氣體絕緣開(kāi)關(guān)柜的凈距爬距-上海上繼科技有限公司

發(fā)布時(shí)間:2023-02-21

凈距


對(duì)于凈距,電氣間隙能承受很高的過(guò)電壓,但當(dāng)過(guò)電壓值超過(guò)某一臨界值后,此電壓很快就引起電擊穿,因此在確認(rèn)電氣間隙大小的時(shí)候必須以設(shè)備可能會(huì)出現(xiàn)**的內(nèi)部和外部過(guò)電壓(脈沖耐受電壓)為依據(jù)。電氣間隙應(yīng)以承受所需要的沖擊耐受電壓來(lái)確定。


決定電氣間隙的因素,功能絕緣的沖擊耐受電壓,穩(wěn)態(tài)耐受電壓和暫時(shí)過(guò)電壓,再現(xiàn)峰值電壓,介質(zhì)的絕緣強(qiáng)度,電場(chǎng)條件,海拔及微觀環(huán)境中的污染等級(jí)。


對(duì)于氣體絕緣開(kāi)關(guān)設(shè)備,產(chǎn)品需要承受標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的沖擊耐受電壓,這一點(diǎn)是一致的,不論何種產(chǎn)品,均須滿(mǎn)足;

海拔及微觀環(huán)境中的污染等級(jí),這一點(diǎn)對(duì)于氣體絕緣開(kāi)關(guān)設(shè)備,幾乎沒(méi)有影響,可以忽略;

絕緣介質(zhì)的絕緣強(qiáng)度,在稍不均勻電場(chǎng)中,SF6 的耐電強(qiáng)度為干燥空氣和氮?dú)獾?.5~3 倍,即簡(jiǎn)單計(jì)算,對(duì)于空氣絕緣12kV要求75kV沖擊耐壓凈距是125mm,而SF6中凈距僅需40~50mm,對(duì)于空氣絕緣40.5kV要求185kV沖擊耐壓凈距是300mm,而SF6中凈距僅需100~120mm。

因而在氣體絕緣開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部,決定凈距的關(guān)鍵因素是電場(chǎng)條件,即電場(chǎng)不均勻系數(shù),上面計(jì)算的值是對(duì)于不均勻電場(chǎng)來(lái)說(shuō),而想要進(jìn)一步縮小氣體絕緣開(kāi)關(guān)柜尺寸,合理的優(yōu)化導(dǎo)電回路和電極形狀,均勻電場(chǎng)可以起到事半功倍的效果,可大幅提高開(kāi)關(guān)柜耐受沖擊電壓的能力,提高安全系數(shù),又可以減少尺寸,節(jié)省材料實(shí)現(xiàn)成本優(yōu)化。

電場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算=f*U/d,U是電壓,d是凈距,f是電場(chǎng)不均勻系數(shù),可以看出電場(chǎng)不均勻系數(shù)越小,凈距就可以更小。

電場(chǎng)均勻系數(shù)和幾何特性系數(shù)P=(r+d)/r緊密相關(guān)的,其中r 為導(dǎo)體電極半徑,d 為導(dǎo)體電極間凈距,增加直徑從而獲得較低電場(chǎng)不均勻系數(shù)。



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因此在氣體絕緣開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部,通過(guò)優(yōu)化電極形狀,可以有效降低凈距。小于理論的凈距。


爬距


決定爬電距離的因素,


電壓,確定爬電距離以作用在跨接爬電距離兩端的長(zhǎng)期電壓有效值為基礎(chǔ),此電壓為實(shí)際工作電壓;

污染,對(duì)于氣體絕緣不論環(huán)保氣體還是SF6,由于完全密封在氣箱內(nèi)部,不受外部環(huán)境影響,僅相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的污染等級(jí)1(污染等級(jí)1無(wú)污染或僅有干燥的,非導(dǎo)電性的污染,該污染沒(méi)有任何影響;污染等級(jí)2 ,一般僅有非導(dǎo)電性污染,然而必須預(yù)期到凝露會(huì)偶然發(fā)生短暫的導(dǎo)電性污染;污染等級(jí)3,有導(dǎo)電性污染或由于預(yù)期的凝露使干燥的非導(dǎo)電性污染變?yōu)閷?dǎo)電性污染;污染等級(jí)4,造成持久的導(dǎo)電性污染,例如由于導(dǎo)電塵?;蛴昊蚱渌睗駰l件所引起的污染)

爬電距離的方向和位以及絕緣表面的形狀

采用均勻電場(chǎng)設(shè)計(jì),增加絕緣子和電極直徑,優(yōu)化內(nèi)部嵌件外形,將電位梯度分布盡量集中在固體絕緣材料中,以減少絕緣子表面的電位梯度分布,即增加套管類(lèi)絕緣件接地嵌件處絕緣層的厚度,使電場(chǎng)盡量多地集中在固體絕緣材料中,降低法蘭處的氣固界面的電場(chǎng)強(qiáng)度,由于氣箱內(nèi)部的凈距要求較低,絕緣子矮,嵌件高度占比大,這種情況下,再增加傘裙對(duì)絕緣毫無(wú)益處,反而容易造成搭接區(qū)域界面處電場(chǎng)強(qiáng)度過(guò)大,容易操作閃絡(luò)。

增加高壓均壓屏蔽元件,以降低高壓端的沿面電場(chǎng)強(qiáng)度,提高沿面閃絡(luò)起始點(diǎn)的擊穿電壓。

絕緣材質(zhì)的耐電痕能力,即滿(mǎn)足相應(yīng)的材料組別,(材料組別I,CTI ≥ 600; 材料組別II,600>CTI ≥ 400; 材料組別IIIa,400>CTI ≥ 175; 材料組別IIIb,175>CTI ≥ 100),材料耐電痕能力越強(qiáng),所需要的爬電距離越小。

固體絕緣材料表面存在局部微觀的凹陷氣隙、絕緣材料表面存在導(dǎo)電雜質(zhì)、絕緣材料和電極結(jié)合之間有氣隙都會(huì)引起局部電場(chǎng)的集中,發(fā)展導(dǎo)致沿面閃絡(luò)。


因此,在氣箱內(nèi)部,采用優(yōu)質(zhì)材料,抗電痕能力強(qiáng)的絕緣材料,如DMC的抗電痕能力比環(huán)氧材料強(qiáng),因此DMC材質(zhì)就可以減少爬距,爬距最小可以和凈距一致,無(wú)需過(guò)多爬距增加成本。

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