高电压技术(全套)
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高电压技术第一章
必要条件是电子崩发展到足够的程度，电子崩中的 空间电荷足以使原电场明显畸变，加强电子崩崩头和崩 尾处的电场；另一方面电子崩中电荷密度很大，所以复 合频繁，放射出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，放电就可由空间光 电离自行维持。
❖ 复合的质点相对速度越大，复合概率越小。 ❖ 复合过程要阻碍放电的发展，但在一定条件下又可
因复合时的光辐射加剧放电的发展。 ❖ 放电过程中绝大多数是正、负离子之间复合，参加
复合的电子绝大多数先形成负离子再与正离子复合。
3 汤逊理论和流注理论
非自持放电和自持放电
低气压下均匀电场自持放电的汤逊理论 3.1 汤逊理论和
碰撞电离 电子碰撞电离－α 正离子碰撞电离－β
光电离 热电离
正离子碰撞阴极－γ 光电效应 强场发射 热电子发射
2.2 带电质 电场作用下气体中带电质点的定向运动 点消失 带电质点的扩散 带电质点的复合
2.1 气体中带电质点的产生
气体原子的激发和游离
施加能量 W > Wi 自由电子
电离
施加能量 施加能量
1.2 气体放电的主要形式
常见放电形式 辉光放电 电晕放电 刷状放电 电弧放电
❖ 注意：电晕放电时气隙未击穿，而辉光放电、火花放 电、电弧放电均指击穿后的放电现象，且随条件不同， 这些放电现象可相互转换。
2 气体中带电质点的产生和消失
空间电离
气体放电 发展过程
2.1 带电质 点产生
表面电离
高气压下均匀电场自持放电的 流注理论
流注的形成和发展示意图
高气压下均匀电场自持放电的 流注理论（续1）
a) 起始电子发生碰撞电离形成初始电子崩；初崩发展到阳极， 正离子作为空间电荷畸变原电场，加强正离子与阴极间电 场，放射出大量光子；
❖ 复合的质点相对速度越大，复合概率越小。 ❖ 复合过程要阻碍放电的发展，但在一定条件下又可
因复合时的光辐射加剧放电的发展。 ❖ 放电过程中绝大多数是正、负离子之间复合，参加
复合的电子绝大多数先形成负离子再与正离子复合。
3 汤逊理论和流注理论
非自持放电和自持放电
低气压下均匀电场自持放电的汤逊理论 3.1 汤逊理论和
碰撞电离 电子碰撞电离－α 正离子碰撞电离－β
光电离 热电离
正离子碰撞阴极－γ 光电效应 强场发射 热电子发射
2.2 带电质 电场作用下气体中带电质点的定向运动 点消失 带电质点的扩散 带电质点的复合
2.1 气体中带电质点的产生
气体原子的激发和游离
施加能量 W > Wi 自由电子
电离
施加能量 施加能量
1.2 气体放电的主要形式
常见放电形式 辉光放电 电晕放电 刷状放电 电弧放电
❖ 注意：电晕放电时气隙未击穿，而辉光放电、火花放 电、电弧放电均指击穿后的放电现象，且随条件不同， 这些放电现象可相互转换。
2 气体中带电质点的产生和消失
空间电离
气体放电 发展过程
2.1 带电质 点产生
表面电离
高气压下均匀电场自持放电的 流注理论
流注的形成和发展示意图
高气压下均匀电场自持放电的 流注理论（续1）
a) 起始电子发生碰撞电离形成初始电子崩；初崩发展到阳极， 正离子作为空间电荷畸变原电场，加强正离子与阴极间电 场，放射出大量光子；
高电压技术
h) t
l
1
v
v
(s)，到达A点。
《高电压技术》第九讲 17
第八章 电力系统防雷保护
雷击档距中央的避雷线
当t1<T1时，UA在t1时刻达到 最大值，此时
Z l U g a (kV )
A 4v
取Zg≈350Ω， v≈0.75c=225m/us，
a=30kA/us
350 l
U
30 11.7 l (kV )
作用在绝缘子串上的合成电压u 为：
li
u u u u
li
a
1
i
《高电压技术》第九讲 26
第八章 电力系统防雷保护
雷击杆塔
作用在绝缘子串上的合成电压u 为：
li
u u u u
li
a
1
i
h
U U kU U (1 g k )
li
a
top
i
h0
c
I[(1
0 i(g)
i(c)
h0
c
Ih 25 c
(1
h g
k
)
s
h0
c
雷击塔顶时类似，导线上的感应过电压公式分别为：
U ah
i
c
h
U ah (1 g k )
i
c
h0
c
a为感应过电压系数，≈I/2.6
《高电压技术》第九讲 10
第八章 电力系统防雷保护
第一节 架空输电线路防雷保护
3、线路耐雷性能的分析计算
U i(c)
g
h
c
由于避雷线接地，可以设想在避雷线上有一“－Ui(g)”电压，使 避雷线保持零电位，而由于避雷线与导线间的耦合作用，此设想 的“－Ui(g)”将在导线上产生耦合电压 “－k0Ui(g)” 。
高电压技术全套ppt课件
弱电场——电场强度比击穿场强小得多 会出现：极化、电导、介质损耗等。
强电场——电场强度等于或大于放电起始场强或击穿 场强：
会出现：激励、电离导致放电、闪络、击穿等。
原子的激励
激励(激发)——原子在外界因素（电场、高温等） 的作用下，吸收外界能量使其内部能量增加，原子 核外的电子将从离原子核较近的轨道上跳到离原子 核较远的轨道上去的过程。
电离能（Wi）——使稳态原子或分子中结合最松弛 的那个电子电离出来所需要的最小能量。（电子伏
eV）
1eV＝1V×1.6×10-19C＝1.6×10-19J（焦耳）
1V电压
qe：电子的电荷（库伦）
注意 原子的电离过程产生带电粒子。
原子的激励与电离的关系
➢ 原子发生电离产生带电粒子的两种情况：
带电质点(电子、负离子或正离子)
一、带电质点的产生 二、带电质点的消失
一、带电质点的产生
带电质点的来源：游离 1.定义 游离:中性质点获得外界能量分解出带电质点的过程。 游离能（Wi） ：使中性质点发生游离所需的能量。 2.游离的分类 （一）空间游离：碰撞游离、光游离、热游离。 （二）表面游离：热电子发射、二次发射、光发射、
1、电介质的分类
A:按介质形态分： ➢ 气体电介质 ➢ 液体电介质 ➢ 固体电介质
其中气体最常见。气体介质同其它介质相比，具有在 击穿后完全的绝缘自恢复特性（自恢复绝缘），故应用 十分广泛。
输电线路以气体 作为绝缘材料
变压器相间绝缘以 液体（固体）作为
绝缘材料
电缆是用 固体介质 作为绝缘
高压电气设备中的绝缘介质有气体、液体、固体以及其 它复合介质。由于气体绝缘介质不存在老化的问题，在击穿 后也有完全的绝缘自恢复特性，再加上其成本非常廉价，因 此气体成为了在实际应用中最常见的绝缘介质。
强电场——电场强度等于或大于放电起始场强或击穿 场强：
会出现：激励、电离导致放电、闪络、击穿等。
原子的激励
激励(激发)——原子在外界因素（电场、高温等） 的作用下，吸收外界能量使其内部能量增加，原子 核外的电子将从离原子核较近的轨道上跳到离原子 核较远的轨道上去的过程。
电离能（Wi）——使稳态原子或分子中结合最松弛 的那个电子电离出来所需要的最小能量。（电子伏
eV）
1eV＝1V×1.6×10-19C＝1.6×10-19J（焦耳）
1V电压
qe：电子的电荷（库伦）
注意 原子的电离过程产生带电粒子。
原子的激励与电离的关系
➢ 原子发生电离产生带电粒子的两种情况：
带电质点(电子、负离子或正离子)
一、带电质点的产生 二、带电质点的消失
一、带电质点的产生
带电质点的来源：游离 1.定义 游离:中性质点获得外界能量分解出带电质点的过程。 游离能（Wi） ：使中性质点发生游离所需的能量。 2.游离的分类 （一）空间游离：碰撞游离、光游离、热游离。 （二）表面游离：热电子发射、二次发射、光发射、
1、电介质的分类
A:按介质形态分： ➢ 气体电介质 ➢ 液体电介质 ➢ 固体电介质
其中气体最常见。气体介质同其它介质相比，具有在 击穿后完全的绝缘自恢复特性（自恢复绝缘），故应用 十分广泛。
输电线路以气体 作为绝缘材料
变压器相间绝缘以 液体（固体）作为
绝缘材料
电缆是用 固体介质 作为绝缘
高压电气设备中的绝缘介质有气体、液体、固体以及其 它复合介质。由于气体绝缘介质不存在老化的问题，在击穿 后也有完全的绝缘自恢复特性，再加上其成本非常廉价，因 此气体成为了在实际应用中最常见的绝缘介质。
高电压技术(全套课件)
高电压技术
信息工程学院电气教研室
绪论
一．内容与范畴
高电压技术是电工学科的一个重要分支，它涉及到 数学、物理、化学、材料等基础学科，主要研究高电压 （强电场）下的各种电气物理问题。20世纪60年代以来， 高电压技术一直不断吸收其他学科尤其是新科技领域的 成果，促进自身发展；也促进了电力传输、大功率脉冲 技术、激光技术、核物理等科技领域的发展，显示出强 大的活力。
四.重点和难点
课程的重点包括： 汤逊理论和流注理论等气体放电的基本理论、电场
型式及其与击穿特性的关系、液体和固体电介质的 绝缘特性； 绝缘特性的测量方法、电气设备的高电压试验设备及 原理； 线路和绕组中的波过程、电力系统中的过电压及其防 护、绝缘配合。
课程的难点是：
汤逊、流注气体放电理论的理解； 电介质的极化、电导和损耗的物理概念及其工
当不存在外电场时，电子云的 中心与原子核重合，此时电矩为 零．当外加一电场，在电场力的 作用下发生电子位移极化．当外 电场消失时，原子核对电子云的 引力又使二者重合，感应电矩也 随之消失。
电场中的所有电介质内都存在 电子位移极化。
二、离子位移极化
在由离子结合成的电介质内，外电场的作用除促使
各个离子内部产生电子位移极化外还产生正、负离子相对位移而
二 .课程内容
第一篇 各类电介质在高电场下的特性 教学内容：气体放电的基本物理过程；气体介质的 气强度；液体和固体介质的电气特性。
第二篇 电气设备绝缘试验技术 教学内容：电气设备绝缘预防性试验；绝缘的高电压 试验。
第三篇 电力系统过电压与绝缘配合 教学内容：输电线路和绕组中的波过程；雷电放电与 防雷保护装置；电力系统的防雷保护；内部过电压； 电力系统绝缘配合。
信息工程学院电气教研室
绪论
一．内容与范畴
高电压技术是电工学科的一个重要分支，它涉及到 数学、物理、化学、材料等基础学科，主要研究高电压 （强电场）下的各种电气物理问题。20世纪60年代以来， 高电压技术一直不断吸收其他学科尤其是新科技领域的 成果，促进自身发展；也促进了电力传输、大功率脉冲 技术、激光技术、核物理等科技领域的发展，显示出强 大的活力。
四.重点和难点
课程的重点包括： 汤逊理论和流注理论等气体放电的基本理论、电场
型式及其与击穿特性的关系、液体和固体电介质的 绝缘特性； 绝缘特性的测量方法、电气设备的高电压试验设备及 原理； 线路和绕组中的波过程、电力系统中的过电压及其防 护、绝缘配合。
课程的难点是：
汤逊、流注气体放电理论的理解； 电介质的极化、电导和损耗的物理概念及其工
当不存在外电场时，电子云的 中心与原子核重合，此时电矩为 零．当外加一电场，在电场力的 作用下发生电子位移极化．当外 电场消失时，原子核对电子云的 引力又使二者重合，感应电矩也 随之消失。
电场中的所有电介质内都存在 电子位移极化。
二、离子位移极化
在由离子结合成的电介质内，外电场的作用除促使
各个离子内部产生电子位移极化外还产生正、负离子相对位移而
二 .课程内容
第一篇 各类电介质在高电场下的特性 教学内容：气体放电的基本物理过程；气体介质的 气强度；液体和固体介质的电气特性。
第二篇 电气设备绝缘试验技术 教学内容：电气设备绝缘预防性试验；绝缘的高电压 试验。
第三篇 电力系统过电压与绝缘配合 教学内容：输电线路和绕组中的波过程；雷电放电与 防雷保护装置；电力系统的防雷保护；内部过电压； 电力系统绝缘配合。
高电压技术-精选
小部分使空气发生电离、激励和光辐射 大部分使雷道周围空气突然膨胀、产生巨响
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高电压技术
第五章 雷电放电及防雷保护装置
第一节 雷电放电和雷电过电压
四．雷电过电压的形成
1. 雷电放电计算模型
S闭合前（先导放电）A点电
u0 i0
位为0
先导放电通道具有分布参 数特征，称为雷电通道， 其波阻抗为Z0(300Ω)
高电压技术
第五章 雷电放电及防雷保护装置
高电压技术
第五章 雷电放电及防雷保护装置
本章主要内容
第一节 第二节
雷电放电和雷电过电压 防雷保护装置
2/42
高电压技术
第五章 雷电放电及防雷保护装置
第一节 雷电放电和雷电过电压
雷电放电在电力系统中的危害 雷电过电压：造成电力系统绝缘故障和停电事故 的主要原因之一； 巨大雷电流：有可能使被击物体炸毁、燃烧、使 导体熔断或通过电动力引起机械损坏。
k0 —避雷线和导线间的 耦合系数
hc—导线平均对地高度 s—雷击点与线路之间距离
② 雷击于塔顶等紧靠导线的接地物体
Ui
ahc
1hhcg
k0
(kV)
返回 20/42
高电压技术
第五章 雷电放电及防雷保护装置
第二节 防雷保护装置
一．避雷针和避雷线
1. 避雷针
作用：直击雷保护
避雷针的保护原理 实质上是引雷作用，它能对雷电场产生一个附加电场(由 雷云对避雷针产生静电感应引起的)使雷电场畸变，而将 雷云的放电通道吸引到避雷针本身，由避雷针及与它相 连的引下线和接地体将雷电流安全导入大地，使附近建 筑物和设备免受直接雷击。
i Ri
O
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高电压技术
第五章 雷电放电及防雷保护装置
第一节 雷电放电和雷电过电压
四．雷电过电压的形成
1. 雷电放电计算模型
S闭合前（先导放电）A点电
u0 i0
位为0
先导放电通道具有分布参 数特征，称为雷电通道， 其波阻抗为Z0(300Ω)
高电压技术
第五章 雷电放电及防雷保护装置
高电压技术
第五章 雷电放电及防雷保护装置
本章主要内容
第一节 第二节
雷电放电和雷电过电压 防雷保护装置
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高电压技术
第五章 雷电放电及防雷保护装置
第一节 雷电放电和雷电过电压
雷电放电在电力系统中的危害 雷电过电压：造成电力系统绝缘故障和停电事故 的主要原因之一； 巨大雷电流：有可能使被击物体炸毁、燃烧、使 导体熔断或通过电动力引起机械损坏。
k0 —避雷线和导线间的 耦合系数
hc—导线平均对地高度 s—雷击点与线路之间距离
② 雷击于塔顶等紧靠导线的接地物体
Ui
ahc
1hhcg
k0
(kV)
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高电压技术
第五章 雷电放电及防雷保护装置
第二节 防雷保护装置
一．避雷针和避雷线
1. 避雷针
作用：直击雷保护
避雷针的保护原理 实质上是引雷作用，它能对雷电场产生一个附加电场(由 雷云对避雷针产生静电感应引起的)使雷电场畸变，而将 雷云的放电通道吸引到避雷针本身，由避雷针及与它相 连的引下线和接地体将雷电流安全导入大地，使附近建 筑物和设备免受直接雷击。
i Ri
O
高电压技术(详细版)
1. 气体中带点质点的产生，激发与游离2. 游。
离的方式有：碰撞游离、光游离、热游离和表面游离。
3. 由碰撞银翼的游离称为碰撞游离。
气体在热状态下引起的游离过程称为热游离。
电子从金属电极表面逸出来的过程称为表面游离4。
. 导致带点质点从游离区域消失或者削弱的过程称为去游离。
去游离的方式：带点质点的扩散，带点质点的复合以及电子的附着效应5。
. 汤逊放电理论认为放电起始于有效电子通过碰撞形成电子崩，通过正离子撞击阴极，不断从阴极金属表面溢出自由电子来弥补引起电子碰撞游离所需的有效电子。
适用于低气压、短间隙均匀电场中的气体放电过程和现象6。
. 气体间隙的击穿电压 UF 是气体压力 P 和间隙距离S 乘积的函数 ,这一规律称为巴申定律7. 流注理论认为放电起始于有效电子通过碰撞形成电子崩，形成电子崩后，由于正负空间电荷对电场的畸变作用导致正负空间电荷的复合，复合过程中所释放的光能又引起光游离，光游离结果所得到的自由电子又引起新的碰撞游离，形成新的电子崩且汇合到最初电子崩中构成流注通道。
适用于大气压下，非短间隙均匀电场中的气体放电过程和现. 电子崩一个电子在电场作用下由阴极向阳极运动时，将与气体原子(或分子)碰撞，如果电场很强、电子的能量足够大时 ,会发生碰撞电离，使原子分解为正离子和电子 ,此时空间出现两个电子。
这两个电子又分别与两个原子发生碰撞电离，出 4 个自由子。
如此进行下去 ,空间中的自由电子将迅速增加类似于电子雪崩，故名，电子崩9。
. 非自持放电：当外加电压较低时，只有由外界电离因素所造成的带电粒子在电场中运动而形成气体放电电流，一旦外界电离作用停止，气体放电现象即随之中断，这种放电称为非自持放1电0. U50%就是在该冲击电压作用下，放电的概率为50%。
其可用来反应绝缘耐受冲击电压的能力11. 。
同一波形。
不同幅值的冲击电压作用下，间隙上出现的电压最大值和放电时间的关系曲线称为间隙的伏秒特性曲线。
高电压技术
• • • •
第四章 发电厂、变电所雷闪过电压的防护 第一节 概述 第二节 发电厂和变电所的直击雷防护 第三节 变电所侵入波过电压防护 第四节 变电所的进线段保护 第五节 三绕组变压器、自耦变压器及变压 器中性点的防雷保护 第六节 旋转电机的防雷保护 第七节 GIS的过电压保护 第五章 电力系统工频电压升高 第一节 概述
图4-29 雷电波袭击自耦变压器时的过电压 (a)高压端A进波；(b)中压端A′进波 1—起始分布；2—稳态分布；3—最大电位包络线
图4-30 保护自耦变压器的避雷器配置 (a)一般避雷器配置；(b)“自耦”避雷器配置
• 四、变压器中性点的保护 • 第六节 旋转电机的防雷保护 • 一、旋转电机防雷保护的特点
• 二、雷击塔顶时输电线上的感应过电压
• 第二节 雷绕击于导线时的过电压 • 一、绕击率
• 二、绕击过电压的计算
图3-1 保护角α
图3-2 绕击导线
• 三、绕击耐雷水平
• 第三节 反击过电压
• 一、塔顶电位
图3-3 计算塔顶电位的等值电路
• 二、导线电位 • 三、绝缘子链上的电压和绝缘子链的闪络
图2-4 单根避雷线的保护范围
图2-5 两根等高避雷线的保护范围及保护角
• 第二节 保护间隙、管型避雷器
图2-6 保护电器作用原理示意图 1—保护间隙；2—管型避雷器；3—阀型避雷器； 4—金属氧化物避雷器；5—被保护电气设备
图2-7 132kV变压器的伏秒特性
图2-8 间隙、避雷器等保护电 器对变压器的保护作用
图4-8 有多条出线时母线电压的计算
图4-9 输电线路损耗对波形的畸变作用
• 二、避雷器的保护作用
图4-10 (a)避雷器接在变压器端子上的接线；(b)避雷器电压的图解法
第四章 发电厂、变电所雷闪过电压的防护 第一节 概述 第二节 发电厂和变电所的直击雷防护 第三节 变电所侵入波过电压防护 第四节 变电所的进线段保护 第五节 三绕组变压器、自耦变压器及变压 器中性点的防雷保护 第六节 旋转电机的防雷保护 第七节 GIS的过电压保护 第五章 电力系统工频电压升高 第一节 概述
图4-29 雷电波袭击自耦变压器时的过电压 (a)高压端A进波；(b)中压端A′进波 1—起始分布；2—稳态分布；3—最大电位包络线
图4-30 保护自耦变压器的避雷器配置 (a)一般避雷器配置；(b)“自耦”避雷器配置
• 四、变压器中性点的保护 • 第六节 旋转电机的防雷保护 • 一、旋转电机防雷保护的特点
• 二、雷击塔顶时输电线上的感应过电压
• 第二节 雷绕击于导线时的过电压 • 一、绕击率
• 二、绕击过电压的计算
图3-1 保护角α
图3-2 绕击导线
• 三、绕击耐雷水平
• 第三节 反击过电压
• 一、塔顶电位
图3-3 计算塔顶电位的等值电路
• 二、导线电位 • 三、绝缘子链上的电压和绝缘子链的闪络
图2-4 单根避雷线的保护范围
图2-5 两根等高避雷线的保护范围及保护角
• 第二节 保护间隙、管型避雷器
图2-6 保护电器作用原理示意图 1—保护间隙；2—管型避雷器；3—阀型避雷器； 4—金属氧化物避雷器；5—被保护电气设备
图2-7 132kV变压器的伏秒特性
图2-8 间隙、避雷器等保护电 器对变压器的保护作用
图4-8 有多条出线时母线电压的计算
图4-9 输电线路损耗对波形的畸变作用
• 二、避雷器的保护作用
图4-10 (a)避雷器接在变压器端子上的接线；(b)避雷器电压的图解法
高电压技术(全套课件)
◆电子崩的形成（BC段电流剧增原因）
图1-5 均匀电场中的电子崩计算
电子碰撞电离系数α：代表一个电子沿电场方 向运动1cm的行程中所完成的碰撞电离次数 平均值。
dn ndx
dn dx
n
x
n n0e0 dx
n n0e x
n n0ed
n n n0 n0 (ed 1)
◆影响碰撞电离的因素
● 除了电力工业、电工制造业外，高电压技术 目前还广泛应用于大功率脉冲技术、激光 技术、核物理、等离子体物理、生态与环 境保护、生物学、医学、高压静电工业应 用等领域。
第一篇 电介质的电气强度
第一章 气体放电的基本物理过程
第一节 带电粒子的产生和消失 第二节电子崩 第三节 自持放电条件 第四节 起始电压与气压的关系 第五节 气体放电的流注理论 第六节 不均匀电场中的放电过程 第七节 放电时间和冲击电压下的气隙击穿 第八节 沿面放电和污闪事故
《高电压技术》
绪论
● 高电压技术主要研讨高电压(强电场)下的各种电气物理问题。 ● 高电压技术的发展始终与大功率远距离输电的需求密切相关。 ● 对于电力类专业的学生来说，学习本课程的主要目的是学会正确处理电力系统中过电压与绝 缘这一对矛盾。 ● 为了说明电力系统与高电压技术的密切关系， 以高压架空输电线路的设计为例，在图 0-1中 列出了种种与高电压技术直接相关的工程问题。
在大气压和常温下,电子在空气中的平均自由行程长度的数 量级为10-5cm 。
◆ 带电粒子的运动
● 带电粒子的迁移率：该粒子在单位场强（1V/m) 下沿电场方向的漂移速度。
k v E
电子的迁移率远大于离子的迁移率
● 扩散：在热运动的过程中，粒子会从浓度较大的 区域向浓度较小的区域运动，从而使其浓度分布均 匀化的物理过程。
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有秩序，因此，从宏观而言，对外并不呈现合成电矩。
当有外电场时，由于电场力的作用，每个分子的固有偶极
矩就有转向与外电场平行的趋势，其排列呈现一定的秩序。但是受分子
热运动的干扰，这种转向有秩序的排列只能达到某种程度，而不能完全。
对外呈现出宏观电矩。
.
四、空间电荷极化
G1
G2
C1
C2
U
图1-4 双层电介质的极化模型
效果：消弱外电场，使电介质的等值电容增大。 物理量：介电常数 类型：电子位移极化； 离子位移极化；
转向极化； 空间电荷极化。
.
一、 电子位移极化
E
RRi-q来自O’qO图1-1 电子位移极化
一切电介质都是由分子组成， 分子又是由原子组成，每个原子 都是由带正电荷的原子核和围绕 核带负电荷的电子云构成。
.
§1.0 电力系统的绝缘材料
绝缘的作用：
绝缘的作用是将电位不等的导体分隔开，使其没有电 气的联系并能保持不同的电位。
分类：
气体绝缘材料：空气，SF6气体等 固体绝缘材料：陶瓷，橡胶，玻璃，绝缘纸等 液体绝缘材料：变压器油 混合绝缘：电缆，变压器等设备
.
§1.1 电介质的极化
定义：电介质在电场作用下产生的束缚电荷的弹 性位移和偶极子的转向位移现象，称为电 介质的极化。
①绝缘试验（固、液、气体） ——在电场作用下的电气物
理性能和击穿的理论、规律。 ②高压试验——判断、监视绝
缘质量的主要试验方法。
2.电力系统的过电压：
③过电压及其防护——过电压
的成因与限制措施。
.
三．中国电力系统电压等级的划分与分类
交流系统
▪ 高压（HV）：1KV～220KV， 包括：10KV，35KV，110KV，220KV
当不存在外电场时，电子云的 中心与原子核重合，此时电矩为 零．当外加一电场，在电场力的 作用下发生电子位移极化．当外 电场消失时，原子核对电子云的 引力又使二者重合，感应电矩也 随之消失。
电场中的所有电介质内都存在 电子位移极化。
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二、离子位移极化
在由离子结合成的电介质内，外电场的作用除促使
各个离子内部产生电子位移极化外还产生正、负离子相对位移而
电介质有气体、固体、液体三种形态，电
介质在电气设备中是作为绝缘材料使用的。一切电介质
在电场的作用下都会出现极化、电导和损耗等电气物理
现象。
电介质的电气特性分别用以下几个参数来
表示：即介电常数εr，电导率γ（或其倒数——电阻率
ρ），介质损耗角正切tgδ，击穿场强 E，它们分别反
映了电介质的极化、电导、损耗、抗电性能。
为了说明的简便，全部参数均只标数值，略去单位。
设C1=1，C2＝2，G1=2，G2=1， U＝3。
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当U作用在AB两端极板上时，其瞬时电容上的电荷和电位
分布，如图1-5(a)所示．整个介质的等值电容为
Ce' q
Q' U
2 3
。
到达稳态时，电容上的电荷和电位分布如图l-5(b)所示。整
个介质的等值电容为
形成的极化，称为离子位移极化。图l-2表示氯化钠晶体的离子位
移极化。 .
三、转向极化
电介质
E
电极
U
U
图l-3 偶极子的转向极化
在极性电介质中，即使没有外加电场，由于分子中正、
负电荷的作用中心不重合。就单个分子而言，就已具有偶极矩，称为固
有偶极矩。但由于分子不规则的热运动，使各分子偶极矩方向的排列没
➢ 该极化伴随着能量损耗。 ➢ 大电容设备进行高压实验后应对设备绝缘进行较长时
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五．课程相关信息
➢ 参考书： 《高电压绝缘技术》，中国电力，严璋，朱德恒 《电网过电压教程》，中国电力，陈维贤 《高电压试验技术》，清华，张仁豫 《高电压技术》，中国电力，赵智大 ➢ 考试：
20%（作业10% +实验10% ）+80%（闭卷笔试） ➢ 答疑安排： 时间：周四下午3:00-5:00 地点：教三楼一楼110室（办公电话：752-2357）
上述的三种极化是带电质
点的弹性位移或转向形成的， 而空间电荷极化的机理则与上 述三种完全不同，它是由带电 质点(电子或正、负离子)的移 动形成的。
最明显的空间电荷极化是 夹层极化。在实际的电气设备 中，如电缆、电容器、旋转电 机、变压器、互感器、电抗器 等的绝缘体，都是由多层电介
质组成的。
如图l-4所示，各层介质的电容分别为C1和C2；各层介质的电导分别为G1 和G2；直流电源电压为U。
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第一篇 高电压绝缘及实验
第一章 第二章 第三章 第四章
电介质的极化、电导和损耗 气体放电的物理过程 气隙的电气强度 固体液体和组合绝缘的电气强度
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第一章 电介质的极化、电导和损耗
第一节 电介质的极化 第二节 电介质的介电常数 第三节 电介质的电导 第四节 电介质中的能量损耗
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§1. 电介质的极化、电导和损耗
▪ 超高压（EHV）：330KV～1000KV， 包括：330KV，500KV，750KV
▪ 特高压（UHV）：1000KV及以上
直流系统
▪ 超高压（EHV）：± 500KV ▪ 特高压（UHV）： ± 800KV
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四．高电压技术在其它领域的应用
➢1．医学：利用高压脉冲体外碎石、治疗癌症； ➢2．农业：高压静电喷药，高电场诱发变异在育种上的应 用； ➢3．环保：高压脉冲放电处理污水，电除尘技术； ➢4．军事：大功率脉冲技术，电磁干扰、电子对抗； ➢5．其它工业：静电喷涂，高压设备制造等。
高电压技术
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绪论 一．内容与范畴
《高电压技术》主要研究高电压（强电场）下的各种电 气物理问题。它起源于20世纪初期，由于大功率、远距 离输电而发展、形成的一门独立学科，属于现代物理学 中电学的一个分支。
学习目的：正确处理电力系统中过电压与绝缘的问题。
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二．高电压技术的研究对象
1.电气设备的绝缘：
C'' eq
Q' U
4 3
。
分界面上堆积的电荷量为+4-1＝+3。
图1-5 双层电介质的电荷与电位分布 （a）暂态分布 （b）稳态分布
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特点
➢ 夹层的存在将会造成电荷在夹层界面上的堆积和等值 电容的增大，这就是夹层极化效应。
➢ 夹层界面上电荷的堆积是通过介质电导G1完成的。高压 绝缘介质的电导通常都是很小的，所以这种极化过程 将是很缓慢的。它的形成时间从几十分之一秒到几分 钟甚至有长达几小时的。因此，这种性质的极化只有 在直流和低频交流电压下才能表现出来。