高电压工程实验报告

沿面放电实验

（一）实验目的：

1．了解沿面放电的基本概念。

2．研究介质沿面放电的基本现象及影响沿面放电的一些因素。

（二）实验内容：

固体介质处于不均匀电场中，且介质界面电场具有强垂直分量。当所加电压还不高时，电极附近首先出现电晕放电，然后随着所加电压的不断升高，放电区域逐渐变成由许多平行的火花细线组成的光带，即出现辉光放电。火花细线的长度随着电压的升高而增大，当电压超过某一临界值后，放电性质发生变化，出现滑闪放电。当电压再升高一些，放电火花就将到达另一电极，发生沿面闪络。

仔细观察沿面放电的整个过程，了解各个阶段沿面放电现象的特点，并阐明发生沿面放电现象的原理。

（三）实验用仪器设备：

1．800kV无局放工频试验变压器

2．JJFB－1交流峰值电压表

3．平板式电极（小圆柱和平板为电极）

（四）实验用详细线路图或其它示意图：

图1 沿面放电试验线路图

图2 平板式电极（小圆柱和平板为电极）

（五）实验有关原理及原始计算数据，所应用的公式：实验的有关原理请参考文献[4]和上述（四）中部分实验的原理图。（六）实验数据记录：

（七）实验结果的计算及曲线：

本次实验沿面放电分为三个阶段：电晕放电、辉光放电和滑闪放电。

图3 电晕放电阶段图4 辉光放电阶段图5 滑闪放电阶段

（八）对实验结果、实验中某些现象的分析讨论：

思考并完成下述问题：

1．进行高电压试验时为什么要特别注意安全？应采取那些安全措施？

（1）因为在高电压下工作，由于疏忽，人体与带高电压设备部分的距离小于安全距离时极可能发生人身伤亡事故；因错接试验电路或错加更高的试验电压很可能使试验设备或被试设备发生损坏。

（2）为了保证实验安全的进行，可采取以下安全措施：

○1充分做好实验前的准备工作，拟定好实验方案，严格按照相关规程和实验老师的的指导进行实验；

○2多人协同工作，明确分工，同时相互提醒，也可专设一人负责安全监察；

○3实验中，全体人员必须思想集中，全神贯注，不能闲聊、随意走动，更不可随意触碰；

○4时刻注意与带电高压设备保持安全距离；等。

2．沿面放电共有哪几种类型？各种沿面放电类型有什么特点？

沿面放电根据固气交界面上的电场分布情况可以分为以下三种类型：

（1）均匀和稍不均匀电场中的沿面放电。固体介质处于均匀电场中，且界面与电力线平行。这种情况在工程上较少遇到，但实际结构中常会遇到介质处于稍不均匀电场中的情况，此时的放电现象与上述均匀电场中的而又很多相似之处。在两平板电极间放入一固体介质，界面与电力线平行，沿面闪络电压要比纯空气间隙的击穿电压降低很多，原先的均匀电场发生了畸变。

（2）极不均匀电场且具有强垂直分量时的沿面放电。会随着电压的逐渐增加，依次出现电晕放电、辉光放电、滑闪放电、闪络的现象。

（3）极不均匀电场中垂直分量很弱时的沿面放电。平均闪络场强比均匀时低得多；由于界面上的电场垂直分量很弱，因而不会出现热电离和滑闪放电；

平均闪络场强大于前一种有滑闪放电时的情况。

3．本次实验的沿面放电属于哪一种放电类型？

本次实验属于极不均匀电场且具有强垂直分量时的沿面放电。玻璃处于极不均匀电场中，且界面电场的垂直分量比平行于表面的切线分量要大得多。

4．本次实验的沿面放电过程中经历了哪几个阶段？各阶段有什么放电特点？

本次实验的沿面放电过程经历了四个阶段：a、当所加电压还不高时，圆柱形电极附近首先出现淡蓝色的光环，即出现电晕放电；b、随着所加电压的不断升高，放电区域逐渐变成由许多平行的火花细线组成的光带，即出现辉光放电；c、火花细线的长度随着电压的升高而增大，当电压超过某一临界值后，放电性质发生变化，出现滑闪放电；d、当电压再升高一些，放电火花就将到达另一电极，发生沿面闪络。

5．提高沿面放电电压的措施有哪些？

（1）采用屏蔽或屏障，使沿固体介质表面的电位分布均匀化；

（2）减小比表面电容，减小固体表面电阻率；

（3）消除绝缘体与电极接触面处的缝隙；

（4）改善高压电极形状，使其曲率半径增大。等等

具体而言，以实心瓷套管为例：

（1）在瓷套的内壁上喷铝，消除气隙两侧的电位差，防止气隙中出现放电现象；（2）加大法兰处瓷套的外直径和壁厚，防止过早地出现滑闪放电；

（2）在法兰处电场较强的瓷套外表面上涂半导体漆或半导体釉，使此处压降逐渐减小，从而防止滑闪放电过早的出现，提高沿面闪络电压；

（4）采用能调节径向和轴向电场分布的电容式套管和绝缘性能更好的充油式套管。等等。

空气间隙放电实验

（一）实验目的：

1．通过试验，掌握直流高电压的测量方法。

2．研究在极不对称电场下，间隙距离和极性条件对不同间隙击穿电压的影响。

（二）实验内容：

1．测量在的直流高电压作用下，棒――板间隙的击穿电压和间隙距离的关系。

A：棒为正极性时，极间距离为2、3、4 cm。

B：棒为负极性时，极间距离为2、3、4 cm。

2．测量在直流高电压作用下，棒――棒间隙的击穿电压和间隙距离的关系。

棒――棒时，极间距离为2、3、4 cm。

（三）实验用仪器设备：

1．间隙放电本体及控制台

2．50kV试验变压器

3．100kV静电电压表

4．1000pF电容器

（四）实验用详细线路图或其它示意图：

图1 直流高电压原理图

图2 各种电极间的空气间隙

图3 棒――板气隙中的电场畸变

（五）实验有关原理及原始计算数据，所应用的公式：实验的有关原理请参阅参考文献[2]、[4]和上述（四）中部分实验的原理图。

实验的原始数据：

击穿电压值从静电电压表上直接读取。

（六）实验数据记录：

（七）实验结果的计算及曲线：

在同一坐标轴下画出正棒――板、负棒――板、棒――棒三种空气间隙的击

（八）对实验结果、实验中某些现象的分析讨论：

思考并完成下述问题：

1．进行高电压试验时为什么要特别注意安全？应采取那些安全措施？

（1）因为在高电压下工作，由于疏忽，人体与带高电压设备部分的距离小于安全距离时极可能发生人身伤亡事故；因错接试验电路或错加更高的试验电压很可能使试验设备或被试设备发生损坏。

（2）为了保证实验安全的进行，可采取以下安全措施：

○1充分做好实验前的准备工作，拟定好实验方案，严格按照相关规程和实验老师的的指导进行实验；

○2多人协同工作，明确分工，同时相互提醒，也可专设一人负责安全监察；

○3实验中，全体人员必须思想集中，全神贯注，不能闲聊、随意走动，更不可随意触碰；

○4时刻注意与带电高压设备保持安全距离；等。