实验1 空气间隙放电
高电压实验指导书
高电压实验指导书高压实验室编写目录高压实验室实验规程实验一气体放电与极性效应实验实验二沿固体介质表面的放电实验三电容器绝缘电阻和吸收比测量实验四介质损耗正切tgδ的测量实验五电力电缆绝缘电阻和吸收比的测量实验六交流耐压试验实验七接地电阻和土壤电阻率的测量实验八液体电介质的绝缘强度试验实验九局部放电试验实验十泄漏电流与直流耐压试验高压实验室实验规程为了保障人身及设备的安全,凡进入高压实验室进行试验或工作以前,必须仔细学习本规程并在实验或工作中严格遵守,以确保设备及人身安全。
1、在做实验前，同学必须先预习并掌握实验指导书中的内容，实验前由指导教师提问，无准备者不得做实验。
2、实验前每组必先选一位同学为组长，负责指挥全组同学的实验，如负责研究确定实验方案、人员的分工和实验进行过程中的安全等事宜。
3、未经许可，不得动用实验室的设备、仪表、未熟悉本规则及各项设备操作程序者不得进行实验。
4、实验前，应先熟悉设备及线路，检查设备及仪表有无损坏，实验前或实验中如发现损坏，立即报告指导教师。
5、严格执行监护制度，任何人在无监护人时不得进行高压试验工作，监护人发现有不熟悉或违反操作顺序时，有权停止其试验工作。
6、在合电源以前，应先仔细检查线路是否正确，接地是否可靠，各不同电位部分之间的安全距离是否足够，然后再请指导教师检查。
在未经指导老师许可以前，不能私自接通电源。
7、接线经指导教师检查无误后，撤除高压部件（变压器、电容器、电缆等）上的接地线，人员撤出安全围栏关门后，方可接通电源，在合电源时，必须招呼全组同学“注意！合电源！”在合电源后加高压前再招呼“高压有电！”务必使全组同学都能听到，方可以合高压电源，然后按操作顺序进行操作。
8、在实验中操作电源者，应该随时注意电表读数，不得离开岗位，亦不得与旁人闲谈。
如发现异常现象，应立即拉开电源，有问题需要讨论时，也应首先切断电源开关。
9、在实验中不得接近高压电源和带电设备，保持必要的安全距离、以免发生危险。
气体击穿的理论分析和空气间隙绝缘
能级：根据原子中电
子的能量状态，原子
具有一系列可取的确
定能量状态，称为能
级。
.
8
第二节 带电质点的产生
(二) 原子的激励和电离
一次电离：中性原子失去最外 层电子。
激励 复合
原子核 基态电子
电离能
.
电离
9
第二节 带电质点的产生
(二) 原子的激励和电离
气体
N2 O2 CO2 SF6 H2 H2O
电离能 15.5 12.5 13.7 15.6 15.4 12.7
U0
f
( pl,
R1 l
, )
➢ 放电相似定律：不均匀电场中，温度不变时，对于几何相 似间隙，其起始电压是气体压力和决定间隙形状的某个几 何尺寸间乘积的函数。
➢ 气体压力和间隙尺寸反比变化，则起始电压可以不变。
.
51
第五节 不均匀电场中气体击穿的发展过程
三、极不均匀电场中的电晕放电 (一)、电晕放电的一般描述
.
36
第四节 均匀电场中气体击穿的发展过程
三、气体击穿的流注理论—火花击穿的发展 (一)、在电离室中进行放电发展的实验研究
电离室：利用 饱和蒸汽束缚 气体放电形成 的带电粒子， 使放电轨迹得 以记录和显示。
.
37
第四节 均匀电场中气体击穿的发展过程
三、气体击穿的流注理论—火花击穿的发展
E
负极
E3 E2
电晕现象
曲率半径小的电极 尖端发生的蓝紫色 晕光状放电。
极不均匀场的一种 特有的自持放电形 式。
.
52
第五节 不均匀电场中气体击穿的发展过程
三、极不均匀电场中的电晕放电 (一)、电晕放电的一般描述
降雨对棒板（棒棒）空气间隙交流放电特性的影响
第!"卷第#期重庆大学学报$%&'!"(%'#)*#)年#月+%,-./&%012%.345.36.578-95:;+/.')*#)!!文章编号!#***<"=)>")*#)#*#<*")<*A降雨对棒棒#空气间隙交流放电特性的影响蒋兴良#$奚思建#$刘!伟#$袁!耀#$杜!勇)$肖丹华#"#'重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室$重庆@***@@%)'湖北省电力公司超高压输变电公司$武汉@!**"*#收稿日期!)*##<*A <#*基金项目!国家重点基础研究计划资助项目")**D 1E A )@"*!#作者简介!蒋兴良"#D ?#<#$男$重庆大学教授$博士生导师$主要从事高电压绝缘技术&气体放电以及输电线路覆冰及防护工作$"F <G /5&#W &H 5/.3!I 4,'8J ,'I .'摘!要!针对近年来我国输电线路频繁出现风偏闪络事故$分析认为暴雨是造成输电线路风偏闪络的原因之一'通过模拟降雨试验研究降雨强度&雨水电阻率&环境温度对棒棒#空气间隙交流放电特性的影响'试验结果表明!降雨强度&雨水电阻率均使棒棒#空气间隙交流放电电压降低$其中降雨强度对棒板间隙距离>]*'@&*'?&*'A G 的交流放电电压最大降低幅度分别为?'A !c &'"@c &?'*)c $而棒板交流放电电压影响大$对棒板空气间隙交流放电电压升高$其最大变化幅度为A '*!c '关键词!降雨强度%雨水电阻率%环境温度%电极结构%交流放电电压!!中图分类号!CQ ?)#'A 文献标志码!LW *)(&'*5'.)0"$*.*7G2$-5I "0%'5I "0"5#'0$-#$5.)0.24/("*'"0.240.2#"$0%"/3"1#6A *&'(H *+&'#$A "-*()*+&#$!"8>%*#$;81#;+,#$98;,&')$A "129+&(=4+#"#'B :/:8N 8;O /P %-/:%-;%0R %Z 8-C -/.9G 5995%.F 4,5Y G 8.:h B ;9:8GB 8I ,-5:;/.J (8Z C 8I 2.%&%3;$12%.345.36.578-95:;$12%.345.3@***@@$R 'S'125./%)'M ,P 85F M$C -/.9G 5995%.h B ,P 9:/:5%.1%G Y /.;$V 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G的铁板上$且试验在无金属地板的试验大厅里进行$以减少对棒板空气间隙在不同降雨强度&雨水电阻率以及环境温度下的交流放电电压试验数据及大气参数如表#所示'表#中!>为间隙距离%3为大气压强%4/为环境温度%V为降雨强度%()*为校正到)*k的雨水电阻率%UP为交流放电电压%#为标准偏差'表9!人工气候室模拟试验结果及试验环境>*G3*[R/4/*kV*"G G+G5.^##()**"(+I G#U P*[$#*c *'A D='?)#'D*"干燥环境#3)"!'")#'?) *'A D='@)*'@*"淋雨后#3)?@')#*'#? *'A D='?)!')))?*@)"A'!!)'#!!"第#期蒋兴良$等!降雨对棒棒#空气间隙交流放电特性的影响续表>*G3*[R/4/*kV*"G G+G5.^##()**"(+I G#U P*[$#*c*'A D='?#D'A@)?*@)")'?!)'@" *'A D='?)*'?=)?*@)@A'@"!')D *'A D='?)#'#D)?*@)@?'##!'!# *'A D='?)#'"#@)?*@)@#'=!!')# *'A D='?)*'=D"**)!"'*!*'D# *'?D='?)#'A*"干燥环境#3)#D'D=)'#A *'?D='?))'@*"淋雨后#3))?'*)*'!) *'?D='?)!'!))?*@))#'*D)'@? *'?D='?)#'"@)?*@)#A'*=#'=! *'?D='?)#')?)?*@)#!'D=*'A A *'?D='?))'@=)?*@)##'@=)'A" *'?D='?)#'"D)?*@)*D'"!!'A? *'?D='?))'=#))?*@)*A'D!)'?# *'?D='?))'?#@)?*@)*?'?!#'A# *'?D='?))'#D"**#D@'=!#'*? *'@D='?))'@*"干燥环境#3#?#'@@!'*" *'@D='?)*'"*"淋雨后#3#??')@*'D! *'@D='?))')))?*@#?!')=!'"? *'@D='?)*'*@)?*@#?#'#!#'"! *'@D='?#A'@?)?*@#"='""#')= *'@D='?#='?=)?*@#"A'"!#'@" *'@D='?)*'A D)?*@#"?'=!#')@ 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G#&不同降雨强度的情况下$棒下$空气间隙淋雨时产生的大量水气分子数量基本相同$空气间隙放电过程中附着系数相同$则空气间隙放电过程中主要是雨滴对棒板空气间隙电场分布的影响'同一间隙距离下$随着降雨强度的逐渐增加$空气间隙中的雨滴数量逐渐增加$雨滴与雨滴之间的距离"W#逐渐减小$试验中喷头喷出来的雨滴半径"6#基本相同$在相同的两相"空气&雨滴#介电常数差异时$使得体积分数越大"W*6越小#%雨滴的表面电场畸变程度逐渐变强$使得空气间隙中电场强度大的点增多(#*)$有利于空气间隙放电过程中初始电子崩的产生$降低了棒板空气间隙距离>]*'?G$降雨强度V每增加)G G*G5.时$放电电压降低百分数采用公式")#进行计算!&"c#"#**c B(U P"V##U P"V$)#)*U P"V#'")#!!由此可以得出曲线$如图@所示'由图!&@可知$随着降雨强度V的逐渐增加$交流放电电压的降低百分数&逐渐降低$其中&值在*'@*D c# #')?#c之间'特别是在降雨强度大于=G G*G5.$交流放电电压降低百分数的发展趋势减弱$其主要原因是间隙空间分布的水滴数量趋于饱和$降雨强度的增加主要是雨水运动速度的增加$在空气间隙击穿的瞬间$雨滴的运动速度相对于空气间隙放电的发展速度很小$相当于静止$因此空气间隙中的雨滴数量并没有增加很多$这样雨滴对空间电场的畸变程度趋于平稳$从而使交流放电电压降低百分数降低$同时随着降雨强度的增加$棒板空气间隙的交流放电电压试验结果如图"所示'随着雨水电阻率的增加$放电电压逐渐升高$但是在电阻率很小"电导率很大#时$交流放电电压相对变化比较明显'当雨水电阻率很小时$即()*]"**(+I G$随着降雨强度的逐渐增大$*'@G棒板空气间隙的交流放电电压随着雨水电阻率减小而逐渐减小$且下降趋势变强'其可能有以下原因!自来水中加入氯化钠试剂之后$即雨水电导率增加$表明雨水中带电离子浓度的增加$雨水电阻率降低$则*'@G棒板空气间隙距离>]*'@G&降雨强度V] DG G*G5.&雨水电阻率()*])?*@(+I G下$通过调节制冷系统控制环境温度$其交流放电电压与环""第#期蒋兴良$等!降雨对棒棒#空气间隙交流放电特性的影响境温度的试验结果如图所示'由图?可知$暴雨情况下随着环境温度的增加$空气间隙交流放电电压逐渐增加'在环境温度=#)"k之间$交流放电电压最大变化幅度为A'*!c'其主要原因是淋雨状态下整个空气间隙中充满了相对半径比较大的雨滴和由于挥发作用产生的大量水分子$即湿度的增加'其中在相同降雨强度条件下$整个空气间隙的雨滴数量基本保持不变$对整个空气间隙的电场畸变程度大致相同$而空气间隙中产生的大量水分子数量与环境温度成正比关系'空气中水分子数量决定空气间隙中绝对湿度的大小'空气间隙绝对湿度的增加只能使碰撞电离系数"%#有很少的增加(#))%绝对湿度的增大使得电子碰撞水分子的次数增多$被水分子吸附的概率增大$则电子附着系数随绝对湿度的增加而增大(#!)'当环境温度升高时$空气间隙中将产生大量的水分子"绝对湿度增加#$会吸附放电过程中产生的电子$从而阻碍了空气间隙放电的发展$使得棒板交流放电电压的影响)')'"!不同电极结构空气间隙交流淋雨试验对比分析!!##降雨强度对不同电极结构交流放电电压的影响'棒板"棒板#?!')=#")'D)^?'A!棒板))#'*D)*?'?!^?'"@棒板)"A'!!)@#'=!^?'*)棒板空气间隙交流放电电压的最大变化幅度比棒板空气间隙是不均匀电场$雨滴的存在更容易诱导空气间隙的放电$由此可以说明淋雨环境下雨滴对不均匀电场"棒棒电极结构#影响小'图B!降雨强度对不同电极结构交流放电电压的影响表)中的数据绘制如图A所示'由图A可知$随着降雨强度的增加$棒棒#电极结构的空气间隙交流放电电压逐渐降低%棒棒空气间隙的交流放电电压变化不是很明显$随着降雨强度的增加$棒板空气间隙交流放电电压的差值会逐渐增大'有研究结果表明$在极不均匀电场的放电轴上放置半径#G G的水滴时$由于水滴的存在极大地畸变了电场$使得水滴表面的最大场强增大为原来的?"重庆大学学报第!"卷@')#倍(#@)%在球<球均匀电场中$水滴表面的电场强度跃变为无水滴时的!倍左右(#")$雨滴对不均匀电场的畸变程度大于均匀电场$使得棒棒"均匀电场#空气间隙的交流放电电压降低得慢' )#雨水电阻率对不同电极结构型式放电电压的影响'棒板"棒板#?#'#!#"A')#^)'@!棒板#"?'=!#@D'@!^@'A)棒板)*D'"!#D@'=!^A'*)棒板)@?'##)!"'*!^@'"*棒板空气间隙交流放电电压的最大变化幅度比棒板"棒板空气间隙的交流放电电压在电阻率比较低"电导率比较高#时下降趋势变得很明显$而棒板"不均匀电场#空气间隙与棒板"棒板"棒板结构"不均匀电场#交流放电电压影响大$对棒板空气间隙的交流放电电压逐渐提高$其最大变化幅度为A'*!c'!#棒棒#空气间隙的交流放电电压主要受降雨强度的影响$雨水电阻率对棒棒#空气间隙的交流放电电压影响比较小'@#暴雨"特大暴雨#情况下$降雨强度和雨水电阻率会促使空气间隙的放电$环境温度会阻碍空气间隙的放电'A"第#期蒋兴良$等!降雨对棒棒#空气间隙交流放电特性的影响参考文献!(#)肖东坡'"**[$输电线路风偏故障分析及对策(+)'电网技术$)**D$!!""#!D D<#*)'>d L U X U(T<R U'V5.J/38;/Z0/,&:/./&;959/.J I%,.:8-G8/9,-890%-"**[$:-/.9G5995%.&5.89(+)' R%Z8-B;9:8G C8I2.%&%3;$)**D$!!""#!D D<#*)' ())胡毅'"**[$输电线路风偏跳闸的分析研究(+)'高电压技术$)**@$!*"=#!D<#*'M6a d'B:,J;%.:-5Y I/,98JP;Z5.J/38;/Z%0"**[$ :-/.9G5995%.&5.8(+)'M532$%&:/38F.35.88-5.3$)**@$ !*"=#!D<#*'(!)张禹芳'我国"**[$输电线路风偏放电分析(+)'电网技术$)**"$)D"A#!?"<?A'f ML(T a6<K L(T'L./&;959%.0&/92%78-P8:Z88.:%Z8-/.J I%.J,I:5.3Z5-895.J%G89:5I"**[$ :-/.9G5995%.&5.89I/,98JP;Z5.J/38;/Z(+)'R%Z8-B;9:8G C8I2.%&%3;$)**"$)D"A#!?"<?A'(@)朱晓平'"**[$输电线路风偏的探讨(+)'中国新技术新产$)*#*"#!#!#!D<#@*'f M6>d L U<R 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雨滴对棒板间短空气间隙直流和交流放电的影响分析
雨滴对棒板间短空气间隙直流和交流放电的影响分析作者：许芝龙来源：《中国新通信》 2017年第21期【摘要】为了研究雨滴对棒板间短空气间隙直流和交流放电的影响，本文通过雨滴对棒板间段空气间隙直流和交流的放电特性进行分析，深入探讨了温度、湿度、雨水电导率以及降雨的强度等因素对棒板间短空气间隙直流和交流放电电压的影响规律和机理。
为降雨比较频繁的地方的电力网络建设提供一定的理论支持，以期降低电气设备在运输电的时候发生故障的几率和提高整个电网的运行安全系数。
【关键词】棒板间短空气间隙直流和交流放电特性雨水导电率前言随着人们对电力的需求以及电网行业的迅速发展，对输电线路承受的电压和电气设备的承受能力的要求越来越高。
近几年来，我国受太平洋气流的影响，大部分地区出现频繁的降雨，降雨量也比较大，西北地区的气候更为恶劣。
同时我国对西部地区大力发展，穿过西北地区的电线线路越来越多，事故也发生比较频繁，严重影响了人们的正常生活以及整个电网网络的可靠性和安全性。
截止目前，江苏、重庆、湖北、广东等地区在遭受狂风大雨天气的影响下，高电压线路发生频繁的跳闸现象屡见不鲜。
目前大批的科研工作者通过科学研究发现，雨滴对电气设备有重大影响，由于雨滴容易在电气设备上形成水柱，这就使得绝缘间隙的距离被缩短了一部分，很容易导致绝缘的两部分产生放电现象。
然而，我国对降雨条件下雨滴对棒板间短空气间隙在直流和交流放电下的特性和机理方面的研究还颇为甚少。
因此对雨滴对棒板间短空气间隙的直流和交流的放电特性的影响的研究很重要。
一、影响空气间隙放电电压的主要因素分析1.1 电场情况我们把电场的情况分为三种: 均匀电场、稍不均匀电场、极不均匀电池。
均匀电场中的击穿电压与电压极性无关，直流、交流击穿电压（峰值）以及50% 的冲击电压都相同，分散性较小，其表达式为：。
稍不均匀电场中的击穿电压，不能形成稳定的电晕放电，当电场不对称时，有不是很明显的极性效应，直流、工频下的击穿电压以及50% 的冲击击穿电压相同，分散性不大，击穿电压和电场均匀程度关系很大，电场越均匀，间隙距离下的击穿电压就越高。
第1章 气体放电
第一章 气体放电
2、负棒一正板
第一章 气体放电
a.由于捧极附近积聚起正空间电荷，削弱了电离， 使电晕放电难以形成，造成电晕起始电压提高。
b.由于捧极附近积聚起正空间电荷在间隙深处产生电 场加强了朝向板极的电场，有利于流注发展，故降低了击 穿电压。
第一章 气体放电
结论： 在间隙距离d相同时 虽然UC(+)＞UC(-) 但 Ub(+)＜Ub(-) 式中 UC——电晕起始电压 Ub——击穿电压 此称为极性效应。
第一章 气体放电
2、当P一定时 ↑→ 要维持足够的电场强度 →必须升高 d d↑→ ↑→要维持足够的电场强度 要维持足够的电场强度→ 电压 反之 ↓→ 当与平均 λ可比拟时 →电子走完全 d d↓→ ↓→当与平均 当与平均λ 可比拟时→ 程中的碰撞次数 ↓→ Ub↑ 程中的碰撞次数↓→ ↓→U
第一章 气体放电
第一节 气体中带电质点的产生与消失 一、气体中带电质点的产生(游离)
１、碰撞游离 自由行程:质点两次碰撞之间的距离。 平均自由行程越大，越容易发生碰撞游离。 平均自由行程与气体间的压力成反比，与绝对温 度成正比。
第一章 气体放电
２、光游离 各种短波长的高能辐射线，如宇宙射线，紫 外线、γ线、X线等才有使气体产生光游离的能力。 由光游离产生的自由电子称为光电子。 ３、热游离 在热状态下产生碰撞游离和光游离的综合。 4 、表面游离 包括热电子发射、正离子撞击阴极、短波光 照射效应及强电场发射等，都可以使阴极发射电 子。
第一章 气体放电
二、绝缘的一般分类
1、按存在形式 � 气体介质 � 液体介质 � 固体介质 2、按是否可自行恢复绝缘 � 可恢复绝缘 � 不可恢复绝缘
第一章 气体放电
超高压架空线路和变电站空气间隙的放电电压数据
超高压架空线路和变电站空气间隙的放电电压数据F．0．1 超高压架空线路和变电站空气间隙的放电电压数据应采用仿真型塔或构架试验。
F．0．2 330kV线路和变电站空气间隙放电电压：1 330kV线路和变电站空气间隙的工频50％放电电压可按图F．0．2-1确定。
图F．0．2-1 线路和变电站空气间隙的工频50％放电电压1-导线对杆塔横担；2-导线对杆塔支柱；3-导线对导线；4-环对环，一环接地；5-环对环，双环均加压2 330kV线路和变电站空气间隙的操作冲击50％放电电压可按图F．0．2-2确定。
图F．0．2-2 双导线对水泥杆空气间隙的操作冲击50％放电电压F．0．3 500kV线路杆塔上绝缘子串、线路和变电站空气间隙的放电电压：1 500kV单回线路绝缘子串的冲击电压放电电压可按表F．0．3-1确定。
2 500kV单回线路空气间隙的放电电压可按表F．0．3-2和图F．0．3-1～图F．0．3-4确定。
表F．0．3-1 500kV单回线路绝缘子串在冲击电压下的放电电压注：①保定变压器厂、清华大学高压教研组、北京电力设计院、北京电力试验研究所，500kV晋京线输电杆塔绝缘电气特性试验报告，《北京电力技术》，1979．1；②电力科学研究院，第二代500kV输电线路杆塔塔头的绝缘试验，1983．4；③电力科学研究院，500kV输电线路塔头绝缘的试验研究，《电网技术》，1982．1。
表F．0．3-2 500kV单回线路空气间隙的放电电压注：①保定变压器厂、清华大学高压教研组、北京电力设计院、北京电力试验研究所，500kV晋京线输电杆塔绝缘电气特性试验报告，《北京电力技术》，1979．1；②电力科学研究院，第二代500kV输电线路杆塔塔头的绝缘试验，1983．4；③J．G．安德生等，345kV及以上超高压输电线路，电力工业出版社，1981．6；④保定变压器厂、北京电力试验研究所，500kV输电杆塔中相绝缘操作波试验，《北京电力技术》，1979．10；⑤日本500kV输电线路绝缘的实尺寸试验，《IEEE PAS》88，No．2，1969。
长空气间隙放电研究进展_陈维江
基 金 资 助 项 目 ：国 家 重 点 基 础 研 究 发 展 计 划 （９７３ 计 划 ）（２０１１ＣＢ２０９４０３）。 Ｐｒｏｊｅｃｔ ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｂａｓｉｃ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒａｍ ｏｆ Ｃｈｉｎａ（９７３Ｐｒｏｇｒａｍ）（２０１１ＣＢ２０９４０３）．
建立和完善长间隙放电仿真模型，以准确预测长间隙放电特性，最终实现输变电 工 程 外 绝 缘 精 细 化 设 计 ，同 时 为 雷
电屏蔽理论和模型的完善提供参考。
关键词：长间隙放电；放电特性试验；放电机理；放电仿真模型；流注；先导；空间电荷
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３－６５２０．２０１３．０６．００１
也无法准确获得实际过电压应力下间 隙 的 绝 缘 特 性；现 有 长 间 隙 放 电 机 理 研 究 缺 乏 对 流 注 区 域 空 间 电 荷 分 布 规
律、先导通道特征参数的深刻认识，一些常见假设如流注几何形状和区域电场恒 定、先 导 起 始 的 临 界 温 度 及 先 导 通
道特性等，或没有测量证实，或带来与实 际 情 况 的 较 大 偏 差；空 间 电 荷 计 算 模 型 中 不 同 的 流 注 形 状 和 电 场 分 布 假
文 章 编 号 ：１００３－６５２０（２０１３）０６－１２８１－１５
Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ Ｌｏｎｇ Ａｉｒ Ｇａｐ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅｓ
ＣＨＥＮ Ｗｅｉｊｉａｎｇ１，ＺＥＮＧ Ｒｏｎｇ２，ＨＥ Ｈｅｎｇｘｉｎ３ （１．Ｓｔａｔｅ Ｇｒｉｄ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｉｎａ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００３１，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ， Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｓｉｎｇｈｕａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８４，Ｃｈｉｎａ； ３．Ｃｈｉｎａ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１９２，Ｃｈｉｎａ）
气体放电基础知识
气体放电基础知识关于气体击穿常用气体绝缘介质：空气、 SF6、CO2、 N2、混合气 + CO2、 SF6 + N2）等。
体（SF6气体击穿：正常情况下气体是良好的绝缘介质，但当电场强度达到一定数值后，气体会失去绝缘能力（气体击穿）。
气体击穿是气体绝缘失败的最后表现形式，深入了解气体击穿的发展过程，对于提高分析问题、解决问题的能力更有意义。
平均电场强度与最大电场强度尖端效应或边缘效应电极表面的电场强度与其表面电荷密度成正比。
在电极尖端或边缘的曲率半径小，表面电荷密度大，电力线密集，电场强度高，容易发生局部放电。
这种现象称为尖端效应或边缘效应。
尖端效应或边缘效应是极不均匀电场的重要标志。
工程上常需改善电极形状，避免电极表面曲率过大或出现尖锐边缘。
分析绝缘结构的击穿电压时，不仅要考虑绝缘距离，而且还要考虑电场不均匀程度的影响。
对于同样距离的间隙，电场愈不均匀，通常击穿电压愈低。
茹柯夫斯基电极任一等位面上电场强度最大值：12211222C U U C C =+静电感应现象电容分压导体受邻近带电体的影响，在其表面不同部位出现正负电荷的现象称为静电感应。
气体放电的几个概念：气体放电：气体中出现电流的各种形式统称为气体放电。
气体击穿：由于外施电压升高，电流突然剧增，气体失去绝缘性能。
气体由绝缘状态突变为良导电态的过程，称为击穿。
沿面闪络：当击穿过程发生在气体与液体或气体与固体的交界面上时，称为沿面闪络。
气体放电的基本形式包括：1、电晕放电（局部放电）；2、辉光放电；3、电弧放电；4、火花放电。
气体击穿后的放电形式受气体压力、电源功率、电极形状等因素的影响。
1、电晕放电：随着电压升高，在电极附近电场最强处出现发光层。
发生电晕放电时，气体间隙的大部分尚未丧失绝缘性能，放电电流很小，间隙仍能耐受电压的作用。
2、辉光放电：当气体压力不大、电源功率很小（放电回路中串入很大阻抗），外施电压增到一定值后，回路中电流突增至明显数值，管内阴极和阳极间整个空间出现发光现象。
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1
实验一 空气间隙放电
实验目的
高压试验的全过程，体会升压、闪络、跳闸、降压的全过程。
高压试验变压器的接线与操作。
直流高压发生器与试品的接线与操作。
了解交直流在不同间隙与电极结构情况下，均匀电场和极不均匀电场的击穿
电压，以及交直流在强垂直分量电场下的滑闪放电电压。
实验原理
1稍不均匀电场的放电
均匀电场中，由于各点电场强度都是一样的，当施加稳态电压（直流、工
频交流），电场强度达到空气的击穿强度时，间隙就击穿了。但日常很难见到
均匀电场。
对于稍不均匀的电场，日常见得很多。如球-球间隙，球-板间隙等，以球-
球间隙为例，当间隙距离小于1/4D时，其电场基本为均匀电场，当D/4 ≤S≤
D/2 时，其电场为稍不均匀电场。
均匀电场的放电电压也可用公式计算，公式为（单位为kV）：
—空气相对密度 —间隙距离cm
2不均匀电场的放电
不均匀电场的差别就在于空气间隙内，各点的电场强度不均匀，在电力线
比较集中的电极附近，电场强度最大，而电力线疏的地方，电场强度很小，如
棒-棒间隙，是一对称的不均匀电场，在电极的尖端处电力线最集中，电场强度
也最大。当加上高压后，会在电极附近产生空气的局部放电——电晕放电，电
压再加高时，电晕放电更加强烈，致使间隙内发生刷状放电，而后就击穿了（电
弧放电）。如棒-板间隙，在尖电极附近电场强度最大，加上高压后，电极附近
2
先产生电晕放电，而板上的电力线很疏，不会产生电晕。当电压足够高时，棒
极也将产生刷状、火花放电，最后导致电弧放电（击穿）。
3滑闪放电
具有强垂直分量的表面会出现明显的滑闪放电。
4极性效应
在直流电压作用下，极性对放电电压有很大影响。这是因为正流注发展所
需的平均电场与负流注发展所需的平均电场不同，因此在正负直流电压作用下
有明显的极性效应。
实验设备：调压器、试验变压器、放电球隙
电路图
交流放电实验步骤
准备
0．放电杆放电
3
1．试验变压器导杆接入、旋紧；
3. 使用球－球间隙，将间隙距离调成0.5 cm；
4．按照电路原理图接好电路；
5. 检查接线，关上笼门，先将调压器指针置于最小电压处,归0；
操作步骤
1. 数字高压表置AC、High;
2．接上墙上电源插头，电源指示灯亮；
3．呼叫“高压合闸”口令，按下控制台上的送电按钮（绿）---送电指示灯亮
（红）、报警指示灯亮、报警鸣叫；
4. 缓慢升高调压器的值，零位指示灯熄灭；
升压速度规定为：在预期试验电压的75％以前不作规定，但不允许突加，且
应保护静电电压表的读数准确，其后以每秒预期试验电压的3％速度均匀上升
到闪络。升压速度为1 kV/s；
5. 监视控制台电压/电流表（黑字指示交流0-50KV，红字指示直流0-70KV）
和数字高压表；
6．适当高压值球隙空气放电，记下闪络时的电压表的值。
7．调压器缓缓下降，归0；
8．按下停电按扭；
9．放电杆对试验变压器均压球放电。
连续测量5次。
注意：
①．试验时相邻两次闪络试验的时间间隔不少于1分钟。
②．所测连续五次的每个放电电压值与平均值误差不大于5％。
③．控制台上电流继电器调节小，则球隙立即保护，跳闸；控制台上电流继电
器调节大，则放电球隙保护电流大，持续放电；
④. 结束5次测量后，打开笼门，用放电杆对高压端进行充分放电。
4
直流放电试验实验步骤
1． 修改接线，接上直流倍压装置---旋出试验变压器导杆；
2． 数字高压表置DC、High;
3． 其余步骤与交流电压下的相同。
4． 特别注意放电杆对试验变压器均压球放电
球－球间隙的距离调整为1.0 cm，重复上述操作；
球－球间隙的距离调整为1.5 cm，重复上述操作；
数据表格
1． 大气条件
实验条件 大气压力（k Pa） 干球温度（℃） 湿球温度（℃）
2．交流放电电压（KV）
间隙距离
试验次数
0.50cm 1.0cm 1.5cm
1
2
3
4
5
3.交流放电电压
间隙距离
试验次数
0.50cm 1.0cm 1.5cm
1
2
5
3
4
5
思考题
1. 试验时线路与墙和控制台的净空绝缘距离应如何考虑？
实验报告要求
1. 对实验结果进行大气条件校正。
2. 将校正后所得的稍不均匀电场间隙击穿电压值与经验公式计算所得作比较，
分析结果。
3. 分析直流电压下的极性效应。
安全注意事项
1 试验时对试品施加工频电压、直流电压时，升压速度规定为：在预期试验电
压的75％以前不作规定，但不允许突加，且应保护静电电压表的读数准确，
其后以每秒预期试验电压的3％速度均匀上升到闪络。升压速度为 1kV/s。
2 试验时相邻两次闪络试验的时间间隔不少于1分钟。
3 以连续五次闪络电压的算术平均值计算，且要求所测连续五次的每个放电电
压值与平均值误差不大于5％。
4 每次试验后，要确保调压器回到零位。