高电压技术学习总结.

高电压技术学期学习总结

通过一学期对高电压技术的学习，有一下重点难点总结：

第一章气体的绝缘强度

1、气体放电的基本物理过程

⑴带电粒子的产生

气体分子或原子产生的三种状态

原态（中性）

激发态（激励态）从外界获得能量，电子发生轨道跃迁。

电离态（游离态）当获得足够能量时，电子变带电电子，原来变

正离子。

电离种类：

A：碰撞电离

B：光电离

C：热电离

D：表面电离

⑵带电离子的消失

A：扩散，会引起浓度差。

B：复和（中和）正负电荷相遇中和，释放能量。

C：附着效应，部分电负性气体分子对负电荷有较强吸附能力，使之变为负离子。

⑶汤逊理论的使用条件和自持放电条件

使用条件：均匀电子，低电压

自持放电条件：

(1)1

s

eα

γ-≥

⑷巴申定律的物理意义及应用

A：巴申定律的物理意义

①p s（s一定）p增大，U f增大。

②p s（s一定）p减小，U f减小。

③p s不变：p增大，密度增大，无效碰撞增加，提高了电量的

强度，U f增大。

P减小，密度减小，能碰撞的数量减小，能量提高，U f增大。

P s不变，U f不变。

B：巴申定律的应用

通过增加或者减少气体的压力来提高气体的绝缘强度。如：高压直流二极管（增加气体的压力）

减小气体的压力用真空断路器。

⑸流柱理论的使用范围及与汤逊理论的关系

流柱理论的使用范围：

a、放电时间极短

b、放电的细分数通道

c、与阴极的材料无关

d、当ps增大的时候，U f值与实测值差别大。

流柱理论与汤逊理论的关系：

a、流柱理论是对汤逊理论的一个补充

b、发生碰撞电离

c、有光电离，电场

⑹极不均匀电场的2个放电特点（电晕放电，极性效应）

电晕放电的特点：

a、电晕放电是极不均匀电场所持有的一种自持放电形式，是极不

均匀电场的特征之一。

b、电晕放电会引起能量消耗。

c、电晕放电的脉冲现象会产生高频电磁波，对无线电通讯造成干

扰。

d、电晕放电还使空气发生化学反应，生成臭氧、氮氧化物是强氧

化剂和腐蚀剂，会对气体中的固体介质及金属电极造成损伤或

腐蚀。

极性效应的特点：

a、棒为正，极为负特点：电晕放电起始电压高。间隙击穿电压低。

b、棒为负，极为正特点：电晕放电起始电压低，间隙击穿电压高。

⑺冲击电压、伏秒特性、U50%的概念及应用

冲击电压：持续时间极短，非周期性，幅值极高的电压。

冲击击穿电压气隙击穿的冲要条件：

a、必须具有足够高的电压幅值

b、必须有有效电子存在

c、必须有电子放电通道的时间

伏秒特性：对于同一间隙，多次施加同一形状但幅值不同的冲击电压作用，其击穿电压幅值与击穿时间关系（曲线）称为伏秒特性。

U50%的概念：对于同一间隙，多次施加同一电压，其击穿的概率为U50%，对应的电压幅值是U50%。

U50%表征绝缘冲击击穿特性。

2、了解影响气体放电的因素

a、电场形式对放电电压的影响

b、电压波形对击穿电压的影响

c、气体的性质和状态对放电电压的影响

3、提高气隙间隙击穿电压（绝缘强度）的措施

⑴改善电场分布

a、改善电极的形状及电场分布

b 、 采用极间障

⑵消弱电离

a 、 采用压缩气体

b 、 采用真空

c 、 采用电负性气体（SF 6）

4、 沿面放电的概念、污秽沿面放电的过程

概念：悬挂在击穿导线（导体），支柱、套管、悬式绝缘子暴露在空气中与空气形成交接面。

污秽绝缘子沿面放电的过程：是脏污表面气体电离，电弧产生，发展，熄灭，重燃的过程。

i i r →→↑→→↑→?↑→→→↑→↑→→增大增大发热烘干R U 烘干区击穿电弧产生发热烘干区延伸整个表面

第二章 液体和固体介质的绝缘强度

第一节 介质的极化、电导和损耗

1、 极化的形式

1) 电子式位移极化

2) 离子式位移极化

3) 偶极子极化

4) 夹层极化

2、 了解电导

电介质在电场作用下，少量带电粒子作定向运动，产生电流的现象。

电导表征导电能力。

电导决定电流（泄漏电流）

电子的导数叫绝缘电阻。

3、 介质损耗 tan δ

介质损耗分为电导损耗饿极化损耗。

直流：电导损耗

交流：电导损耗和极化损耗

tan δ：介质损耗角正切。

2p=tan cu ωδ

① 损耗与ω、с、U 2 成正比。

高频、高压、大容量，损耗p 增大。

② 外加条件一定时，介质损耗与tan δ成正比。

同一材料，同一时期tan δ不一样，tan δ反映不同时期的性能及缺陷。

4、 影响tan δ的因素

a 、 f （频率）的影响

f ＜f 0 tan f δ↑→↑→↑极化损耗

0,tan f f f δ?↑→↓→↓极化损耗

b 、 温度影响

0～t 1 tan t δ↑→↑→↓→吸引力极化容易

0～t 2 tan t δ

↑→↑→↓热运动极化难，极化损耗降低，

0～t 3 t tan δ↑→→↑电导损耗为主

c 、 电压的影响

0,tan U U U δ<↑→几乎不变

0,tan U U U δ>↑→↑

第二节 液体介质的击穿

1、 小桥理论

液体分子由电子碰撞而发生气泡，或者在电场作用下因其他原因发生气泡，由气泡内气体放电而引起液体介质的热击穿。

2、 油的击穿过程

a 、 当油中含有气泡

→→→→→→→气液电离带电粒子碰撞油分子油分解汽化新的气泡发展至整个油表面形成类似浮桥击穿

b 、 油中有杂质

r ξ→→↑→↑→→→→→杂质大极化强损耗热量使油汽化气泡发展至整个油表面形成类似“浮桥”击穿

3、 影响液体（油）介质击穿的因素

① 杂质：a 、气体，水份，若充分溶解于油中，影响不大。 b 、若形成气泡，水清，影响较大。

②温度影响

a 、 干燥油，影响不大。

b 、 受潮的油：0~60℃ 温度增大，有利于充分溶解

t>80℃以上，温度增大，水分汽化，气泡出现，影响大。

③电场形式

a、均匀电场

b、不均匀电场

④电压作用时间

静态电压，时间长，容易形成桥，有影响。

冲击电压，时间短，不易形成桥，无影响。

第三节固体介质的击穿

固体击穿的形式，特点。

1、电击穿（依据电子崩理论）

特点：a、击穿时间极短

b、击穿电压值高

2、热击穿（依据固有击穿理论）

特点：a、击穿时间较长

b、击穿电压不高

3、电化学击穿

特点：a、击穿时间长

b、击穿电压相对较低

第三章电气设备绝缘试验

1、性能试验（非破坏性试验）

在较低电压作用下，测量设备一些电气性能参数，对设备无损伤，判定缺陷。

2、耐压试验（破坏性试验）

对设备电压耐受能力考验，所加的电压为设备可能承受的各种电压。 交流耐压试验：是考核电气设备绝缘裕度的主要方法，能有效地发现较危险的集中性缺陷，这是非破坏性试验不能相比。

直流耐压试验：直流试验耐压电压值的选择是参考交流耐压试验电压和交直流下击穿场强之间，并主要根据运行经验来确定。

直流耐压试验的接线图与直流泄露电流相同，只是所加电压更高，可确定电气设备的绝缘水平。

冲击高压试验：冲击高压是由冲击电压发生器产生的。

第五章 雷电及防雷设备

1、雷电的参数（了解）

a 、雷击时计算雷电流的等值电路和雷电流幅值

b 、雷电流波形

c 、雷电日与雷电小时

d 、地面落雷密度和输电线路落雷次数

2、避雷针、线的作用及保护范围的计算，特别说明避雷线的作用 避雷针、线的作用：为使设备建筑物线路免遭直击雷，安全将雷电流引入大地而设置。

避雷线的作用：主要用于保护线路，也可用于保护发、变电所。 避雷针保护范围的计算：(单支避雷针)①2h hx ≥

②()x x r h h p =-? p —高度影响系数

③2

x h h ≤ ④(1.52)x x r h h p =-? p---高度修正系数

H ≤30 p=1

30≤h ≤

120m p = （双支等高避雷针）：等高双支避雷针和不等高双支避雷针。 外侧：按单针计算。 内侧：最低保护高度07D h h p =-

最小保护宽度01.5()x

x b h h =-

（不等高针）：

外侧：按单针计算

内侧：作低针等高水平线，与高针保护线相交于一点，作该点的虚拟避雷针。按等高双支避雷针计算。

（3针及以上保护范围）：

△外侧：分别按两针两两计算

△内侧：当上述计算在hx 处，所有0x b ≥ ，则在hx 处，△区域内均能保护。

（四针保护范围）：

顶点形成方形区域。

外侧：分别按两两针计算。

内侧：分别做成两个△区域，按△计算。

注：要确保对角线bx ＞0，若bx ＜0，则保护存在漏洞。

避雷线保护范围计算：

（单线）：2

h hx ≥，0.47()x x r h h p =-? 2x h h ≤，( 1.53)x x r h h =-

（双线等高）

外侧：按单线计算 内侧：最低保护高度04D h h p =-

3、避雷器的作用，分类，特点（氧化锌避雷器的特点重要）

作用：防入侵雷电波（过电压波），它与被保护设备并联，入侵波来时，避雷器优先动作。

分类：间隙类避雷器又分为：保护间隙（火花间隙）和管型避雷器。 阀型类避雷器又分为：阀型避雷器和金属氧化物避雷器（氧化锌避雷器）。

①保护间隙特点：

优点：结构简单，价格便宜。

缺点：不能灭弧，断路器跳闸，容易造成停电事故。存在截波，对绕组类设备极不利（有可能造成绕组绝缘击穿，致命缺点）。 只适用于线路保护。

② 管型避雷器特点

优点：能灭弧

缺点：存在截波

只能用于线路保护。

③阀型避雷器特点

a、非线性绕组

b、电流小，电阻大

c、电流大，电路小

④金属氧化物避雷器（氧化锌避雷器）的特点

a、无间隙

b、无续流（≤1mA）工频续流（≥100A）

c、使设备过电压降低，通流能力大

d、多雷区

e、直流防雷保护及SF6设备保护

第六章输电线路的防雷保护

1、防雷的指标，耐雷水平，雷击跳闸率的概念，感应过电压及计算。防雷的指标：耐雷水平和雷击跳闸率。

耐雷水平：雷击线路时线路绝缘不发生冲击闪络的最大雷电流幅值称为耐雷水平。

雷击跳闸率：每100km线路每年由雷击引起的跳闸次数称为雷击跳闸率。

感应过电压：雷击线路附近地面，由于电磁感应所引起的称为感应雷过电压。

感应过电压及其计算：

①避雷线不接地

25c gd

I hd U S ?=? 25c gb I hb U S ?=?

②避雷线接地

'(1)gd gd U U k =-

'gd gd U U <

③雷击杆塔（无避雷线）时线路的感应过电压

2.6

l gd d d I U h h α=?=? ④有避雷线

'(1)gd gd U U k =- k---塔与导线间耦合系数

2、掌握雷电线路的三种形式，雷电跳闸率的计算步骤。 三种形式：a 、雷击塔顶

b 、雷击避雷线挡距中央

c 、绕击与线路

计算步骤：11n N g p η=???

0.6b N h =

1lg 88l I p =

20n =

33n N p p αη=???

12313()n n n n N g p p p αη=++=??+?

3、现代防雷的措施

①架设避雷线

②降低杆塔接地电阻

③ 架设加强耦合地线

④ 中性点非有效接地

⑤ 加强线路绝缘

⑥ 加强自动重合闸装置

⑦ 加装线路用管型避雷器

第七章 发电厂和变电所的防雷保护

1、反击

雷击避雷针（线），使避雷针（线）与设备之间形成放电或者避雷针（线）接地点与设备接地点之间放电。

2、对入侵雷的防护措施

a 、加装避雷器

b 、串电感，并电容

c 、降低陡度

3、阀型避雷器对入侵雷的防护

阀型避雷器主要是限制过电压波的幅值。

在任何可能的运行方式下，变电所的变压器和各设备距避雷器的电气距离皆应小于最大允许电气距离L 。避雷器一般安装在母线上，若一组避雷器不能满足要求，则应考虑增设。

4、进线段保护

作用：降低入侵波的幅度及陡度，限制流经避雷器的电流幅值。

第八章电力系统稳态过电压

1、过电压的分类

外部过电压分为：直击雷过电压和感应雷过电压

内部过电压分为：稳态过电压和操作过电压

稳态过电压分为：工频电压升高和谐振过电压

工频电压升高分为：空载线路的电容效应、不对称短路引起的工频电压升高和发电机甩负荷。

谐振过电压分为：线性谐振过电压、参数谐振过电压和铁磁谐振过电压。

操作过电压分为：切除空载线路过电压、空载线路合闸过电压、切除空载变压器过电压和断续电弧接地过电压。

2、了解各种内部过电压的产生及防护办法

①空载线路容升现象引起的过电压

防护办法：并联电抗器

②接地故障引起的工频电压升高

防护办法：中性点加装避雷器

③发电机甩负荷

防护办法：并电抗器，加电压速断保护。

④谐振过电压

防护办法：a、改善电磁式电压互感器的激磁特性，或改用电容式电

压互感器。

b、在电压互感器开口三角形绕组中接入阻尼电阻，或在电压互感器一次绕组的中性点对地接入电阻。

c、在有些情况下，可在10kv及以下的母线上装设一组三相对地电容器，或用电缆段代替架空线段，以增大对地电容，从参数搭配上避开谐振。

d、在特殊情况下，可将系统中性点临时经电阻接地或直接接地，或投入消弧线圈，也可以按事先规定投入某些线路或设备以改变电路参数，消除谐振过电压。

⑤切除空载线路产生过电压

防护办法：改善断路器的结构，绝缘强度提高，灭弧能力提高。端口并R。

⑥合闸空载线路

防护办法：增加R

⑦切空载变压器

防护办法：加装阀型避雷器

⑧电弧接地过电压

防护办法：加装消弧线圈，用以消弱电容电流，起到消弧作用。