长沙理工大学《高电压技术》问答题汇总.doc

1-1、试比较电介质中各种极化的性质和特点。答：电介质极化种类及比较极化种类产生场合所需时间能量损耗产生原因电子式极化任何电介质1015s无束缚电子运动轨道偏移离子式极化离子式电介质1013s几乎没有离子的相对偏移转向极化极性电介质1010s102s有偶极子的定向排列空间电荷极化多层介质交界面102s数分钟有自由电荷的移动13在外电场的作用下，介质原子中的电子运动轨道将相对于原子核发生弹性位移，此为电子式极化或电子位移极化。离子式结构化合物，出现外电场后，正负离子将发生方向相反的偏移，使平均偶极距不再为零，此为离子位移极化。极性化合物的每个极性分子都是一个偶极子，在电场作用下，原先排列杂乱的偶极子将沿电场方向转动，显示出极性，这称为偶极子极化。在电场作用下，带电质点在电介质中移动时，可能被晶格缺陷捕获或在两层介质的界面上堆积，造成电荷在介质空间中新的分布，从而产生电矩，这就是空间电荷极化。补充：1、说明巴申定律的实验曲线的物理意义是什么？答：巴申曲线如下图所示： 其物理意义在于：在均匀的电场中，击穿电压是气体的相对密度、极间距离S乘积的函数，只要的乘积不变，也就不变。其原因可解释如下：假设S保持不变，当气体密度增大时，电子的平均自由行程缩短了，相邻两次碰撞之间，电子积聚到足够动能的几率减小了，故必然增大。反之当减小时，电子在碰撞前积聚到足够动能的几率虽然增大了，但气体很稀薄，电子在走完全程中与气体分子相撞的总次数却减到很小，欲使击穿也须增大。故在这两者之间，总有一个值对造成撞击游离最有利，此时最小。同样，可假设保持不变，S值增大时欲得一定的场强，电压必须增大。当S值减到过小时，场强虽大增，但电于在走完全程中所遇到的撞击次数己减到很小，故要求外加电压增大，才能击穿。这两者之间，也总有一个S的值对造成撞击游离最有利，此时最小。第一章1-4、电解质电导与金属电导本质区别为何？答：金属导电的原因是自由电子移动；电介质通常不导电，是在特定情况下电离、化学分解或热离解出来的带电质点移动导致。1-6、某些电容量较大的设备经直流高压试验后，其接地放电时间要求长达5-10min，为什么？答：由于介质夹层极化，通常电气设备含多层介质，直流充电时由于空间电荷极化作用，电荷在介质夹层界面上堆积，初始状态时电容电荷与最终状态时不一致；接地放电时由于设备电容较大且设备的绝缘电阻也较大则放电时间常数较大（电容较大导致不同介质所带电荷量差别大，绝缘电阻大导致流过的电流小，界面上电荷的释放靠电流完成），放电速度较慢故放电时间要长达510min。第二章2、什么叫“污闪”?发生污闪的最不利的大气条件是什么?列举提高污闪电压的措施。答：绝缘子上有污秽且在毛毛雨、雾、露、雪等不利天气下发生的闪络称为污闪。防止污闪事故的对策：1、调整爬距爬电比距：外绝缘“相地”之间的爬电距离（cm）与系统最高工作（线）电压（kV，有效值）之比。将爬距调大可以减少污闪事故的发生。可以通过增加绝缘子的片数和改变绝缘子的类型。2、定期或不定期的清扫3、涂憎水性涂料，如硅油或硅脂，近年来常采用室温化硅橡胶（RTV）涂料。4、半导体釉绝缘子表面有电导电流流过，产生热量使污层不易吸潮。5、新型合成绝缘子重量轻、抗拉、抗弯、耐冲击负荷、电气绝缘性能好、耐电弧性能好，但也存在价格贵、老化等问题。3、电晕产生的物理机理是什么？它有哪些有害影响？试列举工程上各种防晕措施的实例。答：电晕放电是极不均匀电场中的一种自持放电现象，在极不均匀电场中，在气体间隙还没有击穿之前，在电极曲率较大的附近的空间的局部的场强已经很大了，从而在这局部强场中产生强烈的电离，但离电极稍远处场强已大为减弱，故此电离区域不能扩展到很大，只能在电极的表面产生放电的现象。电晕放电的危害：1）伴随着游离、复合、激励、反激励等过程而有声、光、热等效应，发出“咝咝”的声音，蓝色的晕光以及使周围气体温度升高等。2）在尖端或电极的某些突出处，电子和离于在局部强场的驱动下高速运动，与气体分子交换动量，形成“电风”。当电极固定得刚性不够时，气体对“电风”的反作用力会使电晕极振动或转动。3）电晕会产生高频脉冲电流，其中还包含着许多高次谐波，这会造成对无线电的干扰。4）电晕产生的化学反映产物具有强烈的氧化和腐蚀作用，所以，电晕是促使有机绝缘老化的重要因素。5）电晕还可能产生超过环保标准的噪声，对人们会造成生理、心理的影响。6）电晕放电，会有能量损耗。减少电晕放电的根本措施在于降低电极表面的场强，具体的措施有：改进电极形状、增大电极的曲率半径，采用分裂导线等。4、极性效应的概念是什么？试以棒板间隙为例说明产生机理。答：无论是长气隙还是短气隙，击穿的发展过程都随着电压极性的不同而有所不同，即存在极性效应。机理：当棒极为正时，电子崩从棒极开始发展（因为此处的电场强度较高），电子迅速进入阳极（棒极），离子运动速度慢，棒极前方的空间中留下了正离子，使电场发生了畸变，使接近棒极的电场减弱、前方电场增强，因此，正极性时放电产生困难但发展比较容易，击穿电压较低。当棒极为负时，电子崩仍然从棒极（因为此处的电场强度较高），电子向阳极（板极扩散），离子相对运动速度较慢，畸变了电场，使接近棒极的电场增强，前方电场减弱，因此，负极性时放电产生容易但发展比较困难，击穿电压较高。 正极性时放电产生困难但发展比较容易，击穿电压较低。负极性时放电产生容易但发展比较困难，击穿电压较高。对于极不均匀电场在加交流电压在缓慢升高电压的情况下，击穿通常发生在间隙为正极性时。第三章1、什么叫间隙的伏秒特性曲线?它有什么作用?答：工程上常用在同一波形，不同幅值的冲击电压作用下，气隙上出现的电压最大值和放电时间的关系，称为该气隙的伏秒特性，表示该气隙伏秒特性的曲线，称为伏秒特性曲线。伏秒特性曲线在工程上有很重要的应用，是防雷设计中实现保护设备和被保护设备的绝缘配合的依据。2、试举例提高气隙（气体间隙）击穿电压的各种方法。答：1）改善电场分布一般说来，电场分布越均匀，气隙的击穿电压就越高。故如能适当地改进电极形状、增大电极的曲率半径，改善电场分布，就能提高气隙的击穿电压；利用电晕提高击穿电压；利用屏障提高击穿电压。2）采用高度真空从气体撞击游离的理论可知，将气隙抽成高度的真空能抑制撞击游离的发展，提高气隙的击穿电压。3）增高气压增高气体的压力可以减小电子的平均自由行程，阻碍撞击游离的发展，从而提高气隙的击穿电压。4）采用高耐电强度气体 卤族元素的气体：六氟化硫（SF6）、氟里昂（CCl2F2）等耐电强度比气体高的多，采用该气体或在其他气体中混入一定比例的这类气体，可以大大提高击穿电压。第四章3、液体的热击穿的发生过程。答：工程用油存在着杂质（如水、纤维素等），由于它们的介电常数很大，很容易沿电场方向极化定向，并排列成杂质小桥。如果未接通两极则小桥附近电场强度大、油中分解产生气泡、电离增强，气泡增加，这样下去必然会出现由气体小桥引起的击穿。如果接通两极，因小桥的电导大而导致发热促使水汽化、气泡扩大，发展下去也会形成小桥，使油隙发生击穿。也就是小桥理论。第五章51总结比较各种检查性试验方法的功效答：测定绝缘电阻可检查出的缺陷有：（1）总体绝缘质量欠佳；（2）绝缘受潮；（3）两极间有贯穿性的导电通道；（4）绝缘表面情况不良（比较有无屏蔽）。不能发现的缺陷：（1）局部缺陷；（2）老化（绝缘老化以后其电阻可能还很高）。因此加的电压比设备实际运行电压低故当绝缘严重下降时效果较好否则差，适合于绝缘状态的初步诊断。需要注意表面泄漏电流对绝缘电阻测量的影响。测定泄漏电流可检查出的缺陷除绝缘电阻能测定的除外还包括一些兆欧表所不能发现的缺陷。需要注意表面泄漏电流对绝缘电阻测量的影响。测tg能有效地发现绝缘的下列缺陷（1）受潮：电导增加，损耗增加，介损增大。（2）穿透性导电通道，电流增加，介损增大。（3）绝缘内含气泡的电离，绝缘分层、脱壳，放电消耗能量，介损增大。（4）绝缘老化劣化，绕组上附积油泥；（5）绝缘油脏污、劣化等。但对下列故障的效果较差（1）非穿透性的局部损坏，损耗增加不大，介损变化不大。（2）很小部分绝缘的老化和劣化，损耗增加不大，介损变化不大。（3）个别的绝缘弱点，损耗增加不大，介损变化不大。测量结果容易受外界条件影响，包括1）外界电磁场的干扰影响；2）温度的影响；3）试验电压的影响；4）试品电容量的影响；5）试品表面泄漏的影响。的干扰影响；2）温度的影响；3）试验电压的影响；4）试品电容量的影响；5）试品表面泄漏的影响。52总结进行各种检查性试验时应注意的事项答：测定绝缘电阻要注意对表面泄漏电流的屏蔽；测量绝缘电阻应该做到三比较：与本绝缘历史资料比较；与同类设备比较；与同一设备不同相比较。绝缘电阻、吸收比、极化指数的测量仅仅是相对性的，不能满足最低要求时必然有缺陷，满足时也可能有缺陷。测定泄漏电流需要注意：1）表面泄漏电流的屏蔽；2）微安表是精密的仪器需要注意保护。测定tg需要注意：1）电磁场干扰的屏蔽；2）正接线和反接线的选用；3）温度对测量结果的影响；4）测量结果受电压变化的影响；5）对大试品不敏感；6）表面泄漏电流的影响。第七章7-1、试分析波阻抗的物理意义及其与电阻之不同点。答：波阻抗表示分布参数线路中前行电压波与前行电流波的比值；反行电压波与反行电流波比值的相反数；计算公式如下， 和表示单位长度的电感和电容。波阻抗与电阻的不同：（1）波阻抗仅仅是一个比例常数，没有长度概念，而电阻不是；（2）波阻抗吸收的功率一电磁能的形式存储在导线周围的媒介中，并没有消耗；而电阻吸收的功率和能量均转化为热能了。7-9为什么说冲击截波比全波对变压器绕组的影响更严重。答：截波产生电位梯度比全波更大，相当于全波加直角波，直角波幅值大、陡度高、产生电位梯度高。实际测量也验证了这一点。3、请写出反映无损耗单导线波过程基本规律的四个方程式，并简述其物理意义。答：行波的四个基本方程如下或表示导线上任何一点电压、电流为前行波加反行波；前行电压波与前行电流波比值为波阻抗，反行电压波与反行电流波比值为波阻抗的相反数。第九章1、说明避雷线的作用。为什么降低接地电阻、架设耦合地线可以降低线路的雷击掉闸率，后者用于什么情况？答：吸引雷击于避雷线而避免导线直接受雷击，耦合作用降低导线上承受过电压。降低接地电阻可以提高线路的耐雷水平，减少线路的雷击掉闸率。架设耦合地线具有一定的分流作用和增大导地线之间的耦合系数，可以减少线路承受的过电压从而提高雷击跳匝率。后者用于降低杆塔接地电阻有困难的情况。2、 综述输电线路的防雷措施。答：避雷线（架空地线）降低杆塔接地电阻加强线路的绝缘耦合地线消弧线圈管式避雷器不平衡绝缘自动重合闸第十章10-1、试说明在何种情况下，保护变电所免受直击雷的避雷针可以装设在变电所构架上，何种情况下则又不行，为什么？答：100kV及以上绝缘水平较高，避雷针可以装设在架构上，但变压器绝缘水平较低，变压器门形架构上不应装设避雷针。绝缘水平为35kV及以下的配电装置来说，雷击架构避雷针时很容易导致绝缘的逆闪络（反击），显然不允许。10-2、当雷电波自线路入侵变电所时，试分析变压器上出现震荡波的原因，以及变压器上电压高于避雷器残压的原因答：由于避雷器动作后产生的负电压波在避雷器与变压器之间多次折反射引起的。变压器上电压高于避雷器残压的原因是变压器距避雷器有一定的距离，避雷器击穿时刻刚过避雷器的电压也要经过变压器产生全反射，入射电压全反射电压大于避雷器残压。3、在变压器中性点保护中，什么是全绝缘及分级绝缘？各用于什么情况下。答：变压器中性点的绝缘水平与相端是一样的，此为全绝缘。变压器中性点的绝缘水平比相端低很多，此为分级绝缘。前者用于中性点不接地或经消弧线圈接地的情况，后者用于中性点接地系统。4、某一275kV系统，已知避雷器的残压为890kV，变压器绝缘强度为1050kV，今从导线以a=250kV/s 的斜角波入侵，其波速V=150m/s ，问要使变压器绝缘不受损伤，避雷器最远能安装在距离变压器多少米处？此时避雷器在雷电波到达几微秒后动作？ 答： m s s2、气体、液体、固体介电常数的不同：气体介质的介电常数：一切气体的相对介电常数都接近于1。任何气体的相对介电常数均随温度的升高而减小，随压力的增大而增大，但影响都很小。液体介质的介电常数：这类介质通常介电常数都较大。但这类介质的缺点是在交变电场中的介质损较大，在高压绝缘中很少应用。低温时，分子间的黏附力强，转向较难，转向极化对介电常数的贡献就较大，介电常数随之增大；温度升高时，分子间的热运动加强，对极性分子定向排列的干扰也随之增强，阻碍转向极化的完成，所以当温度进一步升高时，介电常数反而会趋向减小。固体介质的相对介电常数：中性或弱极性固体电介质：只具有电子式极化和离子式极化，其介电常数较小。介电常数与温度之间的关系也与介质密度与温度的关系很接近。极性固体电介质：介电常数都较大，一般为36，甚至更大。与温度和频率的关系类似畸形液体所呈现的规律。7、四种电离以及表面电离的四种形式光电离 撞击电离 热电离 表面电离a. 热电子发射：金属中的电子在高温下也能获得足够的动能而从金属表面逸出b.强场发射（冷发射）：当阴极表面附近空间存在很强的电场时（106V/cm数量级），也能时阴极发射电子c. 正离子撞击阴极表面：通常正离子动能不大，可忽略，只有在它的势能等于或大于阴极材料逸出功两倍时，才能引起阴极表面电离，这个条件可满足。d.光电子发射：高能辐射先照射阴极时，会引起光电子发射，其条件是光子的能量应大于金属的逸出功8、带电质点的消失(1)带电粒子在电场的驱动下作定向运动，在到达电极时，消失于电极上而形成外电路中的电流；(2)带电粒子因扩散现象而逸出气体放电空间。(3)带电粒子的复合。气体中带异号电荷的粒子相遇时，可能发生电荷的传递与中和，这种现象称为复合，是与电离相反的一种过程。9、负离子的形成：负离子的形成不会改变带电质点的数量，但却使自由电子数减少，因此对气体放电的发展起抑制作用。（或有助于提高气体的耐电强度）。11、 电晕放电基本物理过程在极不均匀电场中，最大场强与平均场强相差很大，以至当外加电压及其平均场强还较低的时候，电极曲率半径较小处附近的局部场强已很大。在这局部强场区中，产生强烈的游离，但由于离电极稍远处场强已大为减小，所以，此游离区不可能扩展到很大，只能局限在此电极附近的强场范围内。伴随着游离而存在的复合和反激励，发出大量的光辐射，使在黑暗中可以看到在该电极附近空间发出蓝色的晕光，这就是电晕。电晕效应有利的方面1.电晕可削弱输电线上雷电冲击或操作冲击波的幅值和陡度；2.利用电晕放电来改善电场分布；3.利用电晕原理制造除尘器、静电涂喷装置、臭氧发生器等15、沿面放电电压的影响因素和提高方法 影响因素：（一）固体介质材料主要取决于该材料的亲水性或憎水性。（二）电场形式 同样的表面闪络距离下均匀与稍不均匀电场闪络电压最高。界面电场主要为强切线分量的极不均匀电场中，闪络电压比同样距离的纯空气间隙的击穿电压低的较少强垂直分量极不均匀电场则低得很多。 提高方法：主要是增大极间距离，防止或推迟滑闪放电。1、气体中带电质点产生的方式: 热电离、光电离、碰撞电离、表面电离2、气体中带电质点消失的方式: 流入电极、逸出气体空间、复合3、电子崩与汤逊理论:电子崩的形成、汤逊理论的基本过程及适用范围4、巴申定律及其适用范围: 击穿电压与气体相对密度和极间距离乘积之间的关系。两者乘积大于0.26cm时,不再适用5、流注理论: 考虑了空间电荷对原有电场的影响和空间光电离的作用，适用两者乘积大于0.26cm时的情况6、均匀电场与不均匀电场的划分: 以最大场强与平均场强之比来划分。7、极不均匀电场中的电晕放电: 电晕放电的概念、起始场强、放电的极性效应8、冲击电压作用下气隙的击穿特性:a. 雷电和操作过电压波的波形b. 冲击电压作用下的放电延时与伏秒特性 c.50%击穿电压的概念9、电场形式对放电电压的影响: 均匀电场无极性效应、各类电压形式放电电压基本相同、分散性小极不均匀电场中极间距离为主要影响因素、极性效应明显。10、电压波形对放电电压的影响: a.电压波形对均匀和稍不均匀电场影响不大b.对极不均匀电场影响相当大c.完全对称的极不均匀场： 棒棒间隙d.极大不对称的极不均匀场：棒板间隙11、气体的状态对放电电压的影响: 湿度、密度、海拔高度的影响12、气体的性质对放电电压的影响：在间隙中加入高电强度气体,可大大提高击穿电压，主要指 一些含卤族元素的强电负性气体，如SF613、提高气体放电电压的措施 ：a.电极形状的改进b.空间电荷对原电场的畸变作用c.极不均匀场中屏障的采用d.提高气体压力的作用e.高真空f.高电气强度气体SF6的采用14、沿面放电的概念 ：沿着固体介质表面发展的气体放电现象。多发生在绝缘子、套管与空气的分界面上。15 提高沿面放电电压的措施：a.屏障b.屏蔽c.表面处理d.应用半导体材料e.阻抗调节 习题 1.1 1.3 1.4 1.9 1.13 1.14 1.16 第2章 液体和固体介质的绝缘的电气强度 1、电介质的极化 极化：在电场的作用下，电荷质点会沿电场方向产生有限的位移现象，并产生电矩（偶极矩）。介电常数： 电介质极化的强弱可用介电常数的大小来表示，与电介质分子的极性强弱有关。极性电介质和非极性电介质：具有极性分子的电介质称为极性电介质。 由中性分子构成的电介质。极化的基本形式:电子式、离子式（不产生能量损失）转向、夹层介质界面极化（有能量损失）2、电介质的电导 泄漏电流和绝缘电阻气体的电导:主要来自于外界射线使分子发生电离和强电场作用下气体电子的碰撞电离液体的电导:离子电导和电泳电导固体的电导离子电导和电子电导3、电介质的损耗 a.介质损耗针对的是交流电压作用下介质的有功功率损耗b.介质损耗一般用介损角的正切值来表示4、提高液体电介质击穿电压的措施:提高油品质，采用覆盖、绝缘层、极屏障等措施5、固体电介质的击穿 : 电击穿、热击穿、电化学击穿的击穿机理及特点6、影响固体电介质击穿电压的主要因素: 电压作用时间 温度 电场均匀程度 受潮 累积效应 机械负荷第二篇 电气设备绝缘试验 第3章 绝缘的预防性试验1、绝缘电阻与吸收比的测量：a.用兆欧表来测量电气设备的绝缘电阻b.吸收比K定义为加压60s时的绝缘电阻与15s时的绝缘电阻比值。c.K恒大于1，且越大表示绝缘性能越好。d.大容量电气设备中，吸收现象延续很长时间，吸收比不能很好地反映绝缘的真实状态，可用极化指数再判断。e.测量绝缘电阻能有效地发现总体绝缘质量欠佳；绝缘受潮；两极间有贯穿性的导电通道；绝缘表面情况不良。2、泄漏电流的测量：测量泄漏电流从原理上来说，与测量绝缘电阻是相似的，能发现一些尚未完全贯通的集中性缺陷，原因在于:a.在试品上的直流电压要比兆欧表的工作电压高得多，故能发现兆欧表所不能发现的某些缺陷.b.加在试品上的直流电压是逐渐增大的，可以在升压过程中监视泄漏电流的增长动向。3、介质损耗角正切的测量 ：a.tan能反映绝缘的整体性缺陷(例如全面老化)和小电容试品中的严重局部性缺陷。根据tan随电压而变化的曲线，可判断绝缘是否受潮、含有气泡及老化的程度。b.西林电桥法测量的基本原理局部放电:高压电气设备的绝缘内部总是存在一些缺陷,如气泡空隙、杂质等。由于这些异物的电导和介电常数不同于绝缘物，故在外加电场作用下，这些异物附近将具有比周围更高的场强，有可能引起该处物质产生电离放电现象，称为局部放电。三比较方法 若个别试验项目不合格，达不到规程的要求，可使用三比较方法。a.与同类型设备作比较:同类型设备在同样条件下所得的试验结果应该大致相同,若差别很大就可能存在问题b.在同一设备的三相试验结果之间进行比较:若有一相结果相差达50%以上,该相很可能存在缺陷c.与该设备技术档案中的历年试验数据进行比较:若性能指标有明显下降情况,即可能出现新的缺陷 第4章 电气绝缘高电压试验绝缘的高电压试验:在高压试验室用工频交流高压、直流高压、雷电冲击高压、操作冲击高压等模拟电气设备的绝缘在运行中受到的工作电压，用以考验各种绝缘耐受这些高电压作用的能力。特点:a.具有破坏性试验的性质b.一般放在非破坏性试验项目合格通过之后 进行，以避免或减少不必要的损失。1 工频高电压试验工频高电压的产生:a.通常采用高压试验变压器或其串级装置来产生。 b.对电缆、电容器等电容量较大的被试品，可采用串联谐振回路来获得试验用的工频高电压。 c.工频高压装置是高压试验室中最基本的设备，也是产生其他类型高电压的设备基础部件。高压试验变压器的特点:a.试验变压器本身应有很好的绝缘，但绝缘裕度小，试验过程中要严格限制过电压。 b.试验变压器容量一般不大c.外观上的特点：油箱本体不大而其高压套管又长又大。d.试验变压器与连续运行时间不长，发热较轻，因而不需要复杂的冷却系统。 e.漏抗大，短路电流较小，可降低机械强度方面的要求,节省制造费用。绝缘的工频耐压试验:a.工频交流耐压试验是检验电气设备绝缘强度的最有效和最直接的方法。b.工频耐压试验可用来确定电气设备绝缘耐受电压的水平，判断电气设备能否继续运行，是避免其在运行中发生绝缘事故的重要手段。c.工频耐压试验时，对电气设备绝缘施加比工作电压高得多的试验电压，这些试验电压反映了电气设备的绝缘水平。工频高压试验的基本接线图以试验变压器或其串级装置作为主设备的工频高压试验（包括耐压试验）的基本接线如下图所示。试验变压器的输出电压必须能在很大的范围内均匀地加以调节，所以它的低压绕组应由一调压器来供电。AV一调压器 PV1一低压侧电压表 T一工频高压装置 R1一变压器保护电阻 TO一被测试品 R2一测量球隙保护电阻 PV2一高压静电电压表 F一测量球隙 Lf一Cf一谐波滤波器工频高压试验的实施方法a.按规定的升压速度提升作用在被测试品TO上的电压，直到等于所需的试验电压U为止，这时开始计算时间。b.为了让有缺陷的试品绝缘来得及发展局部放电或完全击穿，达到U后还要保持一段时间，一般取一分钟。c.如果在此期间没有发现绝缘击穿或局部损伤（可通过声响、分解出气体、冒烟、电压表指针剧烈摆动、电流表指示急剧增大等异常现象作出判断）的情况，即可认为该试品的工频耐压试验合格通过。2 直流高电压试验 直流高电压的产生a.将工频高电压经高压整流器而变换成直流高电压。 b.利用倍压整流原理制成的直流高压串级装置（或称串级直流高压发生器)能产生出更高的直流试验电压直流高压试验的基本接线若高压静电电压表PV2量程不够,可改为球隙、高值电阻串接微安表或高阻值直接分压器来测量高压直流高压试验的特点:最常见的直流高压试验为某些交流电气设备（油纸绝缘高压电缆、电力电容器、旋转电机等）的绝缘预防性试验。 和交流耐压试验相比主要有以下一些特点：a.只有微安级泄漏电流，试验设备不需要供给试品的电容电流，试验设备的容量较小，b.试验时可同时测量泄漏电流，由所得得“电压电流”曲线能有效地显示绝缘内部的集中性缺陷或受潮。C.在直流高压下，局部放电较弱，不会加快有采购绝缘材料的分解或老化变质，一定程度具有非破坏性试验的性质。 D. 直流电压下，绝缘内的电压分布由电导决定，因而与交流运行电压下的电压分布不同，所以交流电气设备的绝缘考验不如交流耐压试验那样接近实际。3 冲击高电压试验:a.研究电气设备在运行中遭受雷电过电压和操作过电压的作用时的绝缘性能。 b.许多高压试验室中都装设了冲击电压发生器，用来产生试验用的雷电冲击电压波和操作冲击电压波。 c.高压电气设备在出厂试验、型式试验时或大修后都必须进行冲击高压试验。 标准雷电冲击全波采用的是非周期性双指数波。4冲击高电压的产生 波尾时间常数 前时间常数R11为阻尼电阻实际冲击电压发生器回路 放电回路的利用系数多级冲击电压发生器a.单级冲击电压发生器能产生的最高电压一般不超过200300kV。b.因而采用多级叠加的方法来产生波形和幅值都能满足需要的冲击高电压波。 多级冲击电压发生器原理接线图 基本原理:并联充电，串联放电 内绝缘冲击耐压试验 a.电气设备内绝缘的雷电冲击耐压试验采用三次冲击法，即对被试品施加三次正极性和三次负极性雷电冲击试验电压。（1.2/50us全波）。 b.对变压器和电抗器类设备的内绝缘，还要进行雷电冲击截波（1.2/2/2-5us)耐压试验,其对绕组绝缘(特别是纵绝缘)的考验往往更加严格。外绝缘冲击耐压试验 a.可采用15次冲击法，即对被测试品施加正、负极性冲击全波试验电压各16次，相邻两次冲击的时间间隔应不小于1min。在每组15次冲击的试验中，如果击穿或闪络的闪数不超过2次，即可认为该外绝缘试验合格。b.内、外绝缘的操作冲击高压试验的方法与雷电冲击全波试验完全相同。4 高电压的测量技术a.高电压试验除了要有产生各种试验电压的高压设备，还必须要有能测量这些高电压的仪器和设备。 b.电力系统中，广泛应用电压互感器配上低电压表来测量高电压；但此法在试验室中用得很少。试验室条件下广泛应用高压静电电压表、峰值电压表、球隙测压器、高压分压器等仪器测量高电压。 c.国标规定，高电压的测量误差一般应控制在3以内。 静电电压表a.静电电压表测交流时为其电压有效值,测带脉动的直流时近似为其平均值。b.静电电压表不能用于测量冲击电压。c.静电电压表的内阻很高，在测量时几乎不会改变被测试样上的电压d.大气中工作的高压静电电压表量程上限在50-250kV;SF6气体中可达500-600kV。更高的电压需配合分压器使用峰值电压表 峰值电压表的制成原理通常有两种，一种是利用整流电容电流测量，另一种是利用整流充电电压测量。峰值电压表可分为交流峰值电压表和冲击峰值电压表。球隙测压器:a.测量球隙由一对相同直径的金属球构成，测量误差2%-3%,满足大多数工程测试的要求。b.当球隙距离d与直径D之比不大时，球隙间的电场为稍不均匀电场，其击穿电压决定于球隙间的距离。c.能直接测量高达数兆伏的各类高电压峰值。球隙的优点:a.击穿时延小，放电电压分散性小，具有比较稳定的放电电压值和较高的测量精度 b.50%冲击放电电压与静态（交流或直流）放电电压的幅值几乎相等。 c.由于湿度对稍不均匀场的影响较小，可不必对湿度进行校正。高压分压器被测电压很高时，采用高压分压器来分出一小部分电压，然后利用静电电压表、峰值电压表、高压示波器等来测量。对分压器的技术要求:a.要求分压比具有一定的准确度和稳定性(幅值误差要小);每一个分压器均由高压臂和低压臂组成，在低压臂上得到的就是分给测量仪器的低电压，总电压与该低电压之比称为分压比Kb.分出的电压与被测高电压波形的相似性 (波形畸变要小);各类测量方式的应用场合a.静电电压表可测交流和直流,但不能测冲击电压。b. 峰值电压表可用来测交流电压和冲击电压峰值c.球隙可用来测高达数兆伏的交流、冲击峰值和直流电压。d.电压特别高时，需配合分压器使用。直流高压测量只能使用电阻分压器。交流和冲击高压可使用电阻、电容和阻容分压器。第三篇 过电压防护与绝缘配合过电压的概念：指电力系统中出现的对绝缘有危险的电压升高和电位差升高。过电压的概念与分类过电压的分类：第5章 输电线路和绕组中的波过程1 无损耗单导线上的波过程a.波速和波阻抗的计算公式b.前行波(反行波)电压、电流之间的关系c.线路中任意一点的电压(电流)等于前行波电压(电流)和反行波电压(电流)之和。d.波阻抗与电阻的区别线路末端的折射、反射a.末端开路反射，在反射波所到之处电压提高1倍，而电流降为0。b.末端短路反射在反射波所到之处电流提高1倍，而电压降为0。c.末端接集中负载时的折反射当R和z1不相等时，来波将在集中负载上发生折反射。集中参数等效电路(彼德逊法则)3 行波通过串联电感和并联电容a.波通过电感（电容)时的最大陡度公式b.波穿过电感初瞬，在电感前发生电压正的全反射，使电感前电压提高1倍c.波旁过电容初瞬，则在电容前发生电压负的全反射，使电容前的电压下降为0d.由于反射波会使电感前电压提高，可能危及绝缘，所以常用并联电容降低波陡度4 波在多导线系统中的传播 a.自波阻抗、互波阻抗的公式b.多导线中电压、电流之间的关系方程c.耦合系数的重要概念5 绕组中的波过程a.变压器在雷电冲击波作用瞬间，可等值为一个电容，称为入口电容b.在末端接地的单相绕组中，最大电压将出现在绕组首端附近，其值可达1.4U0c.在末端不接地的单相绕组中，最大电压将出现在中性点附近，其值可达1.9U0d.通过在绕组首端部位加一些电容环和电容匝以及增大纵向电容可降低电位梯度e.三相变压器多相进波时的最大电位（星形接线、三角形接线）f.变压器绕组之间的波过程通过静电耦合和电磁耦合传递g.旋转电机匝间绝缘上的电压与入侵波陡度成正比习题 4.1 4.2 4.4 4.5 4.11第6章 雷电及防雷设备1 雷电放电和雷电过电压雷电的放电过程： 先导放电阶段 主放电阶段 余辉放电阶段主要的雷电参数： 雷电日及雷电小时、地面落雷密度、雷电流幅值、雷电流等值波形及陡度。雷电过电压的分类:a.直击雷过电压b.感应雷过电压2 防雷保护设备避雷针防雷原理及保护范围a.作用是吸引雷电击于自身，并将雷电流迅速泄入大地，从而使被保护物体免遭直接雷击。b.避雷针需有足够截面的接地引下线和良好的接地装置，以便将雷电流安全可靠地引入大地。 c.单根和双根等高避雷针的保护范围避雷线（地线）防雷原理及保护范围:a.避雷线的防雷原理与避雷针相同，主要用于输电线路的保护b.可用来保护发电厂和变电所，近年来许多国家采用避雷线保护500kV大型超高压变电所。c.用于输电线路时，避雷线除了防止雷电直击导线外，同时还有分流作用，以减少流经杆塔入地的雷电流从而降低塔顶电位e.避雷线对导线的耦合作用还可以降低导线上的感应雷过电压。 f.单根及双根避雷线的保护原理避雷器工作原理及常用种类a.避雷针(线)不能完全避免设备不受雷击;从输电线路上也可能有危及设备绝缘的过电压波传入发电厂和变电所。b.避雷器实质上是一种过电压限制器，与被保护的电气设备并联连接，当过电压出现并超过避雷器的放电电压时，避雷器先放电，从而限制了过电压的发展，使电气设备免遭过电压损坏。c.避雷器的常用类型有：保护间隙、管型避雷器、阀式避雷器和金属氧化物避雷器。对避雷器的基本要求a.绝缘强度的合理配合: 避雷器与被保护设备的伏秒特性应有合理的配合。在绝缘强度的配合中，要求避雷器的伏秒特性比较平直、分散性小。b.绝缘强度的自恢复能力:避雷器一旦在冲击电压作用下放电，就造成对地短路。随之工频短路电流（工频续流）要流过此间隙，避雷器应当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c.阀型避雷器的保护原理及阀片的作用d.残压、灭弧电压的重要概念第7章 输电线路的防雷保护输电线路落雷次数:每100km线路每年的雷击次数耐雷水平：雷击线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值,以kA为单位。雷击跳闸率：每100km线路每年由雷击引起跳闸次数。这是衡量线路防雷性能的综合指标。输电线路的直击雷过电压和耐雷水平我国110kV及以上线路一般全线都装设避雷线，而35kV及以下线路一般不装设避雷线，中性点直接接地系统有避雷线的线路遭受直击雷一般有三种情况：a.雷击杆塔塔顶；b.雷击避雷线档距中央；c.雷电绕过避雷线击于导线线路跳闸需满足的条件：a.线路落雷b.雷电流超过线路耐雷水平，线路绝缘发生冲击闪络，雷电流沿闪络通道流入大地，但作用时间很短，线路开关来不及动作c.当闪络通道流过的工频短路电流的电弧持续燃烧时，才会跳闸停电雷击跳闸率计算雷击杆塔时的跳闸率绕击跳闸率输电线路雷击跳闸率输电线路的防雷保护措施a.架设避雷线、降低杆塔接地电阻、架设耦合地线、采用不平衡绝缘、装设自动重合闸、采用消弧线圈、装设避雷器、加强绝缘是主要的防雷方式 b. 确定输电线路防雷方式时，还应全面考虑线路综合因素，因地制宜地采取合理的保护措施。 第8章 发电厂变电所的防雷保护发电厂、变电所遭受雷害的两个方面：a.雷直击于发电厂、变电所: 防护措施是采用避雷针或避雷线b.雷击输电线后产生的雷电波侵入发电厂、变电所: 防护措施是装设避雷器，同时还应限制流过避雷器的雷电流幅值和陡度。发电厂、变电所的直击雷保护a.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b.35kV及以下的配电装置仍宜采用独立避雷针c.60kV的配电装置,在 地区宜采用独立避雷针, 的地区采用构架避雷针Uj:多次截波耐压值阀式避雷器的保护作用变压器承受雷电波能力变电所中变压器距避雷器的最大允许电气距离变电所的进线段保护a.为使变电所内避雷器能可靠地保护电气设备，必须限制流经避雷器的电流幅值不超过5kA（330kV-500kV为10kA)、限制侵入波陡度不超过一定的允许值。b.35-110kV无避雷线线路,雷击变电所附近导线时,两者都有可能超过。c.进线段保护是指在临近变电所1-2km的一段线路上加强防雷保护措施，从而使避雷器雷电流的幅值和陡度都降低到合理范围内。 35kV及以上变电所的进线段保护保护角不宜超过20度变压器的防雷保护（1) 三绕组变压器的防雷保护（2）自耦变压器的防雷保护（3）变压器中性点的防雷保护 全绝缘、分级绝缘的概念旋转电机的防雷保护（1）旋转电机的防雷保护特点a.旋转电机主绝缘的冲击耐压值远低于同级变压器的冲击耐压值b.运行中的旋转电机主绝缘低于出厂时的核定值c.保护旋转电机用的磁吹避雷器的保护性能与电机绝缘水平的配合裕度很小（主绝缘)d.由于电机绕组匝间电容较小，匝间承受电压正比于陡度，要求来波陡度较小(匝间绝缘)e.电机绕组中性点一般不接地，三相进波时，中性点电压可达进波电压的两倍(中性点绝缘）(2)直配电机的防雷措施a.避雷器保护b.电容器保护c.电缆段保护d.电抗器保护第9章 电力系统稳态过电压内部过电压:电力系统中,除了雷电过电压外,还存在由于自己内部原因而引起的过电压,包括稳态过电压和操作过电压操作过电压:当开关操作或事故状态时引起系统拓扑结构发生改变时,各储能元件的能量重新分配时发生振荡,从而出现的电压升高的现象，持续时间0.1s以内稳态过电压：由工频电压升高和谐振现象引起，持续时间比操作过电压长得多，有些甚至长期存在过电压的分类内部过电压的能量来自电网本身,一般用最大运行相电压的倍数表示 工频过电压的特点（1)工频电压升高的大小会直接影响操作过电压的实际幅值。 操作过电压是叠加在工频电压升高之上的，从而达到很高的幅值。（2）它的大小会影响保护电器的工作条件和保护效果 避雷器的最大允许工作电压是由避雷器安装处工频过电压值来决定的。如工频电压过高，避雷器的最大允许工作电压也越高，避雷器的冲击放电电压和残压也将提高，相应被保护设备的绝缘水平要随之提高 (3）持续时间长，对设备绝缘及其运行性能有重大影响 例如引起油纸绝缘内部电离,污秽绝缘子闪络,铁心过热,电晕等2 不对称短路引起的工频电压升高a.不对称短路是电力系统中最常见的故障形式，当发生单相或两相对地短路时，健全相上的电压都会升高，其中单相接地引起的电压升高更大一些。b.阀式避雷器的灭弧电压通常也就是根据单相接地时的工频电压升高来选定的。c.单相接地时，故障点各相的电压、电流是不对称的，为了计算健全相上的电压升高，通常采用对称分量法和复合序网进行分析。分析:a.对于中性点不接地系统，当单相接地时，健全相的工频电压升高约为线电压的1.1倍。 在选择避雷器时，灭弧电压取110%的线电压，称为110%避雷器b.对中性点经消弧线圈接地系统在过补偿时，单相接地时健全相上电压接近线电压。 在选择避雷器灭弧电压时，取100%的线电压，称为100%避雷器c.对中性点直接接地系统单相故障接地时，健全相电压约为0.8倍线电压 避雷器的最大灭弧电压取为最大线电压的80%，称为80%避雷器3 工频电压升高的限制措施在考虑线路的工频电压升高时，如果同时计及空载线路的电容效应、单相接地及突然甩负荷等三种情况，那么工频电压升高可达到相当大的数值。 实际运行经验表明:在一般情况下，220kV及以下的电网中不需要采取特殊措施来限制工频电压升高 在330500kV超高压电网中，应采用并联电抗器或静止补偿装置等措施，将工频电压升高限制到1.31.4倍相电压以下4 谐振过电压的分类(1) 线性谐振:电感参数L与电容C、电阻R一样,都是线性参数，不随电流、电压而变化,设计和运行时应设法避开谐振条件(2) 参数谐振:电感参数周期性变化,设计时应当避开谐振点(3) 铁磁谐振:带铁心电感的饱和现象第10章 电力系统操作过电压1