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1、高 电 压 技 术总 复 习,高 电 压 技 术,第一篇 各类电介质在高电场下的电气特性第二篇 电气设备的绝缘试验第三篇 电力系统内部过电压与绝缘配合,第一篇 电介质在高电场下的特性,电介质在电气设备中作为绝缘材料使用，按其物质形态，可分为：气体介质 液体介质 固体介质在电气设备中:外绝缘:一般由气体介质(空气)和固体介质(绝缘子)联合构成内绝缘:一般由固体介质和液体介质联合构成,气体介质的电气特性,一、非自持放电和自持放电,1.非自持放电：当施加电压UUo时，电流剧增，气隙中的电离过程只靠外施电压就可以维持，不再需要外部电离因素，称自持放电。,二、汤逊理论,实质：放电的主要原因是电子碰撞电离
2、，二次电子来源于正离子撞击阴极表面溢出电子，溢出电子是维持气体放电的必要条件。自持放电条件：适用范围：低气压短气隙，pd26.66kPa cm pd过大时汤逊理论无法解释：放电时间：很短 放电外形：具有分支的细通道 击穿电压：与理论计算不一致 阴极材料：无关,三、流注理论,流注发展过程 初始电子崩（电子崩头部电子数达到一定数量）电场畸变和加强 电子崩头部正负空间电荷复合 放射大量光子 光电离 崩头处二次电子（光电子）（向正空间电荷区运动）碰撞游离 二次电子崩（二次电子崩电子跑到初崩正空间电荷区域）流注发展到阴极，气隙被击穿,流注的形成过程,1）在光照下，电子在强电场的作用下，形成电子崩，初崩发
3、展到阳极时，电子迅速与阳极中和；2）离子的速度较慢，暂留的正离子加强了正离子与阴极之间的电场，并使之畸变，同时放出大量的光子；,3）光子又电离了附近的气体，形成二次电子崩，二次电子崩的电子迅速移向阳极方向，在正电荷区域内形成正负带电粒子混合通道，这个电离通道称流注。流注端部又有二次电子崩留下的正电荷，进一步加强了电场，促使更多的新电子崩相继产生并与之汇合，使流注向前发展；4）最后，流注发展到阴极，将两极接通，导致气隙空气被击穿。,三、流注理论,流注形成条件：电子崩发展到足够的程度后，电子崩中的空间电荷足以使原电场明显畸变，大大加强电子崩崩头和崩尾处的电场；电子崩中电荷密度很大，复合频繁，放射出
4、的光子在这部分很强，电场区很容易成为引发新的空间光电离的辐射源，二次电子主要来源于空间光电离；气隙中一旦形成流注，放电由空间光电离自行维持自持放电条件：,四、不均匀电场中的放电过程,1.极性效应：由于高场强电极极性的不同，空间电荷的极性也不同，对放电发展的影响也不同，这就造成了不同极性的高场强电极的电晕起始电压的不同，以及间隙击穿电压的不同。判断极性：极性取决于曲率半径小的棒极的电位符号；电极形状相同时，取决于不接地棒极的电位。2.比较击穿电压的大小：,五、空气间隙在各种电压下的特性,直流 稳态电压 交流电压 均匀电场：雷电冲击电压(伏秒特性)冲击电压 操作冲击电压,六、其他内容,1大气条件对
5、气隙击穿特性的影响 海拔高度的影响：2.提高气体介质电气强度的方法：改善电场分布；改变气体的状态和种类3.沿面放电及防污对策,液体和固体的电气强度,一、电介质的极化、电导和损耗 1.极化类型和极化特点 2.液体和固体的电导类型 3.电介质的损耗,二、液体介质的击穿,1.纯净的液体击穿：电击穿理论；气泡击穿理论2.含杂质的液体击穿：“小桥”击穿理论3.影响液体击穿电压的因素：,三、固体介质的击穿,1.电击穿 电子崩理论 固有击穿理论 佛罗利希理论 希布尔理论2.热击穿：发热散热与温度的关系3.电化学击穿（电老化）：电离性老化、电导性老化、电解性老化、表面漏电起痕及电蚀损,三、固体介质的击穿,累积
6、效应:极不均匀电场中，当作用在固体介质上的电压为幅值较低或作用时间较短的冲击电压时，会在固体介质中形成局部损伤或不完全击穿，这些不完全击穿每施加一次冲击电压就向前延伸一步，随着加压次数的增加，介质的击穿电压也随之下降，这种现象称累积效应。,四、组合绝缘的电气强度,1.介质界面与等位面重合2.介质界面是电缆芯线的同芯圆筒,第二篇 电气设备的绝缘试验,整体性缺陷绝缘缺陷 局部性缺陷 非破坏性试验 绝缘试验 破坏性试验,非破坏性试验,一、绝缘电阻的测量1.绝缘电阻2吸收比3.极化指数,二、介质损耗角正切的测量,tg是绝缘品质的重要指标，测量tg是判断电气设备绝缘状态的灵敏有效的方法 tg能反映绝缘的
7、整体性缺陷(全面老化)和小容量试品中的严重局部性缺陷 tg随电压变化的曲线可以判断绝缘是否受潮，含有气泡及老化的程度 大容量的设备绝缘存在局部缺陷时，应尽可能将设备解体后分解测量进行分析,二、tg的测量方法,1.西林电桥法2.斜波波形分析法3.过零相位比较法4.异频电源法,三、局部放电的测量,电气设备绝缘内部常存在一些缺陷，如气泡和气隙。在强电场下，这些缺陷会发生局部放电，局部放电产生的同时，有热、声、臭氧、氧化氮等产生，腐蚀绝缘材料，引起绝缘老化，最后导致整个绝缘在正常电压下发生击穿。因此局部放电的测量可以有效地检测出绝缘内部的局部缺陷的存在、发展情况。,视在放电量放电能量,四、电压分布的测
8、量,在工作电压的作用下，沿着绝缘结构的表面会有一定的电压分布。表面比较清洁时，其分布规律取决于绝缘结构本身的电容和杂散电容 表面染污受潮时，分布规律取决于表面电导 通过测量绝缘表面上的电压分布亦能发现某些绝缘缺陷。测量电压分布最适用于那些由一系列元件串联组成的绝缘结构。,清洁的悬式绝缘子,破坏性试验,一、工频高压试验 1.产生工频高压的方法 试验变压器 串联谐振 2.试验变压器：电流 容量 3.容升效应,容升效应：在通过试验变压器施加工频高压时，往往在容性试品上产生“容升”效应，也就是说实际作用到试品上的电压值会超过按变比高压侧所应对应输出的电压值。试品的电容及试验变压器的漏抗越大，容升效应越
9、明显。,自耦式串级变压器,二、直流高压试验,1.半波整流回路 脉动系数2.倍压整流回路3.直流串级发生器,三、冲击高压试验,冲击电压发生器原理：并联充电、串联放电,电气设备绝缘在线监测,定义：通过对绝缘的试验和各种特性的测量，可以了解并评估绝缘在运行过程中的状态，从而能早期发现故障的技术称绝缘检测与诊断技术定义：研究如何根据电气设备的工作状态来确定维修工作的内容和时间，制定维修方案，这种维修方式称状态维修或欲知维修。根据诊断规则的不同可将诊断方法分为三类：逻辑诊断、模糊诊断、统计诊断。,第三篇 系统内部过电压与绝缘配合,一、线路和绕组中的波过程 1.单导线波过程 等值电路、波动方程及其解,一、
10、线路和绕组中的波过程,2.波的折射与反射（1）线路末端开路：，末端电压加倍，电流变零（2）线路末端接地：，末端电流加倍，电压变零（3）线路末端接负载：，则 电压和电流都无反射,分布参数线路的波阻抗与集中参数电路的电阻有相同的量纲，但物理意义上有着以下几点本质的不同：,为了区别不同方向的行波，Z的前面应有正负号。,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；电磁波通过波阻抗为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。,波阻抗Z表示了线路中同方向传播的电流波与电压波的数值关系,波阻抗的数值只和导线单位长度的电感、电容有关，而与线路长度无关。,
11、二、雷电及防雷保护装置,1.雷云的放电过程：先导阶段主放电和迎面先导阶段余辉阶段2.雷电参数：雷暴日，雷暴小时，地面落雷密度，雷电流，雷道波阻抗。3.防雷保护装置和接地装置,三、电力系统防雷保护,1.输电线路的耐雷性能指标：耐雷水平和雷击跳闸率（1）雷击杆塔的耐雷水平：雷击杆塔的跳闸率：（2）绕击耐雷水平：绕击跳闸率：,三、电力系统防雷保护,建弧率:线路着雷并且雷电流超过线路的耐雷水平引起线路绝缘发生冲击闪络时，由于冲击闪络时间很短不会引起线路跳闸，但若雷电消失后由工作电压产生的工频电弧继续稳定存在，则将造成跳闸，从冲击闪络转为稳定工频电弧的概率称建弧率。,三、电力系统防雷保护,2.变电所的进
12、线段保护为了防止雷电直击变电所附近的导线导致流过避雷器的雷电流幅值和波头陡度超过允许值，而在线路进线12km范围内装设防雷装置，以加强该段进线的防雷措施，这种保证变电所不受经过进线引进的雷电波的破坏而设置的防雷保护称为进线段保护。进线段的作用：1）雷电过电压波在流过进线段时因冲击电晕而发生衰减和变形，降低了波前陡度和幅值；2）限制流过避雷器的冲击电流幅值,四、电力系统内部过电压,1.切空载变压器2.切空载长线3.空载线路合闸 正常合闸 自动重合闸4.间歇电弧接地5.谐振过电压:当系统进行操作或发生故障时，某一回路自振频率与电源频率相等时，将发生谐振现象，导致系统中某些部分(或设备)上出现的过电
13、压。6.工频电压升高 空载长线的电容效应 不对称短路 突然甩负荷,五、绝缘配合,1.绝缘配合的概念2.绝缘配合惯用法3.输变电设备绝缘水平的确定4.架空线路绝缘水平的确定 泄漏距离和泄漏比距 各种过电压下绝缘子片数的计算,1.泄露距离：沿绝缘表面测得的两个导电零 部件之间或导电零部件与设备 界面之间的最短距离。（cm）2.泄露比距：外绝缘相-地之间的泄露距离与 系统最高工作电压之比，即单 位电压下绝缘子表面的泄露距 离。（cm/kV）,一、选择题1.伴随有能量损失的极化形式是（）。A.电子式极化 B.离子式极化 C.偶极子极化 D.无损极化2.下列绝缘试验方法中，属于破坏性试验的是（）。A.测
14、绝缘电阻 B.测 C.测泄漏电流 D.工频高压试验,3.一无限长直角电压波从波阻抗为Z2的线路传向波阻抗为Z1 的线路，在连接处发生反射，反射系数为（）。A.B.C.D.4.下列可以用来检测绝缘子串电压分布的工具或方法的是（）A.火花间隙 B.光电测杆 C.红外热像法 D.以上都是,5.架空输电线路防护直击雷的主要措施是装设（）。A.避雷器B.避雷针 C.电阻 D.避雷线6.高杆塔防雷设计时采用的雷电流计算波形是（）A.斜角波 B.标准冲击波 C.半余弦波 D.斜角平顶波,7.切空载变压器引起的过电压与变压器的等值对地电容（）A.成反比 B.成正比 C.呈指数关系 D.不确定8SF6气体具有非
15、常优良的电气性能，但（）A.对绝缘材料有腐蚀作用 B.不能在寒冷地区使用 C.灭弧能力不如空气 D.在电弧作用下会分解出有毒气体,9.解释电压较高、距离较长的间隙中的气体放电过程可用()。A.流注理论 B.汤逊理论 C.巴申定律 D.小桥理论,二、填空题1.国家标准中的标准雷电冲击电压波形参数为_.2.提高气体间隙击穿电压的方法总体可分为两大类，其一为_，其二为_。3.雷电的放电过程可以分为三个阶段_、_ 和_。4对中性电介质，其介质损耗角正切tg随温度的升高而_。,5.变压器绕组中电压起始分布的最大电位梯度出现在绕组的_。6.输电线路的耐雷性能指标是_和_。7.电力系统的谐振过电压分为_、_及_。,8.电气设备绝缘的试验包括_和_两大类。9.气体放电的主要形式有_、_、_、_和_。10.带电质点由浓度高的地方向浓度低的地方迁移，称_。,11.消除或减小由于电场干扰引起的测量误差，可采取下列措施：_、_和_。,
