高壓教案 (1)

1、山西電院教案紙 續(xù) 頁 教 學 內(nèi) 容 及 板 書過 程 設 計 及 提 示 緒論 高電壓技術(shù)Gao electric voltage technique的研究對象： 一、 電氣裝置的絕緣 絕緣的測試 電力系統(tǒng)的過電壓電介質(zhì)：氣體作外絕緣 固體 內(nèi)絕緣 液體電力系統(tǒng)過電壓： 雷電過電壓：直擊雷過電壓、感應雷過電壓 內(nèi)部過電壓：操作過電壓暫時過電壓：工頻電壓升高 諧振過電壓一、 高電壓技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 遠距離 大容量輸電 我國現(xiàn)有電網(wǎng)以500KV交流和500KV直流系統(tǒng)為主，電力輸送能力和規(guī)模受到制約，我國第一條1000KV交流輸電線： 長治至荊門 絕緣的作用是將不同點位的導體分隔開。 在電壓相對

2、較低時，絕緣中發(fā)生極化、電導、損耗對絕緣運行產(chǎn)生重要影響。當作用到絕緣上的電壓超過臨界值，擊穿變?yōu)閷w。解析定義： 過電壓： 超過設備最大運行電壓的電壓。雷電過電壓:雷電放電引起直擊雷感應雷雷擊輸電線路產(chǎn)生直擊雷過電壓不僅危害線路，還會沿線路想變電站傳播，形成“入侵波”內(nèi)部過電壓：來源于電網(wǎng)本身。操作過電壓：開關(guān)操作或事故引起電網(wǎng)中電磁場轉(zhuǎn)化。工頻電壓升高：電容效應、單項接地、發(fā)電機突然甩負荷。諧振過電壓：電感、電容參數(shù)配合不當本課學習目的：正確處理電力系統(tǒng)中過電壓與絕緣矛盾?！爸匕l(fā)電輕供電”電網(wǎng)建設滯后特高壓電網(wǎng)：合理利用資源，節(jié)約建設投資，降低運行成本，降低網(wǎng)損，減少棄水提高火電設備利用率

3、，節(jié)約土地資源。第一章 電介質(zhì)的極化（The pole turn）、電導和損耗（Exhaust）電解質(zhì)是具有電阻率;1061019電介質(zhì)的極化一、 電介質(zhì)的極性及分類 分子鍵：分子間的結(jié)合力 化學鍵：離子鍵、共價鍵二、 電介質(zhì)極化的概念和極化的種類 極化： 極化的基本形式1、 電子式極化即由電子發(fā)生相對位移形成的極化存在于一切電介質(zhì)中。特點;(1) j極化所需時間極短。10-15s。(2) 極化與頻率無關(guān)。(3) 極化過程無能耗。(4) 極化受溫度影響小。2、 離子式極化：離子的位移造成的極化稱為離子式極化。發(fā)生于離子結(jié)構(gòu)的電解質(zhì)中。特點：（1） 極化所需時間較短，10-13S.（2） 極化過

4、程無能耗。（3） 溫度對極化有影響。 極化過程隨溫度升高而增大。 電負性;指原子獲得電子的能力。在沒有外電場作用時，電解質(zhì)整體對外沒有極性，當有外電場沿電場方向的兩端形成等量異號電荷，對外呈極性。去掉外電場，自動回到原來的非極性狀態(tài)。溫度升高：1、離子間結(jié)合力減少，極化程度增強。2、離子密度減少，極化程度減低。總之：1的影響大于23、 偶極子式極化:偶極子轉(zhuǎn)向引起發(fā)生于極性電解質(zhì)中。特點;(1) 極化所需時間較長10-10s10-2s.(2) 極化與品頻率有關(guān)。(3) 極化過程有能耗。(4) 溫度影響大。4、 空間電荷極化：自由離子的移動。 夾層極化：S閉合瞬間：一般故C1、C2上電荷要從新分

5、配，夾層電解質(zhì)界面上出現(xiàn)電荷集聚。特點：（1） 夾層極化緩慢，時間長。（2） 有能耗。外加電壓頻率增加，極化減低。偶極子轉(zhuǎn)向時要克服分子間的吸引力，溫度增加，1、分子性結(jié)合力減低極化程度增加。2、分子熱運動加劇，妨礙偶極子轉(zhuǎn)向，極化減低?？傊?取決于1、2相對強弱。小結(jié)：極化種類 產(chǎn)生場合 所需時間 能耗產(chǎn)生原因只在低頻電壓下完成極化三、 電解質(zhì)的相對介電常數(shù)真空電容量C0=Q0/U=0S/d插入固體電解質(zhì)C0=Q0+Q/U=0S/d相對介電常數(shù)：r=/0 四、極化在工程上的意義第一節(jié) 電介質(zhì)的電導一、 電介質(zhì)電導的基本概念電導率表征電介質(zhì)導電性能的主要物理量，其倒數(shù)為電阻率。按載流子的不同，

6、電介質(zhì)的電導又可分為離子電導和電子電導兩種。 電介質(zhì)電導：離子性電導金屬電導：電子性電導1、 電子電導：一般很微弱，因為介質(zhì)中自由電子數(shù)極少；如果電子電流較大，則介質(zhì)已被擊穿。2、離子電導： 本征離子電導：極性電介質(zhì)有較大的本征離子電導，電阻率10101014 雜質(zhì)離子電導：在中性和弱極性電介質(zhì)中，主要是雜質(zhì)離子電導，電阻率10171019 3、電泳電導：載流子為帶電的分子團，通常是乳化狀態(tài)的膠體粒子（例如絕緣油中的懸浮膠粒）或細小水珠，他們吸附電荷后變成了帶電粒子。4、表面電導：對于固體介質(zhì)，由于表面吸附水分和污穢存在表面電導，受外界因素的影響很大。所以，在測量體積電阻率時，應盡量排除表面電

7、導的影響，應清除表面污穢、烘干水分、并在測量電極上采取一定的措施。二、 氣體電解質(zhì)的電導UUBIOCBAUOUA三、 液體電解質(zhì)的電導固體、液體介質(zhì)的電導率與溫度T 的關(guān)系： 溫度影響：溫度升高，電導增加 雜質(zhì)影響：雜質(zhì)含量升高，電導增加。四、 固體電解質(zhì)的電導 體積電導：固體電解質(zhì)內(nèi)部，在電場中傳導電流的能力。 表面電導：由表面附著的水分和污物引起。五、電解質(zhì)在工程上的意義電介質(zhì)導電靠介質(zhì)內(nèi)部的自由離子金屬導電靠金屬內(nèi)部大量的自由電子OUA:符合歐姆定律UUA:單位時間內(nèi)氣隙中帶電質(zhì)點在相同的時間內(nèi)已全部落入電極。UUB：出現(xiàn)了新的游離過程。UU0：氣體變?yōu)榱紝w。低電場下液體電解質(zhì)有一定的

8、電導原因：一、 液體分子和雜質(zhì)分子離解為離子;l離子電導。二、 液體中膠體質(zhì)點吸附電荷：電泳電導表面電導： 親水性介質(zhì)：玻璃 陶瓷 憎水性介質(zhì)：石蠟 硅 有機物 式中：A、B 為與介質(zhì)有關(guān)的常數(shù)，其中固體介質(zhì)的常數(shù)B 通常比液體介質(zhì)的B 值大的多。T 為絕對溫度，單位為K 。該式表明, 隨溫度T 按指數(shù)規(guī)律上升。 UOIabc四、固體電介質(zhì)的電導分為體積電導和表面電導 中性或弱極性固體電介質(zhì)的體積電導主要有雜質(zhì)離解所引起。 影響固體電介質(zhì)電導的因素主要有電場強度、溫度和雜質(zhì)。五、電介質(zhì)電導在工程上的意義 （1）電介質(zhì)電導的倒數(shù)即為介質(zhì)的絕緣電阻。（2）多層介質(zhì)串聯(lián)時在支流電壓下各層的穩(wěn)態(tài)電壓分

9、布與各層介質(zhì)的電導成反比，故對直流設備應注意電導率的合理配合。 （3）電介質(zhì)的電導對電氣設備的運行有重要影響。第二節(jié) 電解質(zhì)的損耗一、介質(zhì)損耗的基本概念 1、電解質(zhì)的等值電路（直流電壓）介質(zhì)損耗：在電場作用下電介質(zhì)中總有一定的能量損耗，包括由電導引起的損耗和某些有損極化（例如偶極子、夾層極化）引起的損耗，總稱介質(zhì)損耗。直流下：電介質(zhì)中沒有周期性的極化過程，只要外加電壓還沒有達到引起局部放電的數(shù)值，介質(zhì)中的損耗將僅由電導組成，所以可用體積電導率和表面電導率說明問題，不必再引入介質(zhì)損耗這個概念了。交流時：流過電介質(zhì)的電流 ic:由無損極化（電子式極化和離子式極化）造成。瞬時脈沖性質(zhì)。ia：由有損極

10、化（偶極子轉(zhuǎn)向極化和夾層極化）造成。衰減緩慢。ig:由電導造成。i 由以上三個電流合成。等值電路交流電壓作用下：（電路更簡化）等值電路或重點：提問：電解質(zhì)極化的種類和特點Ca:有損極化形成的電容。ra 有損極化形成的等值電阻。2、介質(zhì)損失角正切（交流電壓下0討論（1） 反映介質(zhì)在交流電壓下?lián)p耗的大小。（2） 僅取決于介質(zhì)本身的特性和狀況。二、氣體電解質(zhì)的損耗1.氣體介質(zhì)損耗 氣體中的電場強度達到放電起始場強E0時，氣體中發(fā)生局部放電，這時損耗將急劇增大。三、液體電解質(zhì)的損耗（1）中性和弱極性液體介質(zhì) 損耗主要由電導引起，其損耗率（單位體積電介質(zhì)的功率損耗）為：（W/cm2）式中：-電介質(zhì)的電導

11、率，S/cm；E -電場強度V/cm。 與溫度有指數(shù)關(guān)系，P0也以指數(shù)規(guī)律隨溫度的上升而增大。極性液體介質(zhì)的損耗 與溫度的關(guān)系如圖所示。在低溫時，極化損耗和電導損耗都較小，隨著溫度的升高，液體的粘度減小，偶極子轉(zhuǎn)向極化增加，電導損耗也在增大，所以總的 亦上升，并在tt1時達到極大值；在t1<t<t2的范圍內(nèi)，由于分子熱運動的增強妨礙了偶極子沿電場方向的有序排列，極化強度反而隨溫度的上升而減弱，由于極化損耗的減小超過了電導損耗的增加，所以總的 曲線隨t的升高而下降，并在t=t2時達到極小值。在t>t2以后，由于電導損耗隨溫度急劇上升、極化損耗不斷減小而退居次要地位，因而 就隨時

12、間t的上升而持續(xù)增大。四、固體電解質(zhì)的損耗 與液體電解質(zhì)的類似(1)無機絕緣材料：云母、陶瓷、玻璃云母：由電導引起損耗，介質(zhì)損耗小，耐高溫性能好，是理想的電機絕緣材料，但機械性能差； 電工陶瓷：既有電導損耗，又有極化損耗；20ºC和50Hz時 25； 玻璃：電導損耗極化損耗，損耗與玻璃成分有關(guān)。(2)有機絕緣材料可分為非極性和極性非極性有機電介質(zhì)：只有電子式極化，損耗取決于電導； 極性有機電介質(zhì)：極化損耗使總損耗較大。五、電解質(zhì)的損耗在工程上的意義。第二章 氣體電解質(zhì)的擊穿特性擊穿電壓擊穿場強 表征氣體的絕緣性能第一節(jié) 氣隙中帶電質(zhì)點的產(chǎn)生和消失一、 原子彈激發(fā)和游離 激發(fā)（激勵）：

13、云子獲得能量較小。 游離：原子獲得能量足夠大。二、 氣體間隙中帶點質(zhì)點的產(chǎn)生 來源：1、 氣體分子本身的游離：碰撞游離、光游離、熱游離2、 氣體中的金屬表面的游離：正離子撞擊陰極表面、短波光照射、強場放射、熱電子放射。三、 氣體間隙中帶電質(zhì)點的消失 去游離：與兩電極的電量中和、擴散、復合氣體間隙發(fā)生擊穿時的最低臨界電壓擊穿電壓與間隙距離比能級：原子具有一條列可取的確定的位能“躍遷”激發(fā)能：激發(fā)所需的能量游離能自由行程：任一帶電質(zhì)點每兩次碰撞之間自由走過的距離。平均行程：碰撞游離主要由電子和氣體分子碰撞引起，離子和氣體碰撞游離概率小。逸出功：電子從陰極中釋放出來需要一定的能量。提問：“復合的條件

14、是什么？” 復合產(chǎn)生的光子可能引起光游離第三章液體和固體電介質(zhì)的擊穿特性第一節(jié) 液體電介質(zhì)的擊穿特性一、液體電介質(zhì)的種類： 1、從石油中提煉出來的的中碳氫化合物組成的礦物油。 2、人工合成的液體介質(zhì)。二、液體電解質(zhì)的擊穿機理 （一）形成：1、電擊穿 2、由液體中所含的雜質(zhì)引起的氣泡擊穿。 （二）、電擊穿過程 在外電場足夠強時，電子在碰撞液體分子可引起電離，使電子數(shù)倍增，形成電子崩。同時正離子在陰極附近形成空間電荷層增強了陰極附近的電場，使陰極發(fā)射的電子數(shù)增多，導致液體介質(zhì)擊穿。（三）氣泡擊穿 液體中出現(xiàn)氣泡，在交流電壓下，串聯(lián)介質(zhì)中電場強度的分布與介質(zhì)的r 成反比。由于氣泡的r 最小，其電氣強

15、度又比液體介質(zhì)低很多，所以氣泡必先發(fā)生電離。 第二節(jié) 固體電解質(zhì)的擊穿特性一、固體介質(zhì)的擊穿機理 1、點擊穿過程 特點：（1）擊穿電壓高，擊穿時間短。（2）擊穿前介質(zhì)發(fā)熱不顯著。（3）擊穿電壓與電場的均勻程度有關(guān)，與環(huán)境濕度無關(guān)。2、熱擊穿過程特點：（1） 擊穿電壓較低，擊穿時間較長。（2） 擊穿前介質(zhì)發(fā)熱顯著，溫度高。（3） 擊穿電壓與介質(zhì)溫度有很大關(guān)系。3、 電化學擊穿過程 電化學擊穿：由于老化所致電擊穿/熱擊穿。特點: 擊穿電壓低，擊穿時間長。二、影響固體介質(zhì)擊穿電壓的因素 1、電壓作用時間 電壓作用時間很短發(fā)生點擊穿 電壓作用時間較長發(fā)生熱擊穿 電壓作用時間更長發(fā)生電化學擊穿2、溫度

16、周圍溫度小于t00c時，擊穿場強很高，與溫度無關(guān)。周圍溫度大于t00c時，隨溫度的升高，擊穿場強降低，熱擊穿與周圍溫度有關(guān)。3、電場均勻程度 均勻電場中，擊穿電壓隨固體介質(zhì)厚度增大而增大。不均勻電場中 而緩慢增大4、電壓的種類 直流電壓作用下的擊穿電壓比交流下的大。老化：固體介質(zhì)在電、熱、化學和機械力長期作用下，其絕緣性能劣化。沖擊電壓作用下的擊穿電壓更高。5、累積效應 極不均勻電場中，當作用在固體上的電壓較低或時間較短的沖擊電壓時，會形成不完全擊穿，隨加壓次數(shù)的增加，介質(zhì)的擊穿電壓也降低了。6、受潮擊穿電壓大幅度降低7、機械負荷三、提高固體介質(zhì)擊穿電壓的方法 1、改進制造工藝。 2、改進絕緣

17、設計。 3、改進運行條件。第三節(jié) 組合絕緣的擊穿特性組合絕緣結(jié)構(gòu)的電氣強度不僅取決于所用的各種介質(zhì)的電氣特性，還與各種介質(zhì)的特性相互之間的配合是否得當有關(guān)。一、介質(zhì)的組合原則 對于串聯(lián)的多層絕緣結(jié)構(gòu)：理想的電壓分布是個層介質(zhì)所承受的場強與該層介質(zhì)的耐電強度成正比。A、 直流電壓下，把電氣強度高電導率大的材料用在電場最強的地方。B、 工頻交流電壓下，把電氣強度高，介電常數(shù)大的材料用在電場最強的地方。二 、組合絕緣的特點 其直流擊穿場強比交流擊穿場強高。2、油-屏障絕緣 屏障可以改善油隙中的電場分布和阻止雜質(zhì)小橋的形成。三、利用組合絕緣調(diào)整電場的方法分級絕緣 補充因為直流電壓下，油與紙中的場強分配

18、比交流時合理。第四節(jié) 電解質(zhì)的老化 1、電老化 主要由介質(zhì)中的局部放電引起 局部放電引起電老化的原因（1） 碰撞使介質(zhì)結(jié)構(gòu)破壞。（2） 熱裂解或氧化裂解。（3） 產(chǎn)生硝酸等腐蝕絕緣。（4） 產(chǎn)生高能輻射線，引起高聚物裂解。2、熱老化 熱老化的80c規(guī)則。3、機械老化 4、環(huán)境老化指電解質(zhì)在電場的長期作用下，耐電強度降低的現(xiàn)象。指電解質(zhì)在熱的長期作用下，耐電強度降低的現(xiàn)象。對A級絕緣，每增80c，壽命縮短一半。指電解質(zhì)在力的長期作用下，耐電強度降低的現(xiàn)象。指絕緣從周圍環(huán)境中吸收水分、氧氣等作用及環(huán)境中的射線的作用使介質(zhì)的絕緣性能降低的現(xiàn)象。 第五節(jié) 習題課1、什么是電解質(zhì)的極化？其四種極化形式各

19、自特點是什么？2、什么是電解質(zhì)的電導？電解質(zhì)的電導和金屬電導的區(qū)別是什么？3、測量電氣設備的絕緣電阻時為什么要加直流電壓？4、直流電壓下和交流電壓下電解質(zhì)的能量損耗有什么不同？5、在電解質(zhì)的三支路等值電路中，各支路代表的物理意義是什么？6、tg的物理意義是什么？7、氣隙中帶電質(zhì)點產(chǎn)生的途徑？（具體形式）8、對比湯遜理論和流注理論的主要區(qū)別是什么？適用條件？自持條件？9、不論電場是否均勻，氣隙中的放電達到自持氣隙就會擊穿嗎？為什么？10、為什么相同條件下負極性棒-板間隙的擊穿電壓高于正極性的？起暈電壓呢？11、均勻電場氣隙在工頻電壓作用下的擊穿電壓（峰值）和雷電沖擊電壓下U50%相同嗎？為什么？

20、12、什么是伏妙特性？如何繪制伏妙特性曲線？什么是U50？13、提高氣隙擊穿場強的方法有哪些？14、提高沿面閃絡電壓的方法有哪些？15、液體電解質(zhì)的擊穿有哪幾種形式？適應范圍？16、雜質(zhì)對液體介質(zhì)擊穿電壓影響與電場均勻程度有什么關(guān)系？17、提高液體介質(zhì)擊穿電壓的方法有哪些？18、固體電解質(zhì)的擊穿有哪幾種形式？各自特點是什么？19、什么固體介質(zhì)的累積效應？20、受潮對絕緣的影響是什么？21、直流電壓、工頻交流電壓下介質(zhì)絕緣 競賽 ：目的：1、調(diào)動學生學習積極性，探索學習。2、復習鞏固。3、檢查對知識的掌握1、分八組一（1.1、1.2） 二、1.3 三、（2.1、2.2） 四2.3 五（2.4、2

21、.5、2.6） 六（2.7、2.8） 七（3.1、3.2） 八（3.3、3.4）2、每組選兩個組長，各組展開討論，組長A負責總結(jié)所屬章節(jié)內(nèi)容重點，組長B負責收集至少3個問題。3、各組長所負責的任務成果皆書面成稿，組長B收集的問題須自備標準答案。4、競賽開始，各組依次開始，。每組一人總結(jié)，而后一人提問，其他組別成員竟相答題。5、競賽以得分計入平時測驗成績。答題者回答要求準確，由出題方和老師并而判斷，否則不給分。的組合原則是什么？22、電暈會產(chǎn)生哪些效應？如何消除電暈？23、為什么長間隙擊穿的平均場強遠小于短間隙擊穿的平均場強？24、為什么高真空和高氣壓都能提高間隙擊穿電壓？25、為什么大氣污染地

22、區(qū)的輸電線在大霧、凝露或毛毛雨天氣易發(fā)生絕緣子冒火及閃絡，而雷雨季節(jié)卻少見？第四章 電氣設備的絕緣實驗絕緣的缺陷： 集中型或局部性缺陷 分布性或整體性缺陷絕緣試驗： 絕緣特性試驗（非破壞性） 耐壓試驗 （破壞性）先做絕緣特性試驗，后做耐壓試驗1、絕緣特性試驗： 絕緣電阻、泄漏電流、局部放電、tg測定 2、耐壓試驗：交流耐壓試驗、直流耐壓試驗、沖擊耐壓試驗 第一節(jié) 絕緣電阻和吸收比的測量 一、兆歐表的工作原理 兆歐表組成： 直流電源、測量機構(gòu)（流比計）指針偏轉(zhuǎn)的角度反映被測絕緣電阻的大小。二、絕緣電阻和吸收比的測量方法 加壓60s時所測得的電阻值為被試絕緣的絕緣電阻。吸收比=R60s/ R15s

23、 吸收比可判斷絕緣的狀況1、 絕緣良好時，存在明顯吸收現(xiàn)象。吸收比遠大于1.2、絕緣存在貫穿性導電通道或嚴重受潮時，吸收比接近1.絕緣電阻 最基本的綜合性特性參數(shù)。 組合絕緣和層式結(jié)構(gòu)，在直流電壓下均有明顯得吸收現(xiàn)象，使外電路中有一個隨時間而衰減的吸收電流。 吸收比 檢驗絕緣是否嚴重受潮或存在局部缺陷。泄漏電流 所加直流電壓高得多當絕緣嚴重受潮或出現(xiàn)導電性缺陷時，阻值R1、R2 或兩者之和顯著減小， 大大增加，而 迅速衰減。 三、測量時應注意的幾個問題1、應選擇合適電壓等級的兆歐表。2、測量前要斷開被試品的電源及其他設備的連線。3、讀取數(shù)值后，應先斷開兆歐表與被試品的連線，然后再將兆歐表停止運

24、轉(zhuǎn)，以免被試品的電容上所充的電荷經(jīng)兆歐表放電而損壞兆歐表。4、測量時應記錄當時的溫度，以便進行換算。四、絕緣結(jié)果的分析判斷 1、絕緣電阻和吸收比能發(fā)現(xiàn)貫穿性導電通道，受潮、表面臟污等缺陷，但不能發(fā)現(xiàn)局部受損、裂縫、分層脫開，內(nèi)部有氣隙等局部缺陷。2、溫度影響 T升高，絕緣電阻、吸收比降低。 第二節(jié) 泄露電流的測量沒有貫通兩個電極的集中性缺陷絕緣電阻的測量無法發(fā)現(xiàn)，可以采用測量泄漏電流的方法來進行， 其特點如下： 加在試品上的直流電壓比兆歐表的工作電壓高得多。 故能發(fā)現(xiàn)兆歐表所不能發(fā)現(xiàn)的缺陷。 施加在試品上的直流電壓是逐漸增大的，這樣就可以在升壓過程中監(jiān)視泄漏電流的增長動向。 在電壓升到規(guī)定的試

25、驗電壓值后，要保持1min再讀出最后的泄漏電流值。當絕緣良好時，泄漏電流應保持穩(wěn)定，且其值很小。 一、泄漏電流試驗接線圖如圖4-3所示 其中V為高壓整流元件，C為穩(wěn)壓電容，PV2為高壓靜電電壓表，TO為被試品。 二、微安表的保護注意 ：測量泄漏電流用的微安表需用并聯(lián)放電管V進行保護。當流過微安表的電流超過某一定值時，電阻上的壓降將引起V的放電而達到保護微安表的目的。 第三節(jié) 介質(zhì)損耗角正切的測量介質(zhì)的功率損耗與介質(zhì)損耗角正切成正比, 所以后者是絕緣品質(zhì)的重要指標，測量 值是判 斷電氣設備絕緣狀態(tài)地一項靈敏有效的方法。 能反映絕緣的整體性缺陷（如全面老化）(分布性缺陷)和小電容試品中的嚴重局部性

26、缺陷。 測量tan不能靈敏地反映大容量發(fā)電機、變壓器和電力電纜絕緣中的局部性缺陷，應盡可能將這些設備分解成幾個部分，然后分別測量它們的 。 一、西林電橋基本原理 其中被試品的等值電容和電阻分別為Cx和Rx;R3為可調(diào)的無感電阻；CN為高壓標準電容器的電容；C4 為可調(diào)電容；R4為定值無感電阻；P為交流檢流計。 在交流電壓 的作用下，調(diào)節(jié) 和 ，使電橋達到平衡，即通過檢流計P的電流為零，因而介質(zhì)并聯(lián)等值電路的介質(zhì)損耗角正切 西林電橋反接線原理 電橋平衡的過程與正接線時無異，所不同者在于各個調(diào)節(jié)元件、檢流計和屏蔽網(wǎng)均處于高電位，故必須保證足夠的絕緣水平和采取可靠的保護措施。 二、 測量的影響因素

27、（一）外界電磁場的干擾影響 干擾包括高壓電源和試驗現(xiàn)場高壓帶電體引起的電場干擾。 在現(xiàn)場測試條件下，電橋往往處于一個相當顯著的交變磁場中，這時電橋接線內(nèi)也會感應出一個干擾 電勢，對電橋的平衡產(chǎn)生影響，也將導致測量誤差。 消除干擾的方法：金屬屏蔽網(wǎng)和屏蔽電纜 （二）溫度的影響 一般來說，tan隨溫度的增高而增大。 為了便于比較，應將在各種溫度下測得的 值換算到20時的值。（三)試驗電壓的影響 （四）試品電容量的影響 對電容量較大的試品（例如大中型發(fā)電機、變壓器、電力電纜、電力電容器等）,測量tan只能發(fā)現(xiàn)整體分不性缺陷，因而用測量介質(zhì)損耗角正切的方法來判斷絕緣狀態(tài)就不很靈敏了。 （五）試品表面泄

28、漏電流的影響 測試前應清除絕緣表面的積污和水分，必要時還可以在絕緣表面上裝設屏蔽極。 第四節(jié) 局部放電的測量絕緣中的局部放電是引起電介質(zhì)老化的重要原因之一。 測定電氣設備在不同電壓下的局部放電強度和發(fā)展趨勢，就能判斷絕緣內(nèi)是否存在局部缺陷以及介質(zhì)老化的速度和目前的狀態(tài)。 局部放電的基本概念，表征局部放電的重要參數(shù)。 局部放電檢測發(fā)展歷史及測量方法綜述。 脈沖電流法的測量原理。 電氣檢測法 脈沖電流法 測量視在放電量 介質(zhì)損耗法 西林電橋 脈沖電流法測量原理 二、測量時注意的問題 1、選擇抗干擾能力強的測量電路。 2、對測量線路進行屏蔽。 3、試驗電源最好采用獨立電源。 4、提高高壓試驗賄賂中各

29、元件發(fā)生電暈的電壓。 5、將高壓試驗變壓器、檢測回路和測量儀器三者的地線連成一體。 6、合理選擇放大電路的頻帶或調(diào)諧放大電路的諧振頻率。 7、測量回路與被試品的連線應盡可能縮短。三、試驗結(jié)果的分析判斷 根據(jù)局部放電的強度來判斷缺陷。第五節(jié) 工頻耐壓試驗工頻高電壓試驗不僅僅為了檢驗絕緣在工頻交流工作電壓下的性能，也用來等效地檢驗絕緣對操作過電壓和雷電過電壓地耐受能力。 一、工頻高電壓的產(chǎn)生 通常采用高壓試驗變壓器或其串級裝置來產(chǎn)生。 對電纜、電容器等電容量較大的被試品，可采用串聯(lián)諧振回路來獲得試驗用的工頻高電壓。 工頻高壓裝置是高壓試驗室中最基本的設備，也是產(chǎn)生其他類型高電壓的設備基礎(chǔ)部件。 （

30、一）高壓試驗變壓器特點1、試驗變壓器本身應有很好的絕緣，但絕緣裕度小，試驗過程中要嚴格限制過電壓。 2、額定電壓高而容量不大。 3、油箱本體不大而其高壓套管又長又大4、輸出電壓波形很難完美，需要采取措施加以修正。 5、試驗變壓器與連續(xù)運行時間不長，發(fā)熱較輕，因而不需要復雜的冷卻系統(tǒng)。 6、漏抗大，短路電流較小，可降低機械強度方面的要求。 二、工頻高壓試驗的基本接線圖 工頻耐壓試驗的實施方法： 按規(guī)定的升壓速度提升作用在被試品TO上的電壓，直到它等于所需的試驗電壓 為止。保持1分鐘，沒有發(fā)現(xiàn)絕緣擊穿或局部損傷，可認為合格通過。三、測量時應注意的幾個問題1、升壓必須從零開始。2、對帶繞組的被試品，

31、應將各繞組的首尾短接，非被試繞組的首尾短接后還應接地。3、耐壓試驗前后，均應測量被試品的絕緣電阻。4、試驗前應根據(jù)當時的大氣條件將規(guī)定的試驗電壓換算到實際試驗條件下。5、被試品在耐壓試驗中放生擊穿，不能只靠電流表來判斷，應根據(jù)電壓表來判斷。第七節(jié) 直流耐壓試驗被試品的電容量很大的場合（例如長電纜段、電力電容器等），用工頻給交流高電壓進行絕緣試驗時會出現(xiàn)很大的電容電流，要求試驗裝置具有很大的容量，很難做到。這時用直流高電壓試驗來代替工頻高電壓試驗一、直流高電壓的產(chǎn)生 將工頻高電壓經(jīng)高壓整流器而變換成直流高電壓。 利用倍壓整流原理制成的直流高壓串級裝置（或稱串級直流高壓發(fā)生器)能產(chǎn)生出更高的直流試

32、驗電壓。 （一）高壓整流器 二、直流高電壓試驗的特點和應用范圍 特點只有微安級泄漏電流，試驗設備的容量較小。 試驗時可同時測量泄漏電流，由所得得“電壓電流”曲線能有效地顯示絕緣內(nèi)部的集中性缺陷或受潮。 用于旋轉(zhuǎn)電機時，能使電機定子繞組的端部絕緣也受到較高電壓的作用，發(fā)現(xiàn)端部絕緣中的缺陷。 非破壞性試驗的性質(zhì)。 直流電壓下，絕緣內(nèi)的電壓分布由電導決定，因而與交流運行電壓下的電壓分布不同，所以交流電氣設備的絕緣考驗不如交流耐壓試驗那樣接近實際。 第五章 線路和繞組中的波過程波過程實質(zhì)上是能量沿著導線傳播的過程，即在導線周圍空間儲存電磁能的過程。從電磁場方程組出發(fā)來研究比較繁復，方便起見，一般都采用

33、以積分量u和I表示的關(guān)系式，而且必須用分布參數(shù)電路和行波理論來進行分析。這是因為過電壓波的變化速度很快、延續(xù)時間很短，以波前時間等于1.2us的沖擊波為例，電壓從零變化到最大值（0Um）只需要1.2us，波的傳播速度為光速c（300m/us），所以沖擊電壓波前在線路上的分布長度只有360m。換言之，線路各點的電壓和電流都將是不同的，根本不能將線路各點的電路參數(shù)合并成集中參數(shù)來處理問題。第一節(jié) 波沿均勻無損單導線的傳播一、線路方程及解設單位長度線路的電感和電容均為恒值，分別為L0和C0；忽略線路的能量損耗，得均勻無損單導線等值電路如右圖所示均勻無損單導線的方程組為：波動方程解為 代表一個任意形狀

34、并以速度v朝著x的正方向運動的電壓波； 是一個以速度v朝著x的負方向運動的電壓反行波。 電壓波的符號只取決于它的極性,而與電荷的運動方向無關(guān)；電流波不但與相應的電荷符號有關(guān)，而且也與電荷的運動方向有關(guān)。二、波速和波阻抗 行波在均勻無損單導線上的傳播速度架空單導線的L0和C0可由下式求得(F/m)（H/m)波速與導線周圍媒質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)，而與導線半徑、對地高度、鉛包半徑等幾何尺寸無關(guān)。波阻抗Z是電壓波與電流波之間的一個比例常數(shù)電纜線路的波阻抗約在1050 之間。架空線路的波阻抗約在300500 之間 特別注意點： 電流波的波速是導線中的帶電粒子開始運動的這一狀態(tài)由線路的一點向前或向后傳播的速度，而

35、不是電荷在導線中的運動速度。第二節(jié) 行波的折射和反射通常采用最簡單的無限長直角波來介紹線路波過程的基本概念。任何其他波形都可以用一定數(shù)量的單元無限長直角波疊加而得，所以無限長直角波實際上是最簡單和代表性最廣泛的一種波形。一、折射系數(shù)和反射系數(shù)入射波 ， 折射波 ， 反射波 ， A點的折、反射電壓如下電壓折射系數(shù)電壓反射系數(shù) 二者之間有如下關(guān)系 1+= 隨 與 的數(shù)值而異，和之值在下面的范圍內(nèi)變化 二、幾種特殊端接情況下的波過程(一)線路末端開路發(fā)生全反射，開路電壓加倍，電流變零線路中均勻性開始遭到破壞的點稱為節(jié)點，當行波投射到節(jié)點時，必然會出現(xiàn)電壓、電流、能量重新調(diào)整分配的過程，即在節(jié)點處將發(fā)

36、生行波的折射和反射現(xiàn)象。 (二)線路末端短路（接地） 負的全反射，電流加倍，電壓為零(三）線路末端對地跨接一阻值R=Z1的電阻行波到達線路末端A點時完全不發(fā)生反射，與A點后面接一條波阻抗Z2=Z1的無限長導線的情況相同。三、集中參數(shù)等值電路（彼德遜法則）一個節(jié)點上接有多條分布參數(shù)長線和若干集中參數(shù)元件。已知電流源（例如雷電流）的情況，采用電流源等值電路更加簡單方便。彼德遜法則的適用范圍：入射波必須是沿一條分布參數(shù)線路傳輸過來。 適用于節(jié)點A之后的任何一條線路末端反射波未達到A之前。第六章 雷電及防雷保護設備從電力工程的角度來看，最值得我們注意的兩個方面是： 雷電放電在電力系統(tǒng)中引起很高的雷電過

37、電壓，它是造成電力系統(tǒng)絕緣故障和停電事故的主要原因之一 產(chǎn)生巨大電流，使被擊物體炸毀、燃燒、使導體熔斷或通過電動力引起機械損壞。第一節(jié) 雷電的放電過程一、雷云的形成 雷云的形成機理獲得比較廣泛認同的是水滴分裂起電理論：大水滴分裂成水珠和細微的水沫，出現(xiàn)電荷分離現(xiàn)象，大水珠帶正電，小水沫帶負電，細微水沫被上升氣流帶往高空，形成大片帶負電的雷云。 二、雷電放電過程雷電放電就其本質(zhì)而言是一種超長氣隙的火花放電。 先導放電 主放電 余輝放電 特點：1、傳導通道不連續(xù),是分級向下推進,平均速度慢,平均電流也小2、傳導過程極快, 平均電流極大,可達到幾百千安3、傳導過程平均速度慢,平均電流也小第二節(jié) 雷電

38、放電的計算模型和雷電參數(shù)一、雷電放電的計算模型(一)雷電流幅值通常定義雷電流為雷擊于低阻接地電阻( 30)的物體時流過雷擊點的電流。它近似等于電流入射波 的兩倍，即 一般地區(qū)，雷電流幅值超過I的概率可按下式計算少雷區(qū)，雷電流幅值超過I 的概率可按下式計算(二)雷電流的波前時間、陡度及波長雷電流的波前時間T1處于14us的范圍內(nèi)，平均為2.6us。波長T2 處于20100us的范圍內(nèi)，多數(shù)為40us左右。雷電流波前的平均陡度 (kA/us)波前陡度的最大極限值一般可取50 kA/us左右二、雷電流的波形1、雙指數(shù)波2、斜角平頂波我國防雷設計采用2.6/40us的波形；在絕緣的沖擊高壓試驗中，標準

39、雷電沖擊電壓的波形定為1.2/50us 3、半余弦波 (三)雷電活動頻度 雷暴日及雷暴小時 雷暴日Td是一年中發(fā)生雷電的天數(shù)，以聽到雷聲為準，在一天內(nèi)只要聽到過雷聲，無論次數(shù)多少，均計為一個雷暴日。 雷暴小時Th是一年中發(fā)生雷電放電的小時數(shù)，在一個小時內(nèi)只要有一次雷電，即計為一個雷電小時。 (四)地面落雷密度表示每平方公里地面在一個雷暴日受到的平均雷擊次數(shù)。 我國標準對Td 40的地區(qū)，取0.07 一個雷暴日折合三個雷暴小時。 雷暴日與該地區(qū)所在緯度、當?shù)貧庀髼l件、地形地貌有關(guān) Td <15，少雷區(qū)；>40，多雷區(qū)；>90，強雷區(qū) 第三節(jié) 避雷針和避雷線的保護范圍一、避雷針和

40、避雷線電力系統(tǒng)中需要安裝直接雷擊防護裝置，廣泛采用的即為避雷針和避雷線（又稱架空地線）。避雷針適宜用于變電所、發(fā)電場這樣相對集中的保護對象；避雷線適宜用于象架空線路那樣伸展很廣的保護對象。保護原理：避雷針（線）一般均高于被保護對象，它們的迎面先導往往開始得最早，發(fā)展得最快，最先影響雷電下行先導的發(fā)展方向，使之擊向避雷針（線），并順利泄入地下，使處于它們周圍的較低物體受到屏蔽保護、免遭雷擊。(一)單支避雷針 當 時 P1 當 時 h 避雷針高度 P 高度修正系數(shù) - 被保護物的高度 - 保護范圍(二)多只避雷針（通過疊加求出聯(lián)合保護范圍） (三)單根避雷線 保護范圍：表示避雷裝置的保護效能，保護

41、范圍是相對的，每一個保護范圍都有規(guī)定的繞擊（概）率，繞擊指的是雷電繞過避雷裝置而擊中被保護物體的現(xiàn)象。我國有關(guān)規(guī)程所推薦的保護范圍對應于0.1的繞擊率。因此單根避雷線的保護半徑要比單根避雷針的保護半徑小得多，目前對避雷線的保護以保護角來表征，保護角越小，保護效果越好，但減小保護角時需要增加造價，故將保護角一般在250左右。第四節(jié) 避雷器1、 輸電線的防雷保護采用避雷線保護，但由于雷電的“繞擊”和“反擊”，為了保護變電所，還需要裝設避雷器。2、 避雷器的種類有四種（1） 保護間隙（2） 排氣式避雷器（3） 閥式避雷器（4） 氧化鋅避雷器 1、2用于配電系統(tǒng)、線路和發(fā)、變電站進線段保護。3、4用于

42、發(fā)電廠和變電站點保護。一、保護間隙和排氣式避雷器1、保護間隙 用于10KV以下的配電網(wǎng) 缺點：滅弧能力低2、排氣式避雷器 用于輸電線路個別地段的保護，加大跨距和交叉檔距處，或變電站的進線段保護。（1） 沖擊電流消失后間隙流過工頻續(xù)流，在工頻續(xù)流的高溫作用下產(chǎn)生大量氣體，對電弧產(chǎn)生“縱吹”作用，使工頻續(xù)流在“第一次過零”時熄滅。（2） 其滅弧能力與工頻續(xù)流的大小有關(guān)。缺點：（1） 伏妙特性太陡，分散性較大。（2） 放電間隙動作后，工作導線直接接地，形成沖擊截波。（3） 運行維護麻煩。二、閥式避雷器 優(yōu)點：1、 較平的伏妙特性。2、 較強的滅弧能力。3、 避免產(chǎn)生截波。1、 普通閥式避雷器 （1）

43、火花間隙 間隙是均勻電場。 （2）閥片（非線性電阻） U=CirR-非線性系數(shù)“殘壓”：雷電流通過閥片電阻上產(chǎn)生的電壓降。2、磁吹避雷器在磁場對電弧的作用下吵鬧聲電動力，使電弧拉長，電阻增大起到限制工頻續(xù)流的作用。電氣參數(shù)：1、 額定電壓2、 滅弧電壓3、 工頻放電電壓4、 沖擊放電電壓5、 殘壓6、 保護水平7、 沖擊系數(shù)8、 切斷比9、 保護比三、ZnO避雷器 1、優(yōu)異的非線性特性 2、無間隙優(yōu)點：1、 保護性能優(yōu)越。2、 無續(xù)流，動作負載輕。耐重復動作能力強。3、 通流容量大。4、 適于大批量生產(chǎn)，造價低廉。電氣參數(shù)：1、 額定電壓2、 持續(xù)運行時間3、 起始動作電壓4、 殘壓5、 壓比

44、6、 荷電率 沒有火花間隙 第五節(jié) 接地裝置1、 接地裝置： 接地極、接地引下線組成作用：減少接地電阻，以降低雷電流通過避雷針（線）或避雷器上的過電壓。2、 接地方式： 防雷接地、工作接地、保護接地一、接地和接地電阻 接地電阻的估值等于接地裝置上點位的幅值與通過接地裝置電流的幅值的比值。工頻接地電阻Re沖擊接地電阻Ri二、工作接地、保護接地、防雷接地1、工作接地在電力系統(tǒng)正常運行情況下，需要進行的接地：如 中性點接地作用：穩(wěn)定電網(wǎng)的對地點位，以降低電氣設備的絕緣水平，并且有利于實現(xiàn)電網(wǎng)的繼電保護。2、保護接地將高壓電氣設備的金屬外殼接地。作用：保證人身安全。3、防雷接地作用:減少雷電流通過接地

45、裝置時代地電位升高。特點：（1）雷電流幅值大。 （2）雷電流等值頻率高“兩效應”A、火花效應 沖擊接地電阻小于工頻接地電阻B、電感效應沖擊接地電阻大于工頻接地電阻三、工程實用的接地裝置 輸電線路接地 發(fā)電廠接地 變電站接地1、 垂直接地體2、多根垂直接地體3、水平接地體 4、伸長接地體為什么力求降低接地電阻？第七章 輸電線路的防雷保護線路過電壓包括直擊雷過電壓和感應雷過電壓。 耐雷水平：雷擊線路時線路絕緣不發(fā)生閃 絡的最大雷電流幅值。以KV為單位. 雷擊跳閘率：在40個雷暴日情況下,每100km線路每年因雷擊引起的線路跳閘次數(shù)。 輸電線路防雷性能用耐雷水平和雷擊跳閘率來衡量。第一節(jié) 輸電線路感

46、應雷過電壓 雷擊線路附近地面或建筑物時，主放電通道周圍電磁場的劇烈變化，在線路上將產(chǎn)生過電壓。 感應過電壓與直擊雷過電壓的極性相反。 一、無避雷線時 雷擊點距導線距離s>65m時，感應過電壓 與 成正比，與 成反比。 一般不超過500kv，對35kv及其以下的水泥桿線路可能會引起閃絡事故， 對110kv及其以上的線路，一般不會引起閃絡事故。二、有避雷線時 避雷線不接地時： 導線上的感應過電壓 ： 避雷線上的感應過電壓 ： 所以： 避雷線接地：電位為0，必有（ug ）與其疊加，設- ug 在導線上產(chǎn)生耦合電壓-kug 導線上總的感應過電壓為： kug耦合系數(shù)k0越大，Ui/ 越低。 三、雷

47、擊線路桿塔 雷擊桿塔，在導線上產(chǎn)生 ,無避雷線時，40m以下線路 感應系數(shù)， 有避雷線： 第三節(jié) 輸電線路直擊雷過電壓和耐雷水平輸電線路遭受直接雷一般有三種情況: 1、雷擊桿塔塔頂 2、雷擊避雷線檔距中央 3、雷繞過避雷器擊于導線繞擊一、雷擊桿塔頂時的過電壓 流過桿塔的電流為 桿塔塔頂電位 用 代替 得桿塔電位幅值： 因避雷線起分流作用，且 越 小，桿塔塔頂電位就越低。 導線上的電位：避雷線的電位 為Utop耦合作用，導線電位為 感應過電壓則：總電壓為：絕緣子串上的電壓：桿塔電位與導線電位之差當 絕緣子就會閃絡，故耐雷水平為 耐雷水平與有關(guān) 。；增加 ， 提高耐雷水平，工程上降低采取雙避雷線或在導線下方增加架空地線。 二、雷擊避雷線檔距中央 在避雷線上產(chǎn)生的電壓為 由于避雷線與導線的耦合作用，在導線上將耦合出電壓kUA，所以此時雷擊點避雷線與導線間空氣間隙S上所承受的最高電壓US為由此可見：US與耦合系數(shù)k 、雷電流的陡度、檔距的長度l等因素有關(guān)。結(jié)合我國多年的運行經(jīng)驗檔距中央避雷線與導線間的距離宜按一下公式確定： S0。012l+1（m）三、繞擊時的過電壓和耐雷水平繞 擊：雷閃繞過避雷線擊于導線的現(xiàn)象。 繞擊率：一次雷擊線路出現(xiàn)繞擊的概率。與避雷線和外側(cè)導線的保