高电压技术考试复习知识点

高电压技术复习资料

1. 原子的电离：中性原子在外界因素作用下，获得足够大的能量，可使原子中的一个或几个电子完全摆脱原子核的

束缚，形成自由的电子和正离子的过程。

2. 电离的条件：原子从外界获取的能量大于原子的电离能。

3. 气体原子电离的因素：电子或正离子与气体分子的碰撞、各种光辐射、高温下气体的热能。

4. 电离的形式：碰撞电离、光电离、热电离、表面电离（外界电离因素作用，电子从电极表面释放）。

5. 去电离过程：即带电粒子消失的过程，带电粒子从电离区消失，或者削弱其产生电离。带电离子的运动、扩散、

复合以及电子的附着作用都属于这样的作用。

6. 带电粒子的扩散：带电粒子不断从高浓度区域移向低浓度区域，使各种带电粒子浓度变得均匀的现象。是由于热

运动造成的。

7. 气体放电分类：自持放电与非自持放电。

8. 自持放电：由天然辐射作用产生电离形成正离子和电子，在高电场作用下，电子加速碰撞气体分子，产生新的电

子和离子，电离过程像雪崩一样发展，称为电子崩。正离子撞击阴极又产生新的电子崩，即使外界不传给起始电子，放电过程能持续下去的现象。不需要其他任何外加电离因素而仅由电场的作用就能维持的放电。

9. 汤逊理论：当外加电压足够高时，一个电子从阴极出发向阳极运动，由于碰撞游离形成电子崩，因碰撞游离而产

生的新的正离子在电场作用下向阴极运动，并撞击阴极，至少能从阴极表面释放出一个有效电子，以弥补原来那个产生电子崩并进入阳极的电子，则放电达到自持放电的过程。

10. 汤逊理论适用范围：均匀电场、低气压、Pd 较小的条件下在放电实验的基础上建立的。

11. 汤逊放电理论实质：碰撞电离是气体放电的主要原因，二次电子来源于正离子撞击阴极表面逸出电子，逸出电子

是维持气体放电的必要条件，所逸出的电子是否能够接替起始电子是自持放电的判据。

12. 流注理论：解决汤逊理论不能解释的在高气压、Pd 大时的放电外形（具有分支的细通道，而按汤逊理论，整个电

极空间连续进行）、放电时间（实测时间比计算值小得多）、击穿电压（击穿电压计算值与实验值不一致）、阴极材料（击穿电压与材料无关）等问题，并在总结这些实验现象的基础上形成。

13. 自由电子???→?碰撞电离电子崩???→?加强源电场

电离加强、复合加强?→?大量光子产生?→?光电离?→?二次电子产生?→?电子崩。从电子崩到电子崩的回路称自持放电。

14. 流注理论适用范围：高电压、长间隙（Pd ）。

15. 流注理论实质：形成流注的必要条件是电子发展到足够的程度，电子崩空间电荷足以使原电场畸变，二次电子的

主要来源是空间的光电离。

16. 流注理论：当Pd 大于一定值时，汤逊理论不能说明在大气压下间隙放电现象，可用流注理论解释。流注现象的形

成是正离子的运动速度太小，正离子在阳极的运动速度很大。Pd 越大，浓度越大，使二次电子崩与初始电子崩回合，电子与正离子混合，形成等离子通道，生成流注。

17. 稍不均匀电场中放电达到自持放电条件时发生击穿现象，此时气隙中平均电场强度比均匀电场气隙的要小，因此

在同样极间距离时稍不均匀气隙的击穿电压比均匀气隙的要低，在极不均匀气隙中的自持放电条件即是电晕的起始条件，由发生电晕至击穿的过程还必须增高电压才能完成。

18. 电晕：在极不均匀电场中，气隙完全被击穿以前，电极附近会发生电晕放电，产生暗蓝色的晕光。这种特殊的晕

光是电极表面电离区的放电过程造成的。电离区的分子，在外电离因素（如光源）和电场的作用下，产生了激发、电离，形成大量的电子崩。与此同时也产生激发和电离的可逆过程——复合。在复合过程中，会产生光辐射，从而形成了光晕，即电晕。

19. 电晕放电的电流强度取决于：外加电压、电极形状、极间距离、气体性质和密度。

20. 最严重的无线电干扰源来源于正半周时的流注放电。

21. 降低导线表面场强方法：增大线间距离、增大导线直径。

22. 电晕放电不利点：输电线路损耗功率、形成的高频电磁波对无线电广播和电视产生干扰、产生噪声。防止电晕办

法：采用分裂导线、合理选择分裂导线数、线径及间距。

23. 电晕放电有利点：可削弱输电线路上雷电冲击电压的幅值和陡度，也可使操作过电压产生衰减。静电除尘器、臭

氧发生器、静电喷涂。

24. 极不均匀电场中的放电过程：非自持放电阶段、流注发展阶段、先导放电阶段、主放电阶段。

极性效应：正棒—负板：由于正棒极附近聚集起空间电荷，削弱了电离，使电晕放电

难以形成，造成电晕起始电压提高。负棒—正板：由于负棒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棒极的电场，综合场强增加了，使棒极附近容易形成

流注，电晕起始电压比正极性时要低。

25. 均匀电场中的击穿电压：稍不均匀电场中，击穿电压和电场均匀程度关系极大，电场越均匀，同样间隙距离下的

击穿电压就越高，其极限就是均匀电场中的击穿电压。

26. 极不均匀电场中空气的击穿特性：（1）直流击穿电压：a 、棒—板间隙，由于极性效应，棒电极具有正极性时击穿

电压比负极性时低得多。b 、棒—棒间隙的击穿电压介于极性不同的棒—板间隙之间。原因：a 、棒—棒间隙有正极性尖端，放电容易由此发展，所以其击穿电压应比负棒—正板的低。b 、棒—棒间隙有两个尖端，即由两个强电场区域，而同样间隙距离下强电场区域加多后，通常其电场均匀程度会增加，因此棒—棒间隙电极间的最大场强应比棒—板间隙低，从而击穿电压又应比正棒—负板间隙高。（2）工频击穿电压：在棒—板间隙中，击穿总是在棒为正的半周期内、电压达到幅值时发生，击穿电压（幅值）和直流电压下正棒—负板的击穿电压相近，稍低于直流电流电压下的击穿电压，这是由于前半周期留下的空间电荷对棒极前方的电场有所加强的缘故。

27. 标准雷电冲击电压波形：

视在波头时间T1s μ2.1=，容许偏差30±%；

视在波尾时间T2s μ50=，容许偏差20±%；

28. 放电延时：对间隙施加冲击电压，当经过时间1t 后，电压升高到持续作用电压下的击穿电压s U （静态击穿电压）

时，间隙并不立即击穿，而需要经过一定的时间间隔lag t ，才能击穿。

统计延时s t ：出现第一个有效电子。

放电形成延时f t ：产生电子崩、形成流注和发展到主放电，乃至间隙击穿。

冲击放电时间b t =f s t t t ++1。

放电延时lag t =f s t t +。

29. 50%冲击击穿电压：多次施加同一电压时，用间隙击穿概率为50%的电压值来反映间隙耐受冲击电压的特性。

30. 操作冲击电压标准波形：非周期性指数衰减波

波头时间s T cr μ250=，容许偏差%20±；

波尾时间μ2500T 2=，容许偏差%60±。 表示为s 2500250μ±波。

31. 影响气体间隙击穿电压的主要原因：气体间隙中的电场分布、所加电压的波形、气体的状态、气体的种类。 提高气体击穿电压的途径：改善间隙中的电场分布，使之尽量均匀；削弱或抑制气体

中的电离过程。

32. 含卤族元素气体属于强电负性气体，可提高击穿电压。这些气体有很强的电负性，容易吸附电子成为负离子，削

弱了电离过程，同时加强了复合过程；气体分子量大，分子直径大，使电子在其中间的平均自由行程缩短，动能不够，碰撞电离能力小。

33. 电介质的极化：电介质中的正、负电荷在电场的作用下沿电场方向作有限位移，形成电矩的现象。

34. 极化的基本形式：电子式极化、离子式极化、偶极子式极化、夹层式极化、空间电荷极化。

35. 电介质的电导：电介质中的带电粒子在电场作用下不同程度地作定向移动而形成电流。可分为离子电导和电子电

导。

36. 电介质的电导过程中所流过的电导电流非常小。表征电导大小的物理量是电导率γ，他是电阻率ρ的倒数。

37. 介质的绝缘电阻：电介质中流过的泄露电流所对应的电阻，即g i U =R 。

38. 极化损耗：由极性介质中的偶极子极化和复合介质中的夹层式极化引起的损耗。仅在交流电压下存在。

39. 电导损耗：在电场作用下由泄露电流引起的能量损耗，与电压的频率无关，在直流电压和交流电压下都存在。

40. 介质损耗角δ：RC C U R U I I C R ωωδ1ta n ===

流过电介质的电流?

??+=C R I I I

有功分量：?

R I

无功分量：?C I

介质损耗功率：δωδ?t a n t a n c os 2C U U I U I P C === 41. 固体电介质的击穿形式、特点（不能恢复绝缘）

热击穿：介质内部的热不平衡过程造成。温度越高，击穿电压越低；电压频率增大，

击穿电压下降；介质厚度。

电击穿：强电场作用，介质内部带电粒子剧烈运动，吸收能量，撞击固体分子，发生

碰撞电离，形成电子崩。电子崩足够强时，破坏了电介质的晶体结构，使电

导增大而导致介质击穿。电压作用时间短，击穿电压高，击穿电压与环境无

关；与电场均匀程度密切相关，与电压作用时间关系很小。

电化学击穿：固体电介质在电、热、化学和机械力的长期作用，绝缘性能下降，击穿

电压下降，介质劣化。电场强度超过缺陷区的击穿电压，在此发生局部放电，

非完全击穿。它使介质引起化学离解，形成树枝通道，树枝通道不断伸长，

使绝缘进一步劣化，最终完全击穿。击穿电压比电击穿和热击穿低。

42. 纯净液体介质的击穿理论

电击穿理论：纯净的液体电介质在电场作用下，阴极上由于强电场发射或热发射出来

的电子被加速，碰撞液体分子，使液体分子产生碰撞电离，形成电子崩。

电流急剧增大而导致液体击穿。击穿电压高于气体。

气泡击穿理论（小桥理论）：液体中有气泡，介电常数气体小于液体，交流电场中，

电场强度气体大于液体。气泡击穿电压低，先放电，产生的带电粒子撞

击液体分子，使液体介质分解，又产生气体，气泡增多，产生易发生放

电的气泡通道，并逐步贯穿两级，形成小桥，即击穿发生的通道。

43. 污闪与防污技术

污闪：在运行电压下输变电设备瓷绝缘子的污秽闪络事故。

污闪放电特点：运行电压下、输变电设备瓷绝缘子有一层污秽、潮湿环境、导电水膜、

泄漏电流、电流密度大处形成干区、跨干区的沿面放电。辉光放电、火花放电、

局部电弧。严重时局部电弧会发展成闪络。

污闪过程：绝缘子表面的积污、绝缘子表面的湿润、局部放电的产生、局部电弧发展，

完成闪络。

防污闪：将强绝缘，清扫、憎水涂料、合成绝缘子。

44. 等值附盐密度：“盐密”是等值附盐密度的简称。其含意是一定剂量的污秽液的电导用相同剂中产生相同电导的氯

化钠（食盐）来等效。就是说：是用一定量的蒸馏水V(3cm )清洗（2-3次）绝缘子表面的污秽，然后测量该清洗液的电导。以在相同水剂中产生相同电导的氯化钠作为该绝缘子的等值盐量，最后除以被清洗的瓷表面积S （2cm ），即为等值附盐密度)(2cm mg W 。20.1c m m g S

VC W =,C 是洗净液的盐分浓度（%）。 45. 电气设备的绝缘试验

吸收比：s s R R K 1560/=，s R 60为t=60s 测得的绝缘电阻值；s R 15同理。

兆欧表：线路端子（L ），接地端子（E ），屏蔽（保护）端子（G ）。试品接在L 和E

之间，G 消除绝缘试品表面泄漏电流。如果不接G ，测得的绝缘电阻是表面

电阻和体积电阻的并联值（变小）。

46. 三比值法：随着故障点温度升高，变压器油裂解产生气体按2242624H C H C H C CH →→→推移，且2H 是低

温时由局部放电的离子碰撞游离产生。有24/H CH ，6242/H C H C ，4222/H C H C （有462/CH H C 只能有限反映热分解的温度范围，舍去）三比值法。

47. 氧化锌避雷器在线监测：主要进行全电流和阻性电流（当阀片老化、避雷器受潮、内部绝缘部件受损、表面严重

污秽时，容性电流变化不大，而阻性电流大大增加）的监测，监测时间干扰的影响。

48. 行波的折射与反射

电压折射系数u α：q u q q u u z z z u 112

1222α=+=

电流折射系数i α：q i q q q q i i z z z u z z z u i 1121112122222α=+=+== 电压反射系数u β：q u q q q q q f u u z z z z u u z z z u u u 112112112121212β=+-=-+=

-= 电流反射系数i β：q i q q f

f i i z z z z u z z z z z z u i 112

121121112111)(β=+-=+--

=-= 折射系数是非负的。当02=z 时，0=u a ；当∞→2z 时，2→u a 。因此20≤≤u a 。 反射系数不定。当02=z 时，1-=u β；当∞→2z 时，1→u β。因此11≤≤-u β。

同理可知，20≤≤i a ，11≤≤-β。

折射系数α与反射系数β满足：βα+=1

49. 等值集中参数定理：如图所示，变压所母线上接有n 条线路，每条线路的波阻抗均为Z 。当一条线路上落雷，电压

)(t u 入侵变电所，求母线上的电压？

解：根据皮得逊法则，得等值计算电路，母线上的电压)(2t u 计算如下： n t u n Z Z n Z

t u t u )(21

1)(2)(2=-+-=，可见，接在母线上的线路越多，母线上的过电压越低， 对变电所降低雷电过电压越有利。

公式：n u n z n z z u z z z u z z u u z i u u q q q q q q q q 222

21212221221)11()(2=--+

=+=+=+= 50. 雷电及防雷保护

雷电放电过程：先导、主放电、余晖（熄弧）三个阶段。

雷暴日（d T ）、小时：一天之内或一个小时只要听到一声雷即为雷暴日或雷暴小时。

落雷密度（γ）：每雷暴日中每平方公里内落雷的次数。

避雷针（线）：接地的导电物，作用为将雷吸引到自己身上并安全地导入地中。

避雷针的保护范围：避雷针高度为h ，被保护物高度为x h ，在x h 高度上的避雷针的保

护范围的半径x r 。

当x h 2h

≥时，；当2

h h x <时，p h h r x x )25.1(-=。P 为高度影响系数。 保护角α：避雷线与所保护的外侧导线之间的连线经过避雷线的铅垂线之间的夹角。

角越小，避雷线对导线的屏蔽保护作用越好。

51. ZnO 避雷器：氧化锌非线性电阻片组成。有优异的非线性伏安特性，可以取消串联火花间隙，实现避雷器无间隙无

续流，且造价低廉。

ZnO 避雷器的电气性能：额定电压、最大持续运行电压、起始动作电压（通过1mA 工频阻性电流分量峰值或直流电流时的电压mA U 1）、压比、荷电率、工频耐受电压特性、保护比。

ZnO 避雷器的主要优点：无间隙、无续流、电气设备所受过电压能量可以降低。

52. 防雷接地：将电气设备导电部分和非导电部分的某一节点通过导体与地中不受入地电流的影响而保持着零电位的

大地进行人为的连接，是该设备与大地保持等电位的方法。

53. 接地的分类：工作接地、保护接地、防雷接地。

54. 典型接地体：垂直接地体、水平接地体、伸长接地体。

55. 闪击距离：雷电先导头部与地面目标间的临界击穿距离。

56. 输电线路被雷击后，什么情况下会引起线路跳闸停电？

雷电电流必须超过线路耐雷水平，才能引起线路绝缘发生冲击闪络，这时，雷电

流闪络通道入地，但由于时间只有几十微秒，线路开关来不及动作，只有当沿闪络

通道流过的工频短路电流的电弧持续燃烧时，线路才会停电。

57. 建弧率η：冲击闪络转化为稳定的工频电弧的概率。

58. 输电线路的防雷措施:架设避雷线、降低杆塔接地电阻、架设耦合地线、采用不平衡绝缘方式、装设自动重合闸、

采用消弧线圈接地方式、装设侧向避雷针、加强绝缘、安装线路避雷器。

59. 进线段保护：对35kv~110kv 无避雷器的线路在靠近变电所的一段进线上必须架设避雷线以保证雷电波只在进线段

外出现，进线段内出现雷电波的概率将大大减小。架设避雷线的这段进线称为进线段保护段。进线保护段的避雷器有线路防雷、避免或减少变电所雷电侵入波事故的作用。

60. 系统内部过电压：电力系统中由于断路器操作、故障或其他原因，使系统参数发生变化，引起电网内部电磁能量

的转化或传递所造成的电压升高，与电网工频电压基本成正比。可分为两大类：

操作过电压：因操作或故障引起的暂态电压升高。

谐振过电压：因系统的电感电容参数配合不当，出现各种持续时间很长的谐振现象及

其电压升高。

61. 空载线路的合闸：正常合闸和自动重合闸（采用单相重合闸，只切除故障相，则因线路上不存在残余电荷，重合

闸时就不会出现高值的过电压）。

62. 中性点接地的方式：

大电流接地方式：中性点有效接地方式，包括中性点直接接地和中性点经低阻接地。

小电流接地方式：中性点非有效接地方式，包括中性点不接地、中性点经高阻接地和

中性点经消弧线圈接地。

63.绝缘配合：核心问题是确定各种电气设备的绝缘水平。电气设备的绝缘水平是用设备可以承受（不发生闪络、放

电或其他损害）的试验电压值表示。绝缘试验的分类：雷电冲击试验、操作冲击试验、短时工频试验、特殊情况下的长时间工频试验。