《高电压绝缘技术》学习包

1、高电压绝缘技术学习包第一章气体的绝缘特性、气体电介质的放电特性1空气在强电场下放电特性气体在正常状态下是良好的绝缘体，在一个立方厘米体积内仅含几千个带电粒子，但在高电压下，气体从少量电符会突然产生大量的电符，从而失去绝缘能力而发生放电现象.一旦电压解除后，气体电介质能自动恢复绝缘状态2.带电质点的产生与消失(1)激发原子在外界因素作用下，具电子跃迁到能量较高的状态(2)游离原子在外界因素作用下，使其一个或几个电子脱离原子核的束博而形成自由电子和正离子(3)游离的方式a.碰撞游离b.光游离c.热游离d.金属表面游离碰撞游离当带电质点具有的动能积累到一定数值后，在与气体原子(或分子)发生碰撞时,可

2、以使后者产生游离，这种由碰撞而引起的游离称为碰撞游离引起碰撞游离的条件:Wi气体原子(或分子)的游离能光游离由光辐射引起气体原子(或分子)的游离称为光游离Wi产生光游离的条件:h:普朗克常数v:光的频率热游离2KT气体在热状态下引起的游离过程称为热游离产生热游离的条件:K:波茨曼常数T:绝对温度金属表面游离电子从金属电极表面逸出来的过程称为表面游离(4)去游离a.扩散带电质点从高浓度区域向低浓度区域运动.b.复合正离子与负离子相遇而互相中和还原成中性原子c.附着效应电子与原子碰撞时，电子附着原子形成负离子北充I 1二.气体放电的两个理论1.汤逊放电理论.适用条件：均匀电场，低气压，短间隙(1)

3、 .电子崩图1-4放电间隙中电F崩中电广数的计算在电场作用下电子从阴极向阳极推进而形成的一群电子(2) .非自持放电去掉外界游离因素的作用后，放电随即停止(3) .自持放电不需要外界游离因素存在，放电也能维持下去(4) .自持放电条件a.电子的空间碰撞系数a一个电子在电场作用下在单位行程里所发生的碰撞游离数b.正离子的表面游离系数y一个正离子到达阴极，撞击阴极表面产生游离的电子数一个正离子到达阴极，撞击阴极表面产生游离的电子数自持放电条件可表达为：(eS1)1(5)巴中定律a.表达式:uFf(PS)P：气体压力S：极间距离b.均匀电场中几种气体的击穿电压与ps的关系-i昌Lkr）ivflw&g

4、t;0学电廿中匕峥气忤靠方V版L上m”«的尺泰l-TtI>BA2.流注理论（1） .在ps乘积较大时，用汤逊理论无法解释的几种现象a.击穿过程所需时间，实测值比理论值小10-100倍b.按汤逊理论，击穿过程与阴极材料有关，然而在大气压力下的空气隙中击穿电压与阴极材料无关.c.按汤逊理论，气体放电应在整个间隙中均匀连续地发展，但在大气中击穿会出现有分枝的明亮细通道（2） .理论要点：认为电子碰撞游离及空间光游离是维持自持放电的主要因素，流注形成便达到了自持放电条件，它强调了空间电符畸变电场的作用和热游离的作用.放电简单流程图：有效电子（经碰撞游离）-电子崩（畸变电场）-发射光子（

5、在强电场作用下）-产生新的电子崩（二次崩）-形成混质通道（流注）-由阳极向阴极（阳极注）或由阴极向阳极（阴极流注）击穿.三.不均匀电场中气隙的放电特性1 .电晕放电一定电压作用下，在曲率半径小的电极附近发生局部游离，并发出大量光辐射，有些像日月的晕光，称为电晕放电.开始出现电晕时电极表面的场强开始出现电晕时电极表面的场强开始出现电晕时电极表面的场强电晕起始场强电晕起始场强电晕起始场强2 .极性效应.正棒一负板分析：a.由于捧极附近积聚起正空间电荷，削弱了电离，使电晕放电难以形成，造成电晕起始电压提高。b.由于捧极附近积聚起正空间电荷在间隙深处产生电场加强了朝向板极的电场，有利于流注发展，故降低

6、了击穿电压(2).负棒一正板分析：a.捧附近正空间电荷产生附加电场加强了朝向棒端的电场强度，容易形成自持放电，所以其电晕起始电压较低。b.在间隙深处，正空间电荷产生的附加电场与原电场方向相反，使放电的发展比较困难，因而击穿电压较高。结论：在相同间隙下正捧-负板负捧-正板电晕起始高低间隙击穿压低高四.雷电冲击电压下气隙的击穿特性1 .标准波形几个参数波头时间T1：T1=(1.230%)pS波长时间T2:T2=(5020%)s标准波形符1.2/50s表示2 .放电时延(1) .间隙击穿要满足二个条件a. 一定的电压幅值b. 一定的电压作用时间(2) .统计时延ts通常把电压达间隙的静态击穿电压开始

7、到间隙中出现第一个有效电子为止所需的时间(3) .放电形成时延tf从第一个有效电子到间隙完成击穿所需的时间(4) .放电时延tLtL=ts+tf气体间隙在冲击电压作用下击穿所需全部时间：t=t1+ts+tf其中：ts+tf就是放电时延tL3 .50%冲击放电电压U50%放电概率为50%寸的冲击放电电压50%中击放电电压与静态放电压的比值称为绝缘的冲击系数B4 .伏秒特性(1)定义同一波形、不同幅值的冲击电压下，间隙上出现的电压最大值和放电时间的关系曲线(2)曲线求取方法Uso%U0ffii-n某间隙的伏肿将性i一冲击电压；之一伏tm性(3)电场均匀程度对曲线的影响不均匀电场由于平均击穿电场强度

8、较低，而且流注总是从强场区向弱场区发展，放电速度受到电场分布的影响，所以放电时延长，分散性大，其伏秒特性曲线在放电时间还相当大时，便随时间之减小而明显地上翘，曲线比较陡.均匀或稍不均匀电场则相反，由于击穿时平均场强较高，流注发展较快，放电时延较短，其伏秒特性曲线较平坦.五.大气条件对气体间隙击穿电压的影响大气条件大气压力P0=101.3kpa温度200C湿度f0=11g/m32 .相对密度的影响相对密度=0.289-当在0.95到1.05之间时，空气间隙的击穿电压U与成正比U=U03 .湿度的影响(1) .均匀或稍不均匀电场湿度的增加而略有增加，但程度极微，可以不校正(2) .极不均匀电场由于

9、平均场强较低，湿度增加后，水分子易吸附电子而形成质量较大的负离子，运动速度，减慢游离能力大大降低，使击穿电压增大.因此需要校正.4 .高度的影响随着高度增加，空气逐渐稀薄，大气压力及空气相对密度下降，间隙的击穿电压也随之下降.U=kaU0六.提高气体间隙绝缘强度的方法1.1-1000七.提高气体间隙绝缘强度的方法有两个途径：一个是改善电场分布，使之尽量均匀；另一个是削弱气体间隙中的游离因素(1) 善电场分布的措施.改变电极形状(2) .利用空间电荷对电场的畸变作用(3) .极不均匀电场中采用屏障当屏障与棒极之间的距离约等于间隙的距离的15%-20%时，间隙的击穿电压提高得最多，可达到无屏障时的

10、2-3倍2.削弱游离因素的措施(1) .采用高气压(2) .采用高真空(3) .采用高强度气体SF6气体属强电负性气体，容易吸附电子成为负离子，从而削弱了游离过程.提高压力后可相当于一般液体或固体绝缘的绝缘强度.它是一种无色、无味、无臭、无毒、不燃的不活泼气体，化学性能非常稳定，无腐蚀作用。它具有优良的灭弧性能，其灭弧能力是空气的100倍，故极适用于高压断路器中。八.气体中的沿面放电1. 什么叫沿面放电沿着固体介质表面的气体发生的放电沿面放电电压通常比纯空气间隙的击穿电压要低2. 界面电场分布的三种典型情况气体介质与固体介质的交界称为界面(1) .固体介质处于均匀电场中,且界面与电力线平行;(

11、2) .固体介质处于极不均匀电场中,且电力线垂直于界面的分量比平行于界面的分量大得多;类似套管(3) .固体介质处于极不均匀电场中,且电力线平行于界面的分量以垂直于界面的分量大得多.类似支持绝缘子3. 均匀电场中的沿面放电其放电特点:(1) .放电发生在沿着固体介质表面,且放电电压比纯空气间隙的放电电压要低其原因a. 固体介质与电极表面没有完全密合而存在微小气隙,或者介面有裂纹.b. 介质表面不可能绝对光滑,使表面电场不均匀.c. 介质表面电阻不均匀使电场分布不均匀d. 介质表面易吸收水分,形成一层很薄的膜,水膜中的离子在电场作用下向两极移动,易在电极附近积聚电荷,使电场不均匀4. 极不均匀电

12、场具有强法线分量时的沿面放电(套管型)(1) 放电发展特点a电晕放电b.线状火花放电c.滑闪放电d.闪络放电(2) 影响沿面放电因素分析等值电路图法兰图1Q7套管绝缘子等值电路C一体积电容；R体积电阻；-表面电阻a.固体介质厚度越小，则体积电容越大，沿介质表面电压分布越不均匀，其沿面闪络电压越低；b.同理，固体介质的体积电阻越小，沿面闪络电压越低c.固体介质表面电阻减少，可降低沿面的最大电场强度，从而提高沿面闪络电压(3) .提高沿面闪络电压措施a.减少套管的体积电容。如增大固体介质厚度，加大法兰处套管的外经b.减少绝缘的表面电阻。如在套管近法兰处涂半导体漆或半导体釉5 .极不均匀电场具有强切

13、线分量时的沿面放电(支柱绝缘子型)由于电极本身的形状和布置己使电场很不均匀，故介质表面积聚电荷使电压重新分布不会显著降低沿面闪络电压，为了提高沿面闪络电压，一般从改进电极形状，如采用屏蔽罩和均压环6 .绝缘子用的电压分布分析结果a.绝缘子片数越多，电压分布越不均匀b.靠近导线端第一个绝缘子电压降最高，易产生电晕放电。在工作电压下不允许产生电晕，故对330kv及以上电压等级考虑使用均压环7 .绝缘子表面污秽时的沿面放电户外绝缘子，会受到工业污秽或自然界盐碱、飞尘等污染，在干燥时，由于污秽尘埃电阻很大，绝缘子表面泄漏电流很小，对绝缘子安全运行无危险；但下雨时，绝缘子表面容易冲掉，而大气湿度较高，或

14、在毛毛雨、雾等气候下，污秽尘埃被润湿，表面电导剧增，使绝缘子的泄漏电流剧增，降低闪络电压8 .防止绝缘子的污闪，应采取措施(1) .对污秽绝缘子定期或不定期进行清洗(2) .绝缘子表面涂一层憎水性防尘材料(3) .加强绝缘和采用防污绝缘子(4) .采用半导体釉绝缘子习题与答案一、选择题1) 流注理论未考虑的现象。A.碰撞游离B.表面游离C.光游离D.电荷畸变电场2) 先导通道的形成是以的出现为特征。A.碰撞游离B.表面游离C热游离D.光游离3) 电晕放电是一种。A.自持放电B.非自持放电C.电弧放电D.均匀场中放电4) 气体内的各种粒子因高温而动能增加，发生相互碰撞而产生游离的形式称为。A.碰

15、撞游离B.光游离C.热游离D.表面游离5) 型绝缘子具有损坏后“自爆”的特性。A.电工陶瓷B.钢化玻璃C.硅橡胶D.乙丙橡胶6) 以下哪个不是发生污闪最危险的气象条件？A.大雾B.毛毛雨C.凝露D.大雨7) 污秽等级II的污湿特征：大气中等污染地区，轻盐碱和炉烟污秽地区，离海岸盐场3km10kM区，在污闪季节中潮湿多雾但雨量较少，其线路盐密为mg/cm2。A.<0.03B.>0.030.06C.>0.060.10D.>0.100.258) 以下哪种材料具有憎水性？A.硅橡胶B.电瓷C.玻璃D金属二、填空题9) 气体放电的主要形式：、10) 根据巴中定律，在某一PS值下，

16、击穿电压存在值。11) 在极不均匀电场中，空气湿度增加，空气间隙击穿电压。12) 流注理论认为，碰撞游离和是形成自持放电的主要因素。13) 工程实际中，常用棒一板或电极结构研究极不均匀电场下的击穿特性。14) 气体中带电质子的消失有、复合、附着效应等几种形式15) 对支持绝缘子，加均压环能提高闪络电压的原因是。16) 沿面放电就是沿着表面气体中发生的放电。17) 标准参考大气条件为：温度t020C,压力b0kPa,绝对湿度3ho11g/m18) 越易吸湿的固体，沿面闪络电压就越19) 等值盐密法是把绝缘子表面的污秽密度按照其导电性转化为单位面积上含量的一种方法20) 常规的防污闪措施有：爬距，

17、加强清扫，采用硅油、地蜡等涂料三、计算问答题21) 简要论述汤逊放电理论。22) 为什么棒一板间隙中棒为正极性时电晕起始电压比负极性时略高？23) 影响套管沿面闪络电压的主要因素有哪些？24) 某距离4m的棒-极间隙。在夏季某日干球温度t干30C,湿球温度t湿25C,气压b99.8kPa的大气条件下，问其正极性50%ft作冲击击穿电压U50夏为多少kV?(空气相又t密度0.95)25) 某母线支柱绝缘子拟用于海拔4500m的高原地区的35kV变电站，问平原地区的制造厂在标准参考大气条件下进行1min工频耐受电压试验时，其试验电压应为多少kV?一、选择题1、B2、C3、A4、C5、B6、D7、C

18、8、A二、填空题9、答案：辉光放电、电晕放电、刷状放电、火花放电、电弧放电10、极小(最低)11、提高12、光电离13、棒一棒14、扩散15、改善(电极附近)电场分布16、固体介质17、101.318、低19、NaCl20、增加三、计算问答题21、当外施电压足够高时，一个电子从阴极出发向阳极运动，由于碰撞游离形成电子崩，则到达阳极并进入阳极的电子数为easj（a为一个电子在电场作用下移动单位行程所发生的碰撞游离数；s为间隙距离）。因碰撞游离而产生的新的电子数或正离子数为（eas-1）个。这些正离子在电场作用下向阴极运动，并撞击阴极若1个正离子撞击阴极能从阴极表面释放r个（r为正离子的表面游离系

19、数）有效电子，则（eas-1）个正离子撞击阴极表面时，至少能从阴极表面释放出一个有效电子，以弥补原来那个产生电子崩并进入阳极的电子，则放电达到自持放电。即汤逊理论的自持放电条件可表达为r（eas-1）=1。22、（1）当棒具有正极性时，间隙中出现的电子向棒运动，进入强电场区，开始引起电离现象而形成电子崩。随着电压的逐渐上升，到放电达到自持、爆发电晕之前，在间隙中形成相当多的电子崩。当电子崩达到棒极后，其中的电子就进入棒极，而正离子仍留在空间，相对来说缓慢地向板极移动。于是在棒极附近，积聚起正空间电荷，从而减少了紧贴棒极附近的电场，而略为加强了外部空间的电场。这样，棒极附近的电场被削弱，难以造成

20、流柱，这就使得自持放电也即电晕放电难以形成。（2）当棒具有负极性时，阴极表面形成的电子立即进入强电场区，造成电子崩。当电子崩中的电子离开强电场区后，电子就不再能引起电离，而以越来越慢的速度向阳极运动。一部份电子直接消失于阳极，其余的可为氧原子所吸附形成负离子。电子崩中的正离子逐渐向棒极运动而消失于棒极，但由于其运动速度较慢，所以在棒极附近总是存在着正空间电荷。结果在棒极附近出现了比较集中的正空间电荷，而在其后则是非常分散的负空间电荷。负空间电荷由于浓度小，对外电场的影响不大，而正空间电荷将使电场畸变。棒极附近的电场得到增强，因而自持放电条件易于得到满足、易于转入流柱而形成电晕放电。23、（1）

21、电场分布情况和作用电压波形的影响(3)气体条件的影响(4)雨水的影响24、查高电压工程52页图2-24曲线4可知，距离为4m的棒-极间隙，其标准参考大气条件下的正极性50啾作冲击击穿电压U50标，®二1300kV一一3查高电压工程65页图3-2可得空气绝对湿度h20g/m0从而h/21,再由图3-1求得参数K 1.1。求得参数g嬴?得=1300/(500X4X0.95X1.1)=0.62,于是由图3-3得指数mW0.34空气密度校正因数K10.950.340.9827W0.34湿度校正因数K2K1.11.033所以在这种大气条件下，距离为4m的棒-极间隙的正极性50啾作冲击击穿电压为

22、U50夏U50标7t?K1?K213000.98271.0331320kV25、查高电压工程附录A中的表A-2,亦即GB311.1-1997的规定可知，35kV母线支柱绝缘子的1min干工频耐受电压应为100kV,则可算出制造厂在平原地区进行出厂1min干工频耐受电压试验时，具耐受电压U应为U0100UKaU0044154kV1.1H101.1450010第二章液体和固体电解质的绝缘特性电介质的极化1 .定义电介质中的带电质点在电场作用下沿电场方向作有限位移图2电介质的极化&檬极同为真空：(M辍*何为固倬电介质Qo=CoUACoQCUC-dQ0CUCO座二rd2 .相对介电系数er：表

23、征电介质在电场作用下的极化程度3 .极化的基本形式(1) 电子式极化其特点：a.极化所需时间极短b.极化时没有能量损耗c.温度对极化影响极小(2) .离子式极化其特点：a.极化过程极短b.极化过程无能量损耗c.温度对极化有影响，极化随温度升高而增强(3) .偶极子式极化其特点a.极化所需时间较长，因而与频率有关b.极化过程有能量损耗c.温度对极化影响很大，温度很高和很低时，极化均减弱(4) .夹层式极化其特点在两层电介质的界面上发生电荷的移动和积累，极化过程缓慢，并有损耗二.电介质的电导1 .定义介质在电场作用下，使其内部联系较弱的带电粒子作有规律的运动形成电流，即泄漏电流.这种物理现象称为电

24、导表征电导过程强弱程度的物理量为电导率T,或它的倒数电阻率P02 .介质中的电流.电容电流ic在加压初瞬间介质中的电子式极化和离子式极化过程所引起的电流，无损耗，存在时间极短.吸收电流ia有损极化所对应的电流，即夹层极化和偶极子极化时的电流，它随时间而衰减.泄漏电流绝缘介质中少量离子定向移动所形成的电导电流，它不随时间而变化流过介质的电流i由三个分量组成：图28立海电压下绝缘介殖的等值电路3 .吸收现象固体电介质在直流电压作用下，观察到电路中的电流从大到小随时间衰减，最终稳定于某一数值，称为“吸收现象”介质干燥和嘲湿，吸收现象不一样，据此可判断绝缘性能的好坏三.电介质的损耗1.损耗的形式(1)

25、 .电导损耗由泄漏电流引起的损耗.交直流下都存在(2) .极化损耗由偶极子与夹层极化引起，交流电压下极明显(3) .游离损耗指气体间隙的电晕放电以及液固体介质内部气泡中局部放电所造成的损耗.2 .用介质损耗角的正切tg6来表示介损的意义在交流电压作用下，由于存在三种形式的损耗，需引入一个新的物理量来表征介损的特性.经推导,介质损耗P为经推导P而损CptgP为由于：(1) .P值与试马电压U的高低等因素有关；(2) .tg6是与电压、频率、绝缘尺寸无关的量，而仅取决于电介质的损耗特性。(3)tg6可以用高压电桥等仪器直接测量.所以表征介损用介质损失角的正切tg6来表示，而不是用有功损耗P来表示.

26、3 .影响tg6的因素(1)温度的影响(2)频率的影响图3IU摄性电介族 遮肯与温度的关系图2IL坦占与角版(率的关系(3)电压的影响在电场强度不很高时，tg6不变；在电场强度较高时，tg6随电场强度升高而迅速增大四.液体电介质的击穿特性1. “小桥”理论（即:“气泡”击穿理论）变压器油的击穿主要原因,在于杂质的影响,而杂质是水分、受潮的纤维和被游离了的气泡等构成，它们在电场的作用下，在电极间逐渐排列成为小桥，从而导致击穿。2. 影响液体电介质击穿电压的因素（ 1）自身品质因素：杂质的多少（含水量、纤维量、气量）通过标准油杯中变压器油的工频击穿电压来衡量油的品质（ 2）温度（ 3）电压作用时间

27、加压后短至几个微秒时，表现为电击穿，击穿电压很高当电压作用时间大于毫秒级时，表现为热击穿，击穿电压随作用时间增加而降低。（ 4）电场均匀程度电场愈均匀，杂质对击穿电压的影响愈大分散性也愈大，击穿电压也愈高.提高液体电介质击穿电压的措施1）过滤（2）防潮（3）脱气（4）覆盖层（5）绝缘层（6）屏障五.固体电介质的击穿1. 击穿形式（1） .电击穿（2）.热击穿（3）.电化学击穿2. 影响因素（1） .电压作用时间（2）.电场均匀程度与介质厚度（3） .电压种类（4） .电压作用的累积效应（5） .受潮3. 提高击穿电压的措施(1) .改进制造工艺:尽可能清除介质中的杂质,可以通过精选材料、改善工

28、艺、真空干燥、加强浸渍等方法。(2) .改进绝缘设计:尽可能使电场均匀(3) .改善运行条件:注意防潮、尘污，加强散热冷却六.电介质的老化老化的主要形式：电老化和热老化七.描写电介质电性能的四个物理量1. 电介质的极化2. 电介质的电导3. 电介质的损耗4. 电介质的击穿一、选择题A.90B.105 C .120D.130 E. 155F.180相对介电系数电导率Y介质损失角正切tg6电场强度E习题及答案1) 电介质按极性强弱分类，在下面的介质中，弱极性电介质有，中性电介质有，强极性电介质有。A.H2B.N2C.O2D.COE.CH4F.空气G.水H.酒精I.变压器油J.篦麻油2) 按照国家标

29、准GB11021-1989”电气绝缘的耐热性评定和分级”将各种电工绝缘材料耐热程度划分等级，以确定各级绝缘材料的最高持续工作温度。其中A级绝缘材料的最高持续温度是，F级绝缘材料的最高持续温度是二、填空题3) 影响液体电介质击穿电压的因素有、4) 固体介质的击穿形势有、。5) 电介质是指，根据化学结构可以将其分成、。6) 电介质极化的基本形式有、。7) 介质损失角正切的计算公式是，tan表示。8) 一般来说，标准电容器采用绝缘，电力电容器采用绝缘，为什么？9) 两个标准油杯，一个是含杂质较多的油；另一个是含杂质较少的油，试问：(1)当施加工频电压时，两杯油击穿电压。(2)当施加雷电冲击电压时，两

30、杯油击穿电压，是因为。10) 纤维等杂质对极不均匀电场下变压器的击穿电压影响较小，这是因为。11) 介质热老化的程度主要是由和来决定的。12) 转向极化程度与电源频率和温度有关，随着频率的增加，极化率，随着温度的增加，极化程度。13) 纯净液体介质的击穿理论分为和。14) 影响固体介质击穿电压的主要因素有、三、计算问答题15) 测量绝缘材料的泄漏电流为什么用直流电压而不用交流电压？一、选择题1、 A,B,C,D,E,FIH,G2、 BE二、填空题3、 能在其中建立静电场的物质非极性(弱极性)电介质偶极性电介质离子性电介质4、电子位移极化离子位移极化转向极化介质界面极化空间电荷极化5、 tanI

31、R/IC交流下的介质损耗6、 杂质温度电压作用时间电场均匀程度压力7、电击穿热击穿电化学击穿8、气体油纸气体电介质的相对介电常数接近1，极化率极小，气体电介质的损耗就是电导损耗，当电场强度小于使气体分子电离所需要值时，气体介质损耗很小，所以标准电容器采用气体绝缘。而电力电容器采用油纸绝缘是因为油纸绝缘具有优良的电气性能，干纸和纯油组合后，油填充了纸中薄弱点的空气隙，纸在油中又起了屏障作用，使总体的耐电强度提高很多。9、差别很大差别很小冲击击穿电压作用时间太短，杂质来不及形成桥10、不均匀场强处扰动大，杂质不易形成桥11、 1温度介质经受热作用时间12、减小先增加后减小13、电子碰撞电离理论气泡

32、击穿理论14、电压作用时间电场均匀程度温度累积效应受潮程度三、计算问答题15、答：因为直流电压作用下的介质损失仅有漏导损失，而交流作用下的介质损失不仅有漏导损失还有极化损失。所以在直流电压下，更容易测量出泄漏电流。另一类是整体性或分另一类是耐压试验浏3 2兆欧麦区理谯线因2 .作用能发现绝缘受潮或有集中性的导电通道3 .接线因3-3蹲爆管管地掾电辘的接统用 1法兰：一遑体；3一屏j（不； 4一芯住5一百陶:志第三章电气设备的绝缘试验电气设备的绝缘试验绝缘中的缺陷可分为两类：一类是局部性或集中性的缺陷;布性的缺陷：整体绝缘老化、变质、受潮。绝缘性能下降试验也可分成两大类：一类是非破坏性试验；一.

33、绝缘电阻和吸收比测量（一）.绝缘电阻的测量1.兆欧表的工作原理4 .方法规定以加电压后60秒测得的数值为该试品的绝缘电阻值5 .注意事项(1)先拆除被试品的电源和对外一切连线，将其接地并放电待手摇发电机稳定以后，再将两端子接在试品上(3)60秒后再读数对大容量试品，测好以后先断两端子接线，后停手摇发电机(5)注意温度和湿度的较正(二).吸收比的测量吸收比大小可反映绝缘干燥或受潮k值大(大于或等于1.3)绝缘良好，吸收现象明显；反之绝缘受潮，吸收现象不明显2.方法按测绝缘电阻的方法测15秒和60秒时的电阻"再按公式KR60"可求得k15二.介质损耗角正切的测量1.作用能有效地

34、测出绝缘受潮、老化等分布性缺陷。对集中性缺陷不灵敏，体积越大也越不灵敏2.接线方法图3平衡电桥原理接线3 .使用方法调节R3C4,使电桥平衡，即检流计中的电流为零tg6=C4(g4 .注意事项a.电桥本体必须加以屏蔽b.被试品和标准无损电容器连到电桥本体的引线也要使用屏蔽导线5 .误差分析&J3-7有电场I犹时的相信国6 .消除干扰措施a.尽量远离干扰源或加设屏蔽b.采用移相电源c.采用倒相法4.注意事项(1)电桥本体接地良好反接法时，三根引线处于高压，必须悬空能分开测的试品尽量分开测(4)应保持试品表面干燥(5)试品设备有绕阻时，应首尾短接起来三.局部放电的测量1 .作用能测出绝缘内

35、部是否存在气泡、空隙、杂质等缺陷2 .测量原理3.测量回路4.注意事项(1)试品的绝缘表面应清洁干燥尽量避免外界的干扰源(3)测试设备的地线应连成一体，高压引线应远离地线(4)试品相连的线要短，周围物体应良好接地四.工频交流耐压试验1.作用：能确定电气设备绝缘的耐受水平图军9局部放电的等侑电路(n)介质中有气和t傅)等的用路1一电做2一维弊介或:3一'1泡闺am句舱能用时的电年和电流波形.VI测址局部农电的基本回路Cail(M育接法：(5平惭法C.T轼品的电容IGr*6电容IZrU电田繇A放入科；舞景仪翳、£建在谑独和韵量用蹈间的抵逋渡波题2.接线及设备图312工频耐压试验接

36、线T1一调虚播:T2一工频试萩变超器;一被试品电容；r-保护心阴；F-涸举球隙；K球版保护电阻3 .工频试验变压器(1).工频试验变压器与电力变压器的比较工频试验变压器工频试验变压器试验变压器与电力变压器的比较试验变压器电力变压器电压等级更高、容量不大，仅单相电压等级高、容量大，分单相、三相工作在电容性负荷卜.工作在电感性负荷卜允许发生短时短路不允许发生短路工作时间短工作时间长漏磁逋较大漏磁通较小温度比较低、无散热要求温度比较局、后散热要求绝缘裕度小绝缘裕度大(2)用接式工频试验变压器n级串接装置容量的利用系数二n14 .移卷式调压器5 .测量测量方法(1)低压侧测量2)高电侧测量a.用静电电

37、压表测量工频电压的有效值b.用球隙进行测量工频电压的幅值c.用电容分压器配用低压仪表d.用电压互感器测量五.直流泄漏电流的测量1 .泄漏电流测量的特点(1)能更有效地发现一些尚未完全贯通的集中性缺陷(2)在试验升压过程中，可以随时监视微安表指示，了解绝缘情况2 .直流泄漏试验接线(1)被试品不接地(2)被试品一极接地3 .试验方法被试品额定电压35kv及以下施加1030kv直流电压被试品额定电压110kv及以上施加40kv直流电压试验时按每级0.5倍试验电压分阶段升高每阶段停留1min,读微安表读数即为泄漏电流绘制泄漏电流与加压时间、泄漏电流与试验电压关系曲线后进行分析4 .微安表的保护1 .

38、方法与测量直流泄漏电流一致，但它是检查绝缘情况，试验电压较低2 .直流高压的获得3 .直流高压的测量七、冲击高压试验1 .作用：用来检验高压电气设备在雷电过电压和操作过电压作用下的绝缘性能和保护性能2 .冲击电压发生器的基本回路图IZ7冲击电压发生的基本剧路3网储1；(b)网路2C iC 23 .回路元件与输出冲击电压波形的关系Ti(2.32.7)RiT2(0.70.8)R2(C1C2)多级冲击电压发生器的基本电路5 .测量方法(1)测量球隙(2)分压器一峰值电压表(3)分压器一示波器习题及答案、选择题1) 下面的选项中，非破坏性试验包括，破坏性实验包括。A.绝缘电阻试验B.交流耐压试验C.直

39、流耐压试验D.局部放电试验E.绝缘油的气相色谱分析F.操作冲击耐压试验G.介质损耗角正切试验H.雷电冲击耐压试验二、填空题2) 根据绝缘特征的诊断规则的不同，可将诊断方法可以分为、。3) 当绝缘良好时，稳定的绝缘值，吸收过程相对；绝缘不良或受潮时，稳定的绝缘电阻值，吸收过程相对。4) 测量泄漏电流的方法有和。其中测量泄漏电流更好，因为。5) 目前实用的局部放电测量的方法，使用得最多的测量方法是、。6) 在局部放电测量中，q称为，是指。7) 用阻抗法进行局部放电测量，阻抗Z的位置很重要，根据Z位置不同，可以分为和。如果试样电容很大的话，这里应该使用，因为。8) 在对电力设备绝缘进行高电压耐压试验

40、时，所采用的电压波形有、三、计算问答题9) 正接法和反接法西林电桥各应用在什么条件下？10) 如图所示，介质的三电容模型，试推导说明视在放电电荷量q与介质中真实放电电荷qr之间的关系,要求写出推导过程。1、ADEGBCFH二、填空题2、逻辑诊断模糊诊断统计诊断3、较高较慢较低较快4、微安表直读法光电法光电法安全，可靠，准确度高5、绝缘油的气相色谱分析超声波探测法脉冲电流法6、视在放电量三电容模型里总电容上的放电量7、串联法并联法并联法防止试样上很大的放电电流通过阻抗Z8、直流交流雷电过电压操作冲击波三、计算问答题9、答：正接法一般应用于实验室内的测试材料及小设备，实现样品的对地绝缘。实际上，绝

41、大多数电气设备的金属外壳是直接放在接地底座上的，换句话说，就是试品的一极是固定接地的，这时就要用反接法。10、（过程略）qqrCb/(CgCb)第四章线路和绕组的波过程过电压的概念超过额定的最高运行电压称为过电压过电压(1)大气过电压a直击雷过电压b感应雷过电压(2)内部过电压a操作过电压b操作过电压.波过程的一些物理概念1.什么是波过程2.波是怎样沿着导线传布的LoCo二.波动方程线路点在时间事勺电压和电流的波动方程ux2.i2xLo。L0c0ut22.it2波动方程的通解u(x,t)uq(xt)uf(xt)uui(x,t)iq(xt)if(xt)ii1.波动方程通解的物理意义(1).电压和

42、电流均有两个部分组成：前行波和反行波图43前行波的传播(2).电压与电流的方向的规定(3).关于波阻抗的特点a.表示同一方向电压波与电流波大小的比值，电磁波通过Z时，以电磁波的形式储存在周围介质中；b.导线上既有前行波又有反行波时，ZwU/Ic.Z的数值与线路长度无关三.行波的折射与反射1 .折射与反射(1) .折射波与反射波电压波折射系数2Z2乙Z2电压波反射系数Z2乙乙Z2之间的关系(2) .几种特殊条件下的折、反射波a.线路末端开路b.线路末端短路c.线路末端接负截电阻R2 .彼德逊法则要计算分布参数线路上节点的电压可用集中参数等值电路计算：a.线路波阻抗用数值相等的集中参数等值电阻代替

43、b.把线路上的入射电压波的两倍作为等值电压源四.行波通过串联电感和并联电容1.通过串联电感回路方程:di2q2Uiqi2式乙Z2)Lf解得：i2q2UiqZ1Z2(1teT)LZ1Z2于是:U2qti2qZ25q(1eT)2.通过并联电容回路方程.Z1ZlZ2di2qCZ2 dt2Ulq八乙i2qZ2du2q；ili2qCi2qdt解得：i2q2Uiq-(1乙Z2teT)ti2qZ2"(1e?)Z2乙乙Z2Z乙Z2五.行波的多次折、反射1 .用网格法计算波的折、反射/a品i*0l0图行波的多次折、反射ft）接就阳；（后计算用行波网格留U2ql0u2qU2q31。15l02U01212

44、U02U02U012;U0t2 .串联三导税科型畚叙配合时波过程的特点七.中I.乙乙Z2(4).乙乙Z2乙六.行波在平行多导线系统中的传播1 .多导线系统的电压、电流方程自电位系数qk i qk i qn 0Ukkkqiq2qkkk20 r2hkInrk互电位系数knUkqnqiq2qkqn10d.一Inkn-0rdkn自波阻抗Zkk601n2hkrk(2)多导线系统互波阻抗Zkn601ndkn'dkn2 .耦合系数k(1)两导线系统ft dr图449网号赛系统的耦合关系(>)雷击塔蹊示富图：<的导然I电荷分布k12Z2IZ11图上第220kt线鹏杆塔(尺寸单位1m)七.线

45、路上行波的衰减和变形1 .冲击电晕的形成和特点2 .电晕对导线上波过程的影响(1) .使导线的耦合系数增大(2) .使导线的波阻抗和波速减小(3) .使波在传播过程中幅值衰减，波形畸变l(0.50.008u)h八.变压器绕组中的波过程1 .简化等值电路图43变氏耦骁祖等值电路2 .绕组中初始电压分布(1) .绕组末端接地u U(2) .绕组末端开路绕组首端处：u=U0绕组末端处：,duko.|xi0dx(3) .变压器的入口电容dudxx01一koUoU0k0C°l;、CK3.绕组中的稳态电压分布(1).绕组末端接地uU0ududxUxoei-Uoel匕ll(2).绕组末端开路uUo

46、4.三相绕组中的波过程(1) .中性点接地的星形接线(2) .性点不接地的星形接线(3).三角形接线三相同时进波5.冲击电压在绕组间的传递习题及答案、选择题1)波在线路上传播，当末端短路时，以下关于反射描述正确的是<A.电流为0,电压增大一倍8 电压为0，电流增大一倍C电流不变，电压增大一倍D电压不变，电流增大一倍2) 下列表述中，对波阻抗描述不正确的是。A波阻抗是前行波电压与前行波电流之比8 对于电源来说波阻抗与电阻是等效的C线路越长，波阻抗越大D波阻抗的大小与线路的几何尺寸有关3) 减少绝缘介质的介电常数可以电缆中电磁波的传播速度。A.降低B.提高C.不改变D.不一定二、填空题4)

47、电磁波沿架空线路的传播速度为。5) 传输线路的波阻抗与和有关，与线路长度无关。6) 在末端开路的情况下，波发生反射后，导线上的电压会。7) 波传输时，发生衰减的主要原因是、。8) Zi、Z2两不同波阻抗的长线相连于A点，行波在A点将发生折射与反射，反射系数的B取值范围为。三、计算问答题9) 简述波传播过程的反射和折射。10) 波阻抗与集中参数电阻本质上有什么不同？11) 彼得逊法则的内容、应用和需注意的地方。一、选择题1、 A2、C3、B二、填空题84、3x10m/s5、单位长度电感L0和电容C06、提高一倍7、导线电阻和线路对地电导大地电阻和地中电流等值深度的影响冲击电晕的影响8、-10B&

48、amp;1三、计算问答题9、当波沿传输线路传播，遇到线路参数发生突变，即有波阻抗发生突变的节点时，会在波阻抗发生突变的节点上产生折射与反射。10、 （1）波阻抗表示同一方向的电压波与电流波的比值，电磁波通过波阻抗为Z的导线时，能量以电能、磁能的方式储存在周围介质中，而不是被消耗掉。（2）若导线上前行波与反行波同时存在时，则导线上总电压与总电流的比值不再等于波阻抗（3）波阻抗Z的数值只取决于导线单位长度的电感和电容，与线路长度无关。（4）为了区别不同方向的流动波，波阻抗有正、负号。11、 在计算线路中一点的电压时，可以将分布电路等值为集中参数电路：线路的波阻抗用数值相等的电阻来代替，把入射波的2

49、倍作为等值电压源。这就是计算节点电压的等值电路法则，也称彼得逊法则。利用这一法则，可以把分布参数电路中波过程的许多问题简化成一些集中参数电路的暂态计算。但必须注意，如果Z1,Z2是有限长度线路的波阻抗，则上述等值电路只适用于在Z1,Z2端部的反射波尚未回到节点以前的时间内。第五章雷电及防雷设备雷电现象一.雷电的电气参数1 .雷电流i(1) .幅值IlgP88(2).波头、陡度及波长(a)标准冲击波f1.2st50sttiI0(ee)钟角平顶波：f2.6 sI/2.6kA/s等值余弦波：Ii(1cost)2/fmaxdi Idt max 22 .雷暴日与雷暴小时雷暴日：每年中有雷电的日数雷暴小时

50、：每年中有雷电的小时数3 .地面落雷密度和输电线路落雷次数地面落雷密度中：每一雷暴日、每平方公里地面遭受雷击的次数，以表示输电线路落雷次数：N=0.28（b+4h）h:避雷线或导线对地平均高度b:两根避雷线之间的距离雷暴日为40二.避雷针和避雷线(1) 护作用的原理能使雷云电场发生突变，使雷电先导的发展沿着避雷针的方向发展，直击于其上，雷电流通过避雷针（线）及接地装置泄入大地而防止避雷针（线）周围的设备受至“雷击2.保护范围(1).单支避雷针hxhxh2 h2rx (h hx)Prx (1.5h 2hx)Ph：避雷针高度，mP：高度影响系数hx 被保护物高度,mh 30m,P 130m h120m, P5.5 h(2) .两支等高避雷针a.定出保护范围上部边缘最低点oDhoh7Pb.二针间被保护物高度水平面上保护范围的一侧宽度bx1.5(hohx)(3) .两支不等高避雷针Df一7P(4) .多支等高避雷针(5) .避雷线三.避雷器1. 基本要求(1) .能瞬时动作(2) .能自行迅速截断工频续流工频续流:避雷器在冲击电压作用后流经间隙的工频电弧(3) .具有平直的伏秒特性曲线(4) .具有一定的通流容量，其残压应低于被保护物的冲击耐用残压：冲击电压通过阀式避雷器时，在避雷器上产生的最大压降2. 保护间隙作用原理：当雷电侵入波要危及它所保护的电