高电压技术2.0
高电压技术——精选推荐
⾼电压技术第⼀章⽓体的绝缘特性1.电介质在电⽓设备中作为绝缘材料使⽤，按其物质形态，可分为三类：⽓体电介质液体电介质固体电介质在电⽓设备中⼜分为：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。
2、⼀些基本概念：①⽓体介质的击穿——当加在⽓体间隙上的电场强度达到某⼀临界值后，间隙中的电流会突然剧增，⽓体介质会失去绝缘性能⽽导致击穿的现象，也称为⽓体放电。
②放电电压UF——在间隙距离及其它相关条件⼀定的条件下，加在间隙两端刚好能使其击穿的电压。
由于相关条件的变化，这个值有⼀定的分散性。
③击穿场强——指均匀电场中击穿电压与间隙距离之⽐。
这个参数反映了某种⽓体介质耐受电场作⽤的能⼒，也即该⽓体的电⽓强度，或称⽓体的绝缘强度。
④平均击穿场强——指不均匀电场中击穿电压与间隙距离之⽐。
3.⼤⽓击穿的基本特点固体介质中的击穿将使介质强度永久丧失；⽽⽓体和液体击穿发⽣击穿时，⼀般只引起介质强度的暂时降低，当外加电压去掉后，绝缘性能⼜可以恢复，故称为⾃恢复绝缘。
§1.1 ⽓体介质中带电质点的产⽣和消失⼀、⽓体原⼦的激发与游离产⽣带电质点的物理过程称为游离，是⽓体放电的⾸要前提。
1、⼏个基本概念①激发—-原⼦在外界因素（如电场、温度等）的作⽤下，吸收外界能量使其内部能量增加，从⽽使核外电⼦从离原⼦核较近的轨道跃迁到离原⼦核较远的轨道上去的过程（也称为激励）。
②游离—-中性原⼦由外界获得⾜够的能量，以致使原⼦中的⼀个或⼏个电⼦完全脱离原⼦核的束缚⽽成为⾃由电⼦和正离⼦（即带正电的质点）的过程（也称为电离）。
2、游离的基本形式①碰撞游离a 、当带电质点具有的动能积累到⼀定数值后，在与⽓体原⼦（或分⼦）发⽣碰撞时，可以使后者产⽣游离，这种由碰撞⽽引起的游离称为碰撞游离。
b 、发⽣条件：——⽓体分⼦（或原⼦）的游离能c 、碰撞游离的特点碰撞游离是⽓体放电过程中产⽣带电质点的极重要的来源。
高电压技术重要知识点
高电压技术各章知识点第一篇电介质的电气强度第1章气体的绝缘特性与介质的电气强度1、气体中带电质点产生的方式热电离、光电离、碰撞电离、表面电离2、气体中带电质点消失的方式流入电极、逸出气体空间、复合3、电子崩与汤逊理论电子崩的形成、汤逊理论的基本过程及适用范围4、巴申定律及其适用范围击穿电压与气体相对密度和极间距离乘积之间的关系。
两者乘积大于0.26cm时,不再适用5、流注理论考虑了空间电荷对原有电场的影响和空间光电离的作用，适用两者乘积大于0.26cm时的情况6、均匀电场与不均匀电场的划分以最大场强与平均场强之比来划分。
7、极不均匀电场中的电晕放电电晕放电的过程、起始场强、放电的极性效应8、冲击电压作用下气隙的击穿特性雷电和操作过电压波的波形冲击电压作用下的放电延时与伏秒特性50%击穿电压的概念9、电场形式对放电电压的影响均匀电场无极性效应、各类电压形式放电电压基本相同、分散性小极不均匀电场中极间距离为主要影响因素、极性效应明显。
10、电压波形对放电电压的影响电压波形对均匀和稍不均匀电场影响不大对极不均匀电场影响相当大完全对称的极不均匀场：棒棒间隙极大不对称的极不均匀场：棒板间隙11、气体的状态对放电电压的影响湿度、密度、海拔高度的影响12、气体的性质对放电电压的影响在间隙中加入高电强度气体,可大大提高击穿电压，主要指一些含卤族元素的强电负性气体，如SF613、提高气体放电电压的措施电极形状的改进空间电荷对原电场的畸变作用极不均匀场中屏障的采用提高气体压力的作用高真空高电气强度气体SF6的采用第2章液体和固体介质的绝缘的电气强度1、电介质的极化极化：在电场的作用下，电荷质点会沿电场方向产生有限的位移现象，并产生电矩（偶极矩）。
介电常数：电介质极化的强弱可用介电常数的大小来表示，与电介质分子的极性强弱有关。
极性电介质和非极性电介质：具有极性分子的电介质称为极性电介质。
由中性分子构成的电介质。
极化的基本形式电子式、离子式（不产生能量损失）转向、夹层介质界面极化（有能量损失）2、电介质的电导泄漏电流和绝缘电阻气体的电导:主要来自于外界射线使分子发生电离和强电场作用下气体电子的碰撞电离液体的电导:离子电导和电泳电导固体的电导：离子电导和电子电导3、电介质的损耗介质损耗针对的是交流电压作用下介质的有功功率损耗电介质的并联与串联等效回路介质损耗一般用介损角的正切值来表示气体、液体和固体电介质的损耗液体电介质损耗和温度、频率之间的关系4、液体电介质的击穿纯净液体介质的电击穿理论纯净液体介质的气泡击穿理论工程用变压器油的击穿理论5、影响液体电介质击穿的因素油品质、温度、电压作用时间、电场均匀程度、压力6、提高液体电介质击穿电压的措施提高油品质，采用覆盖、绝缘层、极屏障等措施7、固体电介质的击穿电击穿、热击穿、电化学击穿的击穿机理及特点8、影响固体电介质击穿电压的主要因素电压作用时间温度电场均匀程度受潮累积效应机械负荷9、组合绝缘的电气强度“油-屏障”式绝缘油纸绝缘第二篇电气设备绝缘试验第3章绝缘的预防性试验1、绝缘电阻与吸收比的测量用兆欧表来测量电气设备的绝缘电阻吸收比K定义为加压60s时的绝缘电阻与15s时的绝缘电阻比值。
高电压技术 液体介质的击穿
2.4 组合绝缘的特性
电气设备内部绝缘结构中常用液体与固 体介质构成组合绝缘
油—屏障绝缘 油纸绝缘
组合绝缘强度不仅取决于所用介质的绝 缘强度，还与介质的互相配合有关
2.4.1 油—屏障绝缘与油纸绝缘的特点
油—屏障绝缘
以油为主要绝缘介质，散热、冷却作用好 屏障的作用：改善油间隙中电场分布和阻止杂质小 桥的形成 广泛用于变压器中 屏障的总厚度不宜取得过大（否则可能引起油中场 强增高）
屏蔽电极的均压原理1（均压环）
工程中应 用很多！
屏蔽电极的均压原理2（均压环）
a:只考虑对地电容CE b:只考虑对导线电容CL c:同时考虑CE和CL
工程中应 用很多！
pause
2.6 电力系统过电压与绝缘配合
过电压（over voltage）
电气设备上出现的高于工作电压的电压
按来源形式分类
绝缘油的老化（氧化、温度》》》油枕） 户外绝缘应能耐受日晒雨淋 湿热区域使用的要有抗生物特性
材料的相容性
绝缘与导体之间（化学反应、相容）
支柱绝缘子内屏蔽
330kV绝缘子柱
330kV及以上的悬式绝缘子串 一般也装有均压环 绝缘子数决定于线路所要求 的绝缘水平： 35kV-3片 110kV-7片 200kV-13片 330kV-19片 500kV-28片
气隙的产生
制造过程：浇注、挤压成型等 绝缘与电极接触不良
2.3.3.1 局部放电的等值电路
Cm>>Cg>>Cb
Cb ug u C g Cb
1、微量压降
2、电流脉冲
放电前后，间隙g两端的电压变化为(Ug-Ur) C m Cb 对间隙g放电的电容量为： C g C m Cb
高电压技术(第二版)
∵ hx ＝17m，则 1.5（ h0 —17）≥6
∴ h0 ≥23m
设
h≤30m，P＝1，∵
h
0
＝h—
D 7P
∴h＝
h
0
＋
D 7P
≥23＋
18
+5+ 7 ×1
5
＝27（m）
∵
h
xB
＝17m＞
h 2
∴ rxB ＝（h— hxB ）P＝（27—14）×1＝13（m）
连接 XM 则 XM = （3 + 5）2 + 62 ＝10（m）＜ rxB
（2）根据耦合系数的定义，上导线对中导线的耦合系数为
K＝ Z12 ＝ 110.75 ＝0.238 Z11 465.81
8、110kV 单回路架空线，杆塔布置如图所示，图中尺寸单位为 m，导线直径 21.5mm，
2× du 2q
2 ×12
dt
max
5、A、B、C 三个物体的高分别为 17m、14m 和 11m，布置及尺寸如图所示，图中
尺寸单位为米。为保护 A、B、C 三个物体免遭直击雷的侵袭，试设计避雷针的保
护方案（即确定避雷针的安装位置、根数、求出其高度）
解：要使 ABC 内的物体受到保护，必须满足 bx ＝1.5（ h0 — h xA ）≥6
α1
=
2Z0 Z1 + Z0
=
2 × 50 350 + 50
=
1 4
β1
=
Z1 — Z0 Z1 + Z0
=
350 — 50 350 + 50
=
3 4
α2
=
2Z2 Z2 + Z0
高电压技术
高电压技术高电压技术是电力系统中的重要领域，涉及到电力输配、电力设备、电力安全等方面。
本文将介绍高电压技术的基本概念、应用领域以及未来的发展趋势。
一、高电压技术的基本概念高电压技术是指在电力系统中，对电压进行控制、检测和保护的一门技术。
电压是电力系统中的重要参数之一，它决定了电力传输的范围和效率。
高电压技术主要是针对高压电力设备和高压输电线路的设计、运行和维护，旨在确保电力系统的安全稳定运行。
在电力系统中，一般将电压分为低压、中压和高压三个级别。
低压一般指1000伏以下的电压，主要用于民用电力供应和室内设备。
中压一般指1000伏到11000伏之间的电压，主要用于城市电网和工业电力供应。
而高压则指11000伏及以上的电压，主要用于长距离输电和电力设备供电。
高电压技术主要涉及到高压输电、绝缘技术、电力设备的耐压试验等方面。
二、高电压技术的应用领域高电压技术在电力系统中有着广泛的应用领域。
首先是高压输电，高电压技术能够确保远距离电力输送的稳定性和有效性。
通过提高电压等级，可以减小线路上的传输损失，降低电力损耗。
其次是电力设备供电，高电压技术可以保证电力设备正常运行，提高设备的效率和可靠性。
另外，高电压技术还用于电磁场辐射的控制、输电线路的绝缘和保护等。
在工业领域中，高电压技术主要应用于电力设备的制造和维护。
例如，变压器、继电器、断路器等电力设备都离不开高电压技术的支持。
高电压技术能够提供安全可靠的电力供应，确保电力设备的正常运行。
此外，高电压测试也是电力设备质量检验的必要环节，通过对设备的耐压试验，可以评估设备的性能和可靠性。
三、高电压技术的发展趋势随着科技的不断进步和电力需求的增长，高电压技术也在不断发展和创新。
未来，高电压技术的发展趋势主要体现在以下几个方面：1. 高压直流输电技术的应用。
高压直流输电技术可以将电力损耗降到最低，提高电力传输的效率。
未来，随着电力需求的增长和跨区域输电的需要，高压直流输电技术将得到更广泛的应用。
国网考试总结-高电压技术
变压器绕组中的波过程1、 变压器绕组的波过程 （过电压）出现在绕组的主绝缘 （对地和对其它两相绕组的绝缘）和纵绝缘（匝间、 层间、线饼间等绝缘）上。
2、 变压器绕组的波过程和下列三个因素有关：绕组的接法、中性点接地方式、进波情况（一相、两相，三 相）。
星形接法中性点接地，星形接法中性点不接地三相同时进波 星形接法中性点不接地一相进波、三角形接法单相绕组的波过程、 1、 和线路波过程的区别：变压器绕组中的波过程不应以行波传播的概念来处理，而是以一些列振荡形成的 驻波的方法来处理。
2、 中性点接地方式对初始电压分布影响不大，初始最大电位梯度出现在绕组首端，其值为 U0 a 13、 中性点接地，最大电压出现在绕组首端约 1/3处，其值约为1.4U0 ;中性点不接地，最大电压出现在绕组 末端，其值为1.9U0 （理论值为2.0U0）三角形接法1、 一相进波：2、 两相或三相进波：振荡中最大电压出现在每相绕组的中部，其值接近于 波在变压器绕组间的传递1、 变压器绕组间的感应（传递）过电压包括静电感应电压和电磁感应电压。
2、 静电感应电压：通过绕组间的电容耦合传递，和变比无关。
高压绕组进波时，低压绕组空载开路时需要进行防护，可在低压绕组任一相出线上接一只避雷器。
（对低压绕组造成危害）3、 电磁感应电压：通过磁耦合产生，和变比、绕组接法、进波相数有关。
低压绕组进波时，对高压绕组有 危害，高压绕组每相安装一只避雷器（总共三只） 变压器保护1、 变压器外部保护的目的：降低入侵电压波的幅值和陡度。
2、 内部保护：减弱振荡、使绕组的绝缘结构和过电压分布的状况相适应3、 内部保护方法：补偿对地电容电流（横向补偿）、增大纵向电容（纵向补偿，其实质是减小 K0 ,即减小 从而降低初始最大电位梯度）。
1U0为进波的幅值，氓变压器绕组的空间系数，CO 为单位长度对地电容，K0为单位长度匝间电容，1为绕组长度4、补偿对地电容的方法：采用静电屏、静电环、静电匝；增大纵向电容的方法：采用纠结式绕组和内屏蔽 式绕组。
高压电技术
为便于比较，将上述各种极化列为下表
极化种类
产生场合
所需时间
能量损耗
产生原因
电子式极化 任何电介质
10-15 s
离子式极化
离子式结构电 介质
10-13 s
偶极子极化 极性电介质 10-10～10-2 s
夹层极化
多层介质的交 界面
10-1 s～数小时
电介质(dielectric)： ----在电场中能产生极化的物质，指通常条件下导电性能极差、 在电力系统用作绝缘的材料。 ----极化是指物质中电荷分离形成耦极子的过程
电介质－从贮存电能的角度看 绝缘材料－从隔离电流角度看
气体电介质
电介质 液体电介质
固体电介质
1 电介质的极化、电导和损耗
一.电介质的极化(dielectric polarization) 和介电常数
1. 极化：在外加电场的作用下，电介质中的正、负 电荷沿电场方向作有限位移或转向，形成电矩（偶 极矩）
极化对介电常数的影响：
束缚电荷
U
Q´
Q0 C0U
Q Q0 Q CU
相对介电常数： relative dielectric constant
r
Q Q0
C C0
2. 电介质的极化种类
电子式极化
cS段：随着外加电场的增大，碰撞电离愈激烈，带电粒子数 目呈指数增长，电流增大更快；
S点后：当电压增大到U0时， 过程产生的二次电子足够多， 能接替外界电离因子产生的初始电子的作用，即转为自持放 电阶段，气隙击穿，表现为电流急剧增大，并伴有发光、发 声等现象，气隙转入良好的导电状态。
二.电子崩的形成： 带电粒子在电子崩中的分布：
国网考试总结-高电压技术
变压器绕组中的波过程1、变压器绕组的波过程（过电压）出现在绕组的主绝缘（对地和对其它两相绕组的绝缘）和纵绝缘（匝间、层间、线饼间等绝缘）上。
2、变压器绕组的波过程和下列三个因素有关：绕组的接法、中性点接地方式、进波情况（一相、两相，三相）。
单相绕组的波过程：星形接法中性点接地，星形接法中性点不接地三相同时进波三相绕组的波过程：星形接法中性点不接地一相进波、三角形接法单相绕组的波过程、星形接法中性点接地1、和线路波过程的区别：变压器绕组中的波过程不应以行波传播的概念来处理，而是以一些列振荡形成的驻波的方法来处理。
2、中性点接地方式对初始电压分布影响不大，初始最大电位梯度出现在绕组首端，其值为U0α13、中性点接地，最大电压出现在绕组首端约l/3处，其值约为1.4U0；中性点不接地，最大电压出现在绕组末端，其值为1.9U0（理论值为2.0U0）星形接法中性点不接地1、初始最大电位梯度出现在绕组首端，中性点电位接近于零。
2、稳态电压分布取决于电阻3、单相进波：中性点电位为U0/3，振荡过程中性点电位最大为2U0/3。
4、两相进波：中性点电位为U02/3，振荡过程中性点电位最大为4U0/3。
5、三相进波：中性点最大电压为2U0.三角形接法1、一相进波：最大电压出现在绕组首端约l/3处，其值约为1.4U0（相当于单相绕组中性点接地）2、两相或三相进波：振荡中最大电压出现在每相绕组的中部，其值接近于2U0.波在变压器绕组间的传递1、变压器绕组间的感应（传递）过电压包括静电感应电压和电磁感应电压。
2、静电感应电压：通过绕组间的电容耦合传递，和变比无关。
高压绕组进波时，低压绕组空载开路时需要进行防护，可在低压绕组任一相出线上接一只避雷器。
（对低压绕组造成危害）3、电磁感应电压：通过磁耦合产生，和变比、绕组接法、进波相数有关。
低压绕组进波时，对高压绕组有危害，高压绕组每相安装一只避雷器（总共三只）。
变压器保护1、变压器外部保护的目的：降低入侵电压波的幅值和陡度。
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液体电介质有矿物绝缘油、合成绝缘油和植物 油三大类。实际应用中，也常使用混合油，即用两 种或两种以上的绝缘油混合成新的绝缘油，以改善 某些特性，例如耐燃性、析气性、自熄性、局部放 电特性等。 本章主要从极化、电导、损耗和击穿等多方面 介绍液体电介质的绝缘特性。
本章内容
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第2章 液体的绝缘特性与 介质的电气强度
液体电介质又称绝缘油，在常温下为液态，在 电气设备中起绝缘、传热、浸渍及填充作用，主 要用在变压器、油断路器、电容器和电缆等电气 设备中。在断路器和电容器中的绝缘油还分别有 灭弧和储能作用。
液体电介质电气强度比气体的高；用液体介质 代替气体介质制造的高压电气设备体积小，节省材 料；液体介质大多可燃，易氧化变质，导致电气性 能变坏。 电气设备对液体介质的要求： 电气性能好，如绝缘强度高、电阻率高、介质 损耗及介电常数小（电容器则要求介电常数高）； 散热及流动性能好，即粘度低、导热好、物理 及化学性质稳定、不易燃、无毒等。