提高气体间隙击穿电压的措施
高电压 技术 提高气体间隙击穿电压的措施
程而显著提高气隙的击穿电压。 在电力设备中实际采用高真空作为绝缘媒质
的情况还不多，主要因为在各种设备的绝缘结构
中大都还要采用各种固体或液体介质，它们在真
空中都会逐渐释出气体，使高真空难以长期保持。
目前高真空仅在
真空断路器中得到实
际应用，真空不但绝
缘性能较好，而且还
350 700
许多高压电气装置的高压出线端(例如电力设备
高压套管导杆上端)具有尖锐的形状，往往需要加装
屏蔽罩来降低出线端附近空间的最大场强，提高电晕
起始电压。屏蔽罩的形状和尺寸应选得使其电晕起始 电压 U c 大于装置的最大对地工作电压 U g简单的屏蔽罩当然是球形屏蔽极，它的半径R
场，其平均击穿场强也不可能超越这一极限，可见
常压下空气的电气强度要比一般固体和液体介质的
电气强度低得多。
如果把空气加以压缩，使气压大大超过
0.1MPa(1atm)，那么它的电气强度也能得到显著的
提高。这主要是因为提高气压可以大大减小电子的
自由行程长度，从而削弱和抑制了电离过程。
如能在采用高气压的同时，再以某些高电气强 度气体（例如SF6气体）来代替空气，那就能获得 更好的效果。
具有很强的灭弧能力，
所以用于配电网中的 真空断路器还是很合 适的。
六、采用高电气强度气体
有一些含卤族元素的强电负性气体电气强度特 别高，因而可称之为高电气强度气体。采用这些气 体来替换空气，可以大大提高气隙的击穿电压，甚 至在空气中混入一部分这样的气体也能显著提高其 电气强度。
但仅仅满足高电气强度是不够的，还必须
很大，立体空间尺寸很大，整体表面又要
十分光洁的电极是不易制作的。
高电压技术第三版课后答案
高电压技术第三版课后答案【篇一：高电压技术(周泽存)课后作业与解答】t>p11，1-1 解答：电介质极化种类及比较在外电场的作用下，介质原子中的电子运动轨道将相对于原子核发生弹性位移，此为电子式极化或电子位移极化。
离子式结构化合物，出现外电场后，正负离子将发生方向相反的偏移，使平均偶极距不再为零，此为离子位移极化。
极性化合物的每个极性分子都是一个偶极子，在电场作用下，原先排列杂乱的偶极子将沿电场方向转动，显示出极性，这称为偶极子极化。
在电场作用下，带电质点在电介质中移动时，可能被晶格缺陷捕获或在两层介质的界面上堆积，造成电荷在介质空间中新的分布，从而产生电矩，这就是空间电荷极化。
1-6解答：由于介质夹层极化，通常电气设备含多层介质，直流充电时由于空间电荷极化作用，电荷在介质夹层界面上堆积，初始状态时电容电荷与最终状态时不一致；接地放电时由于设备电容较大且设备的绝缘电阻也较大则放电时间常数较大（电容较大导致不同介质所带电荷量差别大，绝缘电阻大导致流过的电流小，界面上电荷的释放靠电流完成），放电速度较慢故放电时间要长达5～10min。
补充：1、画出电介质的等效电路（非简化的）及其向量图，说明电路中各元件的含义，指出介质损失角。
图1－4－2中，rlk为泄漏电阻；ilk为泄漏电流；cg为介质真空和无损极化所形成的电容；ig为流过cg的电流；cp为无损极化所引起的电容；rp为无损极化所形成的等效电阻；ip为流过rp－cp支路的电流，可以分为有功分量ipr和无功分量ipc。
jg为真空和无损极化所引起的电流密度，为纯容性的；jlk为漏导引起的电流密度，为纯阻性的；jp为有损极化所引起的电流密。
度，它由无功部分jpc和有功部分jpr组成。
容性电流jc与总电容电流密度向量j之间的夹角为?，称为介质损耗角。
介质损耗角简称介损角?，为电介质电流的相角领先电压相角的余角，功率因素角?的余角，其正切tg?称为介质损耗因素，常用％表示，为总的有功电流密度与总无功电流密度之比。
0.1mm空气间隙击穿电压
0.1mm空气间隙击穿电压在电力系统中，空气间隙的击穿电压是一个重要的参数。
它决定了电力系统在正常运行时的安全性和可靠性。
本文将详细讨论0.1mm空气间隙的击穿电压。
一、空气间隙击穿电压的基本概念空气间隙击穿电压是指在一定条件下，空气间隙中的电场强度达到临界值，导致空气中的气体分子发生电离，形成导电通道，从而使间隙导通。
这一过程需要足够高的电压，以克服空气分子的绝缘能力。
二、影响空气间隙击穿电压的因素1. 空气间隙的长度：空气间隙的长度对击穿电压产生显著的影响。
通常来说，间隙的距离越短，击穿电压就会越高。
这是因为，在相同的电场强度下，短间隙中的气体分子数量相对较少，因此需要更高的电压才能使其电离。
这个现象可以通过气体放电理论进行解释，当间隙距离缩短，电场强度增大，气体分子更容易被电离，从而引发放电现象。
2. 空气间隙的形状：空气间隙的形状也是影响击穿电压的重要因素。
一般来说，狭缝形状的间隙相比平板形状的间隙更容易击穿。
这是因为在狭缝形状的间隙中，电场强度分布更加不均匀，局部区域的电场强度更高，因此更容易引发气体分子的电离。
这个现象可以通过计算电场分布和气体分子的电离率来进一步解释。
3. 空气的温度和压力：空气的温度和压力也会影响其绝缘能力。
随着温度的升高，空气分子的热运动加剧，更容易被电离。
而随着压力的升高，空气分子的密度增加，绝缘能力提高，击穿电压也会相应升高。
这个现象可以通过分子热运动理论和气体放电理论进行解释，温度升高使得气体分子的热运动加剧，更容易被电离；而压力升高使得气体分子的密度增加，绝缘能力提高，击穿电压相应升高。
4. 电压作用时间：电压作用时间也是影响空气间隙击穿电压的一个重要因素。
在短时间内施加高电压，空气间隙可能来不及发生电离就结束了电压作用。
而在长时间的作用下，空气间隙有足够的时间发生电离，击穿电压相应降低。
这个现象可以通过电离理论和放电现象进行研究，短时间内施加高电压可能不足以引发空气间隙的电离；而在长时间的作用下，空气间隙有足够的时间发生电离，击穿电压相应降低。
成人教育函授专科《高电压技术》复习题目
成人教育函授专科《高电压技术》复习题目一、填空题1、电介质极化的主要形式有、离子式极化、偶极子式极化、夹层式极化。
2、气体游离的主要形式有、光游离、热游离、表面游离。
3、汤逊理论认为碰撞游离和是形成自持放电的主要因素；4、流注理论认为碰撞游离和是造成气隙击穿的主要原因。
5、巴申定律认为，气体的击穿电压与和间隙距离有关。
6、纯净液体电介质的击穿理论分为电击穿理论和理论。
7、高电压技术的研究对象是绝缘和。
8、电气设备的预防性试验分为和绝缘耐压试验。
9、测量介质损耗角正切值常用的仪器设备是。
10、试品的绝缘状况良好是，其吸收比应。
11、衡量输电线路防雷性能的两个指标是耐雷水平和。
12、雷云对大地放电的过程分为先导放电、、余光放电三个阶段。
13、发电厂、变电站内用来限制过电压的措施是加装。
14、进线段保护是指在临近变电所的一段线路上加强防雷保护措施。
15、绝缘配合的最终目的是确定设备的。
16、电介质是具有_________ 作用材料。
17、高电压技术研究的核心内容是设备绝缘水平和系统的协调配合。
18、极化的形式主要有电子式极化、、偶极子式极化、夹层式极化。
19、电介质在交流电压下的损耗包括_______损耗和极化损耗两部分。
20、固体电介质的击穿形式有三种:电击穿、_______ 和电化学击穿。
21、工频耐压试验中，加至规定的试验电压后，一般要求持续_____秒的耐压时间。
22、绝缘缺陷按存在的形态而言,可分为集中性缺陷和______ 缺陷两大类。
23、雷电放电可分为________、主放电和余光放电三个主要阶段。
24、避雷针和_________可以用来来防止直击雷的侵害。
25、电晕放电是____________电场中的特有的放电现象.26、工频耐压试验所需的试验电压通过____________和串联谐振两种方法产生。
27、气体放电现象包括击穿和_______两种现象。
28、________是表征电介质在电场作用下极化程度的物理量。
21课时 提高气体间隙击穿电压的措施
第21课时学习任务：提高气体间隙击穿电压的措施任务目标：1 了解提高气体击穿电压的两个途径2 理解不同电压下屏障的作用3 了解高气压、高介电强度气体的作用任务重点：极不均匀电场中屏障的作用任务难点：卤化物气体介电强度高的原因的理解任务实施：相关知识学习提高气体间隙击穿电压的措施提高气体击穿电压的两个途径：（1）改善电场分布，使之尽量均匀；一种是改进电极形状；另一种是利用气体放电本身的空间电荷畸变电场的作用。
（2）利用其他方法来削弱气体中的电离过程。
一、改进电极形状以改善电场分布（1）增大电极曲率半径；（2）改善电极边缘（毛刺、棱角）；（3）使电极具有最佳外形（对称电场棒-棒类型）。
二、利用空间电荷畸变电场的作用极不均匀电场中击穿前先发生电晕放电，所以在一定条件下，可以利用放电自身产生的空间电荷来改善电场分布，提高击穿电压。
细线效应三、极不均匀电场中屏障的作用在电场极不均匀的空气间隙中，放入薄片固体绝缘材料（例如纸或纸板），在一定条件下，可以显著提高间隙的击穿电压。
屏障一般采用很薄的固体绝缘材料，其本身的击穿电压很低，所以屏障效应不是由于屏障分担电压的作用而造成的。
屏障的作用和电压种类有关（一）直流电压下屏障的作用1、尖电极为正极性2、尖电极为负极性总体情况与尖电极为正极性相同负极性与正极性的差异：（1）不利于负离子的扩散；（2）屏蔽靠近尖电极情况与正极性有所不同。
直流电压下尖一板空气间隙的击穿电压和屏障位置的关系（二）工频电压下屏障的作用工频电压下极不均匀电场中同样能形成大量空间电荷，故屏障同样具有积聚空间电荷、改善电场的作用。
所以工频电压下，设置屏障可以显著提高间隙的击穿电压。
（三）雷电冲击电压下屏障的作用正极性时，屏障也可显著提高间隙的击穿电压。
负极性时设置屏障后，间隙的击穿电压和没有屏障时相差不多。
四、高气压的采用提高气压可以减小电子的平均自由行程，削弱电离过程，从而提高气体的介电强度。
五、高介电强度气体的采用（一）高介电强度气体（二）卤化物气体介电强度高的原因（1）卤族元素气体具有很强的电负性，气体分子容易和电子结合成为负离子，从而削弱了电子的碰撞电离能力，同时又加强了复合过程。
1.8-1.9-提高气体间隙击穿电压的措施 沿面放电
高电压技术
第1篇 电介质的电气特性
李 化 leehua@
1 气体电介质的绝缘特性
1.1 气体中带电粒子的产生和消失 1.2 均匀电场中气体的击穿 1.3 不均匀电场中气体的击穿 1.4 气体间隙的稳态击穿电压 1.5 雷电冲击作用下气体间隙的击穿
1.6 操作冲击作用下气体间隙的击穿
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（二）削弱或抑制电离过程-采用高气压
① 原理：减小电子的平均自由行程，削弱电离过程
例：大气压力下空气的电气强度仅约为变压器油的1/5～1/8，提高 压力至1～1.5MPa，空气的电气强度和一般的液、固态绝缘材料如变 压器油、电瓷、云母等的电气强度相接近
② 高气压下应尽可能的改善电场分布，使电场均匀，否则用高 气压来提高击穿电压的效果不明显 因为电场的不均匀对击穿电压的影响比大气压对击穿电压 的影响要大得多。Why？ ③ 压缩空气绝缘及其它压缩气体绝缘在一些电气设备中已得到 采用。如高压空气断路器、高压标准电容器等
在标准大气条件下，某距离为4m的棒-极间隙 的正极性50％操作冲击击穿电压为1130kV。在 夏季某日温度为30℃，气压99.8kPa的大气条 件下，问其正极性50%操作冲击击穿电压为多 少kV?
PT0 99.8 273 20 0.953 PT 101.3 273 30 0
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（二）削弱或抑制电离过程-采用强电负性气体
高电压技术习题答案 2
高电压技术复习题及答案一、选择题(1) 流注理论未考虑 B 的现象。
B．表面游离(2) 先导通道的形成是以 C 的出现为特征。
C．热游离(3) 电晕放电是一种 A 。
A．自持放电(4) 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 C 。
C.热游离(5) 以下哪个不是发生污闪最危险的气象条件？ D 。
D.大雨(6) SF6气体具有较高绝缘强度的主要原因之一是__ D _。
D．电负性(7) 冲击系数是____B__放电电压与静态放电电压之比。
B．50%(8) 在高气压下，气隙的击穿电压和电极表面__ A___有很大关系A．粗糙度(9) 雷电流具有冲击波形的特点：___C__。
C．迅速上升，平缓下降(10) 在极不均匀电场中，正极性击穿电压比负极性击穿电压___A__。
A. 小(11)下面的选项中，非破坏性试验包括_ ADEG__，破坏性实验包括__BCFH__。
B.交流耐压试验C.直流耐压试验F.操作冲击耐压试验 H.雷电冲击耐压试验(12) 用铜球间隙测量高电压，需满足那些条件才能保证国家标准规定的测量不确定度？ ABCDA 铜球距离与铜球直径之比不大于0.5B 结构和使用条件必须符合IEC的规定C 需进行气压和温度的校正D 应去除灰尘和纤维的影响(13) 交流峰值电压表的类型有： ABC 。
A电容电流整流测量电压峰值 B整流的充电电压测量电压峰值 C 有源数字式峰值电压表(14) 关于以下对测量不确定度的要求，说法正确的是： A 。
A 对交流电压的测量，有效值的总不确定度应在±3％范(15) 构成冲击电压发生器基本回路的元件有冲击电容C1，负荷电容C2，波头电阻R1和波尾电阻R2，为了获得一很快由零上升到峰值然后较慢下降的冲击电压，应使_ B_ 。
B．C1＞＞C2、R1＜＜R2(18) 电容分压器的低压臂的合理结构是__ACD__。
A.低压臂电容的内电感必须很小C. 电缆输入端应尽可能靠近电容C2的两极。
第3章 气体间隙的击穿强度
（a）SF6和一些氟里昂气体属于强电负性气体，其绝缘强度比空气高得 多，因此用于电气设备时其气压不必太高，使设备的制造和运行得以简 化。
（b）氟里昂12（CCI2F2）的绝缘强度与SF6相近，其液化温度也可满足 户内设备的条件，但为保护大气中的臭氧层，国际上早已将氟里昂12列 入第一批需限制和禁用的氟里昂。
学
3.2 雷电冲击电压下的击穿
Ø 冲击电压的标准波形
高电压工程基础
大 Ø 放电时延
工气体击穿的必备条件： （1）电场足够高或电压足够大 （2）气隙中存在有效电子
理 波前时间
半峰值时间
标准雷电波的波形： T1=1.2μs±30％， T2=50μs±20％ 对于不同极性：+1.2/50μs或-1.2/50μs
（3）一定的时间
高电压工程基础
安 操作冲击波的波形： T1=250μs±20％， T2=2500μs±60％
对于不同极性：+250/2500μs或-250/2500μs
西 高电压工程基础
高电压工程基础
Ø 放电时延
Ø 50％击穿电压及冲击系数
临界 击穿电压
统计时延：从外施电 压达Uo时起，到出现 一个能引起击穿的初 始电子崩所需的第一 个有效电子所需时间
高电压工程基础
学
高电压工程基础
3.1 稳态电压下的击穿
大 Ø 均匀电场中的击穿
Ub/kV
eg：高压静电电压表的电极布置
静电电压表
特点：
400
工 100
10
理 10.01 0.1
1
10 d/cm
（1）均匀电场中电极布置对 称，击穿无极性效应；
（2）均匀场间隙中各处电场强 度相等，击穿所需时间极短， 其直流击穿电压、工频击穿电 压峰值、50%冲击击穿电压相
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由于气隙中的电场分布和气体放电的发展过程 都与带电粒子在气隙空间的产生、运动和分布密切 有关，所以在气隙中放置形状和位置合适、能阻碍 带电粒子运动和调整空间电荷分布的屏障，也是提 高气体介质电气强度的一种有效方法。
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屏障用绝缘材料制成，但它本身的绝缘性能 无关紧要，重要的是它的密封性(拦住带电粒子的 能力)。它一般安装在电晕间隙中，其表面与电力 线垂直。
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第六章 输电线路防雷
输电线路是电力系统的动脉。由于线路很 长，地处旷野、容易遭受雷击。因此电力系统 的雷害事故多发生在线路上。
•内容提要：
1、输电线路雷害的方式有那些？
2、输电线路中感应雷过电压是怎样形成的？
3、输电线路的耐雷水平有多高？
4、线路的雷击跳闸率是多少？
5、输电线路的防雷措施有哪些？
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引 言：
线路落雷后
如果发生闪络并形成短 路，断路器要跳闸
形成入侵波入侵变电所
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• 输电线路中雷害的方式有两种：一种是雷击于 线路引起的直击雷过电压；另一种是由于电磁 感应引起的感应雷过电压。
雷直击线路
雷击杆塔塔顶 绕击
雷击线路档距中间
雷击大地形成的
感应雷
雷击杆塔形成的
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六、气体绝缘电气设备 （一）封闭式气体绝缘组合电器（GIS）
GIS由断路器、隔离开关、接地刀闸、互感器、 避雷器、母线、连线和出线终端等部件组合而成， 全部封闭在SF6金属外壳中。
与传统的敞开式配电装置相比，GIS具有下 列突出优点：ppt课件No Nhomakorabeamage
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除了表面粗糙度外，电极表面还会有其它零星 的随机缺陷，电极表面积越大，这类缺陷出现的概 率也越大。所以电极表面积越大，SF6气体的击穿 场强越低，这一现象被称为“面积效应”。
2.导电微粒 设备中的导电微粒有两大类，即固定微粒和自
由微粒，前者的作用与电极表面缺陷相似，而后者 因会在极间跳动而对SF6气体的绝缘性能产生更大的 不利影响。
1.电极表面缺陷
图2—19表示电极 表面粗糙度Ra对SF6，气 体电气强度Eb的影响。
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可以看出：GIS的工 作气压越高，则Ra对Eb 的影响越大，因而对电 极表面加工的技术要求 也越高。
电极表面粗糙度大时，表面突起处的局部电场 强度要比气隙的平均电场强度大得多，因而可在宏 观上平均场强尚未达到临界值时就诱发击穿。
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吸附分解物和吸附水分
常用的吸附剂有： 活性氧化铝和分子筛
通常对于不存在电弧和火花的场合，吸附剂的放 置量不小于SF6气体重量的10%，约隔五年更换一 次；对于存在电弧和火花的场合，吸附剂的放置 量和更换周期应按电弧强度和频度等因素决定。
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在冲击电压下，屏障的作用要小一些，因为 这时积聚在屏障上的空间电荷较少。
显然，屏障在均匀或稍不均匀电场的场合 就难以发挥作用了。
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（三）影响击穿场强的其它因素
气体绝缘电气设备的设计场强值远低于理论击 穿场强，这是因为有许多影响因素会使它的击穿场 强下降。此处仅介绍其中两种主要影响因素，即电 极表面缺陷和导电微粒。
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有屏障气隙的击穿 电压与该屏障的安装位 置有很大的关系。以 “棒一板”气隙为例， 最有利的屏障位置在 x=(1/5～1/6)d处，这 时该气隙的电气强度在 正极性直流时约可增加 为2～3倍。
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但当棒为负极性 时，即使屏障放在最 有利的位置，也只能 略微提高气隙的击穿 电压(例如20％)，而 在大多数位置上，反 而使击穿电压有不同 程度的降低。
6、采用消弧线圈接地方式；
7、装设管型避雷器；
8、加强绝缘。
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我国线路防雷现状及 技术综述
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一、电力系统的电压等级是如何划分 的、依据是什么？
低压
高 特高压1000kV及以上(UHV) 压
超高压250~1000kV(EHV)
1kV 普通高压1~250kV（HV）
电能污染 电晕
0.4kV
电压等级划分的级差为2~3倍。
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• 输电线路防雷性能的好坏用耐雷水平和 雷击跳闸率来描述。
•耐雷水平是指雷击线路时，线路绝缘不发 生冲击闪络所能承受的最大雷电流幅值；
•雷击跳闸率是指每100km长的线路每年由 于雷击引起的跳闸次数。
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§6.4 输电线防雷措施
1、架设避雷线；
2、降低接地电阻； 3、架设耦合地线； 4、采用不平衡绝缘； 5、装设自动重合闸；
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3、含水量
水分是SF6气体中危害最大的杂质，因为： ➢水分会影响气体的分解物 ➢与HF形成氢氟酸，引起材料的腐蚀与导致机械 故障 ➢低温时引起固体介质表面凝露，使闪络电压急 剧降低
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控制气体含水量的措施： ➢避免在高湿度气体条件下进行装配工作； ➢安装前所有部件都要经过干燥处理； ➢保证良好的密封，否则会使设备内的SF6气 体泄漏到大气中去，而大气中的水气也会渗入 设备内。
屏障的作用取决于它所拦住的与电晕电极同号 的空间电荷，这样就能使电晕电极与屏障之间的空 间电场强度减小，从而使整个气隙的电场分布均匀 化。
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如图，虽然这时屏障与另一 电极之间的空间电场强度反而增 大了，但其电场形状变得更象两 块平板电极之间的均匀电场，所 以整个气隙的电气强度得到了提 高。
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五、六氟化硫混合气体 ➢SF6气体价格较高 ➢液化温度不够低 ➢对电气不均匀度太敏感
目前国内外都在研究SF6混合气体，以期在某 些场合用SF6混合气体来代替SF6气体
目前已获工业应用的是SF6-N2混合气体，主 要用作高寒地区断路器的绝缘媒质和灭弧材料， 采用的混合比通常为50%：50%或60%：40%。