绝缘知识

第一篇：绝缘知识

一、绝缘材料的电气性能

绝缘材料的电气性能主要表现在电场作用下材料的导电性能、介电性能及绝缘强度。它们分别以绝缘电阻率ρ(或电导γ)、相对介电常数εr、介质损耗角tanδ及击穿强度EB四个参数来表示。1.绝缘电阻率和绝缘电阻

任何电介质都不可能是绝对的绝缘体，总存在一些带电质点，主要为本征离子和杂质离子。在电场的作用下，它们可作有方向的运动，形成漏导电流，通常又称为泄漏电流。在外加电压作用下的绝缘材料的等效电路如图2-1a所示；在直流电压作用下的电流如图2-1b所示。图中，电阻支路的电流Ii即为漏导电流；流经电容和电阻串联支路的电流Ia称为吸收电流，是由缓慢极化和离子体积电荷形成的电流；电容支路的电流 IC 称为充电电流，是由几何电容等效应构成的电流。

(1)在正常工作时（稳态），漏导电流决定了绝缘材料的导电性，因此，漏导支路的电阻越大，说明材料的绝缘性能越好。

（2）温度、湿度、杂质含量、电磁场强度的增加都会降低电介质材料的电阻率。2.介电常数

介电常数是表明电介质极化特征的性能参数。介电常数愈大，电介质极化能力愈强，产生的束缚电荷就愈多。束缚电荷也产生电场，且该电场总是削弱外电场的。现用电容器来说明介电常数的物理意义。设电容器极板间为真空时，其电容量为 Co，而当极板间充满某种电介质时，其电容量变为C，则C与Co的比值即该电介质的相对介电常数，即：

在填充电介质以后，由于电介质的极化，使靠近电介质表面处出现了束缚电荷，与其对应，在极板上的自由电荷也相应增加，即填充电介质之后，极板上容纳了更多的自由电荷，说明电容被增大。因此，可以看出，相对介电常数总是大于1的。绝缘材料的介电常数受电源频率、温度、湿度等因素而产生变化。频率增加，介电常数减小。温度增加，介电常数增大；但当温度超过某一限度后，由于热运动加剧，极化反而困难一些，介电常数减小。湿度增加，电介质的介电常数明显增加，因此，通过测量介电常数，能够判断电介质受潮程度。大气压力对气体材料的介电常数有明显影响，压力增大，密度就增大，相对介电增大。

3.介质损耗

在交流电压作用下，电介质中的部分电能不可逆地转变成热能，这部分能量叫做介质损耗。单位时间内消耗的能量叫做介质损耗功率。介质损耗使介质发热，是电介质热击穿的根源。施加交流电压时，电流、电压的相量关系 总电流与电压的相位差φ，即电介质的功率因数角。功率因数角的余角δ称为介质损耗角。根据相量图，不难求出单位体积内介质损耗功率为

式中 : ω——电源角频率 , ω =2 π f;ε——电介质介电常数;E ——电介质内电场强度;tans 一一介质损耗角正切。

由于P值与试验电压、试品尺寸等因素有关，难于用来对介质品质作严密的比较，所以，通常是以tanδ 来衡量电介质的介质损耗性能。总结：

①介质损耗将使介质发热，是介质热击穿的根源。

②电气设备中使用的电介质，要求它的tanδ值愈小愈好。而当绝缘受潮或劣化时，因有功电流明显增加，会使tanδ值剧烈上升。也就是说，tanδ能敏感地反映绝缘质量。因此，在要求高的场合，需进行介质损耗试验。

③ 影响绝缘材料介质损耗的因素主要有频率、温度、湿度、电场强度和辐射。影响过程比较复杂，从总的趋势上来说，随着上述因素的增强，介质损耗增加。

二、绝缘的破坏 1.绝缘击穿

绝缘材料所具备的绝缘性能一般是指其承受的电压在一定范围内所具备的性能。当承受的电压超出了相应的范围时，就会出现击穿现象。电介质击穿是指电介质在强电场作用下遭到急剧破坏，丧失绝缘性能的现象。击穿电压是指使电介质产生击穿的最小电压。击穿强度是指使电介质产生击穿的最小电场强度（也叫耐压强度）。对于电介质通常用平均击穿强度表示：EB=UB/d(KV/cm)UB:击穿电压 d:击穿处绝缘厚度

(1)气体电介质的击穿

气体击穿是由碰撞电离导致的电击穿。在强电场中，带电质点(主要是电子)在电场中获得足够的动能，当它与气体分子发生碰撞时，能够使中性分子电离为正离子和电子。新形成的电子又在电场中积累能量而碰撞其他分子，使其电离，这就是碰撞电离。碰撞电离过程是一个连锁反应过程，每一个电子碰撞产生一系列新电子，因而形成电子崩。电子崩向阳极发展，最后形成一条具有高电导的通道，导致气体击穿。(2)液体电介质的击穿 液体电介质的击穿特性与其纯净度有关，一般认为纯净液体的击穿与气体的击穿机理相似，是由电子碰撞电离最后导致击穿。但液体的密度大，电子自由行程短，积聚能量小，因此击穿场强比气体高。

工程上液体绝缘材料不可避免地含有气体、液体和固体杂质。在强电场的作用下定向排列，运动到电场强度最高处联成小桥，小桥贯穿两电极间引起电导剧增，局部温度骤升，最后导致击穿。为了保证绝缘质量，在液体绝缘材料使用之前，必须对其进行纯化、脱水、脱气处理；在使用过程中应避免这些杂质的侵入。液体电介质击穿后，绝缘性能在一定程度上可以得到恢复。(3)固体电介质的击穿

固体电介质的击穿有电击穿、热击穿、电化学击穿、放电击穿等形式。绝缘结构发生击穿，往往是电、热、放电、电化学等多种形式同时存在，很难截然分开。一般来说，在采用tanδ值大、耐热性差的电介质的低压电气设备，在工作温度高、散热条件差时，热击穿较为多见。而在高压电气设备中，放电击穿的概率就大些。脉冲电压下的击穿一般属于电击穿。当电压作用时间达数十小时乃至数年时，大多数属于电化学击穿。

2.绝缘老化

电气设备在运行过程中,其绝缘材料由于受热、电、光、氧、机械力(包括超声波)、辐射线、微生物等因素的长期作用，产生一系列不可逆的物理变化和化学变化，导致绝缘材料的电气性能和机械性能的劣化。绝缘老化过程十分复杂。主要是热老化和电老化。

(1)热老化。一般在低压电气设备中，促使绝缘材料老化的主要因素是热。其热源可能是内部的也可能是外部的。每种绝缘材料都有其极限耐热温度，当超过这一极限温度时，其老化将加剧，电气设备的寿命就缩短。

(2)电老化。它主要是由局部放电引起的。在高压电气设备中，促使绝缘材料老化的主要原因是局部放电。局部放电时产生的臭氧、氮氧化物、高速粒子都会降低绝缘材料的性能，局部放电还会使材料局部发热，促使材料性能 恶化。3.绝缘损坏

绝缘损坏是指由于不正确选用绝缘材料，不正确地进行电气设备及线路的安装，不合理地使用电气设备等，导致绝缘材料受到外界腐蚀性液体、气体、蒸气、潮气、粉尘的污染和侵蚀，或受到外界热源、机械因素的作用，在较短或很短的时间内失去其电气性能或机械性能的现象。对策：

（1）避开有腐蚀性物质和外界高温的场所；

（2）正确使用和安装电气设备和线路，保持过流、过热保护装置的完好；（3）严禁乱拉乱扯，防止机械性损伤绝缘物；（4）应采取防止小动物损伤绝缘的措施。

三、绝缘检测和绝缘试验 绝缘检测和绝缘试验的目的是检查电气设备或线路的绝缘指标是否符合要求。绝缘检测和绝缘试验主要包括绝缘电阻试验、耐压试验、泄漏电流试验和介质损耗试验等。1.绝缘电阻试验

绝缘电阻是衡量绝缘性能的最基本指标。通过绝缘电阻的测定，可以在一定程度上判定某些电气设备的绝缘好坏，判断某些电气设备(如电机、变压器)的受潮情况等，以防因绝缘电阻降低或损坏而造成漏电、短路、电击等电气事故。（1）绝缘材料的电阻常用兆欧表(摇表)测量。

兆欧表主要由作为电源的手摇发电机(或其他直流电源)和作为测量机构的磁电式流比计(双动线圈流比计)组成。测量时，实际上是给被测物加上直流电压，测量其通过的泄漏电流，在表的盘面上读到的是经过换算的绝缘电阻值。磁电式流比汁的工作原理如上图所示。在同一转轴上装有两个交叉的线圈，当两线圈通有电流时，两个线圈分别产生互为相反方向的转矩。其大小分别为

M1 = K1f1（α）I1

M2= K2f2（α）I2

式中 : K1 K2 ——比例常数； I1,I2 ——通过两个线圈的电流； α——线圈带动指针偏转的偏转角。

当M1≠M2时，线圈转动，指针偏转。当M1=M2时，线圈停止转动，指针停止偏转，且两电流之比与α偏转角满足如下的函数关系，即

在接入被测电阻 Rx 后，构成了两条相互并联的支路，当摇动手摇发电机时，两个支路分别通过电流 I1 和 I2。可以看出

考虑到两电流之比与偏转角满足的函数关系，不难得出 α =f(Rx)可见，指针的偏转角α仅仅是被测绝缘电阻 Rx 的函数，而与电源电压没有直接关系。

2． 吸收比的测定 吸收比是加压测量开始后 60S时读取的绝缘电阻值与加压测量开始后15S时读取的绝缘电阻值之比。吸收比测量的目的是判断绝缘材料受潮程度和内部有无缺陷。因此，高压变压器、电动机和电力电容器等都应按规定测量吸收比。3． 绝缘电阻指标

绝缘电阻随线路和设备的不同，其指标要求也不一样。就一般而言，高压较低压要求高；新设备较老设备要求高；室外设备较室内设备要求高；移动设备较固定设备要求高等。绝缘电阻应按规定进行定期测量，电动机的测量周期为1年，其它低压设备或线路为1—2年。

第二篇：10KV架空绝缘导线知识

10KV架空绝缘导线知识

随着配电网的飞速发展，供电区域被树木覆盖，严重的腐蚀、台风等诸多因素的影。向，使配电网的可靠性面临新的困难。受到自然界对配电网构成的这种或那种威胁，从而产生了分裂架空绝缘导线。架空绝缘导线与普通架空裸导线相比，具有许多优点，可解决常规裸导线在运行过程中遇到的一些难题，价格又比地埋电缆便宜得多，因此，在配电网中得到广泛的应用。1 架空绝缘导线的主要特点

(1)绝缘性能好。架空绝缘导线由于多了一层绝缘层，比裸导线优越的绝缘性能，可减少线路相间距离，降低对线路的支持件的绝缘要求，提高同杆架设线路的回路数。

(2)防腐蚀性能好。架空绝缘导线由于外层有绝缘层，比裸导线受氧化腐蚀的程度小，抗腐蚀能力较强，可延长线路的使用寿命。

(3)防外力破坏。减少受树木，飞飘金属膜和灰尘等外在因素的影响，减少相间短路及接地事故。(4)强度达到要求。绝缘导线虽然少了钢心，但坚韧，使整个导线的机械强度能达到应力设计的要求。架空绝缘导线的规格

(1)线心。架空绝缘导线有铝心和铜心两种。在配电网中，铝心应用比较多，主要是铝材比较轻，而且较便宜，对线路连接件和支持件的要求低，加上原有的配电网也以钢心铝绞线为主，选用铝心线便于原有网络的连接。在实际使用中也多选用铝心线。铜心线主要是作为变压器及开关设备的引下线。

(2)绝缘材料。架空绝缘导线的绝缘保护层有厚绝缘(3．4mm)和薄绝缘(2．5mm)两种。厚绝缘的运行时允许与树木频繁接触，薄绝缘的只允许与树木短时接触。绝缘保护层又分为交联聚乙烯和轻型聚乙烯，交联聚乙烯的绝缘性能更优良。常用的lOkV架空绝缘导线如表1所示。3 架空绝缘导线的敷设方式

(1)单根常规敷设方式。这种架设方式就是采用目前裸导线的常规水泥电杆、铁附件及陶瓷绝缘子配件，按裸体导线架设方式进行架设，比较适合于老线路进行改造和走廊较充分的区域。(2)单根敷设采用特制的绝缘支架把导线悬挂，这种方式可增加架设的回路数，节省线路走廊，降低线路单位造价。4 架空绝缘导线应用区域

(1)适用于多树木地方。裸导线架设的线路，在树木较多的地段，往往线路的架设和维护与绿化和林业产生很大的矛盾。采用架空绝缘导线可减少树木的砍伐(架设初期及运行维护阶段)，解决于许多难题，与绿化、林业等部门的矛盾也减少，保护好了生态环境，同时美化了市容，而且降低了线路接地故障。

(2)适用于多飞飘金属灰尘及多污染的区域。在老工业区，由于环保达不到标准，金属加工企业，经常有飞飘金属灰尘随风飘扬。在火力发电厂、化工厂的污染区域，造成架空配电线路短路、接地故障。采用架空绝缘导线，是防止lOkV配电线路短路接地的较好途径。

(3)适用于盐雾地区。盐雾对裸导线腐蚀相当严重，使裸导线抗拉强度大大降低，遇到刮风下雨，引发导线断裂，造成线路短路接地事故，缩短线路使用寿命。采用架空绝缘导线，能较好地防盐雾腐蚀。因为有了一层绝缘层保护，可减少盐雾对导体的腐蚀，延缓线路的老化，延长线路的使用寿命。

线径比裸导线大，当采用普通金具时，导线固定金具和连接金具要放大型号。耐张线夹要连导线的保护层一起夹紧，防止架空绝缘导线退皮，影响其机械性能和绝缘性能。6 架空绝缘导线的造价

架空绝缘导线具有地埋电力电缆的一些优点，但造价比地埋电力电缆造价低得多，大约只有地埋电力电缆的1／2。而与架空裸导线相比，造价高出40％左右。以广东省安装工程综合定额《电气设备安装工程》单位进行测算，考虑到载流量的因素，以lkm为单位，采用150mm2的地埋电力电缆，150mm2架空绝缘导线和120mm2的裸导线的投资约为35万元、18万元和12万元。7 结束语

采用绝缘导线代替裸导线，是实现配电线路绝缘化的技术进步措施，能更好地提高供电的可靠性.稳定性.和安全性..节约线路维护管理费用，有利于提高供电企业的经济效益。架空绝缘导线与架空裸导线的具有较好的优良性能，且造价又不太高，在农网改造及城网改造中，因地制宜，在一些区域选用架空绝缘导线还是很有益处的。

第三篇：变压器绝缘老化分析

分析电力变压器绝缘老化及其诊断技术的应用

1、变压器绝缘老化的危害及重要性

目前，我国电网中，有较多的大型变压器运行年限已接近或超期，出于成本等因素的考虑，这些变压器仍在继续超期运行，因而所面临的一个共同问题是，随着绝缘老化程度的加深，绝缘机械强度下降，将导致变压器抵抗短路大电流冲击的能力大大降低，从而降低变压器的运行可靠性。绝缘老化，使变压器逐渐丧失原有的机械性能和绝缘性能，运行中产生的电磁振动和电动力，也容易使变压器损坏；绝缘强度降低易产生局部放电、绝缘的工频及冲击击穿强度降低，造成变压器的击穿损坏。据有关维修部门对各种变压器绝缘故障的剖析和统计研究得知，影响变压器运行状态和寿命的失效故障现象90％以上属于绝缘老化问题，在这种形势下，科学的运行监督能提高变压器安全运行水平，提前发现缺陷，对延长变压器运行寿命周期，提高经济运行效益有十分重要的意义。因此，必须重视变压器绝缘老化问题。

2、绝缘老化机理

2．1、绝缘老化：

电力变压器大多使用A级绝缘。绝缘材料有一定的机械强度和电气强度，机械强度是指绝缘承受机械荷载(张力、压力、弯曲等)的本领；电气强度(或称绝缘强度)是指绝缘抵抗电击穿的本领。变压器在长期运行中，由于受到大气条件和其他物理化学作用的影响，其绝缘材料的机械和电气强度逐渐衰退的现象，称为绝缘老化。当绝缘完全失去弹性，即机械强度完全丧失时，只要没有机械损伤，仍有相当高的电气强度。但失去弹性的绝缘，已变得干燥、易脆裂，容易因振动和电动力的作用而损坏。因此，绝缘老化程度不能只按电气强度来判断，必须考虑机械强度的降低程度，而且主要由机 械强度的降低程度来确定。2．

2、等值老化原则：

变压器运行时，如果维持绕组热点温度为98。C，可以获得正常预期寿命。但是，实际上绕组热点温度受到气温θ0和负荷K波动的影响，变动范围大，即绕组热点温度是一个随时间变化的量θht,为此，在一定时间间隔T内，如果部分时间内绕组热点温度低于98℃，而另一部分时间内允许绕组热点温度高于98℃，只要变压器在高于98℃时多损耗的寿命得到低于98℃时少损耗的寿命的完全补偿，则变压器的预期寿命可以和维持绕组热点温度为98℃时等值，此即等值老化原则。换言之，等值老化原则就是：使变压器在一定时间间隔T内，绝缘老化或损耗的寿命与维持绕组热点温度为98℃时等值。根据老化率概念，当θht随时间变化时： VT0ephtdtTe98p1TToep(ht98)dt

显然，如果V>1，变压器的老化大于正常老化，预期寿命缩短；如果V<1，变压器的老化小于正常老化，变压器的负荷能力未得到充分利用。因此，在一定时间间隔内，维持变压器的老化率V接近于1，是制订变压器负荷能力的主要依据。

3、影响变压器绝缘老化的因素

影响电力变压器绝缘老化的因素很多，主要有磁场、电场以及自然力等三个方面。3．

1、磁场的影响：

变压器的磁场分为主磁通的磁场和漏磁通的磁场，主磁通的磁场主要用来传递电能，漏磁通的磁场比较复杂，主要产生如下三个效应： 1)、损耗效应：

变压器各绕组的导体处于漏磁场中，将在导体中产生涡流，并由此引起涡流损耗。涡流损耗的大小主要取决于导体的几何尺寸和漏磁场的大小与分布，垂直于漏磁场方向的各层导体中的涡流损耗是不同的。漏磁通在绕组及铁芯中感应涡流，不能传递能量，只能产生压降和热量，使变压器温度升高。平均意义上说，漏磁场不大，但是由于变压器介质分布不均匀，而且在实际运行中的变压器经常受到外界因素的影响，使其漏磁场分布不均匀，这是导致变压器局部过热的原因之一。此外，漏磁场在变压器的金属结构附件中产生杂散损耗。在绕组轴向的漏磁通可以在绕组压板、压钉和铁轭以及夹件中感应出涡流，引起损耗。变压器内部引线的电磁场会在其附近的金属件中引起涡流损耗。所有这些损耗即铁损都可能引起变压器绝缘的老化或损坏，成为运行故障的根源。变压器的漏磁场强度都随变压器容量的变化而变化，容量越大，漏磁场强度就越大。单台额定容量为150 MVA以下的变压器的漏磁强度与额定容量的关系可用公式(1)计算：

HIN常数4p l容量在150 MVA以上时，可用公式(2)计算：

HIN常数4p l其中P是变压器的容量，N为绕组匝数，J为绕组电流，Z为漏磁场的有效长度。可见，变压器的容量不同，漏磁场强度就不同，造成的损耗也不同。2)、机械力效应：

大型变压器在线圈漏磁场作用下，将在绕组导线上产生电磁力及动态机械力，这两个力的作用将会使变压器的绕组及其紧固件发生形变或位移，容易造成变压器的绝缘破坏，产生局部放电。3)、热效应：

变压器运行时，绕组、铁芯以及其它构件中产生的损耗几乎全部转化为热能。这些热能使变压器的温度升高达到一定温度时就会造成变压器的绝缘破坏。变压器的极限温度主要取决于绕组绝缘材料的耐热性能。油浸式变压器绕组间的绝缘材料，一般采用电缆纸或其他纸质材料，属A级绝缘，耐热温度为105℃。干式变压器常采用玻璃纤维绝缘材料，属B级绝缘，耐热温度为130℃。如果绝缘材料的温度超过其极限温度(亦即变压器的极限温度)，则变压器的寿命便会急剧缩短，甚至会烧毁。在变压器的运行中，其绕组的中部偏上部位有一个最热区，所以变压器的上层油温高于中下层。试验表明，油浸式绕组最热点年平均温度若不大于98℃，变压器的运行年限可为20～25 年，绕组最热点的温度一般比平均温度高13℃，所以绕组在额定负载下的年平均温度定为85℃，变压器油的平均温度大于98℃以后，绝缘性能就会显著恶化。

3．2、电场的影响

电场作用对变压器的绝缘有着较大的影响。电场分布不均匀容易造成变压器的绝缘击穿，发生局部放电，这是变压器损坏的主要原因之一。例如变压器出口突然发生三相短路，大电流产生的电动力将引发变压器绝缘移位，线圈变形，电场分布不均匀，最终导致变压器的绝缘损坏，使变压器的寿命缩短。

引起变压器电场不均匀的原因主要有：

1)、工频过电压引起变压器主绝缘电场分布不均匀造成局部放电。

2)、雷电冲击过电压引起的纵绝缘电场强度过大造成纵绝缘的破坏。

3)、操作波过电压和特快速瞬时过电压引起的纵绝缘击穿。3．

3、外界自然力的影响

热力、化学力、风、雨、雪、冰雹以及地震等自然力和自然灾害对变压器的寿命都有着较大的影响。这些因素往往是不可预测的，对变压器的影响也是偶然的，没有规律的，如地震发生的时间、强度以及对变压器等设备的作用都是不确定的，地震可以使浮放的变压器发生移位、扭转、掉台等，造成变压器顶端高低压绝缘瓷套管被破坏。对于固定良好的变压器，可造成变压器顶部绝缘瓷套管根部裂损或断裂，这就需要从变压器自身及其安装的角度进行研究，加强其防震能力。对其它外力的影响也需要在不断认识规律、积累经验的基础上进行研究并加以防范。

4、变压器绝缘老化的预防：

变压器绝缘老化的预防主要是从两个方面入手。4.1、一方面主要是防止或减少不良的外界因素的影响，作好变压器的日常维护，保证变压器正常运行，同时，在使用上，每一个环节都按规范进行，减少人为故障，据统计，变压器运行维护不良造成的事故约占变压器故障总数的一半。要解决维护不良问题：

1)、要保证变压器不要过负荷运行，运行温度不能超过绝缘材料允许的最高温度。

2)、要防止变压器出口发生突发性短路，尤其要防止外界偶然因素和环境因素造成的突发性短路。

3)、加强变压器的在线诊断，对其故障进行提前预测，如经常进行局部放电测量、油温及线圈温度测量，绝缘油的色谱分析，油中微水分析，对特征气体、游离气体以及总烃的检测。检测可按国家标准分别在投运前、投运时、运行中和特殊情况下进行。

4)、改进避雷措施和散热方式等。

4.2、另一方面主要是从变压器的开发、研究以及设计人手，在结构上保证变压器设计的精确和完善。主要方法有： 1)、在绕组端部施加端圈、角环等改善变压器内部电场的分布。

2)、采用饼式纠结式绕组。3)、采用内屏蔽插入电容。4)、采用优质的绝缘材料。

5)、对变压器的设计采用三维模型进行精确的数值计算，优化变压器的绝缘裕度。

这些方法都可以减少绝缘老化故障发生的可能性。这需要从物理的、化学的过程进行分析，深入研究其内在规律，掌握老化故障的原因及故障与产品的使用条件之间的内在联系，从根本上预防老化故障的发生或降低故障的发生率。老化故障的预防还可以通过在实验室进行试验的方法进行电气分析和检测，并通过搜集分析各项电气试验的数据，如对绕组的直流电阻、变比、空载电流、空载损耗、局部放电、铁芯的绝缘电阻以及接地电流等项目的分析综合，找出参数的变化，及时作出故障的事先判断。总之，变压器的绝缘老化故障是变压器的主要故障之一，直接影响变压器的寿命，必须从多方面人手，及早的给予预防，才能延长变压器的实际寿命，减少电力系统的经济损失。

5、电力变压器绝缘老化的现场诊断技术

现场诊断是确定变压器绝缘强度的手段。现场诊断和趋势分析的结合是最重要的检测手段，能及时检测变压器的过热、局部放电、电介质劣化、线圈位移等。有下列检测项目： a、局部放电测量。

当变压器有异常或油色谱中出现C2H2时，应对变压器进行现场局部放电测量。超声波局放仪能对发生局部放电部位进行 定位。

b、油温及线圈温度的定期测量。

能发现变压器是否过载或局部过热，从而进行更细致的诊断。c、油的色谱分析。

变压器绝缘老化主要有变压器油和纤维素绝缘材料两方面的老化。变压器油老化主要是氧化反应，铜为催化剂。油中的氧在水分、温度作用下使老化加速，生成醇、醛、酮等氧化物及酸性化合物，最终析出油泥。油氧化反应形成少量的CO和C02，随着运行中气体的积累，CO和CO2将成为油中气体的主要成分。随着运行年数的增加，绝缘材料老化，使CO和C02的含量逐渐增加。由于CO2较容易溶解于油中，而CO在油中的溶解度小、易逸散，因此CO2/CO一般是随着运行年限的增加而逐渐变大。当CO2／CO大于7时，认为绝缘可能老化，也可能是大面积低温过热故障引起的非正常老化,据此初步判断有绝缘老化的可能性。d、油中糠醛含量测量。

变压器油中的糠醛含量随运行时间的增加而增加，但不同变压器除了制造上的固有差异外，还因运行中环境温度、负载率等不同，造成在相同运行时间内糠醛含量的分散性；另外变压器油纸比例不同，测试结果用单位体积油中糠醛的毫克量表示，使相同老化状况的不同设备的测试结果出现不同；变压器油处理也是影响糠醛含量的重要因素。变压器油中按 糠醛含量数据进行比较，可判断变压器存在绝缘老化。e、测量绝缘纸的聚合度。

测量变压器绝缘纸的聚合度(指绝缘纸分子包含纤维素分子的数目)是确定变压器老化程度的一种比较可靠的手段。纸聚合度的大小直接反映了纸的老化程度，新的油侵纸(板)的聚合度值约为1000，当受到温度、水分、氧化等作用后，纤维素降解(是指绝缘材料裂解产生杂质，使绝缘老化)，大分子发生断裂，使纤维素长度缩短，也即D-葡萄糖的单体个数减少至数百，而纸的聚合度正是代表了纤维素分子中D-葡萄糖的单体个数。根据资料介绍和国内老旧变压器的测试情 况，认为聚合度下降到250左右时，绝缘纸的机械强度就已经下降到50％以上。运行中的变压器绝缘纸的机械强度，由于对试样尺寸要求较高，不如测聚合度取样容易。实际上，变压器绝缘纸老化的后果除致使其电气强度有所下降外，更主要的是机械强度的丧失，在机械力的冲击下，就可能造成损坏而导致电气击穿等严重后果。因此，当聚合度值下降至250后，并不意味着会立即发生绝缘事故，所以《规程》提出，当聚合度小于250时，应引起注意。但从提高设备 运行可靠性角度考虑，应避免短路冲击、严重的震荡等因素，同时应着手安排备品，便于将绝缘已严重老化的变压器能较早地退出运行。应当指出，虽然聚合度是最能表征绝缘老化的指标，是非常准确、可靠、有效的判据。但是，这项试验要求变压器停运、吊罩以取得纸样，这对正在运行的变压器无法进行这项测试，这种应用受到较大的限制。综上所述，变压器运行后，经过长期的热效应积累，绕组绝缘受热膨胀，致使原本统包绝缘窄油道变得更窄，冷却油流速慢，不能充分带走绕组的热量。绕组绝缘纸受热后逐渐老化，析出各种有机气体和糠醛，经论证，变压器存在非正常绝缘老化现象。变压器油中溶解气体分析对监测变压器各种故障有着重要的作用；同时，油中糠醛含量及绝缘纸聚合度测试是对变压器老化诊断的重要手段。1996年到2007年，每年对变压器进行油中气体含量的测试和糠醛试验，有效地监视了变压器运行状态和主绝缘老化程度。在色谱试验和糠醛试验跟踪十年后，为保证电力设备的顺利进行，该变压器退出运行，更换了一台新变压器，从而彻底消除了设备隐患，确保了电网发供电的安全生产。

6、总结：

变压器的绝缘故障是变压器的主要故障之一，直接影响变压器的寿命，必须从多方面人手，及早的给予预防，才能延长变压器的实际寿命，减少电力系统的经济损失。

第四篇：电机与绝缘讲稿

电 机 与 绝 缘

谢谢，同志们光临这次讨论，今天的主题是《电机与绝缘》，根据电机的种类，确定所用绝缘的品种和要求。目的是使我们能清楚地认识到，绝缘材料是如何为电机制造更好地服务。

电机是一种电能和机械能相互转换的旋转机械。已经成为人类创造动力的工具，是现代社会赖以生存的基本要素之一。绝缘结构是电机的心脏部分，而绝缘材料是构建电机心脏的关键组成。

随着科学技术的高速发展，电机的种类增多且更专业化；容量增大且更高效；体积缩小且更降耗，绿色制造且更环保„„

电机的分类按不同理念分类方式也不相同。今天按我们讨论的需要分类：发电机和电动机。重点讨论大型发电机及其所用的绝缘材料；特种电动机例如变频电机、机车牵引电机及其所用的绝缘材料。请各位关注的是：不同类型电机所用的绝缘材料的差异和原因所在，以便对今后的工作有所帮助。

电机绝缘系统设计的基本原则 ：确保电机运行的可靠性和使用寿命（发电机不低于20年，一般多为30年，电动机为15年以上）。研究的重点是绝缘结构的最优化；绝缘材料的最优化；绝缘工艺的最优化。可靠的、先进的、经济的、环保的和可行的综合效果组合是最终目的。公司有必要将其产品按照以上重点要求分类总结，分发给技术和销售人员，认真学习、理解和体会，便于销售工作和解决实际问题。

绝缘系统设计必须考虑产品在运行中要受到电、热、机械、环境等作用因素的影响。通常，高压电机（额定电压在3kV以上）绝缘系统首先要考虑电压的作用；而低压电机绝缘系统首先要考虑热的作用。当然，在实际设计中所有因素都应予以考虑，过分强调某一因素而忽视其他因素就可能导致设计错误。电机在运行中发生故障的主要原因是绝缘破坏，占总故障率的80%以上，所以电机在运行过程中发生故障首先想到的是绝缘，绝缘工作者们应该充分理解。

一.高压电机的主要指标：

1.电机的容量——决定了电机重量和体积，可以估算出硅钢片和铜导线的数量。2.电机的电压等级——决定了电机对绝缘厚度的要求，代表着电机设计和制造的水平。

3.电机的电流密度——决定了电机的热场设计和冷却方式及绝缘结构的耐热等级。4.主绝缘的厚度——可以估算出绝缘材料的总用量和采用的绝缘工艺。

法国A－A公司多胶模压工艺单边绝缘厚度（mm）的经验计算公式：

di ＝0.20（1.05UN＋2）适用于汽轮发电机。

di ＝0.17（1.05UN＋2）适用于汽轮发电机。** UN 为额定电压

电机定子线圈的主绝缘厚度主要根据三个方面因素来考虑：

（1）瞬时击穿电压的储备系数，即瞬时击穿电压与额定电压（UN）之比一般应大于6～8倍。

（2）许用场强不应高于起始游离电压，电老化寿命评定的伏－秒特性曲线外推到预计运行年限的剩余场强不低于使用场强的两倍。

（3）定子线圈对地主绝缘的整体性要好，性能数据分散性小是提高许用场强，减薄绝缘厚度的前提。

近来世界上各大公司选用大型发电机定子线圈的许用工作场强为2.5MV∕m左右。

二.大型水轮发电机：

在三峡工程完成以后，中国的大规模水电建设拉开了序幕，溪洛渡、向家坝、乌东阁和白鹤滩电站将相继开工。水轮发电机从大型向超大型、巨型发展，单机容量从700MW向1000MW发展、电压等级从20KV向24KV以上发展，这对绝缘结构、绝缘工艺、绝缘材料及防晕技术、防护技术等都提出了新的要求。1.大型水轮发电机的特点：

（1）以水流为动力，转速慢，级数多，直径大，轴向长度短，有利于散热。

决定了水轮发电机的形状和线圈的形状，由于线圈端部弯角尺寸较小，适合于大批量生产的单根线棒VPI工艺。

（2）潮湿环境，端部易被油及粉尘污染。

需要特殊的端部处理技术，对端部防晕层和绝缘层进行有效防护。绝缘保护带和绝缘防护漆将被批量使用。（3）现场安装下线。

为了确保线圈现场安装下线时，不受意外损伤，线圈的整体防护是非常必要的。国外使用热收缩绝缘带保护端部，另外使用一种高强度无纺

布补强的高导热、半导体硅橡胶保护带，对线圈直线部分进行防护。.大型水轮发电机绝缘材料的用量：

以单机容量700MW、20KV的三峡机组为例。

（1）硅钢片漆：10.4吨(硅钢片用量：520吨)

（2）绝缘线圈：1080根

（3）主绝缘： 13吨

（4）防晕带： 0.5吨（5）固定材料：5吨 二.大型汽轮发电机：

随着锅炉和汽轮机技术从亚临界、超临界至超超临界的发展，汽轮发电机也从普通的300

MW、600MW向单机容量1000MW、1200MW、1500MW迈进，电压等级高达27KV以上。带动了一批新材料、新工艺和新结构的发展。1.大型汽轮发电机的特点：

（1）以热蒸汽—热能为动力，转速快，级数少（一般多为两级）。

（2）直径短，轴向长，温升高，散热效率低。（3）转速高，电磁力大，要求固定材料强度高，固定工艺复杂。

（4）电压等级高，对绝缘材料的介电性能有

特殊要求。

浸透性要求高（特指VPI工艺）。

2.大型汽轮发电机绝缘材料的用量：

以单机容量300MW、20KV的火电机组为例。

（1）硅钢片漆：2.4吨(硅钢片用量：120吨)

（2）绝缘线圈：108根

（3）主绝缘：1.62吨

（4）防晕带：0.05吨

（5）固定材料：2.14吨

以单机容量600MW、20KV的火电机组为例。

（1）硅钢片漆：3.6吨(硅钢片用量：180吨)

（2）绝缘线圈：84根

（3）主绝缘：2.268吨

（4）防晕带：0.168吨

（5）固定材料：2.966吨

以单机容量1000MW、27KV的火电机组为例。

（1）硅钢片漆：5吨(硅钢片用量：250吨)

（2）绝缘线圈：84根（3）主绝缘：3吨

（4）防晕带：0.3吨

（5）固定材料：3.5吨（5）绝缘厚度大幅度增加，对主绝缘材料的 ** 随着我国新能源战略规划的调整，未来十几年将大力发展核动力能源。大型核动力发电机的单机容量为1000MW、24～26KV电压等级。大型核动力发电机工作特点与大型汽轮发电机类似（转速略低），但从运行安全考虑，要求更高的可靠性。

三.大型风力发电机：

风力发电机以风能为动力，是新型清洁能源的代表之一。

1.大型风力发电机特点：

(1)变频特性

交—直—交变频特性，这是一般发电机没有的。谐波产生的突发电压对匝间绝缘有特殊要求。（2）内外叠加温度

内外叠加温度是指电机运行时产生的温度和周边环境的温度之和。大型风力发电机温升较高（因为工作电压较低）

而且散热方式单一（空冷），因此需要使用耐热绝缘材料（H级绝缘）。而散热良好时，可以使用F级绝缘。（3）环境影响因素

大型风力发电机的工作环境较差，炎热、潮湿、凝露、紫外光辐射、海上盐雾等。绝缘材料自身要具备一定能力，绝缘结构及绝缘工艺必须采取防护措施，才能保证运行可靠性和使用寿命。

2.大型风力发电机绝缘材料的用量：

以单机容量2.0MW双馈式风力发电机为例。

（1）绕包导线：4500～5000公斤

（2）主绝缘： 300公斤左右

（3）槽部绝缘：120公斤左右

（4）保护带：

5000米左右

四.变频电机：

通过调节频率来控制电机的转速是一种高效节能的方法。具有响应快，精度高的特点。

1.变频电机的工作原理：

转速 n=60f∕p 其中：n为每分钟转速；f为交流电的频率；p为磁极对数。

电压与频率之比为常数。U∕f=const 变频的同时也必须变压，这也就是变频器常被简称为VVVF（Variable Voltage Variable Frequency）的原因。

2.变频电机绝缘的特点：

电源谐波产生的突发电压，造成绝缘击穿。变频电机绝缘结构设计的重点是耐电压。3.变频电机的专用绝缘材料：

变频电机的匝间和主绝缘频频受到冲击电压作用，对变频电机的主绝缘和匝间绝缘必须加强，特别是电机定子的匝间绝缘。另外减少绕组的内部气隙，气隙会引发局部放电，严重影响电气性能和导热性，VPI工艺成为首选。绝缘材料的选择重点是绕组线和浸渍树脂。

变频电机需要使用耐电晕绝缘材料。“耐”与“防”的区别为：“耐”是从内到外（匝间绝缘为主导）;“防”是从外到内(主绝缘为主导)。

目前被普遍认可的耐电晕绝缘材料包括：纳米改性的三层漆包导线；KaptonFCR聚酰亚胺薄膜烧结线；云母绕包导线等。

大型变频调速电动机绝缘材料的用量： 以变频调速电动机6KV、3500KW为例。（TBP3500－16／1000变频调速同步电动机）（1）绕组导线：2980公斤（2）少胶带：24～26公斤（3）VPI漆：200～220公斤（4）防晕带：7.6～8.0公斤（5）保护带：4950米（6）层压制品：692公斤

以变频调速电动机10.5KV、3500KW为例。（TBP3500－16／1000变频调速同步电动机）（1）绕组导线：3130公斤（2）少胶带：25～28公斤（3）VPI漆：200～220公斤（4）防晕带：6.4～6.8公斤（5）保护带：4900米（6）层压制品：637公斤

以YBP1120－6 2850／3150 6500KW笼型变频异步电动机为例。（1）绕组导线：1710公斤（2）少胶带：16～18公斤（3）VPI漆：80～100公斤（4）防晕带：——（5）保护带：3050米（6）层压制品：35～40公斤

五.机车牵引电机：

机车牵引电机是高速电气化铁路的关键设备。也代表着一个国家电机制造业的水平。

1.机车牵引电机的特点

（1）变频调速电机

（2）耐高温电机—由于体积和电压受限，使

电流密度增加，温升大幅度提高，发热严重

（3）多种机械振动和应力

2.机车牵引电机专用绝缘材料

（1）耐电压性能

（2）耐高温性能

（3）抗机械振动性能

六.一般情况的绝缘事故： 1.绝缘电阻降低

受潮使绝缘电阻降低，泄露电流增大，容易引发绝缘击穿。解决的方法是加热去潮后进行防潮处理。2.绝缘放电现象

产生的因素较复杂。例如局部放电、电晕放电、电弧放电、火花放电和沿面闪络等，对绝缘的破坏最为严重。

3.电机温升偏高 电机某部分的温度与其周围介质的温度之差，称为电机该部分的温升。温升是电机损耗和散热情况的量度，已成为评价电机性能的一个重要指标。绝缘材料的导热性、散热方式和绝缘处理工艺是影响电机温升的主要因素。采用VPI工艺可以使电机温升降低5~10℃，主要原因是减少气隙、提高导热。4.电机的槽口和鼻端击穿

电机的槽口和鼻端击穿是绝缘事故的多发区。电机的槽口是电场分布的突变区（导体与

绝缘、固体绝缘与空气绝缘的交汇处，使电场集中）及尖端易损区（如加工毛刺、锋利断面，振动磨损，使绝缘材料容易受到损伤）。鼻端绝缘搭接和曲面形状变化，引起电场分布变化。5.绝缘的机械损伤

电机定、转子绕组及其绝缘，在运行过程中，承受着电磁力、热应力和机械力的作用，会使绝缘产生摩擦及疲劳变形等，造成缺陷和老化，力学性能下降。优良的力学性能如抗弯、抗冲击和截面尺寸的热稳定性是电机安全运行的基本保障。电机定子事故的多发区是槽口和端部。电机转子绕组绝缘在运行中，长期承受着离心及剪切等机械力的作用。6.绝缘击穿

绝缘击穿是电机产品的最终破坏，是由多重因素造成的，主要因素是局部放电和机械破坏，结果是使电机完全丧失工作能力。七.国内电机绝缘的某些特定概念 1.可靠性和寿命

电机的可靠性是指一定时间内不失效的概率。电机绝缘寿命是指有效使用到绝缘老化的时间，不包括通过小修可以恢复使用的故障。

有的电机如鱼雷电机、火箭电机等要求可靠性接近100%，而寿命仅几分钟；而许多用于单机配套的电机，则寿命要求长，对可靠性要求却较低。

2.F级绝缘，B级考核

是指绝缘系统的降级使用。电机绕组各部位的温度并不相同，实际上是一个温度场，温升是指绕组的平均温度。温度场中的温差随电机结构、通风散热系统、绝缘系统的不同而改变。例如，防护式电机的最热点在铁心中间的槽部，屏蔽式电机的最热点在绕组端部。

为了保证电机的可靠性和寿命，在电机绝缘设计时还必须留有温升裕度。对一般系列化小型化电机留5~~10℃，对中大型电机裕度更大。现代电机绝缘设计的趋向是选用等级高于电机绝缘等级的绝缘系统，热点由绝缘裕度承担，电机设计时用足温升限值。例如B级电机采用F级绝缘系统，按B级考核，而且B级电机的铜耗按75℃计算（F级电机按115℃计算），电机的效率可以较高，因此提高了电机的综合技术经济指标。3.绝缘等级与耐温指数

电机绝缘等级与绝缘耐温指数之间有密切的关系，但是两者之间并非等同或恒定关系。电机设计人员可以根据电机的使用状况，往往选用高于或低于电机绝缘等级的绝缘结构。

电机绝缘结构的升级使用，缩小体积，增大功率，必然缩短电机的寿命，例如鱼雷、火箭电机。4.端部处理技术

电机端部与槽内直线部分的绝缘，所承受的电场分布、热场、受力状态、环境因素不同，因此 端部绝缘需要特殊的处理技术。

槽口需要绝缘加强，防晕从低阻转向高阻，使电场分布均匀，避免起晕放电。

端部绝缘无铁心支撑固定，需通过膨胀材料、绑扎材料进行固定，以免运行振动产生摩擦，损伤绝缘造成击穿。

在浸漆过程中，端部流失最为严重，造成绝缘发空现象。需要特殊保护工艺如旋转烘陪、热收缩保护带等。

电机端部绝缘易受到外部环境污染如潮湿、粉尘、油污等，另外在装配、拆卸时易受损伤，需要进行绕包及喷漆等防护处理。

5.防晕技术及防晕材料

在较高电场作用下，电位出现差异，绝缘层表面与空气间产生的放电现象为电晕放电，这种电腐蚀对绝缘层会造成严重的破坏作用。

防晕技术就是通过采用半导体材料制成的防晕材料使电场平滑过渡和均匀分布，减小或避免起晕现象。由于电机槽内、槽口、端部电场分布不同，防晕材料分为低阻、中阻和高阻材料。而且多胶模压工艺和少胶VPI工艺所用的防晕材料也不相同（半固化防晕带和全固化防晕带）。

**在产品说明书中，经常会出现国标及计量单位与欧美标准及计量单位的差异。

**在实际应用中，绝缘产品与设备有着较大的关联度。

本次讲座的目的是让各位了解： 1.电机基本原理与绝缘材料的关系。2.电机运行故障与绝缘材料的关系。

3.电机绝缘结构与绝缘材料、绝缘工艺的关系。4.不同类型电机绝缘材料的大约用量。

第五篇：接触网双重绝缘心得体会

接触网双重绝缘的心得体会

双重绝缘的概念其实早在BT和AT供电方式中已经采用。目前，在DN供电方式中也开始采用。在早期TR（直接）供电方式，支柱的接地装置是直接接在钢轨上的，绝缘子发生闪络或击穿时，短路电流经钢轨回到牵引变电所使保护动作，同时，可能对信号回路产生干扰，对接触支柱（尤其是钢柱）人员也有不安全因素，另外地线容易遭到破坏或盗窃，所以运行部门很早就有提出改为架空地线的，但由于当时投资所限，无法实现。上世纪80年代开始引进BT和AT供电方式。

AT供电方式中，正馈线（AF）和保护线（PW）均架设于支柱田野侧，PW也为架空地线，正常时可有数百伏对地电位。对砼（钢筋混凝土）柱，可直接架设在肩架上，对钢柱则采用所谓“双重绝缘”的方式：对悬式绝缘子串，在支柱侧加一个额定电压不低于3kV的绝缘子（或一片原型悬式绝缘子），原绝缘子串称为主绝缘，而接地侧绝缘子称为辅助绝缘；双重绝缘的棒式绝缘子是特制的，也分为主绝缘和辅助绝缘两部分；在主绝缘和辅助绝缘之间用跳线（通常为LGJ-50）与PW线连通，当主绝缘发生闪络或击穿时，短路电流可直接经PW线（不须经钢轨）回到牵引变电所，使保护动作。

BT供电方式目前较少应用，基本情况是一样的，只是跳 线与回流线（NF）相连，兼有架空地线作用，同样可采用双重绝缘的方式。

京沪、胶济线采用直供﹢回流（DN）供电方式，全部采用双绝缘。DN供电方式中，回流线（NF）兼有架空地线作用，所以同样可采用双重绝缘的方式。关于砼（钢筋混凝土）柱具有一定的绝缘性能问题。据了解，由于200km/h的线路（尤其是客运专线）牵引电流增大，回流线上的电压也相应增大，砼（钢筋混凝土）柱的绝缘性能受到质疑，为安全起见，回流线均通过绝缘子架设与肩架上。因此，无论砼柱和钢柱均采用双重绝缘的方式。

从以上陈述中可以看出，采用双重绝缘方式，短路电流理论上是经PW线或NF线，而不经钢轨回到牵引变电所，实际上这两种线隔一定距离要通过吸上线与钢轨连通的，为了避免对信号回路的干扰，吸上线是连接在电务的抗流变压器（也称扼流变压器）的中性点上。关于双重绝缘，补充两句：我国采用双重绝缘是85年从京秦线开始，这条线从日本引进的AT供电方式。日本的牵引网接地系统喜欢采用双重绝缘，但欧洲不是，比如，法国就是综合接地系统。双重绝缘的主要目的是为了可靠的闪络短路保护，当绝缘子绝缘性能破坏（由于脏污或破损）而导致接触网带电部分对支柱闪络时，由于支柱有一定绝缘电阻（仅对砼柱）和接地电阻，支柱与牵引回流网络没有通畅的回路，往往造成变电所馈线 的保护不能立即隔离这种闪络，从而可能导致事故的扩大，比如烧毁支柱或导线，严重影响供电可靠性。如果把支柱接地部分直接同钢轨相连接吧，会影响信号专业轨道电路的正常工作，况且绝缘击穿后，会使支柱带高电位，也是个不安全的因素。怎么办呢，日本的做法就是“双重绝缘”，以限制并疏导闪络短路电流。法国的做法是附设综合地线（GW），使处处地线对地电阻不超过1ohm，尽量限制短路电位。DN的负馈线（NF）和AT的保护线（PW）,同GW线尽量并联，并且都可以不绝缘安装。GW线一般采用裸导线，并直接埋地，在高架区段则连接每个桥墩，自然接地。法国的这种做法对限制钢轨电位是有利的。日本的双重绝缘不然，故障情况下，钢轨电位可能很高，怎么办呢，加装放电间隙，一般接于AT吸上中点。另外，吸上线处（连与扼流变中点）肯定不能使用火花间隙，否则就没有吸上的作用了。支柱接地用的火花间隙一般用在站场钢柱的接地，尽管采用了双重绝缘，当辅助绝缘被击穿时，支柱仍可能带高电位，造成旅客人身伤害，于是，把主辅绝缘间的金属构件，包括闪络导线，用导线（可带绝缘外皮）经火花间隙接钢轨，间隙的击穿电压要小于辅助绝缘的击穿电压。

2006年7月20日于苏州