1、高 电 压 技 术,第1章 气体的放电基本物理过程和电气强度,【掌握】1、气体自持放电、非自持放电特点。oa-初始阶段 ab-（良好 性能） bc-（碰撞电离）带电离子 cs-气体间隙击穿，电流急剧增加 当U U0 时,电流剧增,此时气隙中电流过程只靠外施电压已能维持; 不需外电离因素维持，称其为自持放电区。,2、不均匀电场中的放电特点 稍不均匀电场中，当d=2D时，稍不均匀，电晕放电不稳定，一旦出现，气隙立即被击穿。,极不均匀电场中，U 在气隙完全击穿以前在电极附近会发生电晕（暗蓝色晕光） 棒-板电极，电离总是从“棒”开始的。 不均匀电场的放电有明显的极性效应，极性取决于曲率半径较小（最尖）
2、的棒极的电位符号。在“棒-棒”气隙中，极性取决于不接地的棒极的电位。,3、空气气隙工作电压类型,稳态电压 直流电压工频交流电压,冲击电压 雷电冲击电压操作冲击电压 4、沿面放电的概念、分类。 沿气体介质与固体介质的交界面上发展的放电现象 包括沿面滑闪（尚未发生击穿的放电形式）和沿面闪络（沿面击穿放电现象）。,【重点掌握】1、汤逊理论和流注理论解释气体在不同场合下放电的原因。,汤逊理论认为电子碰撞电离是气体放电的主要原因。二次电子主要来源于正离子碰撞阴极，而阴极逸出电子。二次电子的出现是气体自持放电的必要条件。二次电子能否接替起始电子的作用是气体放电的判据。 流注理论认为气体放电的必要条件是电子
3、崩达到某一程度后，电子崩产生的空间电荷使原有电场发生畸变，大大加强崩头和崩尾处的电场。另一方面气隙间正负电荷密度大，复合作用频繁，复合后的光子在如此强的电场中很容易形成产生新的光电离的辐射源，二次电子主要来源于光电离。,2、提高气体介质电气强度的方法和机理。,一）改善均匀电场 改进电极形状以改善均匀电场 利用空间电荷以改善均匀电场 极不均匀电场用屏蔽改善均匀电场 原理：均匀电场的平均击穿电压较不均匀场的平均击穿电压高 二）削弱或抑制电离过程 高电压 采用强电负性气体 高真空 原理：1）高气压时电子的自由平均行程短，从而削弱或抑制电离过程 2）采用强电负性气体，利用电子的强附着效应抑制电离过程
4、3）高真空可以使电子的自由平均行程远大于极间距离，使电离过程几乎成为不可能,3、污闪的发展过程与防污对策。,绝缘子污闪放电经历四个阶段:积污、受潮、干区形成 、电弧的出现和发展等阶段 具体形成过程：绝缘子上经长期或短期沉积而形成的污垢，在小雨或下雾时，受潮，当出现了局部干区后，干区两端有电压，在干区处形成强电场，强电场使周围空气中气体电离，且易形成电弧，电弧在电流过零时熄灭，随后又可能复燃，如此熄灭复燃，扩展收缩。就形成了爬电，即污闪放电的形成过程 预防：1）清扫表面积污2）采用防污闪涂料处理表面3）采用半导体釉绝缘子,第2章 液体、固体介质的电气特性,2、电介质的电导类型,1）离子电导：在电
5、场或外界因素影响下（紫外线辐射）本身产生电离，正负离子沿电场方向移动，形成电导电流即离子电导。 （2）电子电导：在高电场作用下，离子与电介质分子碰撞电离激发出来，产生电子。这些电子在电场作用下移动形成电子电导电流。,3、 液体介质的击穿过程,（1）气体放电 气体在油分解和碰撞电离作用下浓度上升发热有利于形成气泡气泡电离电导率电场分布畸变电子崩电、热作用下使油隙击穿） （2）纤维桥接击穿存在固体杂质（纤维或他不溶物）+受潮受潮纤维的电常数极化到E较高区域相互连接达成导电桥导电率高J较大纤维桥附近的潮气或液体蒸发气泡击穿气泡电离增强最终出现被掩盖的气体放电,4、影响液体介质击穿电压的因素 电压形式
6、、电极形状，油中水、气、杂质含量、油体积、温度 5、减小杂质影响的方法(1).提高油的品质：吸收水分+干燥剂； 气（除去水分+气体）(2).采取措施减小杂质：采用“油屏障”式绝缘,6、 固体介质的三种电击穿理论 （一）电击穿理论 特征：击穿电压几乎与周围环境温度无关；与电压作用时间关系不大；介质发热不显著；电场均匀程度影响 （二）热击穿理论 由于固体介质内热不稳定过程造成的 长时间电压作用下电导电流+介质极化介质损耗介质发热T电导率发热如果发热散热T热破坏而导致击穿 （三）电化学击穿 当施加U很长时间（几个月乃至几年），击穿场强仍下降，原因是介质裂化，是局部放电造成的。,7、提高固体介质强度的
7、措施(1).尽量消除气隙或设法减小气隙的尺寸(2).设法提高空穴的击穿场强（用液体或高耐电强度的压缩气体填充空穴） 【重点掌握】 纤维桥接击穿的发展过程 存在固体杂质（纤维或他不溶物）+受潮受潮纤维的电常数极化到E较高区域相互连接达成导电桥导电率高J较大纤维桥附近的潮气或液体蒸发气泡击穿气泡电离增强最终出现被掩盖的气体放电,绝缘预防性试验的目的是什么？绝缘故障大多因内部存在缺陷而引起，我们通过测量电气特性的变化来发现隐藏着的缺陷。以及早进行相应的维护与检修。绝缘缺陷类型 集中性缺陷：裂缝、局部破损、气泡等 分散性缺陷：内绝缘受潮、老化、变质等,第三章 电气设备绝缘试验,主要内容,主要阐述电气设
8、备绝缘试验的试验设备、试验方法和测量技术。绝缘试验分为非破坏性试验和破坏性试验两大类。二者关系？破坏性试验检验绝缘的电气强度，非破坏性试验检验其他电气性能。两类试验是互为补充的，而不是相互替代的。当然，应先做非破坏性试验，据此再确定破坏性试验的时间和条件。破坏性试验只能在绝缘缺陷发展到严重的程度时，才能以击穿破坏的形式揭示出来，且并不能揭示绝缘缺陷的性质，而非破坏性试验却能在一定程度上以非破坏性的形式揭示绝缘缺陷的不同性质及其发展程度，使我们防患以未然。,绝缘电阻 最基本的综合性特性参数。组合绝缘和层式结构，在直流电压下均有明显的吸收现象，使外电路中有一个随时间而衰减的吸收电流。 吸收比 检验
9、绝缘是否严重受潮或存在局部缺陷。,绝缘电阻、吸收比的测量,反映绝缘电阻值，但有一些特点： 加在试品上的直流电压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缺陷。 施加在试品上的直流电压是逐渐增大的，这样就可以在升压过程中监视泄漏电流的增长动向。 在电压升到规定的试验电压值后，要保持1min再读出最后的泄漏电流值。当绝缘良好时，泄漏电流应保持稳定，且其值很小。,泄漏电流的测量,2、注意 ：测量泄漏电流用的微安表需用并联放电管V进行保护。当流过微安表的电流超过某一定值时，电阻 上的压降将引起V的放电而达到保护微安表的目的。,介质的功率损耗 与介质损耗角正切 成正比,所以后者是绝缘品质的重要
10、指标，测量 值是判断电气设备绝缘状态地一项灵敏有效的方法。能反映绝缘的整体性缺陷（如全面老化）和小电容试品中的严重局部性缺陷。测量 能不能灵敏地反映大容量发电机、变压器和电力电缆绝缘中的局部性缺陷，应尽可能将这些设备分解成几个部分，然后分别测量它的 。,3.3 介质损耗角正切值 的测量,一、西林电桥基本原理,其中被试品的等值电容和电阻分别为Cx和Rx;R3为可调的无感电阻；CN为高压标准电容器的电容；C4 为可调电容；R4为定值无感电阻；P为交流检流计。,绝缘中的局部放电是引起电介质老化的重要原因之一。 测定电气设备在不同电压下的局部放电强度和发展趋势，就能判断绝缘内是否存在局部缺陷以及介质老
11、化的速度和目前的状态。 局部放电的基本概念，表征局部放电的重要参数。 局部放电检测发展历史及测量方法综述。 脉冲电流法的测量原理。 一些局部放电测量仪器。,3.4 局部放电的测量,一、局部放电基本概念 绝缘内部气隙局部放电的等值电路如图4-9所示。,图4-9中，Cg代表气隙的电容，Cb代表与气隙串联的那部分介质的电容，Cm代表其余完好部分的介质电容，Z代表对应于气隙放电脉冲频率的电源阻抗。,电容上分到的电压 ，气隙放电电压 ，熄灭电压（剩余电压） ，局部放电的电流变化曲线见图5-15。,当ug达到该气隙的放电电压 时，气隙内发生火花放电；当Cg上的电压从 迅速下降到熄灭电压(也称剩余电压)Ur
12、时，火花熄灭，完成一次局部放电。在此期间出现一个对应的局部放电电流脉冲。这一放电过程的时间很短，可认为瞬时完成。,当Cg放电时，放电总电容 应为：,一次脉冲放出的电荷 应为：1 外施电压的变化量 2 由1、2式 3是总电容上的电压变化量，与它对应的电荷变化量为4 把3式代入4式，得,第4章线路和绕组中的波过程 【掌握】 1、波的折射和反射 如果线路波阻抗不均匀 会产生折射和反射 2、 线路末端电压与电流特点负载开路: u2=2u1, i2=0 负载短路: u2=0, i2=2i1 负载匹配：u2=u1, i2=i1【重点掌握】 1、均匀无损长线的波过程，折射波、反射波的计算,、均匀无损长线,、
13、 波过程的物理图景,导线与地间电压,表示行波传播两个可能方向。,波阻抗,行波传播速度,储能, 、波动方程,正向行波,反向行波,2、折射波的等值电路-彼德逊法则,第5章 雷电及防雷保护装置 【掌握】 1、雷电放电过程 先导放电、主放电和余辉放电2、雷电参数（雷暴日/小时、雷电流、波前时间、陡度)1）雷暴日(Td): 一天内只要听到雷声就算一个雷暴日雷暴小时（Th）: 一小时内只要听到雷声就算一个雷暴小时地面落雷密度(r)每一雷暴日，每平方公里地面受到的平均落雷次数(“雷云地”),2）雷电流 （1）雷电流幅值：波阻抗为0时，流经被击物的电流定义为“雷电流”雷电流 电流入射波的2倍(自行分析原因？)
14、雷电流幅值超过I概率曲线：lgP=-I/88lgP=-I/44 (当Td=20) （2）雷电流的波前时间（T1）、陡度（a）、波长（T2）T1：14us,平均2.6usT2：20100us, 我国 2.6/40us雷电流的陡度：a=I/2.6(波前平均陡度),（3）雷电流极性及等值计算波形75%90%是负极性3）雷道波阻抗雷电通道在主放电时如同导体，使雷电流在其中流动同普通分布参数导线一样，具有某一等值波阻抗雷道波阻抗（Z0）,3、防雷保护装置种类 避雷针、避雷线、避雷器、防雷接地装置 【重点掌握】 避雷针、线、器和接地装置的作用。避雷针、避雷线：防直接击中直击雷保护(措施) 避雷器:防沿线路
15、侵入变电所的雷电过电压侵入波保护防雷接地装置：减少与大地间电阻值，达到降低雷电过电压幅值的目的,第6-7章电力系统防雷保护 【掌握】 1、 输电线路的防雷保护1）防止雷直击导线 。采用避雷针或避雷器 2）防止雷击塔顶或避雷器后引起绝缘闪络。降低绝缘接地电阻，增大耦合系数，加强线路绝缘 3）防止雷击闪络后转化为稳定的工频电弧。电网中采用不接地或经消弧线圈接地方式。 4）防止线路中断供电。采用线路自动重和闸，或双回路、环网供电方式。2、发电厂和变电所的防雷保护1）、发电厂、变电所的直击雷保护,2） 、发电厂变电所的雷电侵入波防护 3）、变电所防雷的几个具体问题3、旋转电机防雷特点1.冲击绝缘水平很
16、低防雷保护比变压器困难（不是浸在油中的组合绝缘，而是靠固体介质绝缘）是雷电过电压下电气强度最薄弱的环节。 2.用磁吹避雷器（FCD）作为主保护元件（残压略比电机出厂冲击耐压低8%10%）,MOA性能好些，但也仅低25%30%。 3.中性点接地侵入波陡度5KV/us 中性点不接地侵入波陡度2KV/us,【重点掌握】 1、雷击过电压类型及防雷性能指标类型包括 1）、感应雷过电压: 击于线路附近地面，由电磁感应引起的过电压 2）、直击雷过电压: 直接击于线路引起的过电压 防雷性能指标：,耐雷水平,雷击线路时线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值,雷击跳闸率,折算为统一条件下，因雷击而引起的线路跳闸次数。
17、统一条件:40个雷暴日+100km,2、防雷措施的四道防线,降低杆塔接地电阻+增大耦合系数+加强线路绝缘+线路型避雷器,（1）防止雷直击导线,避雷线+避雷针,（2）防止雷击塔顶或避雷线后引起绝缘闪络,措施1：,措施2：,电网中用不接地或经消弧线圈接地,目的：,防止建立起稳定工频电弧,（3）防止雷击闪络后转化为稳定的工频电弧,增加绝缘片数 绝缘子串上工频电场强度,（4）防止线路中断供电,措施：自动重合闸、 双回路、环网供电等措施,目的：不中断供电,3、发电厂、变电所的雷击侵入波防护措施（1）装设避雷器 （2）变电所的进线段保护 4、直旋转电机的防雷措施1）.主保护元件FCD或MOA 2）.进线段
18、保护5、进线段保护的作用降低入侵波陡度和降低入侵波幅值。,第8-9章 电力系统内部过电压,1、电力系统内部过电压的种类 （产生原因、发展过程、影响因素及限制措施）过电压种类繁多，只介绍,2、空载线路合闸、架空长线分闸过电压的原因是什么？限制措施有哪些？空载线路合闸原因：由电感、电容构成电磁振荡造成的 措施： (1)控制合闸相角 (2)断路器主触点上并联合闸电阻R(4001000欧) (3)线路首末端装设避雷器,【重点掌握】 1、切除小电感负荷过电压原因？限制措施？影响过电压因素 断路器截流值变压器特性：限制措施 在主触头上并高值电阻减小变压器特性阻抗避雷器保护,几万欧,2、切除小电容负荷过电压
19、原因？限制措施？原因： （1）断路器性能：灭弧能力过电压 （2）电网中性点接地方式：中性点非有效接地电网中，三相断 器不会同期分闸中性点电位偏移某相电压特别高一些，高20% （3）其它，多路出线只切一条时，过电压较小限制措施： （1）采用不重燃的断路器 （2）并联分闸电阻R（10003000欧） （3）线路首末端装设避雷器,第10章 电力系统绝缘配合,【重点掌握】 绝缘配合的根本任务、基本原则和核心问题是什么？ 根本任务：过电压与绝缘的矛盾优质、安全、经济供电基本原则：综合考虑电气设备的承受电压、保护装置的特性等，合理确定设备必要的绝缘水平 核心问题：确定各种电气设备的绝缘水平（能承受的实验电压值）,
