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高 电 压 技 术 总 复 习,2017年5月,高 电 压 技 术,第一篇 各类电介质在高电场下的电气特性 第二篇 电气设备的绝缘试验 第三篇 电力系统内部过电压与绝缘配合,第一篇 电介质在高电场下的特性,电介质在电气设备中作为绝缘材料使用，按其物质形态，可分为： 气体介质 液体介质 固体介质 在电气设备中: 外绝缘: 一般由气体介质(空气)和固体介质(绝缘子)联合构成 内绝缘:一般由固体介质和液体介质联合构成, 气体介质的电气特性,一、非自持放电和自持放电,1.非自持放电： 当施加电压UUo时，电流剧增，气隙中的电离过程只靠外施电压就可以维持，不再需要外部电离因素，称自持放电。,二、汤逊理论,实质：放电的主要原因是电子碰撞电离，二次电子来源于正离子撞击阴极表面溢出电子，溢出电子是维持气体放电的必要条件。 自持放电条件： 适用范围：低气压短气隙，pd26.66kPa cm pd过大时汤逊理论无法解释： 放电时间：很短 放电外形：具有分支的细通道 击穿电压：与理论计算不一致 阴极材料：无关,三、流注理论,流注发展过程 初始电子崩（电子崩头部电子数达到一定数量） 电场畸变和加强 电子崩头部正负空间电荷复合 放射大量光子 光电离 崩头处二次电子（光电子）（向正空间电荷区运动）碰撞游离 二次电子崩 （二次电子崩电子跑到初崩正空间电荷区域）流注发展到阴极，气隙被击穿,流注的形成过程,1）在光照下，电子在强电场的作用下，形成电子崩，初崩发展到阳极时，电子迅速与阳极中和； 2）离子的速度较慢，暂留的正离子加强了正离子与阴极之间的电场，并使之畸变，同时放出大量的光子；,3）光子又电离了附近的气体，形成二次电子崩，二次电子崩的电子迅速移向阳极方向，在正电荷区域内形成正负带电粒子混合通道，这个电离通道称流注。流注端部又有二次电子崩留下的正电荷，进一步加强了电场，促使更多的新电子崩相继产生并与之汇合，使流注向前发展； 4）最后，流注发展到阴极，将两极接通，导致气隙空气被击穿。,三、流注理论,流注形成条件： 电子崩发展到足够的程度后，电子崩中的空间电荷足以使原电场明显畸变，大大加强电子崩崩头和崩尾处的电场； 电子崩中电荷密度很大，复合频繁，放射出的光子在这部分很强，电场区很容易成为引发新的空间光电离的辐射源，二次电子主要来源于空间光电离； 气隙中一旦形成流注，放电由空间光电离自行维持 自持放电条件：,四、不均匀电场中的放电过程,1.极性效应： 由于高场强电极极性的不同，空间电荷的极性也不同，对放电发展的影响也不同，这就造成了不同极性的高场强电极的电晕起始电压的不同，以及间隙击穿电压的不同。 判断极性：极性取决于曲率半径小的棒极的电位符号；电极形状相同时，取决于不接地棒极的电位。 2.比较击穿电压的大小：,四、不均匀电场中的放电过程,3.电晕放电： 球隙距离达到一定程度后，气隙电场强度变为极不均匀电场，当所加电压达到某一临界值时，在靠近二球极的表面出现蓝紫色的晕光，并发出咝咝的响声，这种局部放电现象称电晕放电。,五、空气间隙在各种电压下的特性,直流 稳态电压 交流 电压 均匀电场： 雷电冲击电压(伏秒特性) 冲击电压 操作冲击电压,如何绘制伏秒特性曲线？ 保持冲击电压波形不变，逐级升高电压使气隙击穿，记录击穿电压波形，读取击穿电压值U与击穿时间t。 电压不很高时，击穿一般发生在波长时间； 电压很高时，击穿可能在波前时间；波前击穿时，U与t均取击穿时刻的值； 波长击穿时，U取波峰值，t取击穿时刻值，连接个时间点，即可画出伏秒特性曲线。,六、其他内容,1大气条件对气隙击穿特性的影响 海拔高度的影响： 2.提高气体介质电气强度的方法： 改善电场分布；改变气体的状态和种类 3.沿面放电及防污对策, 液体和固体的电气强度,一、电介质的极化、电导和损耗 1.极化类型和极化特点 2.液体和固体的电导类型 3.电介质的损耗,二、液体介质的击穿,1.纯净的液体击穿： 电击穿理论；气泡击穿理论 2.含杂质的液体击穿： “小桥”击穿理论 3.影响液体击穿电压的因素：,三、固体介质的击穿,1.电击穿 电子崩理论 固有击穿理论 佛罗利希理论 希布尔理论 2.热击穿：发热散热与温度的关系 3.电化学击穿（电老化）： 电离性老化、电导性老化、电解性老化、表面漏电起痕及电蚀损,水树枝：如果在两电极之间的绝缘层中存在着液态导电物质（例如水），当该处场强超过某定值时，该液体会沿电场方向逐渐深入到绝缘层中形成近似树枝状的痕迹，称作“水树枝”。,水树枝是一种可以在交流电场应力和潮气作用下，低密度聚乙烯和交联聚乙烯绝缘发生劣化、降解的一种现象。或者是：水树枝是聚乙烯类绝缘材料在长时间与水共存的状态下因电场作用产生的，形状为充满了水的各种树枝状的细微通道或气隙。,电树枝：在介质夹层气隙或气泡的电离，会造成邻近绝缘物分解、破坏（表现为变酥、碳化等形式），并沿电场方向逐渐向绝缘层深处发展，在有机绝缘材料中会呈树枝状发展，称作“电树枝”。,三、固体介质的击穿,累积效应:极不均匀电场中，当作用在固体介质上的电压为幅值较低或作用时间较短的冲击电压时，会在固体介质中形成局部损伤或不完全击穿，这些不完全击穿每施加一次冲击电压就向前延伸一步，随着加压次数的增加，介质的击穿电压也随之下降，这种现象称累积效应。,四、组合绝缘的电气强度,1.介质界面与等位面重合 2.介质界面是电缆芯线的同芯圆筒,第二篇 电气设备的绝缘试验,整体性缺陷 绝缘缺陷 局部性缺陷 非破坏性试验 绝缘试验 破坏性试验, 非破坏性试验,一、绝缘电阻的测量 1.绝缘电阻 2吸收比 3.极化指数,二、介质损耗角正切的测量,tg是绝缘品质的重要指标，测量tg是判断电气设备绝缘状态的灵敏有效的方法 tg能反映绝缘的整体性缺陷(全面老化)和小容量试品中的严重局部性缺陷 tg随电压变化的曲线可以判断绝缘是否受潮，含有气泡及老化的程度 大容量的设备绝缘存在局部缺陷时，应尽可能将设备解体后分解测量进行分析,二、 tg的测量方法,1.西林电桥法 2.斜波波形分析法 3.过零相位比较法 4.异频电源法,三、局部放电的测量,电气设备绝缘内部常存在一些缺陷，如气泡和气隙。在强电场下，这些缺陷会发生局部放电，局部放电产生的同时，有热、声、臭氧、氧化氮等产生，腐蚀绝缘材料，引起绝缘老化，最后导致整个绝缘在正常电压下发生击穿。 因此局部放电的测量可以有效地检测出绝缘内部的局部缺陷的存在、发展情况。,视在放电量 放电能量,四、电压分布的测量,在工作电压的作用下，沿着绝缘结构的表面会有一定的电压分布。 表面比较清洁时，其分布规律取决于绝缘结构本身的电容和杂散电容 表面染污受潮时，分布规律取决于表面电导 通过测量绝缘表面上的电压分布亦能发现某些绝缘缺陷。 测量电压分布最适用于那些由一系列元件串联组成的绝缘结构。,清洁的悬式绝缘子, 破坏性试验,一、工频高压试验 1.产生工频高压的方法 试验变压器 串联谐振 2.试验变压器：电流 容量 3.容升效应,容升效应：在通过试验变压器施加工频高压时，往往在容性试品上产生“容升”效应，也就是说实际作用到试品上的电压值会超过按变比高压侧所应对应输出的电压值。试品的电容及试验变压器的漏抗越大，容升效应越明显。,自耦式串级变压器,二、直流高压试验,1.半波整流回路 脉动系数 2.倍压整流回路 3.直流串级发生器,三、冲击高压试验,冲击电压发生器原理：并联充电、串联放电,第三篇 系统内部过电压与绝缘配合,一、线路和绕组中的波过程 1.单导线波过程 等值电路、波动方程及其解,一、线路和绕组中的波过程, 2.波的折射与反射 （1）线路末端开路： ，末端电压加倍，电流变零 （2）线路末端接地： ，末端电流加倍，电压变零 （3）线路末端接负载： ，则 电压和电流都无反射,一、线路和绕组中的波过程, 3.彼德逊法则 （1）内容 （2）适用范围 4.波阻抗与电阻的异同点 5.波的衰减与变形 主要影响因素,二、雷电及防雷保护装置,1.雷云的放电过程： 先导阶段主放电和迎面先导阶段余辉阶段 2.雷电参数： 雷暴日，雷暴小时，地面落雷密度，雷电流，雷道波阻抗。 3.防雷保护装置和接地装置,1.泄露距离：沿绝缘表面测得的两个导电零 部件之间或导电零部件与设备 界面之间的最短距离。（cm） 2. 泄露比距：外绝缘相-地之间的泄露距离与 系统最高工作电压之比，即单 位电压下绝缘子表面的泄露距 离。（cm/kV）,一、填空题 1.国家标准中的标准雷电冲击电压波形参数为_. 2.提高气体间隙击穿电压的方法总体可分为两大类，其一为_，其二为_。 3.雷电的放电过程可以分为三个阶段_ 、 _ 和_ 。 4对中性电介质，其介质损耗角正切tg随温度的升高而_。,5.电气设备绝缘的试验包括_和_两大类。 6.气体放电的主要形式有_、 _、 _、 _和_。 7.带电质点由浓度高的地方向浓度低的地方迁移，称_。,8.消除或减小由于电场干扰引起的测量误差，可采取下列措施： _、