高电压技术-总复习-田付强

1、田付强田付强 副教授副教授牵引供电研究所牵引供电研究所Email: 办公室：电气楼办公室：电气楼808办公电话：办公电话604手机：手机：132693387052高电压技术总复习高电压技术总复习一、知识要点归纳总结一、知识要点归纳总结二、考试相关重点内容复习二、考试相关重点内容复习三、例题及作业题讲解三、例题及作业题讲解3u绝缘特性(绝缘材料、绝缘结构)u绝缘试验(破坏性与非破坏性)u过电压及其防护(大气+内部过电压)（一）高电压技术的主要内容（一）高电压技术的主要内容一、知识要点归纳总结一、知识要点归纳总结41.1.气体放电理论气体放电理论汤逊汤逊(pd27kPa

2、cm) ：初始电子初始电子电子崩电子崩空间电空间电荷畸变崩头崩尾电场、光电离荷畸变崩头崩尾电场、光电离自持自持+流注流注(二次崩二次崩汇入一次崩汇入一次崩) (起始场强为均匀电场击穿、不均匀电起始场强为均匀电场击穿、不均匀电场电晕，自持条件为出现流注的条件场电晕，自持条件为出现流注的条件)(1) 长间隙放电长间隙放电(雷电雷电)：先导逐级推进，热电离先导逐级推进，热电离（二）绝缘特性（二）绝缘特性-电介质的电气强度电介质的电气强度一、知识要点归纳总结一、知识要点归纳总结52.2.气体介质的介电强度气体介质的介电强度气体击穿的条件：气体击穿的条件：场强、初始电子、时间、碰撞电场强、初始电子、时间

3、、碰撞电离离影响因素：影响因素：电场均匀度、电压波形、大气条件电场均匀度、电压波形、大气条件(密度密度+、湿度、湿度+、高度、高度-)-可用气体放电理论解释可用气体放电理论解释均匀电场：均匀电场：击穿时间极短；直流、工频、冲击击穿击穿时间极短；直流、工频、冲击击穿电压近似相等；不存在极性效应；电压近似相等；不存在极性效应；1-10cm范围内为范围内为30kV/mm；(1) 极不均匀电场：极不均匀电场：放电时延；极性效应放电时延；极性效应(空间电荷效应，空间电荷效应，正棒负板正棒负板正棒负棒正棒负棒(地地)负棒正棒负棒正棒(地地)负棒正板负棒正板)；击穿电压远小于均匀电场；击穿电压远小于均匀电场

4、；一、知识要点归纳总结一、知识要点归纳总结（二）绝缘特性（二）绝缘特性-电介质的电气强度电介质的电气强度6l直流：直流：棒板极性效应强，正极性击穿电压远低于负极性；棒棒板极性效应强，正极性击穿电压远低于负极性；棒棒有弱极性效应；棒有弱极性效应；l工频：工频：棒板在棒极为正半周内击穿，棒板击穿电压与直流负棒板在棒极为正半周内击穿，棒板击穿电压与直流负棒板相近或稍小，且长间隙易饱和；略低于棒棒击穿电压；棒板相近或稍小，且长间隙易饱和；略低于棒棒击穿电压；l雷电：雷电：放电时延放电时延tlag=统计时延统计时延(有效电子产生有效电子产生)+放电形成时延；电压放电形成时延；电压增加，增加， tlag减

5、小；减小；50%冲击放电电压；静态击穿电压；冲击系数；冲击放电电压；静态击穿电压；冲击系数；伏秒特性曲线伏秒特性曲线(同一波形、不同幅值的冲击电压作用下，间隙同一波形、不同幅值的冲击电压作用下，间隙上出现的电压最大值和放电时间的关系曲线上出现的电压最大值和放电时间的关系曲线)；均匀电场下：击穿时平均场强高，均匀电场下：击穿时平均场强高， tlag小，伏秒特性平坦，且小，伏秒特性平坦，且分散性小，击穿电压接近于静态值且于波前击穿，冲击系数分散性小，击穿电压接近于静态值且于波前击穿，冲击系数接近于接近于1，；，；极不均匀电场下：与均匀电场相反；击穿电压高于静态值；极不均匀电场下：与均匀电场相反；击

6、穿电压高于静态值；极性效应，正极性低极性效应，正极性低(设备测试设备测试)；一、知识要点归纳总结一、知识要点归纳总结7l操作：操作：U50%与操作冲击波前时间的关系曲线呈与操作冲击波前时间的关系曲线呈“U”形，最低击穿电压形，最低击穿电压可小于静态值，可用气体放电理论解释可小于静态值，可用气体放电理论解释(放电时延、冲击电晕放电时延、冲击电晕层和空间电荷的电场均化效应层和空间电荷的电场均化效应)；击穿分散性、饱和特征比雷电大和显著；击穿分散性、饱和特征比雷电大和显著；(5) 提高气体间隙绝缘强度的方法：提高气体间隙绝缘强度的方法：l改善电场分布：改善电场分布：电极形状电极形状(屏蔽罩屏蔽罩)、

7、空间电荷、极简障；、空间电荷、极简障；l消弱游离：消弱游离：高气压、强电负性、高真空；高气压、强电负性、高真空；(6) 沿面放电：电场均匀度、表面污秽、沿面放电：电场均匀度、表面污秽、l绝缘子串电压分布：绝缘子串电压分布：对地电容和对导线电容分流，使两端电对地电容和对导线电容分流，使两端电场强，可加均压环改善电场分布；场强，可加均压环改善电场分布；l湿闪、污闪：湿闪、污闪：水膜或污层导电液膜被泄漏电流烘干，电压降水膜或污层导电液膜被泄漏电流烘干，电压降增加；仅对直流及工频电压有影响；增加；仅对直流及工频电压有影响；一、知识要点归纳总结一、知识要点归纳总结8 一、知识要点归纳总结一、知识要点归纳

8、总结（二）绝缘特性（二）绝缘特性-电介质的电气强度电介质的电气强度9(4) 固体击穿：固体击穿：l类型：类型：电击穿电击穿(0.1s)、热击穿、电化学击穿；、热击穿、电化学击穿；l影响因素：影响因素：电压作用时间；电场均匀度；温度；受潮；累积效电压作用时间；电场均匀度；温度；受潮；累积效应应(5) 组合绝缘的电气强度组合绝缘的电气强度:l多层介质多层介质l分阶绝缘分阶绝缘一、知识要点归纳总结一、知识要点归纳总结104.4.电气设备绝缘的预防性试验电气设备绝缘的预防性试验老化：老化：热老化热老化(固体电导增大，液体油的氧化固体电导增大，液体油的氧化)；电老化；电老化(高能高能电子裂解、高能射线、

9、化学物电子裂解、高能射线、化学物 、油温升高裂解、油温升高裂解)；机械与环境；机械与环境老化等；老化等；绝缘缺陷类型：绝缘缺陷类型：集中性缺陷集中性缺陷(局部局部)、分布性缺陷、分布性缺陷(整体整体)；绝缘电阻、绝缘电阻、吸收比、吸收比、极化指数、泄漏电流极化指数、泄漏电流测量及其意测量及其意义；兆欧表接线：义；兆欧表接线：E、L、G三个端子的作用及意义；三个端子的作用及意义；介质损耗：介质损耗：介损的功效；介损不能反映集中性缺陷的原因介损的功效；介损不能反映集中性缺陷的原因(高电压技术高电压技术-张一尘第二版第张一尘第二版第52页页 )；西林电西林电桥的原理、正接与反接原理图及适用条件和优缺

10、点桥的原理、正接与反接原理图及适用条件和优缺点(高电压技高电压技术术-张一尘第二版第张一尘第二版第54页页 )；局部放电：局部放电：三电容模型、参数三电容模型、参数(q、N、W)、检测方法、检测方法一、知识要点归纳总结一、知识要点归纳总结（三）电气设备绝缘试验（三）电气设备绝缘试验125.5. 绝缘的高压试验绝缘的高压试验工频：工频：基本接线图、实验变压器、串级装置、串联谐振；基本接线图、实验变压器、串级装置、串联谐振；直流：直流：直流高压的产生、串级直流发生器、主要用途；直流高压的产生、串级直流发生器、主要用途；雷电雷电/操作冲击：操作冲击：波头波尾回路、波头波尾回路、Marx发生器的充放电

11、过发生器的充放电过程程(并联充电，串联放电并联充电，串联放电)及计算；及计算；高压测量：高压测量：l工频高压测量：工频高压测量：球隙测压器球隙测压器(测峰值测峰值)、静电电压表、静电电压表(测有效值测有效值)、峰值电压表、电容分压器峰值电压表、电容分压器(电阻分压器对地杂散电容引入相位电阻分压器对地杂散电容引入相位和幅值误差和幅值误差)；l直流高压测量：直流高压测量：球隙测压器球隙测压器(测最大值测最大值)、静电电压表、静电电压表(测平均测平均值值)、电阻分压器、电阻分压器l冲击高压测量：冲击高压测量：阻容分压器阻容分压器一、知识要点归纳总结一、知识要点归纳总结146.6. 输电线路和绕组中的

12、波过程输电线路和绕组中的波过程均匀无损单导线的行波理论均匀无损单导线的行波理论：波阻抗、波速；前行波、波阻抗、波速；前行波、反行波；行波的四个基本方程；反行波；行波的四个基本方程；行波的折反射行波的折反射：反射波、折射波、反射系数、折射系数、反射波、折射波、反射系数、折射系数、多次折反射的网格图法；多次折反射的网格图法；集中参数等值电路集中参数等值电路(彼德逊法则彼德逊法则)：电压源：电压源/电流源等效电路、电流源等效电路、使用条件及其应用使用条件及其应用(例例6-1)；波穿过电感和波穿过旁路电容的；波穿过电感和波穿过旁路电容的分析计算分析计算(例例6-2) ；行波在多导线系统中的传播：行波在

13、多导线系统中的传播：自自/互电位系数、自互电位系数、自/互波互波阻抗；静电感应电压波阻抗；静电感应电压波(u2=k0u1)；(1) 绕组中的波过程：绕组中的波过程：冲击电压下绕组初始和终态电压分布；冲击电压下绕组初始和终态电压分布；等值电路分析；等值电路分析；变压器绕组对过电压的内部保护措施和外部变压器绕组对过电压的内部保护措施和外部保护措施；保护措施；冲击截波的影响；冲击截波的影响；一、知识要点归纳总结一、知识要点归纳总结（四）电力系统过电压与绝缘配合（四）电力系统过电压与绝缘配合157.7. 雷电放电及防雷保护装置雷电放电及防雷保护装置雷电放电和雷电过电压雷电放电和雷电过电压：雷道波阻抗、

14、入射波电流与雷雷道波阻抗、入射波电流与雷电流；雷电流计算波形；雷电放电的彼德逊等值电路；直击电流；雷电流计算波形；雷电放电的彼德逊等值电路；直击雷计算雷计算(等值电路等值电路)；感应雷计算；感应雷计算(分有无避雷线两种分有无避雷线两种)；防雷保护装置防雷保护装置：避雷针：避雷针(考单避雷针保护范围的计算，图考单避雷针保护范围的计算，图7-8)；避雷线；保护间隙；管事避雷器；普通阀式避雷器避雷线；保护间隙；管事避雷器；普通阀式避雷器(结构结构原理与特性参数原理与特性参数-残压残压)；磁吹避雷器；金属氧化物避雷器磁吹避雷器；金属氧化物避雷器的的结构特点及优缺点结构特点及优缺点(无串联间隙无串联间隙

15、)、主要参数；、主要参数；(1) 防雷接地：防雷接地：接地的种类；工频接地电阻和冲击接地电阻的；接地的种类；工频接地电阻和冲击接地电阻的；接地装置的冲击系数接地装置的冲击系数(大小及原因大小及原因)；接地装置的形式；接地装置的形式；一、知识要点归纳总结一、知识要点归纳总结168.8. 电力系统防雷保护电力系统防雷保护架空输电线路防雷保护：架空输电线路防雷保护：l耐雷性能指标：耐雷水平、雷击跳闸率；耐雷性能指标：耐雷水平、雷击跳闸率；l防雷措施：避雷线、降低杆塔接地电阻、加强线路绝缘、耦防雷措施：避雷线、降低杆塔接地电阻、加强线路绝缘、耦合地线、消弧线圈等；合地线、消弧线圈等；l线路耐雷性能的分

16、析计算：绕击导线、雷击避雷线、雷击杆线路耐雷性能的分析计算：绕击导线、雷击避雷线、雷击杆塔塔(有无避雷线两种情况有无避雷线两种情况)(2) 变电所防雷：变电所防雷：l直击雷保护：直击雷保护：保护范围保护范围；反击；反击(独立避雷针和架构避雷针独立避雷针和架构避雷针)；l侵入波保护：阀式避雷器侵入波保护：阀式避雷器(伏秒特性、残压、保护范围伏秒特性、残压、保护范围)；进进线段保护线段保护(目的和作用，见张一尘第二版目的和作用，见张一尘第二版145页页)：限制进波陡限制进波陡度、限制流过避雷器的冲击电流幅值；度、限制流过避雷器的冲击电流幅值；(3) 旋转电机的防雷保护：旋转电机的防雷保护：避雷器、电容器、电缆段、电抗避雷器、电容器、电缆段、电抗器；器；一、知识要点归纳总结一、知识要点归纳总结179.9. 内部过电压内部过电压( (操作过电压操作过电压+ +暂时过电压暂时过电压) )操作过电压：操作过电压：l切断空载线路过电压切断空载线路过电压=切电容器：