理變化和化學(xué)變化，導(dǎo)致絕緣材料的電氣性能和機(jī)械性能的劣化。絕緣老化過程十分復(fù)雜。主要是熱老化和電老化。

(1)熱老化。一般在低壓電氣設(shè)備中，促使絕緣材料老化的主要因素是熱。其熱源可能是內(nèi)部的也可能是外部的。每種絕緣材料都有其極限耐熱溫度，當(dāng)超過這一極限溫度時(shí)，其老化將加劇，電氣設(shè)備的壽命就縮短。

(2)電老化。它主要是由局部放電引起的。在高壓電氣設(shè)備中，促使絕緣材料老化的主要原因是局部放電。局部放電時(shí)產(chǎn)生的臭氧、氮氧化物、高速粒子都會(huì)降低絕緣材料的性能，局部放電還會(huì)使材料局部發(fā)熱，促使材料性能 惡化。3.絕緣損壞

絕緣損壞是指由于不正確選用絕緣材料，不正確地進(jìn)行電氣設(shè)備及線路的安裝，不合理地使用電氣設(shè)備等，導(dǎo)致絕緣材料受到外界腐蝕性液體、氣體、蒸氣、潮氣、粉塵的污染和侵蝕，或受到外界熱源、機(jī)械因素的作用，在較短或很短的時(shí)間內(nèi)失去其電氣性能或機(jī)械性能的現(xiàn)象。對(duì)策：

（1）避開有腐蝕性物質(zhì)和外界高溫的場(chǎng)所；

（2）正確使用和安裝電氣設(shè)備和線路，保持過流、過熱保護(hù)裝置的完好；（3）嚴(yán)禁亂拉亂扯，防止機(jī)械性損傷絕緣物；（4）應(yīng)采取防止小動(dòng)物損傷絕緣的措施。

三、絕緣檢測(cè)和絕緣試驗(yàn) 絕緣檢測(cè)和絕緣試驗(yàn)的目的是檢查電氣設(shè)備或線路的絕緣指標(biāo)是否符合要求。絕緣檢測(cè)和絕緣試驗(yàn)主要包括絕緣電阻試驗(yàn)、耐壓試驗(yàn)、泄漏電流試驗(yàn)和介質(zhì)損耗試驗(yàn)等。1.絕緣電阻試驗(yàn)

絕緣電阻是衡量絕緣性能的最基本指標(biāo)。通過絕緣電阻的測(cè)定，可以在一定程度上判定某些電氣設(shè)備的絕緣好壞，判斷某些電氣設(shè)備(如電機(jī)、變壓器)的受潮情況等，以防因絕緣電阻降低或損壞而造成漏電、短路、電擊等電氣事故。（1）絕緣材料的電阻常用兆歐表(搖表)測(cè)量。

兆歐表主要由作為電源的手搖發(fā)電機(jī)(或其他直流電源)和作為測(cè)量機(jī)構(gòu)的磁電式流比計(jì)(雙動(dòng)線圈流比計(jì))組成。測(cè)量時(shí)，實(shí)際上是給被測(cè)物加上直流電壓，測(cè)量其通過的泄漏電流，在表的盤面上讀到的是經(jīng)過換算的絕緣電阻值。磁電式流比汁的工作原理如上圖所示。在同一轉(zhuǎn)軸上裝有兩個(gè)交叉的線圈，當(dāng)兩線圈通有電流時(shí)，兩個(gè)線圈分別產(chǎn)生互為相反方向的轉(zhuǎn)矩。其大小分別為

M1 = K1f1（α）I1

M2= K2f2（α）I2

式中 : K1 K2 ——比例常數(shù)； I1,I2 ——通過兩個(gè)線圈的電流； α——線圈帶動(dòng)指針偏轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)角。

當(dāng)M1≠M(fèi)2時(shí)，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)，指針偏轉(zhuǎn)。當(dāng)M1=M2時(shí)，線圈停止轉(zhuǎn)動(dòng)，指針停止偏轉(zhuǎn)，且兩電流之比與α偏轉(zhuǎn)角滿足如下的函數(shù)關(guān)系，即

在接入被測(cè)電阻 Rx 后，構(gòu)成了兩條相互并聯(lián)的支路，當(dāng)搖動(dòng)手搖發(fā)電機(jī)時(shí)，兩個(gè)支路分別通過電流 I1 和 I2。可以看出

考慮到兩電流之比與偏轉(zhuǎn)角滿足的函數(shù)關(guān)系，不難得出 α =f(Rx)可見，指針的偏轉(zhuǎn)角α僅僅是被測(cè)絕緣電阻 Rx 的函數(shù)，而與電源電壓沒有直接關(guān)系。

2． 吸收比的測(cè)定 吸收比是加壓測(cè)量開始后 60S時(shí)讀取的絕緣電阻值與加壓測(cè)量開始后15S時(shí)讀取的絕緣電阻值之比。吸收比測(cè)量的目的是判斷絕緣材料受潮程度和內(nèi)部有無缺陷。因此，高壓變壓器、電動(dòng)機(jī)和電力電容器等都應(yīng)按規(guī)定測(cè)量吸收比。3． 絕緣電阻指標(biāo)

絕緣電阻隨線路和設(shè)備的不同，其指標(biāo)要求也不一樣。就一般而言，高壓較低壓要求高；新設(shè)備較老設(shè)備要求高；室外設(shè)備較室內(nèi)設(shè)備要求高；移動(dòng)設(shè)備較固定設(shè)備要求高等。絕緣電阻應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行定期測(cè)量，電動(dòng)機(jī)的測(cè)量周期為1年，其它低壓設(shè)備或線路為1—2年。

第二篇：10KV架空絕緣導(dǎo)線知識(shí)

10KV架空絕緣導(dǎo)線知識(shí)

隨著配電網(wǎng)的飛速發(fā)展，供電區(qū)域被樹木覆蓋，嚴(yán)重的腐蝕、臺(tái)風(fēng)等諸多因素的影。向，使配電網(wǎng)的可靠性面臨新的困難。受到自然界對(duì)配電網(wǎng)構(gòu)成的這種或那種威脅，從而產(chǎn)生了分裂架空絕緣導(dǎo)線。架空絕緣導(dǎo)線與普通架空裸導(dǎo)線相比，具有許多優(yōu)點(diǎn)，可解決常規(guī)裸導(dǎo)線在運(yùn)行過程中遇到的一些難題，價(jià)格又比地埋電纜便宜得多，因此，在配電網(wǎng)中得到廣泛的應(yīng)用。1 架空絕緣導(dǎo)線的主要特點(diǎn)

(1)絕緣性能好。架空絕緣導(dǎo)線由于多了一層絕緣層，比裸導(dǎo)線優(yōu)越的絕緣性能，可減少線路相間距離，降低對(duì)線路的支持件的絕緣要求，提高同桿架設(shè)線路的回路數(shù)。

(2)防腐蝕性能好。架空絕緣導(dǎo)線由于外層有絕緣層，比裸導(dǎo)線受氧化腐蝕的程度小，抗腐蝕能力較強(qiáng)，可延長線路的使用壽命。

(3)防外力破壞。減少受樹木，飛飄金屬膜和灰塵等外在因素的影響，減少相間短路及接地事故。(4)強(qiáng)度達(dá)到要求。絕緣導(dǎo)線雖然少了鋼心，但堅(jiān)韌，使整個(gè)導(dǎo)線的機(jī)械強(qiáng)度能達(dá)到應(yīng)力設(shè)計(jì)的要求。架空絕緣導(dǎo)線的規(guī)格

(1)線心。架空絕緣導(dǎo)線有鋁心和銅心兩種。在配電網(wǎng)中，鋁心應(yīng)用比較多，主要是鋁材比較輕，而且較便宜，對(duì)線路連接件和支持件的要求低，加上原有的配電網(wǎng)也以鋼心鋁絞線為主，選用鋁心線便于原有網(wǎng)絡(luò)的連接。在實(shí)際使用中也多選用鋁心線。銅心線主要是作為變壓器及開關(guān)設(shè)備的引下線。

(2)絕緣材料。架空絕緣導(dǎo)線的絕緣保護(hù)層有厚絕緣(3．4mm)和薄絕緣(2．5mm)兩種。厚絕緣的運(yùn)行時(shí)允許與樹木頻繁接觸，薄絕緣的只允許與樹木短時(shí)接觸。絕緣保護(hù)層又分為交聯(lián)聚乙烯和輕型聚乙烯，交聯(lián)聚乙烯的絕緣性能更優(yōu)良。常用的lOkV架空絕緣導(dǎo)線如表1所示。3 架空絕緣導(dǎo)線的敷設(shè)方式

(1)單根常規(guī)敷設(shè)方式。這種架設(shè)方式就是采用目前裸導(dǎo)線的常規(guī)水泥電桿、鐵附件及陶瓷絕緣子配件，按裸體導(dǎo)線架設(shè)方式進(jìn)行架設(shè)，比較適合于老線路進(jìn)行改造和走廊較充分的區(qū)域。(2)單根敷設(shè)采用特制的絕緣支架把導(dǎo)線懸掛，這種方式可增加架設(shè)的回路數(shù)，節(jié)省線路走廊，降低線路單位造價(jià)。4 架空絕緣導(dǎo)線應(yīng)用區(qū)域

(1)適用于多樹木地方。裸導(dǎo)線架設(shè)的線路，在樹木較多的地段，往往線路的架設(shè)和維護(hù)與綠化和林業(yè)產(chǎn)生很大的矛盾。采用架空絕緣導(dǎo)線可減少樹木的砍伐(架設(shè)初期及運(yùn)行維護(hù)階段)，解決于許多難題，與綠化、林業(yè)等部門的矛盾也減少，保護(hù)好了生態(tài)環(huán)境，同時(shí)美化了市容，而且降低了線路接地故障。

(2)適用于多飛飄金屬灰塵及多污染的區(qū)域。在老工業(yè)區(qū)，由于環(huán)保達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，金屬加工企業(yè)，經(jīng)常有飛飄金屬灰塵隨風(fēng)飄揚(yáng)。在火力發(fā)電廠、化工廠的污染區(qū)域，造成架空配電線路短路、接地故障。采用架空絕緣導(dǎo)線，是防止lOkV配電線路短路接地的較好途徑。

(3)適用于鹽霧地區(qū)。鹽霧對(duì)裸導(dǎo)線腐蝕相當(dāng)嚴(yán)重，使裸導(dǎo)線抗拉強(qiáng)度大大降低，遇到刮風(fēng)下雨，引發(fā)導(dǎo)線斷裂，造成線路短路接地事故，縮短線路使用壽命。采用架空絕緣導(dǎo)線，能較好地防鹽霧腐蝕。因?yàn)橛辛艘粚咏^緣層保護(hù)，可減少鹽霧對(duì)導(dǎo)體的腐蝕，延緩線路的老化，延長線路的使用壽命。

線徑比裸導(dǎo)線大，當(dāng)采用普通金具時(shí)，導(dǎo)線固定金具和連接金具要放大型號(hào)。耐張線夾要連導(dǎo)線的保護(hù)層一起夾緊，防止架空絕緣導(dǎo)線退皮，影響其機(jī)械性能和絕緣性能。6 架空絕緣導(dǎo)線的造價(jià)

架空絕緣導(dǎo)線具有地埋電力電纜的一些優(yōu)點(diǎn)，但造價(jià)比地埋電力電纜造價(jià)低得多，大約只有地埋電力電纜的1／2。而與架空裸導(dǎo)線相比，造價(jià)高出40％左右。以廣東省安裝工程綜合定額《電氣設(shè)備安裝工程》單位進(jìn)行測(cè)算，考慮到載流量的因素，以lkm為單位，采用150mm2的地埋電力電纜，150mm2架空絕緣導(dǎo)線和120mm2的裸導(dǎo)線的投資約為35萬元、18萬元和12萬元。7 結(jié)束語

采用絕緣導(dǎo)線代替裸導(dǎo)線，是實(shí)現(xiàn)配電線路絕緣化的技術(shù)進(jìn)步措施，能更好地提高供電的可靠性.穩(wěn)定性.和安全性..節(jié)約線路維護(hù)管理費(fèi)用，有利于提高供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。架空絕緣導(dǎo)線與架空裸導(dǎo)線的具有較好的優(yōu)良性能，且造價(jià)又不太高，在農(nóng)網(wǎng)改造及城網(wǎng)改造中，因地制宜，在一些區(qū)域選用架空絕緣導(dǎo)線還是很有益處的。

第三篇：變壓器絕緣老化分析

分析電力變壓器絕緣老化及其診斷技術(shù)的應(yīng)用

1、變壓器絕緣老化的危害及重要性

目前，我國電網(wǎng)中，有較多的大型變壓器運(yùn)行年限已接近或超期，出于成本等因素的考慮，這些變壓器仍在繼續(xù)超期運(yùn)行，因而所面臨的一個(gè)共同問題是，隨著絕緣老化程度的加深，絕緣機(jī)械強(qiáng)度下降，將導(dǎo)致變壓器抵抗短路大電流沖擊的能力大大降低，從而降低變壓器的運(yùn)行可靠性。絕緣老化，使變壓器逐漸喪失原有的機(jī)械性能和絕緣性能，運(yùn)行中產(chǎn)生的電磁振動(dòng)和電動(dòng)力，也容易使變壓器損壞；絕緣強(qiáng)度降低易產(chǎn)生局部放電、絕緣的工頻及沖擊擊穿強(qiáng)度降低，造成變壓器的擊穿損壞。據(jù)有關(guān)維修部門對(duì)各種變壓器絕緣故障的剖析和統(tǒng)計(jì)研究得知，影響變壓器運(yùn)行狀態(tài)和壽命的失效故障現(xiàn)象90％以上屬于絕緣老化問題，在這種形勢(shì)下，科學(xué)的運(yùn)行監(jiān)督能提高變壓器安全運(yùn)行水平，提前發(fā)現(xiàn)缺陷，對(duì)延長變壓器運(yùn)行壽命周期，提高經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效益有十分重要的意義。因此，必須重視變壓器絕緣老化問題。

2、絕緣老化機(jī)理

2．1、絕緣老化：

電力變壓器大多使用A級(jí)絕緣。絕緣材料有一定的機(jī)械強(qiáng)度和電氣強(qiáng)度，機(jī)械強(qiáng)度是指絕緣承受機(jī)械荷載(張力、壓力、彎曲等)的本領(lǐng)；電氣強(qiáng)度(或稱絕緣強(qiáng)度)是指絕緣抵抗電擊穿的本領(lǐng)。變壓器在長期運(yùn)行中，由于受到大氣條件和其他物理化學(xué)作用的影響，其絕緣材料的機(jī)械和電氣強(qiáng)度逐漸衰退的現(xiàn)象，稱為絕緣老化。當(dāng)絕緣完全失去彈性，即機(jī)械強(qiáng)度完全喪失時(shí)，只要沒有機(jī)械損傷，仍有相當(dāng)高的電氣強(qiáng)度。但失去彈性的絕緣，已變得干燥、易脆裂，容易因振動(dòng)和電動(dòng)力的作用而損壞。因此，絕緣老化程度不能只按電氣強(qiáng)度來判斷，必須考慮機(jī)械強(qiáng)度的降低程度，而且主要由機(jī) 械強(qiáng)度的降低程度來確定。2．

2、等值老化原則：

變壓器運(yùn)行時(shí)，如果維持繞組熱點(diǎn)溫度為98。C，可以獲得正常預(yù)期壽命。但是，實(shí)際上繞組熱點(diǎn)溫度受到氣溫θ0和負(fù)荷K波動(dòng)的影響，變動(dòng)范圍大，即繞組熱點(diǎn)溫度是一個(gè)隨時(shí)間變化的量θht,為此，在一定時(shí)間間隔T內(nèi)，如果部分時(shí)間內(nèi)繞組熱點(diǎn)溫度低于98℃，而另一部分時(shí)間內(nèi)允許繞組熱點(diǎn)溫度高于98℃，只要變壓器在高于98℃時(shí)多損耗的壽命得到低于98℃時(shí)少損耗的壽命的完全補(bǔ)償，則變壓器的預(yù)期壽命可以和維持繞組熱點(diǎn)溫度為98℃時(shí)等值，此即等值老化原則。換言之，等值老化原則就是：使變壓器在一定時(shí)間間隔T內(nèi)，絕緣老化或損耗的壽命與維持繞組熱點(diǎn)溫度為98℃時(shí)等值。根據(jù)老化率概念，當(dāng)θht隨時(shí)間變化時(shí)： V??T0ep?htdtTe98p?1T?Toep(?ht?98)dt

顯然，如果V>1，變壓器的老化大于正常老化，預(yù)期壽命縮短；如果V<1，變壓器的老化小于正常老化，變壓器的負(fù)荷能力未得到充分利用。因此，在一定時(shí)間間隔內(nèi)，維持變壓器的老化率V接近于1，是制訂變壓器負(fù)荷能力的主要依據(jù)。

3、影響變壓器絕緣老化的因素

影響電力變壓器絕緣老化的因素很多，主要有磁場(chǎng)、電場(chǎng)以及自然力等三個(gè)方面。3．

1、磁場(chǎng)的影響：

變壓器的磁場(chǎng)分為主磁通的磁場(chǎng)和漏磁通的磁場(chǎng)，主磁通的磁場(chǎng)主要用來傳遞電能，漏磁通的磁場(chǎng)比較復(fù)雜，主要產(chǎn)生如下三個(gè)效應(yīng)： 1)、損耗效應(yīng)：

變壓器各繞組的導(dǎo)體處于漏磁場(chǎng)中，將在導(dǎo)體中產(chǎn)生渦流，并由此引起渦流損耗。渦流損耗的大小主要取決于導(dǎo)體的幾何尺寸和漏磁場(chǎng)的大小與分布，垂直于漏磁場(chǎng)方向的各層導(dǎo)體中的渦流損耗是不同的。漏磁通在繞組及鐵芯中感應(yīng)渦流，不能傳遞能量，只能產(chǎn)生壓降和熱量，使變壓器溫度升高。平均意義上說，漏磁場(chǎng)不大，但是由于變壓器介質(zhì)分布不均勻，而且在實(shí)際運(yùn)行中的變壓器經(jīng)常受到外界因素的影響，使其漏磁場(chǎng)分布不均勻，這是導(dǎo)致變壓器局部過熱的原因之一。此外，漏磁場(chǎng)在變壓器的金屬結(jié)構(gòu)附件中產(chǎn)生雜散損耗。在繞組軸向的漏磁通可以在繞組壓板、壓釘和鐵軛以及夾件中感應(yīng)出渦流，引起損耗。變壓器內(nèi)部引線的電磁場(chǎng)會(huì)在其附近的金屬件中引起渦流損耗。所有這些損耗即鐵損都可能引起變壓器絕緣的老化或損壞，成為運(yùn)行故障的根源。變壓器的漏磁場(chǎng)強(qiáng)度都隨變壓器容量的變化而變化，容量越大，漏磁場(chǎng)強(qiáng)度就越大。單臺(tái)額定容量為150 MVA以下的變壓器的漏磁強(qiáng)度與額定容量的關(guān)系可用公式(1)計(jì)算：

H?IN?常數(shù)?4p l容量在150 MVA以上時(shí)，可用公式(2)計(jì)算：

H?IN?常數(shù)?4p l其中P是變壓器的容量，N為繞組匝數(shù)，J為繞組電流，Z為漏磁場(chǎng)的有效長度。可見，變壓器的容量不同，漏磁場(chǎng)強(qiáng)度就不同，造成的損耗也不同。2)、機(jī)械力效應(yīng)：

大型變壓器在線圈漏磁場(chǎng)作用下，將在繞組導(dǎo)線上產(chǎn)生電磁力及動(dòng)態(tài)機(jī)械力，這兩個(gè)力的作用將會(huì)使變壓器的繞組及其緊固件發(fā)生形變或位移，容易造成變壓器的絕緣破壞，產(chǎn)生局部放電。3)、熱效應(yīng)：

變壓器運(yùn)行時(shí)，繞組、鐵芯以及其它構(gòu)件中產(chǎn)生的損耗幾乎全部轉(zhuǎn)化為熱能。這些熱能使變壓器的溫度升高達(dá)到一定溫度時(shí)就會(huì)造成變壓器的絕緣破壞。變壓器的極限溫度主要取決于繞組絕緣材料的耐熱性能。油浸式變壓器繞組間的絕緣材料，一般采用電纜紙或其他紙質(zhì)材料，屬A級(jí)絕緣，耐熱溫度為105℃。干式變壓器常采用玻璃纖維絕緣材料，屬B級(jí)絕緣，耐熱溫度為130℃。如果絕緣材料的溫度超過其極限溫度(亦即變壓器的極限溫度)，則變壓器的壽命便會(huì)急劇縮短，甚至?xí)龤АＴ谧儔浩鞯倪\(yùn)行中，其繞組的中部偏上部位有一個(gè)最熱區(qū)，所以變壓器的上層油溫高于中下層。試驗(yàn)表明，油浸式繞組最熱點(diǎn)年平均溫度若不大于98℃，變壓器的運(yùn)行年限可為20～25 年，繞組最熱點(diǎn)的溫度一般比平均溫度高13℃，所以繞組在額定負(fù)載下的年平均溫度定為85℃，變壓器油的平均溫度大于98℃以后，絕緣性能就會(huì)顯著惡化。

3．2、電場(chǎng)的影響

電場(chǎng)作用對(duì)變壓器的絕緣有著較大的影響。電場(chǎng)分布不均勻容易造成變壓器的絕緣擊穿，發(fā)生局部放電，這是變壓器損壞的主要原因之一。例如變壓器出口突然發(fā)生三相短路，大電流產(chǎn)生的電動(dòng)力將引發(fā)變壓器絕緣移位，線圈變形，電場(chǎng)分布不均勻，最終導(dǎo)致變壓器的絕緣損壞，使變壓器的壽命縮短。

引起變壓器電場(chǎng)不均勻的原因主要有：

1)、工頻過電壓引起變壓器主絕緣電場(chǎng)分布不均勻造成局部放電。

2)、雷電沖擊過電壓引起的縱絕緣電場(chǎng)強(qiáng)度過大造成縱絕緣的破壞。

3)、操作波過電壓和特快速瞬時(shí)過電壓引起的縱絕緣擊穿。3．

3、外界自然力的影響

熱力、化學(xué)力、風(fēng)、雨、雪、冰雹以及地震等自然力和自然災(zāi)害對(duì)變壓器的壽命都有著較大的影響。這些因素往往是不可預(yù)測(cè)的，對(duì)變壓器的影響也是偶然的，沒有規(guī)律的，如地震發(fā)生的時(shí)間、強(qiáng)度以及對(duì)變壓器等設(shè)備的作用都是不確定的，地震可以使浮放的變壓器發(fā)生移位、扭轉(zhuǎn)、掉臺(tái)等，造成變壓器頂端高低壓絕緣瓷套管被破壞。對(duì)于固定良好的變壓器，可造成變壓器頂部絕緣瓷套管根部裂損或斷裂，這就需要從變壓器自身及其安裝的角度進(jìn)行研究，加強(qiáng)其防震能力。對(duì)其它外力的影響也需要在不斷認(rèn)識(shí)規(guī)律、積累經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行研究并加以防范。

4、變壓器絕緣老化的預(yù)防：

變壓器絕緣老化的預(yù)防主要是從兩個(gè)方面入手。4.1、一方面主要是防止或減少不良的外界因素的影響，作好變壓器的日常維護(hù)，保證變壓器正常運(yùn)行，同時(shí)，在使用上，每一個(gè)環(huán)節(jié)都按規(guī)范進(jìn)行，減少人為故障，據(jù)統(tǒng)計(jì)，變壓器運(yùn)行維護(hù)不良造成的事故約占變壓器故障總數(shù)的一半。要解決維護(hù)不良問題：

1)、要保證變壓器不要過負(fù)荷運(yùn)行，運(yùn)行溫度不能超過絕緣材料允許的最高溫度。

2)、要防止變壓器出口發(fā)生突發(fā)性短路，尤其要防止外界偶然因素和環(huán)境因素造成的突發(fā)性短路。

3)、加強(qiáng)變壓器的在線診斷，對(duì)其故障進(jìn)行提前預(yù)測(cè)，如經(jīng)常進(jìn)行局部放電測(cè)量、油溫及線圈溫度測(cè)量，絕緣油的色譜分析，油中微水分析，對(duì)特征氣體、游離氣體以及總烴的檢測(cè)。檢測(cè)可按國家標(biāo)準(zhǔn)分別在投運(yùn)前、投運(yùn)時(shí)、運(yùn)行中和特殊情況下進(jìn)行。

4)、改進(jìn)避雷措施和散熱方式等。

4.2、另一方面主要是從變壓器的開發(fā)、研究以及設(shè)計(jì)人手，在結(jié)構(gòu)上保證變壓器設(shè)計(jì)的精確和完善。主要方法有： 1)、在繞組端部施加端圈、角環(huán)等改善變壓器內(nèi)部電場(chǎng)的分布。

2)、采用餅式糾結(jié)式繞組。3)、采用內(nèi)屏蔽插入電容。4)、采用優(yōu)質(zhì)的絕緣材料。

5)、對(duì)變壓器的設(shè)計(jì)采用三維模型進(jìn)行精確的數(shù)值計(jì)算，優(yōu)化變壓器的絕緣裕度。

這些方法都可以減少絕緣老化故障發(fā)生的可能性。這需要從物理的、化學(xué)的過程進(jìn)行分析，深入研究其內(nèi)在規(guī)律，掌握老化故障的原因及故障與產(chǎn)品的使用條件之間的內(nèi)在聯(lián)系，從根本上預(yù)防老化故障的發(fā)生或降低故障的發(fā)生率。老化故障的預(yù)防還可以通過在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)的方法進(jìn)行電氣分析和檢測(cè)，并通過搜集分析各項(xiàng)電氣試驗(yàn)的數(shù)據(jù)，如對(duì)繞組的直流電阻、變比、空載電流、空載損耗、局部放電、鐵芯的絕緣電阻以及接地電流等項(xiàng)目的分析綜合，找出參數(shù)的變化，及時(shí)作出故障的事先判斷。總之，變壓器的絕緣老化故障是變壓器的主要故障之一，直接影響變壓器的壽命，必須從多方面人手，及早的給予預(yù)防，才能延長變壓器的實(shí)際壽命，減少電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)損失。

5、電力變壓器絕緣老化的現(xiàn)場(chǎng)診斷技術(shù)

現(xiàn)場(chǎng)診斷是確定變壓器絕緣強(qiáng)度的手段。現(xiàn)場(chǎng)診斷和趨勢(shì)分析的結(jié)合是最重要的檢測(cè)手段，能及時(shí)檢測(cè)變壓器的過熱、局部放電、電介質(zhì)劣化、線圈位移等。有下列檢測(cè)項(xiàng)目： a、局部放電測(cè)量。

當(dāng)變壓器有異常或油色譜中出現(xiàn)C2H2時(shí)，應(yīng)對(duì)變壓器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)局部放電測(cè)量。超聲波局放儀能對(duì)發(fā)生局部放電部位進(jìn)行 定位。

b、油溫及線圈溫度的定期測(cè)量。

能發(fā)現(xiàn)變壓器是否過載或局部過熱，從而進(jìn)行更細(xì)致的診斷。c、油的色譜分析。

變壓器絕緣老化主要有變壓器油和纖維素絕緣材料兩方面的老化。變壓器油老化主要是氧化反應(yīng)，銅為催化劑。油中的氧在水分、溫度作用下使老化加速，生成醇、醛、酮等氧化物及酸性化合物，最終析出油泥。油氧化反應(yīng)形成少量的CO和C02，隨著運(yùn)行中氣體的積累，CO和CO2將成為油中氣體的主要成分。隨著運(yùn)行年數(shù)的增加，絕緣材料老化，使CO和C02的含量逐漸增加。由于CO2較容易溶解于油中，而CO在油中的溶解度小、易逸散，因此CO2/CO一般是隨著運(yùn)行年限的增加而逐漸變大。當(dāng)CO2／CO大于7時(shí)，認(rèn)為絕緣可能老化，也可能是大面積低溫過熱故障引起的非正常老化,據(jù)此初步判斷有絕緣老化的可能性。d、油中糠醛含量測(cè)量。

變壓器油中的糠醛含量隨運(yùn)行時(shí)間的增加而增加，但不同變壓器除了制造上的固有差異外，還因運(yùn)行中環(huán)境溫度、負(fù)載率等不同，造成在相同運(yùn)行時(shí)間內(nèi)糠醛含量的分散性；另外變壓器油紙比例不同，測(cè)試結(jié)果用單位體積油中糠醛的毫克量表示，使相同老化狀況的不同設(shè)備的測(cè)試結(jié)果出現(xiàn)不同；變壓器油處理也是影響糠醛含量的重要因素。變壓器油中按 糠醛含量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，可判斷變壓器存在絕緣老化。e、測(cè)量絕緣紙的聚合度。

測(cè)量變壓器絕緣紙的聚合度(指絕緣紙分子包含纖維素分子的數(shù)目)是確定變壓器老化程度的一種比較可靠的手段。紙聚合度的大小直接反映了紙的老化程度，新的油侵紙(板)的聚合度值約為1000，當(dāng)受到溫度、水分、氧化等作用后，纖維素降解(是指絕緣材料裂解產(chǎn)生雜質(zhì)，使絕緣老化)，大分子發(fā)生斷裂，使纖維素長度縮短，也即D-葡萄糖的單體個(gè)數(shù)減少至數(shù)百，而紙的聚合度正是代表了纖維素分子中D-葡萄糖的單體個(gè)數(shù)。根據(jù)資料介紹和國內(nèi)老舊變壓器的測(cè)試情 況，認(rèn)為聚合度下降到250左右時(shí)，絕緣紙的機(jī)械強(qiáng)度就已經(jīng)下降到50％以上。運(yùn)行中的變壓器絕緣紙的機(jī)械強(qiáng)度，由于對(duì)試樣尺寸要求較高，不如測(cè)聚合度取樣容易。實(shí)際上，變壓器絕緣紙老化的后果除致使其電氣強(qiáng)度有所下降外，更主要的是機(jī)械強(qiáng)度的喪失，在機(jī)械力的沖擊下，就可能造成損壞而導(dǎo)致電氣擊穿等嚴(yán)重后果。因此，當(dāng)聚合度值下降至250后，并不意味著會(huì)立即發(fā)生絕緣事故，所以《規(guī)程》提出，當(dāng)聚合度小于250時(shí)，應(yīng)引起注意。但從提高設(shè)備 運(yùn)行可靠性角度考慮，應(yīng)避免短路沖擊、嚴(yán)重的震蕩等因素，同時(shí)應(yīng)著手安排備品，便于將絕緣已嚴(yán)重老化的變壓器能較早地退出運(yùn)行。應(yīng)當(dāng)指出，雖然聚合度是最能表征絕緣老化的指標(biāo)，是非常準(zhǔn)確、可靠、有效的判據(jù)。但是，這項(xiàng)試驗(yàn)要求變壓器停運(yùn)、吊罩以取得紙樣，這對(duì)正在運(yùn)行的變壓器無法進(jìn)行這項(xiàng)測(cè)試，這種應(yīng)用受到較大的限制。綜上所述，變壓器運(yùn)行后，經(jīng)過長期的熱效應(yīng)積累，繞組絕緣受熱膨脹，致使原本統(tǒng)包絕緣窄油道變得更窄，冷卻油流速慢，不能充分帶走繞組的熱量。繞組絕緣紙受熱后逐漸老化，析出各種有機(jī)氣體和糠醛，經(jīng)論證，變壓器存在非正常絕緣老化現(xiàn)象。變壓器油中溶解氣體分析對(duì)監(jiān)測(cè)變壓器各種故障有著重要的作用；同時(shí)，油中糠醛含量及絕緣紙聚合度測(cè)試是對(duì)變壓器老化診斷的重要手段。1996年到2007年，每年對(duì)變壓器進(jìn)行油中氣體含量的測(cè)試和糠醛試驗(yàn)，有效地監(jiān)視了變壓器運(yùn)行狀態(tài)和主絕緣老化程度。在色譜試驗(yàn)和糠醛試驗(yàn)跟蹤十年后，為保證電力設(shè)備的順利進(jìn)行，該變壓器退出運(yùn)行，更換了一臺(tái)新變壓器，從而徹底消除了設(shè)備隱患，確保了電網(wǎng)發(fā)供電的安全生產(chǎn)。

6、總結(jié)：

變壓器的絕緣故障是變壓器的主要故障之一，直接影響變壓器的壽命，必須從多方面人手，及早的給予預(yù)防，才能延長變壓器的實(shí)際壽命，減少電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)損失。

第四篇：電機(jī)與絕緣講稿

電 機(jī) 與 絕 緣

謝謝，同志們光臨這次討論，今天的主題是《電機(jī)與絕緣》，根據(jù)電機(jī)的種類，確定所用絕緣的品種和要求。目的是使我們能清楚地認(rèn)識(shí)到，絕緣材料是如何為電機(jī)制造更好地服務(wù)。

電機(jī)是一種電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。已經(jīng)成為人類創(chuàng)造動(dòng)力的工具，是現(xiàn)代社會(huì)賴以生存的基本要素之一。絕緣結(jié)構(gòu)是電機(jī)的心臟部分，而絕緣材料是構(gòu)建電機(jī)心臟的關(guān)鍵組成。

隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，電機(jī)的種類增多且更專業(yè)化；容量增大且更高效；體積縮小且更降耗，綠色制造且更環(huán)保??

電機(jī)的分類按不同理念分類方式也不相同。今天按我們討論的需要分類：發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)。重點(diǎn)討論大型發(fā)電機(jī)及其所用的絕緣材料；特種電動(dòng)機(jī)例如變頻電機(jī)、機(jī)車牽引電機(jī)及其所用的絕緣材料。請(qǐng)各位關(guān)注的是：不同類型電機(jī)所用的絕緣材料的差異和原因所在，以便對(duì)今后的工作有所幫助。

電機(jī)絕緣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 ：確保電機(jī)運(yùn)行的可靠性和使用壽命（發(fā)電機(jī)不低于20年，一般多為30年，電動(dòng)機(jī)為15年以上）。研究的重點(diǎn)是絕緣結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化；絕緣材料的最優(yōu)化；絕緣工藝的最優(yōu)化。可靠的、先進(jìn)的、經(jīng)濟(jì)的、環(huán)保的和可行的綜合效果組合是最終目的。公司有必要將其產(chǎn)品按照以上重點(diǎn)要求分類總結(jié)，分發(fā)給技術(shù)和銷售人員，認(rèn)真學(xué)習(xí)、理解和體會(huì)，便于銷售工作和解決實(shí)際問題。

絕緣系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須考慮產(chǎn)品在運(yùn)行中要受到電、熱、機(jī)械、環(huán)境等作用因素的影響。通常，高壓電機(jī)（額定電壓在3kV以上）絕緣系統(tǒng)首先要考慮電壓的作用；而低壓電機(jī)絕緣系統(tǒng)首先要考慮熱的作用。當(dāng)然，在實(shí)際設(shè)計(jì)中所有因素都應(yīng)予以考慮，過分強(qiáng)調(diào)某一因素而忽視其他因素就可能導(dǎo)致設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。電機(jī)在運(yùn)行中發(fā)生故障的主要原因是絕緣破壞，占總故障率的80%以上，所以電機(jī)在運(yùn)行過程中發(fā)生故障首先想到的是絕緣，絕緣工作者們應(yīng)該充分理解。

一.高壓電機(jī)的主要指標(biāo)：

1.電機(jī)的容量——決定了電機(jī)重量和體積，可以估算出硅鋼片和銅導(dǎo)線的數(shù)量。2.電機(jī)的電壓等級(jí)——決定了電機(jī)對(duì)絕緣厚度的要求，代表著電機(jī)設(shè)計(jì)和制造的水平。

3.電機(jī)的電流密度——決定了電機(jī)的熱場(chǎng)設(shè)計(jì)和冷卻方式及絕緣結(jié)構(gòu)的耐熱等級(jí)。4.主絕緣的厚度——可以估算出絕緣材料的總用量和采用的絕緣工藝。

法國A－A公司多膠模壓工藝單邊絕緣厚度（mm）的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式：

di ＝0.20（1.05UN＋2）適用于汽輪發(fā)電機(jī)。

di ＝0.17（1.05UN＋2）適用于汽輪發(fā)電機(jī)。** UN 為額定電壓

電機(jī)定子線圈的主絕緣厚度主要根據(jù)三個(gè)方面因素來考慮：

（1）瞬時(shí)擊穿電壓的儲(chǔ)備系數(shù)，即瞬時(shí)擊穿電壓與額定電壓（UN）之比一般應(yīng)大于6～8倍。

（2）許用場(chǎng)強(qiáng)不應(yīng)高于起始游離電壓，電老化壽命評(píng)定的伏－秒特性曲線外推到預(yù)計(jì)運(yùn)行年限的剩余場(chǎng)強(qiáng)不低于使用場(chǎng)強(qiáng)的兩倍。

（3）定子線圈對(duì)地主絕緣的整體性要好，性能數(shù)據(jù)分散性小是提高許用場(chǎng)強(qiáng)，減薄絕緣厚度的前提。

近來世界上各大公司選用大型發(fā)電機(jī)定子線圈的許用工作場(chǎng)強(qiáng)為2.5MV∕m左右。

二.大型水輪發(fā)電機(jī)：

在三峽工程完成以后，中國的大規(guī)模水電建設(shè)拉開了序幕，溪洛渡、向家壩、烏東閣和白鶴灘電站將相繼開工。水輪發(fā)電機(jī)從大型向超大型、巨型發(fā)展，單機(jī)容量從700MW向1000MW發(fā)展、電壓等級(jí)從20KV向24KV以上發(fā)展，這對(duì)絕緣結(jié)構(gòu)、絕緣工藝、絕緣材料及防暈技術(shù)、防護(hù)技術(shù)等都提出了新的要求。1.大型水輪發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)：

（1）以水流為動(dòng)力，轉(zhuǎn)速慢，級(jí)數(shù)多，直徑大，軸向長度短，有利于散熱。

決定了水輪發(fā)電機(jī)的形狀和線圈的形狀，由于線圈端部彎角尺寸較小，適合于大批量生產(chǎn)的單根線棒VPI工藝。

（2）潮濕環(huán)境，端部易被油及粉塵污染。

需要特殊的端部處理技術(shù)，對(duì)端部防暈層和絕緣層進(jìn)行有效防護(hù)。絕緣保護(hù)帶和絕緣防護(hù)漆將被批量使用。（3）現(xiàn)場(chǎng)安裝下線。

為了確保線圈現(xiàn)場(chǎng)安裝下線時(shí)，不受意外損傷，線圈的整體防護(hù)是非常必要的。國外使用熱收縮絕緣帶保護(hù)端部，另外使用一種高強(qiáng)度無紡

布補(bǔ)強(qiáng)的高導(dǎo)熱、半導(dǎo)體硅橡膠保護(hù)帶，對(duì)線圈直線部分進(jìn)行防護(hù)。.大型水輪發(fā)電機(jī)絕緣材料的用量：

以單機(jī)容量700MW、20KV的三峽機(jī)組為例。

（1）硅鋼片漆：10.4噸(硅鋼片用量：520噸)

（2）絕緣線圈：1080根

（3）主絕緣： 13噸

（4）防暈帶： 0.5噸（5）固定材料：5噸 二.大型汽輪發(fā)電機(jī)：

隨著鍋爐和汽輪機(jī)技術(shù)從亞臨界、超臨界至超超臨界的發(fā)展，汽輪發(fā)電機(jī)也從普通的300

MW、600MW向單機(jī)容量1000MW、1200MW、1500MW邁進(jìn)，電壓等級(jí)高達(dá)27KV以上。帶動(dòng)了一批新材料、新工藝和新結(jié)構(gòu)的發(fā)展。1.大型汽輪發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)：

（1）以熱蒸汽—熱能為動(dòng)力，轉(zhuǎn)速快，級(jí)數(shù)少（一般多為兩級(jí)）。

（2）直徑短，軸向長，溫升高，散熱效率低。（3）轉(zhuǎn)速高，電磁力大，要求固定材料強(qiáng)度高，固定工藝復(fù)雜。

（4）電壓等級(jí)高，對(duì)絕緣材料的介電性能有

特殊要求。

浸透性要求高（特指VPI工藝）。

2.大型汽輪發(fā)電機(jī)絕緣材料的用量：

以單機(jī)容量300MW、20KV的火電機(jī)組為例。

（1）硅鋼片漆：2.4噸(硅鋼片用量：120噸)

（2）絕緣線圈：108根

（3）主絕緣：1.62噸

（4）防暈帶：0.05噸

（5）固定材料：2.14噸

以單機(jī)容量600MW、20KV的火電機(jī)組為例。

（1）硅鋼片漆：3.6噸(硅鋼片用量：180噸)

（2）絕緣線圈：84根

（3）主絕緣：2.268噸

（4）防暈帶：0.168噸

（5）固定材料：2.966噸

以單機(jī)容量1000MW、27KV的火電機(jī)組為例。

（1）硅鋼片漆：5噸(硅鋼片用量：250噸)

（2）絕緣線圈：84根（3）主絕緣：3噸

（4）防暈帶：0.3噸

（5）固定材料：3.5噸（5）絕緣厚度大幅度增加，對(duì)主絕緣材料的 ** 隨著我國新能源戰(zhàn)略規(guī)劃的調(diào)整，未來十幾年將大力發(fā)展核動(dòng)力能源。大型核動(dòng)力發(fā)電機(jī)的單機(jī)容量為1000MW、24～26KV電壓等級(jí)。大型核動(dòng)力發(fā)電機(jī)工作特點(diǎn)與大型汽輪發(fā)電機(jī)類似（轉(zhuǎn)速略低），但從運(yùn)行安全考慮，要求更高的可靠性。

三.大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)：

風(fēng)力發(fā)電機(jī)以風(fēng)能為動(dòng)力，是新型清潔能源的代表之一。

1.大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)特點(diǎn)：

(1)變頻特性

交—直—交變頻特性，這是一般發(fā)電機(jī)沒有的。諧波產(chǎn)生的突發(fā)電壓對(duì)匝間絕緣有特殊要求。（2）內(nèi)外疊加溫度

內(nèi)外疊加溫度是指電機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的溫度和周邊環(huán)境的溫度之和。大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)溫升較高（因?yàn)楣ぷ麟妷狠^低）

而且散熱方式單一（空冷），因此需要使用耐熱絕緣材料（H級(jí)絕緣）。而散熱良好時(shí)，可以使用F級(jí)絕緣。（3）環(huán)境影響因素

大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作環(huán)境較差，炎熱、潮濕、凝露、紫外光輻射、海上鹽霧等。絕緣材料自身要具備一定能力，絕緣結(jié)構(gòu)及絕緣工藝必須采取防護(hù)措施，才能保證運(yùn)行可靠性和使用壽命。

2.大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)絕緣材料的用量：

以單機(jī)容量2.0MW雙饋式風(fēng)力發(fā)電機(jī)為例。

（1）繞包導(dǎo)線：4500～5000公斤

（2）主絕緣： 300公斤左右

（3）槽部絕緣：120公斤左右

（4）保護(hù)帶：

5000米左右

四.變頻電機(jī)：

通過調(diào)節(jié)頻率來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速是一種高效節(jié)能的方法。具有響應(yīng)快，精度高的特點(diǎn)。

1.變頻電機(jī)的工作原理：

轉(zhuǎn)速 n=60f∕p 其中：n為每分鐘轉(zhuǎn)速；f為交流電的頻率；p為磁極對(duì)數(shù)。

電壓與頻率之比為常數(shù)。U∕f=const 變頻的同時(shí)也必須變壓，這也就是變頻器常被簡稱為VVVF（Variable Voltage Variable Frequency）的原因。

2.變頻電機(jī)絕緣的特點(diǎn)：

電源諧波產(chǎn)生的突發(fā)電壓，造成絕緣擊穿。變頻電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是耐電壓。3.變頻電機(jī)的專用絕緣材料：

變頻電機(jī)的匝間和主絕緣頻頻受到?jīng)_擊電壓作用，對(duì)變頻電機(jī)的主絕緣和匝間絕緣必須加強(qiáng)，特別是電機(jī)定子的匝間絕緣。另外減少繞組的內(nèi)部氣隙，氣隙會(huì)引發(fā)局部放電，嚴(yán)重影響電氣性能和導(dǎo)熱性，VPI工藝成為首選。絕緣材料的選擇重點(diǎn)是繞組線和浸漬樹脂。

變頻電機(jī)需要使用耐電暈絕緣材料。“耐”與“防”的區(qū)別為：“耐”是從內(nèi)到外（匝間絕緣為主導(dǎo)）;“防”是從外到內(nèi)(主絕緣為主導(dǎo))。

目前被普遍認(rèn)可的耐電暈絕緣材料包括：納米改性的三層漆包導(dǎo)線；KaptonFCR聚酰亞胺薄膜燒結(jié)線；云母繞包導(dǎo)線等。

大型變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)絕緣材料的用量： 以變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)6KV、3500KW為例。（TBP3500－16／1000變頻調(diào)速同步電動(dòng)機(jī)）（1）繞組導(dǎo)線：2980公斤（2）少膠帶：24～26公斤（3）VPI漆：200～220公斤（4）防暈帶：7.6～8.0公斤（5）保護(hù)帶：4950米（6）層壓制品：692公斤

以變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)10.5KV、3500KW為例。（TBP3500－16／1000變頻調(diào)速同步電動(dòng)機(jī)）（1）繞組導(dǎo)線：3130公斤（2）少膠帶：25～28公斤（3）VPI漆：200～220公斤（4）防暈帶：6.4～6.8公斤（5）保護(hù)帶：4900米（6）層壓制品：637公斤

以YBP1120－6 2850／3150 6500KW籠型變頻異步電動(dòng)機(jī)為例。（1）繞組導(dǎo)線：1710公斤（2）少膠帶：16～18公斤（3）VPI漆：80～100公斤（4）防暈帶：——（5）保護(hù)帶：3050米（6）層壓制品：35～40公斤

五.機(jī)車牽引電機(jī)：

機(jī)車牽引電機(jī)是高速電氣化鐵路的關(guān)鍵設(shè)備。也代表著一個(gè)國家電機(jī)制造業(yè)的水平。

1.機(jī)車牽引電機(jī)的特點(diǎn)

（1）變頻調(diào)速電機(jī)

（2）耐高溫電機(jī)—由于體積和電壓受限，使

電流密度增加，溫升大幅度提高，發(fā)熱嚴(yán)重

（3）多種機(jī)械振動(dòng)和應(yīng)力

2.機(jī)車牽引電機(jī)專用絕緣材料

（1）耐電壓性能

（2）耐高溫性能

（3）抗機(jī)械振動(dòng)性能

六.一般情況的絕緣事故： 1.絕緣電阻降低

受潮使絕緣電阻降低，泄露電流增大，容易引發(fā)絕緣擊穿。解決的方法是加熱去潮后進(jìn)行防潮處理。2.絕緣放電現(xiàn)象

產(chǎn)生的因素較復(fù)雜。例如局部放電、電暈放電、電弧放電、火花放電和沿面閃絡(luò)等，對(duì)絕緣的破壞最為嚴(yán)重。

3.電機(jī)溫升偏高 電機(jī)某部分的溫度與其周圍介質(zhì)的溫度之差，稱為電機(jī)該部分的溫升。溫升是電機(jī)損耗和散熱情況的量度，已成為評(píng)價(jià)電機(jī)性能的一個(gè)重要指標(biāo)。絕緣材料的導(dǎo)熱性、散熱方式和絕緣處理工藝是影響電機(jī)溫升的主要因素。采用VPI工藝可以使電機(jī)溫升降低5~10℃，主要原因是減少氣隙、提高導(dǎo)熱。4.電機(jī)的槽口和鼻端擊穿

電機(jī)的槽口和鼻端擊穿是絕緣事故的多發(fā)區(qū)。電機(jī)的槽口是電場(chǎng)分布的突變區(qū)（導(dǎo)體與

絕緣、固體絕緣與空氣絕緣的交匯處，使電場(chǎng)集中）及尖端易損區(qū)（如加工毛刺、鋒利斷面，振動(dòng)磨損，使絕緣材料容易受到損傷）。鼻端絕緣搭接和曲面形狀變化，引起電場(chǎng)分布變化。5.絕緣的機(jī)械損傷

電機(jī)定、轉(zhuǎn)子繞組及其絕緣，在運(yùn)行過程中，承受著電磁力、熱應(yīng)力和機(jī)械力的作用，會(huì)使絕緣產(chǎn)生摩擦及疲勞變形等，造成缺陷和老化，力學(xué)性能下降。優(yōu)良的力學(xué)性能如抗彎、抗沖擊和截面尺寸的熱穩(wěn)定性是電機(jī)安全運(yùn)行的基本保障。電機(jī)定子事故的多發(fā)區(qū)是槽口和端部。電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組絕緣在運(yùn)行中，長期承受著離心及剪切等機(jī)械力的作用。6.絕緣擊穿

絕緣擊穿是電機(jī)產(chǎn)品的最終破壞，是由多重因素造成的，主要因素是局部放電和機(jī)械破壞，結(jié)果是使電機(jī)完全喪失工作能力。七.國內(nèi)電機(jī)絕緣的某些特定概念 1.可靠性和壽命

電機(jī)的可靠性是指一定時(shí)間內(nèi)不失效的概率。電機(jī)絕緣壽命是指有效使用到絕緣老化的時(shí)間，不包括通過小修可以恢復(fù)使用的故障。

有的電機(jī)如魚雷電機(jī)、火箭電機(jī)等要求可靠性接近100%，而壽命僅幾分鐘；而許多用于單機(jī)配套的電機(jī)，則壽命要求長，對(duì)可靠性要求卻較低。

2.F級(jí)絕緣，B級(jí)考核

是指絕緣系統(tǒng)的降級(jí)使用。電機(jī)繞組各部位的溫度并不相同，實(shí)際上是一個(gè)溫度場(chǎng)，溫升是指繞組的平均溫度。溫度場(chǎng)中的溫差隨電機(jī)結(jié)構(gòu)、通風(fēng)散熱系統(tǒng)、絕緣系統(tǒng)的不同而改變。例如，防護(hù)式電機(jī)的最熱點(diǎn)在鐵心中間的槽部，屏蔽式電機(jī)的最熱點(diǎn)在繞組端部。

為了保證電機(jī)的可靠性和壽命，在電機(jī)絕緣設(shè)計(jì)時(shí)還必須留有溫升裕度。對(duì)一般系列化小型化電機(jī)留5~~10℃，對(duì)中大型電機(jī)裕度更大。現(xiàn)代電機(jī)絕緣設(shè)計(jì)的趨向是選用等級(jí)高于電機(jī)絕緣等級(jí)的絕緣系統(tǒng)，熱點(diǎn)由絕緣裕度承擔(dān)，電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)用足溫升限值。例如B級(jí)電機(jī)采用F級(jí)絕緣系統(tǒng)，按B級(jí)考核，而且B級(jí)電機(jī)的銅耗按75℃計(jì)算（F級(jí)電機(jī)按115℃計(jì)算），電機(jī)的效率可以較高，因此提高了電機(jī)的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。3.絕緣等級(jí)與耐溫指數(shù)

電機(jī)絕緣等級(jí)與絕緣耐溫指數(shù)之間有密切的關(guān)系，但是兩者之間并非等同或恒定關(guān)系。電機(jī)設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)電機(jī)的使用狀況，往往選用高于或低于電機(jī)絕緣等級(jí)的絕緣結(jié)構(gòu)。

電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)的升級(jí)使用，縮小體積，增大功率，必然縮短電機(jī)的壽命，例如魚雷、火箭電機(jī)。4.端部處理技術(shù)

電機(jī)端部與槽內(nèi)直線部分的絕緣，所承受的電場(chǎng)分布、熱場(chǎng)、受力狀態(tài)、環(huán)境因素不同，因此 端部絕緣需要特殊的處理技術(shù)。

槽口需要絕緣加強(qiáng)，防暈從低阻轉(zhuǎn)向高阻，使電場(chǎng)分布均勻，避免起暈放電。

端部絕緣無鐵心支撐固定，需通過膨脹材料、綁扎材料進(jìn)行固定，以免運(yùn)行振動(dòng)產(chǎn)生摩擦，損傷絕緣造成擊穿。

在浸漆過程中，端部流失最為嚴(yán)重，造成絕緣發(fā)空現(xiàn)象。需要特殊保護(hù)工藝如旋轉(zhuǎn)烘陪、熱收縮保護(hù)帶等。

電機(jī)端部絕緣易受到外部環(huán)境污染如潮濕、粉塵、油污等，另外在裝配、拆卸時(shí)易受損傷，需要進(jìn)行繞包及噴漆等防護(hù)處理。

5.防暈技術(shù)及防暈材料

在較高電場(chǎng)作用下，電位出現(xiàn)差異，絕緣層表面與空氣間產(chǎn)生的放電現(xiàn)象為電暈放電，這種電腐蝕對(duì)絕緣層會(huì)造成嚴(yán)重的破壞作用。

防暈技術(shù)就是通過采用半導(dǎo)體材料制成的防暈材料使電場(chǎng)平滑過渡和均勻分布，減小或避免起暈現(xiàn)象。由于電機(jī)槽內(nèi)、槽口、端部電場(chǎng)分布不同，防暈材料分為低阻、中阻和高阻材料。而且多膠模壓工藝和少膠VPI工藝所用的防暈材料也不相同（半固化防暈帶和全固化防暈帶）。

**在產(chǎn)品說明書中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)國標(biāo)及計(jì)量單位與歐美標(biāo)準(zhǔn)及計(jì)量單位的差異。

**在實(shí)際應(yīng)用中，絕緣產(chǎn)品與設(shè)備有著較大的關(guān)聯(lián)度。

本次講座的目的是讓各位了解： 1.電機(jī)基本原理與絕緣材料的關(guān)系。2.電機(jī)運(yùn)行故障與絕緣材料的關(guān)系。

3.電機(jī)絕緣結(jié)構(gòu)與絕緣材料、絕緣工藝的關(guān)系。4.不同類型電機(jī)絕緣材料的大約用量。

第五篇：接觸網(wǎng)雙重絕緣心得體會(huì)

接觸網(wǎng)雙重絕緣的心得體會(huì)

雙重絕緣的概念其實(shí)早在BT和AT供電方式中已經(jīng)采用。目前，在DN供電方式中也開始采用。在早期TR（直接）供電方式，支柱的接地裝置是直接接在鋼軌上的，絕緣子發(fā)生閃絡(luò)或擊穿時(shí)，短路電流經(jīng)鋼軌回到牽引變電所使保護(hù)動(dòng)作，同時(shí)，可能對(duì)信號(hào)回路產(chǎn)生干擾，對(duì)接觸支柱（尤其是鋼柱）人員也有不安全因素，另外地線容易遭到破壞或盜竊，所以運(yùn)行部門很早就有提出改為架空地線的，但由于當(dāng)時(shí)投資所限，無法實(shí)現(xiàn)。上世紀(jì)80年代開始引進(jìn)BT和AT供電方式。

AT供電方式中，正饋線（AF）和保護(hù)線（PW）均架設(shè)于支柱田野側(cè)，PW也為架空地線，正常時(shí)可有數(shù)百伏對(duì)地電位。對(duì)砼（鋼筋混凝土）柱，可直接架設(shè)在肩架上，對(duì)鋼柱則采用所謂“雙重絕緣”的方式：對(duì)懸式絕緣子串，在支柱側(cè)加一個(gè)額定電壓不低于3kV的絕緣子（或一片原型懸式絕緣子），原絕緣子串稱為主絕緣，而接地側(cè)絕緣子稱為輔助絕緣；雙重絕緣的棒式絕緣子是特制的，也分為主絕緣和輔助絕緣兩部分；在主絕緣和輔助絕緣之間用跳線（通常為LGJ-50）與PW線連通，當(dāng)主絕緣發(fā)生閃絡(luò)或擊穿時(shí)，短路電流可直接經(jīng)PW線（不須經(jīng)鋼軌）回到牽引變電所，使保護(hù)動(dòng)作。

BT供電方式目前較少應(yīng)用，基本情況是一樣的，只是跳 線與回流線（NF）相連，兼有架空地線作用，同樣可采用雙重絕緣的方式。

京滬、膠濟(jì)線采用直供﹢回流（DN）供電方式，全部采用雙絕緣。DN供電方式中，回流線（NF）兼有架空地線作用，所以同樣可采用雙重絕緣的方式。關(guān)于砼（鋼筋混凝土）柱具有一定的絕緣性能問題。據(jù)了解，由于200km/h的線路（尤其是客運(yùn)專線）牽引電流增大，回流線上的電壓也相應(yīng)增大，砼（鋼筋混凝土）柱的絕緣性能受到質(zhì)疑，為安全起見，回流線均通過絕緣子架設(shè)與肩架上。因此，無論砼柱和鋼柱均采用雙重絕緣的方式。

從以上陳述中可以看出，采用雙重絕緣方式，短路電流理論上是經(jīng)PW線或NF線，而不經(jīng)鋼軌回到牽引變電所，實(shí)際上這兩種線隔一定距離要通過吸上線與鋼軌連通的，為了避免對(duì)信號(hào)回路的干擾，吸上線是連接在電務(wù)的抗流變壓器（也稱扼流變壓器）的中性點(diǎn)上。關(guān)于雙重絕緣，補(bǔ)充兩句：我國采用雙重絕緣是85年從京秦線開始，這條線從日本引進(jìn)的AT供電方式。日本的牽引網(wǎng)接地系統(tǒng)喜歡采用雙重絕緣，但歐洲不是，比如，法國就是綜合接地系統(tǒng)。雙重絕緣的主要目的是為了可靠的閃絡(luò)短路保護(hù)，當(dāng)絕緣子絕緣性能破壞（由于臟污或破損）而導(dǎo)致接觸網(wǎng)帶電部分對(duì)支柱閃絡(luò)時(shí)，由于支柱有一定絕緣電阻（僅對(duì)砼柱）和接地電阻，支柱與牽引回流網(wǎng)絡(luò)沒有通暢的回路，往往造成變電所饋線 的保護(hù)不能立即隔離這種閃絡(luò)，從而可能導(dǎo)致事故的擴(kuò)大，比如燒毀支柱或?qū)Ь€，嚴(yán)重影響供電可靠性。如果把支柱接地部分直接同鋼軌相連接吧，會(huì)影響信號(hào)專業(yè)軌道電路的正常工作，況且絕緣擊穿后，會(huì)使支柱帶高電位，也是個(gè)不安全的因素。怎么辦呢，日本的做法就是“雙重絕緣”，以限制并疏導(dǎo)閃絡(luò)短路電流。法國的做法是附設(shè)綜合地線（GW），使處處地線對(duì)地電阻不超過1ohm，盡量限制短路電位。DN的負(fù)饋線（NF）和AT的保護(hù)線（PW）,同GW線盡量并聯(lián)，并且都可以不絕緣安裝。GW線一般采用裸導(dǎo)線，并直接埋地，在高架區(qū)段則連接每個(gè)橋墩，自然接地。法國的這種做法對(duì)限制鋼軌電位是有利的。日本的雙重絕緣不然，故障情況下，鋼軌電位可能很高，怎么辦呢，加裝放電間隙，一般接于AT吸上中點(diǎn)。另外，吸上線處（連與扼流變中點(diǎn)）肯定不能使用火花間隙，否則就沒有吸上的作用了。支柱接地用的火花間隙一般用在站場(chǎng)鋼柱的接地，盡管采用了雙重絕緣，當(dāng)輔助絕緣被擊穿時(shí)，支柱仍可能帶高電位，造成旅客人身傷害，于是，把主輔絕緣間的金屬構(gòu)件，包括閃絡(luò)導(dǎo)線，用導(dǎo)線（可帶絕緣外皮）經(jīng)火花間隙接鋼軌，間隙的擊穿電壓要小于輔助絕緣的擊穿電壓。

2006年7月20日于蘇州