電氣設(shè)備是維持電網(wǎng)正常運(yùn)行的基本元件,，只有在額定電壓與額定電流和良好工作環(huán)境下，設(shè)備才能安全運(yùn)行,，使之保持正常使用壽命,。電氣設(shè)備若是處于超負(fù)荷或過電壓下運(yùn)行，不僅使用壽命縮短,，而且還可能造成絕緣擊穿而無法工作,，導(dǎo)致電網(wǎng)停電事故的發(fā)生，給經(jīng)濟(jì)社會(huì)造成極大的影響,。

1電氣設(shè)備絕緣擊穿的機(jī)理

1.1電氣設(shè)備絕緣的熱擊穿

電氣設(shè)備都設(shè)計(jì)在額定負(fù)荷下工作的,，若設(shè)備處于超負(fù)荷下運(yùn)行就會(huì)造成設(shè)備溫度升高，而溫度上升會(huì)加快絕緣老化的速度,，這個(gè)速度就與被稱為8℃理論有關(guān),。例如*絕緣的電設(shè)備，正常工作溫度長期在80℃時(shí),，絕緣壽命為40年;若長期工作溫度為88℃壽命只有20年;當(dāng)工作溫度達(dá)104℃時(shí),，則壽命只有5年。所以電氣設(shè)備是不允許長期過負(fù)荷運(yùn)行的,，其根本原因就是考慮安全運(yùn)行的使用壽命,。

電氣設(shè)備長期過負(fù)荷運(yùn)行，因溫度上升而發(fā)熱,，而發(fā)熱與絕緣壽命有關(guān),，當(dāng)設(shè)備發(fā)熱能量不能及時(shí)擴(kuò)散出去，久之必將造成絕緣的擊穿,，稱之為熱擊穿,。電氣設(shè)備運(yùn)行中的發(fā)熱，對絕緣的破壞是一個(gè)相對緩慢過程,，主要表現(xiàn)為絕緣的老化,，化學(xué)性質(zhì)也發(fā)生變化，當(dāng)設(shè)備溫度不斷上升,，會(huì)加速絕緣老化進(jìn)程,，直至絕緣性能的喪失。如我們常見到的某種使用過的塑料導(dǎo)線其外皮發(fā)硬發(fā)脆;又如橡膠絕緣導(dǎo)線經(jīng)長期使用后,，其外皮會(huì)開裂發(fā)粘,，這實(shí)質(zhì)上是過負(fù)荷發(fā)熱而造成絕緣的老化，當(dāng)嚴(yán)重過熱將導(dǎo)致絕緣物碳化,，絕緣物發(fā)黑而變成導(dǎo)體,。

當(dāng)電氣設(shè)備額定電壓與供電電壓不符,，也會(huì)引起絕緣擊穿。如將220kV單相設(shè)備接入兩相380V電源上,，馬上就會(huì)嚴(yán)重發(fā)熱,、冒煙，發(fā)出一股焦糊味,。又如常見刀閘的固體絕緣物受熱,，從刀閘背面流淌下來的情況，這是因?yàn)榈堕l接觸不良或過負(fù)荷或金屬表面氧化而產(chǎn)生的,。一般可正常工作的設(shè)備,，其發(fā)熱多為外部因素引起的,，反映到設(shè)備本身即是過負(fù)荷而發(fā)熱,，經(jīng)過長時(shí)間發(fā)熱就會(huì)出現(xiàn)絕緣熱擊穿而不能正常運(yùn)行了。

1.2電氣設(shè)備絕緣的電擊穿

電氣設(shè)備的熱擊穿包含著一個(gè)熱傳遞過程,，破壞往往是絕緣物整體或大面積,。絕緣物接受大量熱能后，絕緣材料的化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化,，其破壞信息容易被我們感覺器官所接受的,。而另一種擊穿，即絕緣的電擊穿,，則比較隱蔽,，它的擊穿往往為瞬時(shí)過電壓所致，多數(shù)發(fā)生在電壓等級比較高的電氣設(shè)備上,，常見的雷電所造成的電擊穿,。

電擊穿的機(jī)理是：瞬時(shí)高電壓在固體絕緣薄處擊穿，形成一貫穿性的狹小通道,，在這通道內(nèi)折出碳的小顆粒,。因電擊穿是的不可逆的，由于瞬時(shí)高電壓作用,，狹小通道擊穿所需能量及吸收的能量都不大,，局部溫度還來不及向周圍擴(kuò)散，電擊穿過程已結(jié)束了,。

電擊穿后的絕緣介質(zhì)與擊穿以前完好的絕緣介質(zhì),，從表面上看其形態(tài)是沒有區(qū)別的，這就容易給人們造成錯(cuò)覺,，即感覺上不認(rèn)為絕緣材料已經(jīng)擊穿了,。較為典型的事例是：白光燈啟輝器中電容的擊穿，這是日常生活中常見的現(xiàn)象,。日光燈燈管兩端發(fā)紅,，就是啟不了輝,，日光燈亮不起來。原因是啟輝器中的電容擊穿了,，其擊穿是瞬時(shí)過電壓而造成的,。擊穿過程是：當(dāng)啟輝器中的氖氣管內(nèi)的觸頭變冷斷開時(shí)，鎮(zhèn)流器產(chǎn)生很高自感電動(dòng)勢,，這一瞬間過電壓加在燈管兩端,，同時(shí)也加到電容器兩端而造成電容被擊穿。你只要將啟輝器中電容取下,，日光燈即可恢復(fù)正常發(fā)亮,。我們仔細(xì)觀察該電容，是看不出有任何異常及有被破壞痕跡,，但電容確實(shí)被擊穿而壞了,。

這里我們應(yīng)當(dāng)了解到，某些設(shè)備的電擊穿并不立即就能反映出其內(nèi)部故障,，而是要經(jīng)歷了由電擊穿到熱擊穿后才明顯地反映出故障特征,。如配電變壓器遭受雷擊，其首端匝間線圈絕緣出現(xiàn)電擊穿,，起初很難發(fā)現(xiàn)有任何異常,，待運(yùn)行一段時(shí)間后發(fā)展到鄰近匝間或?qū)娱g絕緣也擊穿，才明顯表現(xiàn)出故障的特征,。由此可見,，高壓設(shè)備的過電壓保護(hù)是設(shè)備安全運(yùn)行的重要措施，所以高壓設(shè)備一定要設(shè)置絕緣擊穿保護(hù),。

2電氣設(shè)備絕緣擊穿的保護(hù)

電氣設(shè)備若是處于過負(fù)荷或瞬時(shí)過電壓下運(yùn)行,，其絕緣必將遭受擊穿而損壞。為此,，電氣設(shè)備必須設(shè)置絕緣擊穿保護(hù)裝置,，以確保設(shè)備的安全運(yùn)行。

如電網(wǎng)中常見的配電變壓器,，一般設(shè)有跌落式熔斷器和避雷器兩種保護(hù)裝置,。其中跌落式熔斷器是配變過電流保護(hù)，防止配變絕緣的熱擊穿,，而避雷器則是配變瞬時(shí)過電壓保護(hù),，防止配變絕緣的電擊穿。避雷器不僅只用于防止雷擊,，而且還可以用來防止配變空載時(shí)倒閘操作產(chǎn)生的過電壓,。因此要求避雷器應(yīng)安裝在配變?nèi)嗌希⒔佑谌蹟嗥飨路剑荒芙佑谌蹟嗥魃戏?。但避雷器受到自身熱容量的限制,，不能耐受較長時(shí)間的過電壓，否則會(huì)爆炸,，這點(diǎn)在選擇避雷器參數(shù)時(shí)需加考慮,。

從避雷器保護(hù)原理可知，避雷器的擊穿先于被保護(hù)設(shè)備絕緣的擊穿,，但普通帶有間隙避雷器的擊穿存在兩個(gè)時(shí)延,，即統(tǒng)計(jì)時(shí)延和放電形成的時(shí)延。這表明當(dāng)電壓達(dá)到避雷器間隙擊穿電壓時(shí),，避雷器并不立即擊穿放電,，而是要經(jīng)過兩個(gè)時(shí)延后才擊穿放電。兩個(gè)時(shí)延又具有統(tǒng)計(jì)性,，這就使得加在絕緣上的電壓是一個(gè)范圍值,，而非一個(gè)定值，這給絕緣保護(hù)配合帶來了困難,，因而要求絕緣要有較大的裕度,。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,，更加科學(xué)更加完善保護(hù)裝置的出現(xiàn),，必將會(huì)降低電氣設(shè)備對絕緣配合的要求，因而也會(huì)較少出現(xiàn)絕緣的問題,。

在絕緣保護(hù)裝置的設(shè)置上,，對低電壓設(shè)備一般不要求設(shè)置瞬時(shí)過電壓保護(hù)，只設(shè)過電流的保護(hù),，除非在有可能受到雷電影響下才設(shè)過電壓保護(hù),。其過電流保護(hù)電器有：熔斷器、熔斷管,、空氣開關(guān)內(nèi)的過電流保護(hù),、熱繼電器的過電流保護(hù)及某些繼電器保護(hù)裝置等。因?yàn)榈蛪涸O(shè)備的額定電壓較低,，即使出現(xiàn)3-5倍的過電壓,，對低壓設(shè)備的絕緣來說還是相對較低的電壓，因而不需要設(shè)置瞬時(shí)過電壓保護(hù),。

但某些設(shè)備要求設(shè)置較長時(shí)間過電壓保護(hù),，如電壓繼電器保護(hù)裝置，它實(shí)質(zhì)上是防止絕緣的熱擊穿,。由此可見,，低壓設(shè)備的保護(hù)，還是防止絕緣熱擊穿為主要內(nèi)容,。

但熔斷器保護(hù)也存在有不足之處,，從熔斷器的安時(shí)特性可知,，熔斷器過流倍數(shù)越大，熔斷時(shí)間越短,，一般的過電流即使在200%的過流,，也難于在短時(shí)間內(nèi)將熔絲熔斷，因此它一般只作短路故障保護(hù),，不能起到過負(fù)荷保護(hù)作用,。