西華大學 高電壓

1、1. 氣體中帶電質(zhì)點的產(chǎn)生方式：碰撞游離（其動能大于氣體質(zhì)點的游離能，在和氣體質(zhì)點發(fā)生碰撞時，就可使氣體質(zhì)點產(chǎn)生游離分裂成正離子和電子）熱游離（氣體分子熱運動狀態(tài)引起的游離）光游離（光子來源分為倫琴射線、射線等高能射線，和氣體放電本身產(chǎn)生的光子）表面游離（能量來源于正離子碰撞陰極、光電效應、強場發(fā)射、熱電子發(fā)射）2. 氣體中帶電質(zhì)點的消失方式：流入電極、逸出氣體空間、復合3. 擊穿：氣體中電場強度達到一定數(shù)值后，氣體中電流劇增，在氣體間隙中形成一條導電性很高的通道，氣體失去了絕緣能力，氣體這種有絕緣狀態(tài)突變?yōu)榱紝щ姞顟B(tài)的過程稱為擊穿4. oa段，電流隨電壓升高而增大呈線性關系，間隙中帶電質(zhì)點運

2、動速度加大，單位時間內(nèi)通過所觀察面的電子書增多；電壓升到一定值Ua后，電流趨于飽和，取決于外界游離因素（紫外線光照射），而和電壓無關，氣隙仍能良好絕緣；電壓升到Ub時電流隨電壓升高迅速增大，產(chǎn)生碰撞游離，形成電子崩。5. 電子崩的形成過程：B點后，外界游離因子在陰極附近產(chǎn)生了一個初始電子，該電子向陽極運動時引起碰撞游離，產(chǎn)生一個新的電子，初始電子和新電子繼續(xù)向樣機運動，又會引起新的碰撞游離，產(chǎn)生更多電子。6. 非自持放電：依靠外界游離因素支持的放電自持放電：只依靠電場就能維持下去的放電。只要*e*s-11，即陰極表面至少逸出一個電子。7. a)S一定時，若P增大，增大，碰撞次數(shù)增多，但電子兩次

3、碰撞之間走過的路徑變小，能量不足以引起游離，擊穿電壓升高；若P減小，隨之減小，電子積蓄的能量夠大，但碰撞次數(shù)減小，擊穿電壓也升高b)P一定時，若s增大，必然要升高電壓才能維持足夠的電場強度，使間隙擊穿；若s減小，s太短時，電子由陰極運動到陽極時，碰撞次數(shù)太少，擊穿電壓也會升高。8. 氣體放電的湯遜理論與流注理論的主要區(qū)別在哪里？他們各自的適用范圍如何？答：區(qū)別：湯遜理論沒有考慮到正離子對空間電場的畸變作用和光游離的影響放電時間不同陰極材料的性質(zhì)在放電過程中所起的作用不同放電形式不同范圍：湯遜理論:適用于低氣壓下小間隙的放電現(xiàn)象；流注理論：適用于一定范圍（ps200(cm.133pa)），大氣壓

4、下的氣隙擊穿9.巴申定律及其適用范圍：擊穿電壓與氣體相對密度和極間距離乘積之間的關系。兩者乘積大于0.26cm時,不再適用10.流注理論認為電子的碰撞游離和空間光游離是形成自持放電的主要因素。電子崩的游離過程集中于崩頭，空間電荷的分布也是極不均勻的。11.不均勻電場中的放電：ke=Emax/Eav;電場的不均勻系數(shù)是最大場強與平均場強的比值；Eav=U/s，U-電極間電壓，s-電極距離；Ke<2時，是稍不均勻場；ke>4后，是極不均勻場12. 什么是電暈放電？它有何效應？試例舉工程上所采用的各種防暈措施 在電場極不均勻時，隨間隙上所加電壓的升高，在大曲率電極附近很薄一層空

5、氣中將具備自持放電條件，放電僅局限在大曲率電極周圍很小范圍內(nèi)，而整個間隙尚未擊穿；引起能量損耗電磁干擾，產(chǎn)生臭氧、氮氧化物對氣體中的固體介質(zhì)及金屬電極造成損傷或腐蝕；加大導線直徑、使用分裂導線、光潔導線表面；限制電暈的方法：改進電極的形狀，增大電極的曲率半徑（均壓環(huán)、屏蔽環(huán)），超高壓輸電線路采用分裂導線。是極不均勻電場的特征之一，電暈的產(chǎn)生主要取決于電極的場強。13.在不均勻電場中氣體間隙放電的極性效應是什么？ 答：帶電體為正極性時，電暈放電形成的電場削弱了帶電體附近的電場，而增強了帶電體遠處的電場電極，穿越電壓減小而電暈電壓增大；帶電體為負極性時，與正極性的相反，正負極性的帶電體不

6、同叫極性效應14.負極性下的電暈起始放電電壓較低； 負極性下的擊穿電壓較正極性時為高15.沖擊電壓包括雷電放電造成的雷電過電壓波和操作過電壓波；雷電過電壓波參數(shù)：T1=1.2±30%s，T2=50±20%s，峰值容許誤差±3%，不同極性的標準雷電波形可表示為±1.2/50s；操作沖擊波形特征參數(shù)：波前時間Tcr=250s，允許誤差為±20%；半峰值時間T2=2500s，允許誤差為±60%；峰值允許誤差±3%；90%峰值以上持續(xù)時間Td未作規(guī)定。16. 試小結(jié)各種提高氣隙擊穿電壓的方法，并提出適用于何種條件？改進電極形狀，增大

7、電極曲率半徑，以改善電場分布，如變壓器套管端部加球型屏蔽罩等；空間電荷對原電場的畸變作用，可以利用放電本身所產(chǎn)生的空間電荷來調(diào)整和改善空間的電場分布；極不均勻場中屏障的作用，在極不均勻的氣隙中放入薄片固體絕緣材料；提高氣體壓力可以大大減小電子的自由行程長度，從而削弱和抑制游離過程；采用高真空可以減弱氣隙中的碰撞游離過程；高電氣強度氣體SF6的采用。17. 伏秒特性：工程上用氣隙上出現(xiàn)的電壓最大值與放電時間的關系來表征氣隙在沖擊電壓下的擊穿特性，稱為氣隙的伏秒特性 1，2-波尾擊穿3-波頭擊穿18. 總放電時間：tb=t0+ts+tf放電時延：tl=ts+tf升壓時間t0:電壓從零上升

8、到靜態(tài)擊穿電壓U0所需的時間；統(tǒng)計時延ts:從t0開始到氣隙中出現(xiàn)第一個有效電子所需的時間； 放電發(fā)展時間tf：從出現(xiàn)有效電子到最后完成氣隙擊穿的時間，具有統(tǒng)計性19.50%擊穿電壓U50%是指在該電壓下進行多次試驗，氣隙擊穿概率為50%20.電場形式對放電電壓的影響： 均勻電場無極性效應，各類電壓放電形式基本相同，分散性??； 稍不均勻電場無明顯極性效應； 極不均勻電場放電分散性較大，且極性效應顯著，主要影響因素是極間距離；21.電壓波形對放電電壓的影響： 對均勻和稍不均勻電場影響不大，對極不均勻電場影響相當大； 完全對稱的極不均勻場：棒棒間隙（） 極大不均勻的極不均勻場：棒板間隙22.氣體狀

9、態(tài)對放電電壓的影響： 大氣的濕度越大，氣隙的擊穿電壓也會增高；但在均勻和稍不均勻場中，濕度影響可忽略，如球隙測量高電壓； 海拔高度越高，空氣的電氣強度也將降低，擊穿電壓越低； 外絕緣的放電電壓隨空氣密度增大而提高； 提高氣體壓力時，可以提高氣隙的擊穿電壓；壓縮空氣中濕度增加時，擊穿電壓明顯下降，電場不均勻，下降更顯著。23.氣體的性質(zhì)對放電電壓的影響： 在間隙中加入高電強度氣體，可大大提高擊穿電壓，主要指一些含鹵族元素的強電負性氣體，如SF624.沿面放電：在固體介質(zhì)和空氣的分界面上出現(xiàn)沿著固體介質(zhì)表面的氣體放電現(xiàn)象。多發(fā)生在絕緣子、套管與空氣的分界面上。25.提高沿面放電電壓的措施：屏障、屏

10、蔽、表面處理、應用半導體材料、阻抗調(diào)節(jié)26.電介質(zhì)的極化 極化：在電場的作用下，電荷質(zhì)點會沿電場方向產(chǎn)生有限的位移現(xiàn)象，并產(chǎn)生電矩（偶極矩）；介電常數(shù)：電介質(zhì)極化的強弱可用介電常數(shù)的大小來表示，與電介質(zhì)分子的極性強弱有關；極性電介質(zhì)：具有極性分子的電介質(zhì)，即使沒有外電場的作用也具有力矩；非極性電介質(zhì)：中性分子構成的電介質(zhì)；極化的基本形式：電子式位移極化、離子式位移極化（不產(chǎn)生能量損失，無損極化）偶極子極化、夾層極化（有能量損失，有損極化）27.各種極化形式的特點電子式位移極化：時間很短，故r與外加頻率無關；彈性碰撞，無能量損耗；溫度影響??；離子式位移極化：時間稍長，r與外加頻率無關；無能量損耗

11、；r一般具有正溫度系數(shù)；偶極子極化：極化所需時間長；非彈性，有能量損失；r最初隨溫度升高而增加，當熱運動變得較強烈時，r又隨溫度升高而減小；夾層極化：特別緩慢，且有能量損耗。28.泄漏電流：是由介質(zhì)中自由或互相聯(lián)系的弱帶電質(zhì)點運動造成的。 絕緣電阻：與泄漏電流相對應的電阻。一般指體積絕緣電阻。 介質(zhì)的絕緣電阻決定了介質(zhì)中的泄漏電流，服從歐姆定律29.氣體的電導：外界射線使分子發(fā)生電離，和強電場作用下氣體電子的碰撞電離； 液體的電導：離子電導和電泳電導； 固體的電導：離子電導和電子電導。30.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

12、化）引起的損耗，總稱介質(zhì)損耗。定義：交流電壓下介質(zhì)的有功功率損耗。Tan31.提高液體電介質(zhì)擊穿電壓的措施：提高油品質(zhì)，采用覆蓋、絕緣層、極屏障等絕緣結(jié)構32.固體電介質(zhì)的擊穿（非自恢復絕緣） 電擊穿：碰撞游離形成的電子崩，如雷電過電壓； 特點：擊穿過程極短；擊穿電壓高，介質(zhì)溫度不高；擊穿場強與電場均勻程度關系密切，與環(huán)境溫度無關 熱擊穿：固體介質(zhì)會因介質(zhì)損耗而發(fā)熱，介質(zhì)溫度不斷上升而導致絕緣的破壞，如介質(zhì)分解、熔化、碳化、燒焦； 特點：擊穿時間較長，擊穿電壓較低；擊穿電壓不隨環(huán)境溫度升高而減小，不隨介質(zhì)厚度成正比增加；擊穿與周圍媒質(zhì)的熱島、散熱條件及介質(zhì)本身導熱系數(shù)有關 電化學擊穿：固體介質(zhì)

13、在長期運行過程中，由于介質(zhì)內(nèi)部發(fā)生局部放電等原因，使絕緣劣化，電氣強度逐步下降并引起擊穿；33.影響固體電介質(zhì)擊穿電壓的主要因素：電壓作用時間、溫度、電場均勻程度、受潮、累積效應、機械負荷34.電氣設備的絕緣缺陷分為：集中性缺陷（制造過程中）、分布性缺陷（整體絕緣性能下降） 高壓絕緣的試驗：非破壞性實驗（較低電壓下）、破壞性試驗或稱耐壓試驗（模擬過電壓）35.吸收比K是加壓60s時的絕緣電阻與15s時的絕緣電阻的比值，K=R60''/R15''，有利于反應絕緣狀態(tài)；K恒大于1，且越大表示絕緣性能越好。 大容量電氣設備中，吸收現(xiàn)象延續(xù)很長時間，吸收比不能很好地反映

14、絕緣的真實狀態(tài)，可用極化指數(shù)再判斷，R10/R1。36.絕緣電阻用兆歐表來測量。測量絕緣電阻能有效地發(fā)現(xiàn)總體絕緣質(zhì)量欠佳；絕緣受潮；兩極間有貫穿性的導電通道；絕緣表面情況不良。37泄漏電流的測量，原理與測量絕緣電阻相似，能發(fā)現(xiàn)一些尚未完全貫通的集中性缺陷。在試品上的直流電壓要比兆歐表高得多；加在試品上的直流電壓是逐漸增大的，可在升壓過程中監(jiān)視泄漏電流的增長動向。38. 介損正切角tan能反映絕緣的整體性缺陷（例如全面老化）和小電容試品中的嚴重局部性缺陷。根據(jù)tan隨電壓而變化的曲線，可判斷絕緣是否受潮、含有氣泡及老化的程度。西林電橋測量法：交流電壓作用下,調(diào)節(jié)R3和C4,使電橋達到平衡。此時,

15、通過檢流計的電流為零,說明A,B兩點無電位差，ZXZ3=ZNZ4，最后得tan=C439.局部放電：高壓電氣設備絕緣內(nèi)部存在一些缺陷，如氣泡空隙、雜質(zhì)等，在外電場作用下，這些異物附近將具有比周圍更高的場強，有可能引起該處物質(zhì)產(chǎn)生放電現(xiàn)象。40.三比較法：若個別試驗項目不合格，達不到規(guī)程的要求，可使用三比較方法。與同類型設備作比較 同類型設備在同樣條件下所得的試驗結(jié)果應該大致相同,若差別很大就可能存在問題在同一設備的三相試驗結(jié)果之間進行比較 若有一相結(jié)果相差達50%以上,該相很可能存在缺陷與該設備技術檔案中的歷年試驗數(shù)據(jù)進行比較 若性能指標有明顯下降情況,即可能出現(xiàn)新的缺陷 41.絕緣的高電壓實

16、驗：工頻交流高壓、直流高壓、雷電沖擊高壓、操作沖擊高壓等模擬電氣設備的絕緣在運行中收到的工作電壓，用以考驗各種絕緣耐受這些高電壓作用的能力。 特點：具有破壞性試驗的性質(zhì)；一般在非破壞性實驗項目合格通過后進行。42.工頻高電壓的產(chǎn)生：高壓試驗變壓器或其串級裝置；對電纜、電容器等電容量較大的被試品，可用串聯(lián)諧振回路來獲得；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的基礎部件。43高壓試驗變壓器的特點l 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。 l 試驗變壓器容量一般不大l 外觀上的特點：油箱本體不大而其高壓套管又長又大。l 試驗變壓器與連續(xù)

17、運行時間不長，發(fā)熱較輕，因而不需要復雜的冷卻系統(tǒng)。 l 漏抗大，短路電流較小，可降低機械強度方面的要求,節(jié)省制造費用。 44.絕緣的工頻耐壓試驗l 工頻交流耐壓試驗是檢驗電氣設備絕緣強度的最有效和最直接的方法。l 工頻耐壓試驗可用來確定電氣設備絕緣耐受電壓的水平，判斷電氣設備能否繼續(xù)運行，是避免其在運行中發(fā)生絕緣事故的重要手段。l 工頻耐壓試驗時，對電氣設備絕緣施加比工作電壓高得多的試驗電壓，這些試驗電壓反映了電氣設備的絕緣水平。45. 工頻高壓試驗的基本接線圖以試驗變壓器或其串級裝置作為主設備的工頻高壓試驗（包括耐壓試驗）的基本接線如下圖所示。試驗變壓器的輸出電壓必須能在很大的范圍內(nèi)均勻地加

18、以調(diào)節(jié)，所以它的低壓繞組應由一調(diào)壓器來供電。46.工頻高壓試驗的實施方法l 按規(guī)定的升壓速度提升作用在被測試品TO上的電壓，直到等于所需的試驗電壓U為止，這時開始計算時間。l 為了讓有缺陷的試品絕緣來得及發(fā)展局部放電或完全擊穿，達到U后還要保持一段時間，一般取一分鐘。l 如果在此期間沒有發(fā)現(xiàn)絕緣擊穿或局部損傷（可通過聲響、分解出氣體、冒煙、電壓表指針劇烈擺動、電流表指示急劇增大等異?，F(xiàn)象作出判斷）的情況，即可認為該試品的工頻耐壓試驗合格通過。47.直流高電壓的產(chǎn)生l 將工頻高電壓經(jīng)高壓整流器而變換成直流高電壓。 l 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

19、直流試驗電壓48.直流高壓試驗的特點 最常見的直流高壓試驗為某些交流電氣設備（油紙絕緣高壓電纜、電力電容器、旋轉(zhuǎn)電機等）的絕緣預防性試驗。 和交流耐壓試驗相比主要有以下一些特點：l 只有微安級泄漏電流，試驗設備不需要供給試品的電容電流，試驗設備的容量較小，可以做的很輕巧，便于現(xiàn)場試驗。 l 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。l 在直流高壓下，局部放電較弱，不會加快有采購絕緣材料的分解或老化變質(zhì)，一定程度具有非破壞性試驗的性質(zhì)。 l 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

20、流耐壓試驗那樣接近實際。49. 直流高壓試驗的基本接線:若高壓靜電電壓表PV2量程不夠,可改為球隙、高值電阻串接微安表或高阻值直接分壓器來測量高壓50.沖擊高電壓試驗l 研究電氣設備在運行中遭受雷電過電壓和操作過電壓的作用時的絕緣性能。 l 許多高壓試驗室中都裝設了沖擊電壓發(fā)生器，用來產(chǎn)生試驗用的雷電沖擊電壓波和操作沖擊電壓波。 l 高壓電氣設備在出廠試驗、型式試驗時或大修后都必須進行沖擊高壓試驗。 51.沖擊高電壓的產(chǎn)生52.多級沖擊電壓發(fā)生器單級沖擊電壓發(fā)生器能產(chǎn)生的最高電壓一般不超過200300kV;因而采用多級疊加的方法來產(chǎn)生波形和幅值都能滿足需要的沖擊高電壓波。53內(nèi)絕緣沖擊耐壓試驗

21、 l 電氣設備內(nèi)絕緣的雷電沖擊耐壓試驗采用三次沖擊法，即對被試品施加三次正極性和三次負極性雷電沖擊試驗電壓。（1.2/50us全波）。 l 對變壓器和電抗器類設備的內(nèi)絕緣，還要進行雷電沖擊截波（1.2/2/2-5us)耐壓試驗,其對繞組絕緣(特別是縱絕緣)的考驗往往更加嚴格。54.外絕緣沖擊耐壓試驗 l 可采用15次沖擊法，即對被測試品施加正、負極性沖擊全波試驗電壓各16次，相鄰兩次沖擊的時間間隔應不小于1min。在每組15次沖擊的試驗中，如果擊穿或閃絡的閃數(shù)不超過2次，即可認為該外絕緣試驗合格。l 內(nèi)、外絕緣的操作沖擊高壓試驗的方法與雷電沖擊全波試驗完全相同。55.高電壓的測量技術l 高電壓

22、試驗除了要有產(chǎn)生各種試驗電壓的高壓設備，還必須要有能測量這些高電壓的儀器和設備。 l 電力系統(tǒng)中，廣泛應用電壓互感器配上低電壓表來測量高電壓；但此法在試驗室中用得很少。試驗室條件下廣泛應用高壓靜電電壓表、峰值電壓表、球隙測壓器、高壓分壓器等儀器測量高電壓。 l 國標規(guī)定，高電壓的測量誤差一般應控制在±3以內(nèi)。 56.靜電電壓表l 靜電電壓表測交流時為其電壓有效值,測帶脈動的直流時近似為其平均值。l 靜電電壓表不能用于測量沖擊電壓。l 靜電電壓表的內(nèi)阻很高，在測量時幾乎不會改變被測試樣上的電壓l 大氣中工作的高壓靜電電壓表量程上限在50-250kV;SF6氣體中可達500-600kV。

23、更高的電壓需配合分壓器使用57.峰值電壓表 峰值電壓表的制成原理通常有兩種，一種是利用整流電容電流測量，另一種是利用整流充電電壓測量。峰值電壓表可分為交流峰值電壓表和沖擊峰值電壓表。58.球隙測壓器l 測量球隙由一對相同直徑的金屬球構成，測量誤差2%-3%,滿足大多數(shù)工程測試的要求。l 當球隙距離d與直徑D之比不大時，球隙間的電場為稍不均勻電場，其擊穿電壓決定于球隙間的距離。l 能直接測量高達數(shù)兆伏的各類高電壓峰值。優(yōu)點：l 擊穿時延小，放電電壓分散性小，具有比較穩(wěn)定的放電電壓值和較高的測量精度 l 50%沖擊放電電壓與靜態(tài)（交流或直流）放電電壓的幅值幾乎相等。 l 由于濕度對稍不均勻場的影響

24、較小，可不必對濕度進行校正。59.高壓分壓器 被測電壓很高時，采用高壓分壓器來分出一小部分電壓，然后利用靜電電壓表、峰值電壓表、高壓示波器等來測量。60.各類測量方式的應用場合Ø 靜電電壓表可測交流和直流,但不能測沖擊電壓。Ø 峰值電壓表可用來測交流電壓和沖擊電壓峰值。Ø 球隙可用來測高達數(shù)兆伏的交流、沖擊峰值和直流電壓。Ø 電壓特別高時，需配合分壓器使用。直流高壓測量只能使用電阻分壓器。交流和沖擊高壓可使用電阻、電容和阻容分壓器。61.過電壓：電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的對絕緣有危險的電壓升高和電位差升高；62.波速和波阻抗的計算公式：v=1L0C0，Z=L0C0

25、;架空線路上波速與光速相同，電纜中波速為（1213）光速；63.前行波（反行波）電壓、電流間的關系沿X軸正方向運動的正電荷形成的電流波為正電流波，反之為負。電壓波符號僅決定于導線與大地電容上相應電荷符號，與運動方向無關。所以前行波uq ，iq總是同號，反行波uf，if總是反號。64.線路中任意一點電壓（電流）等于前行波電壓（電流）和反行波電壓（電流）之和。65.波阻抗與電阻的區(qū)別 電阻要消耗能量，而波阻抗不消耗能量，只是決定導線從外部吸收或傳送的能量的大??；電阻要隨線路長度的增加而增大，而波阻抗與線路長度無關。66.行波的折射和反射，=1+，折射系數(shù)0<2永遠是正值，說明入射波電壓與折射

26、波電壓同極性；反射系數(shù)-11可正可負，由邊界點兩側(cè)線路或電氣元件參數(shù)確定。67.線路末端的折射、反射末端開路反射，在反射波所到之處電壓提高1倍，電流降為0。磁場能量全轉(zhuǎn)化為電場能量末端短路反射在反射波所到之處電流提高1倍，而電壓降為0。全部能量反射成為磁場能量末端接集中負載時的折反射當R和z1不相等時，來波將在集中負載上發(fā)生折反射。68.彼德遜法則 A點邊界條件：u1qt+u1ft=uAt;i1qt+i1ft=iAt;可得：2u1qt=uAt+Z1iAt69.行波通過串聯(lián)電感和并聯(lián)電容l 波通過電感（電容)時的最大陡度公式：du2qdtmax=2u1qZ2L(串聯(lián)電感); du2qdtmax=

27、2u1qZ1C(并聯(lián)電感)l 波穿過電感初瞬，在電感前發(fā)生電壓正的全反射，使電感前電壓提高1倍l 波旁過電容初瞬，則在電容前發(fā)生電壓負的全反射，使電容前的電壓下降為0l 由于反射波會使電感前電壓提高，可能危及絕緣，所以常用并聯(lián)電容降低波陡度70.波在多導線系統(tǒng)中的傳播 自波阻抗：Zkk=kkv=1200ln2hkrk=60ln2hkrk; 互波阻抗：Zkn=knv=1200lndkndkn=60lndkndkn;71.耦合系數(shù)（k=Z12Z11）：在實際波過程中，常需考慮波在一根導線上傳播時，在其他平行導線上感應產(chǎn)生的耦合波。k越大越有利于絕緣子串的安全運行。72.繞組中的波過程l 變壓器在雷

28、電沖擊波作用瞬間，可等值為一個電容，稱為入口電容l 在末端接地的單相繞組中，最大電壓將出現(xiàn)在繞組首端附近，其值可達1.4U0l 在末端不接地的單相繞組中，最大電壓將出現(xiàn)在中性點附近，其值可達1.9U0l 通過在繞組首端部位加一些電容環(huán)和電容匝以及增大縱向電容可降低電位梯度l 三相變壓器多相進波時的最大電位（星形接線、三角形接線）l 變壓器繞組之間的波過程通過靜電耦合和電磁耦合傳遞l 旋轉(zhuǎn)電機匝間絕緣上的電壓與入侵波陡度成正比73.雷電的放電過程:先導放電階段、主放電階段、余暉放電階段；雷電日Td:該地區(qū)一年內(nèi)有雷電放電的平均天數(shù)；雷電小時Th：平均一年內(nèi)的有雷電的小時數(shù)；地面落雷密度:每一雷電

29、日每平方公里地面遭受雷擊的次數(shù)；=0.023Td0.3;雷電流幅值:一般我國雷電日超過20的地區(qū)雷電流的概率分布為logP=-I88;雷電流等值波形:雷電流的波頭在15us的范圍內(nèi)，多為2.52.6us；波尾多在20100us的范圍內(nèi)，平均約為50us；一般取為2.6/50.雷電過電壓分為：直擊雷過電壓、感應雷過電壓74.避雷針作用是吸引雷電擊于自身，并將雷電流迅速泄入大地，從而使被保護物體免遭直接雷擊。避雷針需有足夠截面的接地引下線和良好的接地裝置，以便將雷電流安全可靠地引入大地。避雷針的保護范圍是指被保護物體在此空間范圍內(nèi)不致遭受直接雷擊,是按照保護概率99.9%確定的空間范圍75.避雷線

30、（地線）防雷原理及保護范圍避雷線的防雷原理與避雷針相同，主要用于輸電線路的保護可用來保護發(fā)電廠和變電所，近年來許多國家采用避雷線保護500kV大型超高壓變電所。用于輸電線路時，避雷線除了防止雷電直擊導線外，同時還有分流作用，以減少流經(jīng)桿塔入地的雷電流從而降低塔頂電位避雷線對導線的耦合作用還可以降低導線上的感應雷過電壓。 單根及雙根避雷線的保護原理76.避雷器工作原理及常用種類避雷針(線)不能完全避免設備不受雷擊;從輸電線路上也可能有危及設備絕緣的過電壓波傳入發(fā)電廠和變電所。避雷器實質(zhì)上是一種過電壓限制器，與被保護的電氣設備并聯(lián)連接，當過電壓出現(xiàn)并超過避雷器的放電電壓時，避雷器先放電，從而限制了

31、過電壓的發(fā)展，使電氣設備免遭過電壓損壞。避雷器的常用類型有：保護間隙、管型避雷器、閥式避雷器和金屬氧化物避雷器。77.對避雷器的基本要求絕緣強度的合理配合：避雷器與被保護設備的伏秒特性應有合理的配合。在絕緣強度的配合中，要求避雷器的伏秒特性比較平直、分散性小。絕緣強度的自恢復能力:避雷器一旦在沖擊電壓作用下放電，就造成對地短路。隨之工頻短路電流（工頻續(xù)流）要流過此間隙，避雷器應當具有自行截斷工頻續(xù)流，恢復絕緣強度的能力，使電力系統(tǒng)得以繼續(xù)正常工作78.閥型避雷器的保護原理及閥片的作用 系統(tǒng)正常工作時，間隙將電阻閥片與工作母線隔離，以免由工作電壓在閥片電阻中產(chǎn)生電流使閥片燒壞；當系統(tǒng)中出現(xiàn)過電壓

32、且其幅值超過間隙放電電壓時，間隙擊穿，由于間隙放電的伏秒特性低于被保護設備的沖擊耐壓，設備得到保護。沖擊電流通過閥片流入大地，由于閥片的非線性特性，其電阻在流過大的沖擊電；流時變得很小，故閥片上產(chǎn)生的殘壓將得到限制，使其低于被保護設備的沖擊耐壓，設備得到保護；當過電壓消失后，工頻續(xù)流受閥片的非線性特性限制而很小，從而可在第一次過零時就將電弧切斷，而使繼電保護來不及動作。閥片的作用：制工頻續(xù)流,保證火花間隙可靠熄??；雷電過電壓擊穿時，不至于突然下降而形成截斷波79.輸電線路落雷次數(shù)：每100km線路每年的雷擊次數(shù)； 耐雷水平：雷擊線路絕緣不發(fā)生閃絡的最大雷電流幅值，以KA為單位； 雷擊跳閘率：每

33、100km線路每年由雷擊引起跳閘次數(shù)。是衡量線路防雷性能的綜合指標80.我國110kV及以上線路一般全線都裝設避雷線，而35kV及以下線路一般不裝設避雷線，中性點直接接地系統(tǒng)有避雷線的線路遭受直擊雷一般有三種情況：雷擊桿塔塔頂；雷擊避雷線檔距中央；雷電繞過避雷線擊于導線81.線路跳閘需滿足的條件：線路落雷雷電流超過線路耐雷水平，線路絕緣發(fā)生沖擊閃絡，雷電流沿閃絡通道流入大地，但作用時間很短，線路開關來不及動作當閃絡通道流過的工頻短路電流的電弧持續(xù)燃燒時，才會跳閘停電82.雷擊跳閘率計算雷擊桿塔時的跳閘率：n1=NgP1繞擊跳閘率：n2=NPP2輸電線路雷擊跳閘率：n=n1+n2= N(gP1+

34、 PP2)83.輸電線路的防雷保護措施 架設避雷線、降低桿塔接地電阻、架設耦合地線、采用不平衡絕緣、裝設自動重合閘、采用消弧線圈、裝設避雷器、加強絕緣是主要的防雷方式。確定輸電線路防雷方式時，還應全面考慮線路綜合因素，因地制宜地采取合理的保護措施。 84.發(fā)電廠、變電所遭受雷害的兩個方面：雷電入侵波：裝設避雷器，同時限制流過避雷器的雷電流幅值和陡度。直擊雷：采用避雷針或避雷線防護；110kV及以上的配電裝置,一般將避雷針裝在構架上.但在土壤電阻率 的地區(qū),仍宜裝設獨立避雷針,以免發(fā)生反擊35kV及以下的配電裝置仍宜采用獨立避雷針60kV的配電裝置,在>500.m地區(qū)宜采用獨立避雷針,&l

35、t;500.m的地區(qū)采用構架避雷針85.變電所的進線段保護為使變電所內(nèi)避雷器能可靠地保護電氣設備，必須限制流經(jīng)避雷器的電流幅值不超過5kA（330kV-500kV為10kA)、限制侵入波陡度不超過一定的允許值。35-110kV無避雷線線路,雷擊變電所附近導線時,兩者都有可能超過。進線段保護是指在臨近變電所1-2km的一段線路上加強防雷保護措施，從而使避雷器雷電流的幅值和陡度都降低到合理范圍內(nèi)。86.變壓器的防雷保護（1) 三繞組變壓器的防雷保護（2）自耦變壓器的防雷保護（3）變壓器中性點的防雷保護 全絕緣、分級絕緣的概念87.旋轉(zhuǎn)電機的防雷保護旋轉(zhuǎn)電機主絕緣的沖擊耐壓值遠低于同級變壓器的沖擊耐

36、壓值運行中的旋轉(zhuǎn)電機主絕緣低于出廠時的核定值保護旋轉(zhuǎn)電機用的磁吹避雷器的保護性能與電機絕緣水平的配合裕度很?。ㄖ鹘^緣)由于電機繞組匝間電容較小，匝間承受電壓正比于陡度，要求來波陡度較小(匝間絕緣)電機繞組中性點一般不接地，三相進波時，中性點電壓可達進波電壓的兩倍(中性點絕緣）88直配電機的防雷措施：避雷器保護、電容器保護、電纜段保護、電抗器保護89.內(nèi)部過電壓:電力系統(tǒng)中,除了雷電過電壓外,還存在由于自己內(nèi)部原因而引起的過電壓,包括穩(wěn)態(tài)過電壓和操作過電壓。內(nèi)部過電壓的能量來自電網(wǎng)本身,一般用最大運行相電壓的倍數(shù)表示Um=k23UN操作過電壓:當開關操作或事故狀態(tài)時引起系統(tǒng)拓撲結(jié)構發(fā)生改變時,各

37、儲能元件的能量重新分配時發(fā)生振蕩,從而出現(xiàn)的電壓升高的現(xiàn)象，持續(xù)時間0.1s以內(nèi)穩(wěn)態(tài)過電壓：由工頻電壓升高和諧振現(xiàn)象引起，持續(xù)時間比操作過電壓長得多，有些甚至長期存在90.工頻過電壓的特點（1)工頻電壓升高的大小會直接影響操作過電壓的實際幅值。 操作過電壓是疊加在工頻電壓升高之上的，從而達到很高的幅值。（2）它的大小會影響保護電器的工作條件和保護效果 避雷器的最大允許工作電壓是由避雷器安裝處工頻過電壓值來決定的。如工頻電壓過高，避雷器的最大允許工作電壓也越高，避雷器的沖擊放電電壓和殘壓也將提高，相應被保護設備的絕緣水平要隨之提高 (3）持續(xù)時間長，對設備絕緣及其運行性能有重大影響 例如引起油紙

38、絕緣內(nèi)部電離,污穢絕緣子閃絡,鐵心過熱,電暈等91.不對稱短路引起的工頻電壓升高不對稱短路是電力系統(tǒng)中最常見的故障形式，當發(fā)生單相或兩相對地短路時，健全相上的電壓都會升高，其中單相接地引起的電壓升高更大一些。閥式避雷器的滅弧電壓通常也就是根據(jù)單相接地時的工頻電壓升高來選定的。單相接地時，故障點各相的電壓、電流是不對稱的，為了計算健全相上的電壓升高，通常采用對稱分量法和復合序網(wǎng)進行分析。92. 對于中性點不接地系統(tǒng)，當單相接地時，健全相的工頻電壓升高約為線電壓的1.1倍。 在選擇避雷器時，滅弧電壓取110%的線電壓，稱為110%避雷器對中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)在過補償時，單相接地時健全相上電壓接

39、近線電壓。 在選擇避雷器滅弧電壓時，取100%的線電壓，稱為100%避雷器對中性點直接接地系統(tǒng)單相故障接地時，健全相電壓約為0.8倍線電壓 避雷器的最大滅弧電壓取為最大線電壓的80%，稱為80%避雷器93.工頻電壓升高的限制措施：在考慮線路的工頻電壓升高時，如果同時計及空載線路的電容效應、單相接地及突然甩負荷等三種情況，那么工頻電壓升高可達到相當大的數(shù)值。 在一般情況下，220kV及以下的電網(wǎng)中不需要采取特殊措施來限制工頻電壓升高； 在330500kV超高壓電網(wǎng)中，應采用并聯(lián)電抗器或靜止補償裝置等措施，將工頻電壓升高限制到1.31.4倍相電壓以下。94.諧振過電壓的分類(1) 線性諧振:電感參

40、數(shù)L與電容C、電阻R一樣，都是線性參數(shù)，不隨電流、電壓而變化,設計和運行時應設法避開諧振條件(2) 參數(shù)諧振:電感參數(shù)周期性變化,設計時應當避開諧振點(3) 鐵磁諧振:帶鐵心電感的飽和現(xiàn)象95.切斷空載線路過電壓切除空載線路是電網(wǎng)中常見操作之一；在切空載線路的過程中，雖然斷路器切斷的是幾十安到幾百安的電容電流，比短路電流小的多；如果使用的斷路器滅弧能力不強，在切斷這種電容電流時就可能出現(xiàn)電弧的重燃，從而引起電磁振蕩，造成過電壓。限制措施：限制切除空載線路過電壓的最根本措施是設法消除斷路器的重燃現(xiàn)象 采用滅弧性能強的快速動作斷路器 利用避雷器保護 斷路器線路側(cè)接電磁式電壓互感器 線路側(cè)接并聯(lián)電抗

41、器:并聯(lián)電抗器與線路電容構成振蕩回路,使線路上的殘余電壓轉(zhuǎn)化為交流電壓 使用帶并聯(lián)電阻的斷路器96.空載線路合閘過電壓電力系統(tǒng)中，空載線路合閘過電壓也是一種常見的操作過電壓。通常分為兩種情況，即正常操作和自動重合閘。由于初始條件的差別，重合閘過電壓的情況更為嚴重。近年來由于采用了種種措施（如采用不重燃斷路器、改進變壓器鐵芯材料等）限制或降低了其他幅值更高的操作過電壓，空載線路合閘過電壓的問題就顯得更加突出。計劃性合閘：過電壓幅值=穩(wěn)態(tài)值+（穩(wěn)態(tài)值-起始量）=U+U=2U；自動重合閘：最大值為=-U+-U-0.910.98U=(-2.912.98)U限制措施：裝設并聯(lián)合閘電阻、同步合閘、利用避雷器來保護、單相重合閘97.切除空載變壓器過電壓正常運行時,空載變壓器表現(xiàn)為一勵磁電感。切除空載變壓器就是開斷一個小容量電感負荷，會在變壓器和斷路器上出現(xiàn)很高的過電壓。開斷并聯(lián)電抗器、電動機等，也屬于切斷感性小電流的情況。研究表明：切斷100A以上的交流電流時，開關觸頭間的電弧通常是在工頻電流自然過零時熄滅的，等值電感中儲存的磁場能量為零；當所切除的電流很小時（變壓器的空載電流非常小，只有幾安到幾十安），開關中的去游離作用又很強，電弧往往提前熄滅，亦即電流會在過零之前就被強行切斷，即所謂的截流現(xiàn)象。出現(xiàn)截流時，等值電感中儲存的磁場能量全部轉(zhuǎn)化