高电压技术复习重点

1、. .高电压技术复习材料 碰撞电离 处在电场中的带电粒子在电场力的作用下沿电场方向作加速运动并积累能量,当具有足够能量的带电粒子与气体分子碰撞产生的电离. 介质损耗 电介质的功率损耗简称介质损耗,一种是由电导引起的损耗,另一种是由某些极化引起的损耗. 波阻抗 电压波与电流波的比值称为波阻抗. 绕击 雷电绕过避雷线的保护范围而击于导线. 雷击跳闸率指折算到40个雷电日和100km的线路长度下因雷击引起的线路跳闸次数. 耐雷水平 雷击线路但尚不致引起绝缘闪络的最大雷击电流峰值. 汤森理论和流注理论的根本观点适用范围 汤森理论的根本观点： 电子的碰撞电离是气体放电时电流倍增的主要原因,而阴极外表的电

2、子发射是自持放电的重要条件.缺陷：有局限性,特别对d较大时气隙放电的许多特点无法解释. 流注理论的根本观点: (1)以汤森理论的碰撞电离为根底,强调空间电荷对电场的畸变作用,着重于用气体空间的光电离来解释气体放电通道的开展过程.(2)放电从起始到击穿并非碰撞电力连续量变的过程,当初始电子崩中离子数到达108以上时,要引起空间光电离这样一个质的变化,此时由光子造成的二次崩向主崩集合而成流注.(3)流注一旦形成,放电就转入自持.汤森理论只适用于pd值较小的范围,流注理论只适用于pd值较大的范围,两者的过度值为pd=26.66kpacm. 附:巴申定律:据自持放电条件可以退得均匀电场中间隙的自持放电

3、起始电压或击穿电压与有关影响因素的关系:V0=f(Pd) P:气压d:极间电压 液体电介质的击穿特性: 两种击穿形式:电击穿(在电场作用下,阴极上由于强电场发射或热发射出来的电子产生碰撞电离形成电子崩,最后导致击穿)和由气泡或其他悬浮杂质导致的热击穿(气泡击穿理论:1)用小桥理论论述.工程用液体电解质中含有杂质,水分和气体,实质是液体中的气体被击穿2)静态电压作用下杂质小桥的形成,泄露电流增大,局部放电等产生气体和发热使水分汽化形成气泡3)气泡“小桥形成,气体的耐压强度比液体的低得多,击穿就容易发生在气泡小桥中) 影响因素: 电场的均匀程度,电场越不均匀,击穿场强越低.击穿过程受水分等杂质影响

4、大. 措施：提高油间隙击穿强度,在实际绝缘构造中采用油与固体介质组合绝缘.提高油的品质,变压器油在使用一段时间后进展净化处理. 固体介质的击穿机理： (1)热击穿：当到达某一临界电压时,在所有温度下,发热量总量大于散热量.介质温度将持续上升(电流增大),直到产生热破坏(烧成导电通道),并永远丧失绝缘性能.(2)电击穿：在强电场下电介质内部带电粒子剧烈运动,发生碰撞电离,破坏了固体介质的晶格构造,使电导增大而导致击穿. 影响因素：电压,电场均匀程度,受潮,累积效应. 措施： 改进绝缘设计(采用合理的绝缘构造,改善电极形状及外表光洁度,尽量使电场均匀,消除接触气隙,确保可靠密封)改进制作工艺(消除

5、残留的杂质,气泡,水分等)改善影响环境(防潮防尘和 防止有害气体的侵蚀,加强散热冷却) 交流耐压实验和直流耐压实验的比较 1.直流下没有电容电流,要求电源容量很小,加上可以用串极的方法产生高压直流,试验设备可以做得比较轻巧,适用于现场预防性试验.2.直流耐压试验时,可以同时测量泄漏电流. 直流耐压实验比交流耐压试验更能发现电机端部的绝缘缺陷.但是由于交,直流下绝缘内部的电影分布不同,直流耐压试验不如交流下接近实际情况,因此不能用直流完全代替交流耐压试验,两者应配合使用. 冲击电压试验就是用来检验各种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或保护性能.冲击电压发生器是产生冲击电压波的

6、装置. 冲击电压测量方法： 测量球隙(测量电压峰值)；分压器峰值电压表；分压器-示波器(记录波形)设备：从试品接到分压器高压端的高压引线；分压器；把分压器与示波器连接起来的同轴电缆；示波器. 还击：接地的杆塔及避雷线电位升高导致线路绝缘闪络. 雷直击三种情况：雷击杆塔；雷击避雷线；雷绕击于导线. 防雷措施： 1)架设避雷线(防止雷直击导线,有分流作用以减小流经杆塔的雷电流,降低塔顶电位)2)降低杆塔接地电阻(可以减小雷击杆塔时的电位升高)3)架设耦合地线(加强避雷线与导线间的耦合使线路绝缘上的过电压降低,增加对雷电流的分流作用) 4)采用中性点非有效接地方式(增加分流和对未闪络相的耦合作用,使

7、未闪络相绝缘上的电压下降,而提高线路的耐雷水平)5)加强线路绝缘(加大大跨越档导,地线间的距离,以加强线路绝缘)6)装设自动重合闸(大多数雷击事故在线路跳闸后能自行消除,安装后可降低线路的雷击事故率) 填空题 1.固体电介质电导包括外表电导和体积电导 2.极不均匀电场中，屏障的作用是由于其对 空间电荷的阻挡作用，造成电场分布改变 3.电介质的极化形式包括 电子式极化、 离子式极化 、 偶极子极化 和夹层极化。 4气体放电现象包括击穿和闪络两种现象。 5.带电离子的产生主要有碰撞电离、光电离 、热电离、外表电离等方式。 6.按绝缘缺陷存在的形态而言,绝缘缺陷可分为集中性缺陷和分散性 缺陷两大类。

8、 7.在接地装置中，接地方式可分为防雷接地、工作接地、保护接地。 8高电压技术研究的对象主要是电气装置的绝缘,绝缘的测试,电力系统的过电压等 9.输电线路防雷性能的优劣主要用 耐压水平 和 雷击跳闸率 来衡量。 10.相对介电常数 是表征电介质在电场作用下极化程度的物理量。 11. tg测量过程中可能受到两种干扰，一种是 电场干扰、磁场干扰。 12.在末端开路的情况下，波发生反射后，导线上的电压会 提高一倍 。 13.每一雷暴日、每平方公里地面遭受雷击的次极化数称为 地面落雷密度 14.先导放电与其它放电的典型不同点是出现了 梯级先导 15波阻抗为Z的线路末端接负载电阻R，且R=Z，当入射波U

9、0入侵到末端时，折射系数= 1 16Z1、Z2两不同波阻抗的长线相连于A点，行波在A点将发生反射，反射系数的取值范围为 11 17. 当导线受到雷击出现冲击电晕以后，它与其它导线间的耦合系数将 增大 电源容量越小，空载长线的电容效应 越大 18根据巴申定律，在某一PS值下，击穿电压存在 极小(最低)值 沿面放电开展到整个外表空气层击穿的现象叫 闪络 19.避雷器其类型分为 保护间隙 、管型避雷器、阀型避雷器 20.传输线路的波阻抗与单位长度电感L0和 电容 有关，与线路长度无关。 21.变压器内部固体绝缘的老化形式有：电老化和热老化 22.根据内部过电压产生的原因可分为 操作 过电压和暂时过电

10、压。 23.避雷针(线)的保护范围是指具有 0.1% 左右雷击概率的空间范围。 24.降低杆塔接地电阻是提高线路耐雷水平和防止 还击 的有效措施。 25.电源容量越小，空载长线的电容效应 越大 26.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 热游离热电离 27.在极不均匀电场中，正极性击穿电压比负极性击穿电压 低 28.减少绝缘介质的介电常数可以 提高 电缆中电磁波的传播速度。 29.沿面放电就是沿着 固体 外表气体中发生的放电。 30.埋入地中的金属接地体称为 接地极 工作接地、保护接地、防雷接地、静电接地电流迅速注入大地 装置，其作用是 减小降低接地电阻 . 31

11、.电磁波沿架空线路的传播速度为 3108 M/S汤生放电理论与流注放电理论都认为放电始于起始有效电子通过碰撞游离形成电子崩,但对之后放电开展到自持放电阶段过程的解释是不同的。汤生放电理论认为通过正离子撞击阴极，不断从阴极金属外表逸出自由电子来弥补引起电子碰撞游离所需的有效电子。而流注放电理论那么认为形成电子崩后，由于正、负空间电荷对电场的畸变作用导致正、负空间电荷的复合，复合过程所释放的光能又引起光游离，光游离结果所得到的自由电子又引起新的碰撞游离，形成新的电子崩且集合到最初电子崩中构成流注通道，而一旦形成流注，放电就可自己维持。因此汤生放电理论与流注放电理论最根本的区别在于对放电到达自持阶段

12、过程的解释不同，或自持放电的条件不同。汤生放电理论适合于解释低气压、短间隙均匀电场中的气体放电过程和现象，而流注理论适合于大气压下，非短间隙均匀电场中的气体放电过程和现象。电晕放电是在不均匀电场中，电场强度大的局部区域中发生的放电，此时整个气体间隙仍未击穿，但在局部区域中气体已击穿。在同一波形、不同幅值的冲击电压作用下，气体间隙(或固体绝缘)上出现的电压最大值与放电时间(或击穿时间)的关系，称为气体间隙(或固体绝缘)的伏秒特性。对已投入运行电气设备的绝缘按规定的试验条件、试验工程、试验周期进展的定期检查或试验，称为预防性试验。通过试验及早和及时发现设备绝缘的各种缺陷(制造过程中潜伏的、运输过程

13、中形成的、或运行过程中开展的)，并通过检修将这些绝缘缺陷排除，从而起到预防发生事故或预防设备损坏的目的，所谓预防性的含义就在于此。电气设备绝缘的预防性试验可分为两大类：1.绝缘特性试验。也称非破坏性试验，它是指在较低电压(低于或接近额定电压)下通过测量绝缘的各种特性(如绝缘电阻、介质损失角正切tg等)的各种试验。由于试验电压低，所以在试验过程中不会损伤电气设备的绝缘。2.耐压试验。耐压试验时，在设备绝缘上施加各种耐压试验电压以考验绝缘对这些电压的耐受能力。耐压试验电压那么模拟电气设备绝缘在运行过程可能遇到的各种电压(包括过电压)的大小和波形。由于耐压试验电压大大高于额定工作电压，所以在试验过程

14、中有可能(但不一定)对绝缘造成一定的损伤(即破坏)，并有可能使原本有缺陷但可修复的绝缘发生击穿。因此，尽管耐压试验较绝缘特性试验更为直接和严格，但须在绝缘特性试验合格后才能进展。影响气体间隙击穿电压的因素主要有二个： 1.间隙中电场的均匀程度 间隙距离一样时，电场越均匀，击穿电压越高。2.大气条件气压、温度、湿度提高气体间隙击穿电压主要从两个方面考虑： 1.改善电场分布 具体措施有改变电极形状和采用极间屏障。要注意的是：负棒-正板气体间隙极间加屏障后不一定都能提高击穿电压，这要看屏障的位置。2.削弱游离过程气体击穿的根本原因是发生了游离，假设采取措施削弱这种游离过程，当然击穿电压就提高了。具体

15、措施是采用三“高：高气压，高真空，高绝缘强度的气体(如SF6气体)。绝缘配合就是要协调配合好电力系统中的过电压、限压措施与电气设备绝缘水平三者之间的关系，使之在经济上、技术上、运行上都能承受。电气设备的绝缘水平是设备绝缘应能耐受(不发生闪络、击穿或其它损坏)的电压，也即耐压试验时的试验电压。电气设备对于工频交流、雷电冲击和操作冲击电压的绝缘水平或耐压试验电压是不同的。l 交流耐压试验高压试验中所用的设备要求： 调压器：调压平稳，波形不畸变， 分为自耦式调压平稳，波形好，容量小和移圈式波形好，容量大 试验变压器：升压，变比大，容量小 球间隙：保护用，防止误操作。l 提高气隙击穿电压的措施有哪些？

16、答：1改变电极形状，尽量使电场均匀2采用高气压3采用高真空4在电极外表加一层固体绝缘5采用高强度气体6在电极之间加屏障极间障 l 为什么研究高电压技术？电力系统电压等级的不断提高，系统的规模在不断扩大。高压大容量电气设备的制造l 沿面放电：当极间电压超过一定值时常常在固体介质和空气的交界面上产生放电。沿两种介质交界面的放电现象提高沿面放电电压的措施：1增加绝缘子的沿面距离2曲面起动阻碍电子运动，屏障作用；对外表进展处理涂防污油、有机硅油、憎水，适量发热枯燥；改变绝缘子形状，防污型绝缘子；沿面的闪络电压比纯空气击穿电压低。为了提高均匀电场气隙的沿面闪络电压，应使固体介质外表光滑，保持枯燥。实际绝

17、缘构造中常会遇到介质处于稍不均匀电场中的情况，它的放电特性与均匀电场很相似。SF6六氟化硫气体的特点：无毒，无味，不燃烧化学性质稳定；分子半径大，灭弧能力强，抗电能力强具有很强的电负性；4液化温度低 本卷须知：1高温下分解出低氟化合物，有害毒；2)比重比空气大，泄漏后停留在地面l 阀型避雷器特点：全封闭，不受环境影响，有限流装置，不再产生截波，可用于任何设备。安装容易。由火花间隙和非线性电阻组成。l 优点：伏秒特性曲线较平，放电分散性较小，能与被保护设备很好的配合；熄弧能力强。伏秒特性： 对某一冲击电压波形，间隙的击穿电压和击穿时间的关系称为伏秒特性。对非持续作用的电压来说，一个气隙的耐电压性

18、能就不能单一地用“击穿电压值来表达了，而必须用电压峰值和击穿时间这两者来共同表达才行，这就是该气隙在该电压波形下的伏秒特性。 提高液体介质击穿电压的措施有哪些(1)减小杂质，包括过滤、防潮、脱气。 (2)改进绝缘设计，包括采用覆盖层、改进电极形状、使用绝缘层、加屏障。分布参数的波阻抗与集中参数电路中的电阻有何不同？波阻抗表示向同一方向传播的电压波和电流波之间比值的大小；电磁被通过波阻抗为Z的无损线路时，其能量以电磁能的形式储存于周围介质中，而不像通过电阻那样被消耗掉。为了区别不同方向的行波，Z的前面应有正负号。如果导线上有前行波，又有反行波，两波相遇时，总电压和总电流的比值不再等于波阻抗波阻抗

19、的数值Z只与导线单位长度的电感L0和电容C0有关，与线路长度无关防雷措施：架设避雷线架设耦合地线 降低杆塔的冲击接地电阻采用不平衡绝缘方式 采用中性点非直接接地系统加强线路绝缘装设自动重合闸 装设管型避雷器 操作过电压 由系统操作或故障引起的过渡性质的过电压。过电压时间短，衰减快，过电压辐值一般不超过电气设备额定电压的3.5倍。这种过电压一般不会对电气设备的绝缘造成危害，但对绝缘较弱的电气设备及直配电机的绝缘威胁较大，必须予以重视。极性效应 对棒一板电极，在棒为不同极性时，由于空间电荷对气隙的电场影响不同，从而将导致其击穿电压和电晕起始电压不同，这种现象称为棒一板电极的极性效应。棒正板负时的击穿电压低于同间隙棒负板正时的击穿电压，而电晕起始