高电压部分复习点.doc

第一章1. 汤逊理论基于低气压情况下通过实验总结出来的，流注理论则可以很好地解释大气压下的气隙击穿。2. 因电离产生的全部离子都被驱赶到电极上，于是电流达到饱和，饱和电流的大小取决于电离剂的强度，一旦撤离电离剂，气体离子很快消失，电流中止。这种导电称为被激导电或非自持放电。 当电压增加到某一数值后，气体中电流急剧增加，即使撤去电离剂，导电仍能维持。这种情形称为气体自持导电或自激放电，气体由被激导电过渡到自持导电的过程，称为气体被击穿或点燃。相应的电压叫作击穿电压。3. 当导线电位超过一定限制时，常在固体介质和空气的分界面上出现沿固体介质表面的气体放电现象，称为沿面放电（或称沿面闪络）。影响沿面放电电压的因素：（1）电场分布情况和电压波形的影响（2）介质材料的影响（3）气体状态的影响（4）电介质表面情况的影响4. 沿脏污表面闪络的必要条件：局部电弧的产生沿脏污表面闪络的充分条件是：流过污秽表面的泄漏电流足以维持一定程度的热游离。5. 影响绝缘子污闪的主要因素：1）作用电压,2）湿润程度,3）污秽程度6. 污闪事故的对策: (一)调整爬距（增大泄漏电流）,(二)定期或不定期的清扫,(三)涂料,(四)半导体釉绝缘子,(五)新型合成绝缘子第二章1. 电介质的极化：正常情况下，任何电介质都是呈中性的。但在电场作用下，其电荷质点就会沿电场方向产生有限的位移，这种现象称为电介质的极化。 极化的形式：1）电子式位移极化2）离子式位移极化3）偶极子极化4）夹层极化，夹层极化过程特别缓慢，且有能量损耗，属有损极化，并且是非弹性的极化。2. 相对介电常数：充满介质时的几何电容和真空时的静电电容的比值。3. 液体介质可分为非极性、极性和强极性3种。l 非极性（或弱极性）液体的相对介电常数在1.82.5，变压器油等矿物油属此类。l 极性液体的相对介电常数在26，如蓖麻油、氯化联苯即属此类。l 强极性液体的相对介电常数很大（10），如酒精、水等，但这类液体介质的电导也很大，所以不能用做绝缘材料。4. 任何电介质都不是理想的绝缘体，因而任何电介质都具有电导。5. 泄漏电流和绝缘电阻 在电介质上加上直流电压，初始瞬时由于各种极化的存在，流过介质的电流很大，之后随时间而变化。经过一定时间后，极化过程结束，流过介质的电流趋于一定值I，这一稳定电流以称为泄漏电流，与之相应的电阻称为电介质的绝缘电阻。，这个电阻值包括了绝缘介质的体积绝缘电阻和表面绝缘电阻。，6. 电介质的电导电流，其中i-流过介质的总电流。-纯电容电流分量，由电极间几何电容以及介质中的无损极化决定，又称为几何电流，存在时间很短，很快衰减到零。-由介质的有损极化过程所决定，其存在时间较长，可达数分钟到数十分钟. -泄漏电流，又称电导电流，不随时间而变，与绝缘电阻相对应，服从欧姆定律。7. 固体介质电导分为离子电导和电子电导两部分。对中性和弱极性介质（如石蜡、聚苯乙烯、硅有机物等），水分在其上不能形成连续水膜，故表面电阻较高，电导较小，称这类介质为憎水性介质。极性介质（如云母、玻璃等），很容易吸附水分，形成边疆水膜，表面电导较大，且与湿度有关，称这类介质为亲水性介质。8. 影响液体介质击穿的因素和改进措施（1）油品质,杂质的影响要以水分，特别是含水纤维影响最为严重。电场越均匀，杂质影响就越大，击穿电压的分散性也越大。在不均匀电场中，因为场强高处发生了局部放电，使液体产生了扰动，杂质不易形成小桥，其影响较小。（2）温度, 当温度更高时，油中所含水分汽化增多，在油中产生大量气泡，击穿电压反而降低了。干燥的油受温度影响较小。（3）电压作用时间, 作用时间越短，击穿电压越高。经长时间工作后，由于油劣化、脏污等原因，击穿电压缓慢下降。（4）电场均匀程度, 油的纯度较高时，改善电场均匀程度能有效地提高工频或直流击穿电压。较脏的油中，杂质的积聚和排列已使电场畸变，电场均匀的好处并不明显。在受到冲击电压作用时，由于杂质小桥不易形成，则改善电场均匀程度能提高冲击击穿电压。（5）压力工程用变压器油，当压力增大时，其工频击穿电压会随之升高。9. 固体介质的击穿电压与外施电压作用时间长短有密切关系，其击穿电压随电压作用时间的缩短而迅速上升到其上限固有击穿电压。 固体介质一旦击穿后，便丧失了绝缘性能，有了固有导电通道，即使去掉外施电压，也不像气体、液体介质那样能自己恢复绝缘性能，固体介质这类绝缘称为非自恢复绝缘。固体介质的击穿可以分为以下几类：u 电击穿, 特点：击穿过程极短；击穿电压高，介质温度不高；击穿场强与电场均匀程度关系密切，与周围环境温度无关.u 热击穿, 特点：与环境相关，与电压作用时间有关，与电源频率有关，与周围媒质的热导、散热条件及介质本身导热系数、损耗、厚度等有关。击穿需要较长时间，击穿电压较低。u 电化学击穿, 电气设备在运行了很长时间后（数十小时甚至数年），运行中绝缘受到电、热、化学、机械力作用，绝缘性能逐渐变坏，这一过程是不可逆的，称此过程为老化。10. 影响固体介质击穿的因素和改进措施：（1）电压作用时间。 在不可能用油浸等方法来消除局部放电的绝缘结构（如高压电机），则需要采用特别耐局部放电的无机绝缘材料（如云母等）。（2）温度。措施： 改善绝缘的工作条件，加强散热冷却，防止臭氧及有害气体与绝缘介质接触。（3）电场均匀程度 措施：经过干燥、浸油、浸胶等工艺过程可使固体介质除去气泡、杂质可以提高其电气强度，在绝缘材料组合上，使组合部分尽可能合理承担电压。（4）受潮。措施：高压的绝缘结构在制造中要注意除去水分，在运行中注意防潮，并定期检查受潮情况。（5）累积效应。措施：对这些电气设备进行耐压试验，加电压的次数和试验电压值应考虑这种累积效应，而在设计固体绝缘结构时，应保证一定的绝缘裕度。（6）机械负荷。电气设备要注意散热，避免过负荷运行。11.例子在图324中，以常用的油浸电工纸板为例，以lmin工频击穿电压(峰值)作为基准值，纵坐标以标么值来表示。电击穿与热击穿的分界点时间约在105106us之间，作用时间大于此值后，热过程和电化学作用使得击穿电压明显下降。12. 温度过高的后果l 引起热击穿；l 有机材料在高温下易氧化、分解、性能劣化。A级绝缘温度超过8，则寿命缩短一半左右。（热劣化的8 规则）变压器油的牌号10#，25#，45#分别表示其凝固温度为-10 ，-25 ，-45 。第五章1. 要避雷针起到保护作用，两个要求：u 要求避雷针必须很好接地；u 要求被保护物体必须处在避雷针能提供可靠屏蔽保护的一定空间范围内，这就是避雷针的保护范围。2. （1）单支避雷针 在高度hx水平面上，其半径rx按下式计算：，。其中避雷针高度（m），高度影响系数。（2）双支等高避雷针 两针外侧的保护范围可按单针计算方法确定，两针间的保护范围应按通过两针顶点及保护范围上部边缘最低点O的圆弧来确定，O点的高度h0按下式计算： ，其中D为两针间的距离（m）。两避雷针之间高度为hx水平面上保护范围的一侧的最小宽度：。为保证两针联合保护效果，两针间距离与针高之比D/h不宜大于5。（3）单根避雷线的保护范围可按下式计算：，（4）两根等高平行避雷线的保护范围两线外侧的保护范围应按单线计算，两线横截面的保护范围可以通过两线1，2点及保护范围上部边缘最低点O的圆弧确定，O点的高度应按下式计算：，为两线间的距离（）。. 避雷器的作用：限制过电压以保护电气设备，同时提高系统工作的可靠性。避雷器的保护原理： 将流动过电压波中的雷电荷引入地中，限制过电压，保护其他电气设备。避雷器的基本要求 绝缘强度的合理配合：避雷器与被保护设备的伏秒特性（即冲击绝缘强度）应有合理的配合。 绝缘强度的自恢复能力：避雷器应具有自行截断工频续流，恢复绝缘强度的能力，使电力系统得以继续正常工作，不致于跳闸停电。避雷器的类型：u 保护间隙。间隙的伏秒特性上限应低于被保护设备绝缘的冲击放电伏秒特性的下限并有一定的安全裕度。u 管型避雷器。管型避雷器实质上是一个能自动熄弧的保护间隙。管型避雷器的主要缺点：（1）伏秒特性较陡且放电分散性较大，而一般变压器和其他设备绝缘的冲击放电伏秒特性较平，二者不能很好配合；（2）管型避雷器动作后工作母线直接接地形成截断波，对变压器绝缘不利。（3）管型避雷器放电特性受大气条件影响较大。u 阀型避雷器。阀型避雷器的基本元件为间隙和非线性电阻，间隙与非线性电阻（又称阀片）相串联。阀片有非常显著的非线性特性。阀片的作用主要是：.限制工频续流，保证火花间隙可靠熄弧；.当雷电过电压击穿时，电压不至于突然下降形成截断波。普通型阀型避雷器型有FS和FZ两种型号。FS型适用于配电系统，FZ型适用于变电站。保护比u 氧化锌避雷器氧化锌避雷器的主要优点：（1）无间隙（2）无续流（3）电气设备所受过电压可以降低（4）通流容量大（5）氧化锌避雷器特别适用于直流保护和六氟化硫电器保护保护间隙和管型避雷器的共同严重缺点是：动作时产生截断波，伏秒特性陡，击穿电压不稳定. 电气设备的接地，按其目的的不同可以分为：（1）保护接地（2）工作接地（3）防雷接地. 降低接地电阻的原因：，此时地面上的接地物体（如变压器外壳），也具有电位，因而不利于电气设备的绝缘以及人身安全，这就是为什么要力求降低接地电阻的原因。. 典型接地体的接地电阻1）垂直接地体，。当采用扁钢时，d=b/2，b是扁钢宽度；当采用角钢时，d=0.84b，b是角钢每边宽度。多根（n根）垂直接地体：总接地电阻可按并联电阻计算，但立体略大于R/n。2）水平接地体：。L是接地体的总长度（m）,h是接地体进设深度（m），A是表示因受屏蔽影响使接地电阻增加的系数。. 在土壤电阻率较高的岩石地区，为了减少接地电阻，有时须加大接地体的尺寸，主要是增加水平埋设的扁钢的长度，通常称这种接地体为伸长接地体。. 发电厂和变电所的防雷接地 一般的作法：根据安全和工作接地要求敷设一个统一的接地网，然后再在避雷针和避雷器下面增加接地体以满足防雷接地的要求。第六章. 输电线路上出现的大气过电压有两种：u 感应过电压：雷击线路附近地面，由于电磁感应所引起的。u 直击雷过电压：雷直击于线路引起的。. 避雷线是通过基杆塔接地的，可以设想在避雷线上有一电位，以此来保持避雷线为零电位，由于避雷线与导线耦合作用，此将在导线上产生耦合电压， 为避雷线与导线的耦合系数。因此，导线上的电位将为：. 击杆率：雷击杆 塔次数与雷击线路总次数的比值，称为击杆率g对一般高度杆塔，冲击接地电阻上的电压降是塔顶电位的主要成分，因此降低接地电阻可以有效地减小塔顶电位和提高耐雷水平。增加耦合系数K可以减少绝缘子串上电压和减小感应过电压，同样也可以提高耐雷水平。 常用措施是将单避雷线改为双避雷线，或在导线下方增设架空地线称为耦合地线，其作用主要是增强导、地线间的耦合作用，同时也增加了地线的分流作用。. 根据实验和运行经验，冲击闪络转为稳定工频电弧的概率，称为建弧率：若击杆率为，则每100km线路每年雷击杆塔的次数为次，若雷击杆塔时的耐雷水平为，雷电流幅值超过的概率为，建弧率为，则100km线路每年雷击杆塔的跳闸次数为：。线路雷击跳闸率n为：. 输电线路的防雷措施：架设避雷线u 降低杆塔接地电阻u 架设耦合地线。其作用是增加避雷线与导线间的耦合作用以降低绝缘子串上的电压。此外，耦合地线还可以增加对雷电流的分流作用。u 采用不平衡绝缘方式u 装设自动重合闸u 采用消弧线圈接地方式u 装设管型避雷器u 加强绝缘第七章. 为了防止避雷针与被保护设备或构架之间的空气间隙被击穿而造成反击事故，必须要求大于一定距离，若取空气的平均抗电强度，则 应满足：同样，为了防止避雷针接地装置和被保护设备接地装置之间在土壤中的间隙被击穿，必须要求大于一定距离，应满足下式（假设土壤的抗电强度为500kV/m）：在一般情况下，不小于5m，不应小于3m。按照安装方式的不同，将避雷针分为：l 独立避雷针对35KV及以下变电所宜装设独立避雷针，独立避雷针有自己专用的支座和接地装置，其接地电阻一般不超过10 l 装在配电装置构架上的避雷针（简称构架避雷针）我国规程规定： 110KV及以上的配电装置，一般将避雷针装在构架上。但在土壤电阻率 的地区，仍宜装设独立避雷针，以免发生反击。 35KV及以下的配电装置应采用独立避雷针来保护； 60KV的配电装置，在的地区宜采用独立避雷针，在的地区容许采用构架避雷针。发电厂厂房一般不装设避雷针，以免发生反击事故和引起继电保护误动作。对于一般变电所的入侵雷电波防护设计主要是选择避雷器的安装位置，其原则是在任何可能的运行方式下，变电所的变压器和各设备距避雷器的电气距离皆应小于最大允许电气距离 。进线段保护是指在临近变电所12km的一段线路上加强防雷保护措施。进线段保护是对雷电侵入波保护的一个重要辅助手段。例子。安装GB2的原因 这是因为线路断路器隔离开关在雷雨季节可能经常开断而线路侧又带有工频电压（热备用状态），沿线袭来的雷电波（其幅值）传到开路端，由于开路反射电压要上升到，这时可能使开关绝缘对地放电并引起工频短路，将断路器或隔离开关的绝缘支座烧毁，为此在靠近隔离开关或断路器处装设一组管型避雷器GB2。在断路器闭合运行时雷电侵入波不应使GB2动作，如GB2在断路器闭合运行时侵入波使之放电，则将造成截波，可能危及变压器纵绝缘与相间绝缘。若缺乏适当参数的管型避雷器，则GB2可用阀型避雷器代替。12kmFZGB2GB1. 35110KV变电所，若进线装设避雷线有困难或进线段杆塔接地电阻难于下降，不能达到要求的耐雷水平，可在进线的终端杆上安装一组左右的电抗线圈来代替进线段，此电抗线圈既能限制流过避雷器的雷电流又能限制入侵波陡度。. 三绕组变压器的防雷保护：只要在任一相低压绕组出线端加装一只该电压等级的阀型避雷器，就能保护好三相低压绕组。中压绕组虽也有开路运行的可能，但其绝缘水平较高，一般不需加装避雷器来保护。. 一般在60KV及以下的电力变压器中性点是全绝缘的。如果中性点绝缘低于相线段绝缘水平，叫分级绝缘。一般在110KV及以上时，大多变压器中性点是分级绝缘的。. 直配电机的防雷保护元件主要有：（1）避雷器。主要功能是在雷电波侵入时抬高电缆首端冲击电压，从而使管型避雷器放电。（2）电容器。它主要功能是限制侵入波陡度a和降低感应过电压。（3）电缆段。它主要功能是限制流经FCD型避雷器中的雷电流使之小于3KA。（4）电抗器。主要功能是在雷电波侵入时抬高电缆首端冲击电压，从而使管型避雷器放电。采取这些综合保护措施就可以限制流经FCD型避雷器中的雷电流小于3KA，可以限制侵入波陡度和降低感应过电压。第八，第九章第十章. 不同电压等级采取不同中性点接地方式在110KV及以上的系统中，采用有效接地方式以降低系统绝缘水平在经济上有很大好处，成为选择中性点接地方式时的首要因素；在66KV及以下的系统中，一般均采用中性点非有效接地方式（不接地或经消弧线圈接地）。以电缆网络为主的610KV大城市或大型企业配电网不再像过去那样一律采用非有效接地的方式，有一部分改用了中性点经低值或中性电阻接地的方式，它们属