高電壓技術(shù)復(fù)習(xí)資料

1、第 1 章 氣體放點的物理過程1. 電離是指電子脫離原子的束縛而形成自由電子、正離子的過程電離是需要能量的，所需能量稱為電離能 Wi（用電子伏eV表示，也可用電離電位Ui=Wi/e表示）2. 根據(jù)外界給予原子或分子的能量形式的不同，電離方式可分為熱電離、光電離、碰撞電離 （最重要）和分級電離。正離子撞擊陰極：正離子位能大于 2 倍金屬表面逸出功。 光電子發(fā)射：用能量大于金屬逸出功的光照射陰極板。光子的能量大于金屬逸出功。 強場發(fā)射：陰極表面場強達到 106V/cm （高真空中決定性） 熱電子發(fā)射：陰極高溫3. 陰極表面的電子溢出：（1）（ 2 ）（ 3 ）（ 4 ）4. 氣體中負離子的形成：

2、電子與氣體分子或原子碰撞時， 也有可能發(fā)生電子附著過程而形成負離子， 并釋放出能量（電 子親合能）。電子親合能的大小可用來衡量原子捕獲一個電子的難易，越大則越易形成負離子。SF6氣體含F(xiàn),其分子俘獲負離子的形成使自由電子數(shù)減少， 因而對放電發(fā)展起抑制作用。 電子的能力很強，屬強電負性氣體，因而具有很高的電氣強度。5. 帶點質(zhì)點的消失：（1）帶電質(zhì)點的擴散：帶電質(zhì)點從濃度較大的區(qū)域向濃度較小的區(qū)域的移動，使帶電質(zhì)點 濃度變得均勻。電子的熱運動速度高、自由行程大，所以其擴散比離子的擴散快得多。這種（2）帶電質(zhì)點的復(fù)合：帶異號電荷的質(zhì)點相遇，發(fā)生電荷的傳遞和中和而還原為中性質(zhì)點 的過程， 稱為復(fù)合。

3、 帶電質(zhì)點復(fù)合時會以光輻射的形式將電離時獲得的能量釋放出來， 光輻射在一定條件下能導(dǎo)致間隙中其他中性原子或分子的電離。6. 氣體間隙中電流與外施電壓的關(guān)系： 第一階段：電流隨外施電壓的提高而增大，因為帶 電質(zhì)點向電極運動的速度加快復(fù)合率減小 第二階段：電流飽和，帶電質(zhì)點全部進入電極，電 流僅取決于外電離因素的強弱（良好的絕緣狀態(tài)） 第三階段：電流開始增大，由于電子碰撞電離引起 的電子崩第四階段自持放電：電流急劇上升放電過程進入了一個新的階段（擊穿） 外施電壓小于 U0 時的放電是非自持放電。電壓到達 U0 后，電流劇增， 間隙中電離過程只靠外施電壓已能維持， 不再需要外電離因素。 自持放電7.

4、電子碰撞電離系數(shù)a:代表一個電子沿電力線方向行經(jīng)1cm時平均發(fā)生的碰撞電離次數(shù)。8. 自持放電的條件：必須在氣隙內(nèi)初始電子崩消失之前產(chǎn)生新的電子（二次電子）來取代外電離因素產(chǎn)生的初始電子；實驗表明：二次電子的產(chǎn)生與氣壓氣隙長度的乘積（pd）有關(guān):Pd 較小，自持放電可由湯遜理論 （和巴申定律 ） 解釋 ; Pd 較大， 自持放電可由流注理論解釋。湯遜理論認為二次電子的來源是正離子碰撞陰極表面發(fā)生的電子逸出。ad Inpd 值較大時， 放電也是從電子崩開始的， 但當(dāng)電子崩發(fā)展到一定階段后， 會產(chǎn)生電離特強、 發(fā)展速度更快的空間的光電離，形成流注（等離子體） 。流注的發(fā)展速度比電子崩的快一個 數(shù)量

5、級，且出現(xiàn)曲折分支。旦出現(xiàn)流注， 放電就可以由空間光流注理論認為， 二次電子的主要來源是空間的光電離。電離空間光 電離自持維持；若電場均勻，間隙將被擊穿。 ad = ln 流注理論可以解釋湯遜理論無法說明的 pd 值大時的放電現(xiàn)象。 兩種理論各適用于一定條件 的放電過程， 不能用一種理論取代另一種理論。 兩種理論的自持放電條件具有完全相同的形 式，但兩者維持放電的過程不同。 （書上的這一段話要好好看，三種現(xiàn)象以后好像考研面試 有用）9. 稍不均勻電場中放電的特點與均勻電場中相似，在間隙擊穿千看不到有什么放電的跡象， 極不均勻電場中放電則不同， 當(dāng)所加電壓達到某一臨界值時， 曲率半徑較小的電極附

6、近空間 的電場強度首先達到了起始場強E0,在這個局部區(qū)域出現(xiàn)藍紫色的暈光，并伴隨有“滋滋”聲、電磁輻射和能量損耗。這種僅僅發(fā)生在強場區(qū)的電暈放電是一種自持放電。10. 電場不均勻系數(shù)： f = /f<2 時為，即間隙中最大場強與平均場強的比值。通常 稍不均勻電場， f>4 時為極不均勻電場。11. 極不均勻電場間隙中自持放電條件即是電暈起始的條件。在12. 在極不均勻電場中，放電一定從曲率半徑較小的那個電極表面開始，與該電極極性無 關(guān)。但后來的發(fā)展過程、 氣隙的電氣強度、擊穿電壓等都與該電極的極性有密切的關(guān)系。極 不均勻電場中的放電存在著明顯的極性效應(yīng)。 同一間隙在不同電壓極性下的

7、電暈起始電壓不 同，擊穿電壓也不同，這就是放電的極性效應(yīng)。13. 正極性 （棒）電暈放電 棒極帶正電位時，電子崩頭部的電子到達棒極后即被中和， 棒極附近空間留下許多正離子。 這些正離子雖朝板極移動，但速度很慢而暫留在棒極附近。 這些正空間電荷削弱了棒極附近的電場強度，而加強了正離 子群外部空間的電場。第 3 章 氣體間隙的擊穿場強1. 均勻電場中的擊穿： （特點）1）均勻電場中電極布置對稱，擊穿無極性效應(yīng)；2） 均勻場間隙中各處電場強度U 相等，擊穿所需時間極短，直流擊穿電壓、工頻擊穿電壓 峰值、 50%沖擊擊穿電壓相同；3）擊穿電壓的分散性很小。間距 110cm 均勻電場擊穿場強為 30kV

8、/cm 。2. 沖擊電壓的標準波形： （這個圖 很重要，各點的意義要知道） 雷電沖擊電壓與系統(tǒng)電壓無關(guān)。 避雷器動作后，作用在系統(tǒng)上的 為避雷器的殘壓。標準雷電波的波形：=1.2 s ± 30， =501 s± 20 對于不同極性 :+1.2/50 卩 s 或- 1.2/50 卩 s操作沖擊波的波形：/=250（ ± 20 %） / 2500（ ± 60%）卩 s3.放電時延（要理解） ：要使氣體間隙擊穿，除了足夠場強、引起電子崩并導(dǎo)致流注的有效 電子外，氣隙擊穿還需要一定的時間，讓放電得以逐步發(fā)展并完成擊穿。4. 50 %擊穿電壓：多次施加電壓時有半數(shù)

9、會導(dǎo)致?lián)舸┑碾妷褐档透怕蕮舸╇妷海?35. 沖擊系數(shù)：同一間隙 與穩(wěn)態(tài)擊穿電壓 之比，稱為擊穿系數(shù) 均勻和稍不均勻電場： 擊 穿常一般發(fā)生在波尾。6. 伏秒特性：在同一沖擊電壓波形下，擊穿電壓值與放電時延（或電壓作用時間）有關(guān) 的特性。 50%擊穿電壓只是 50%伏-秒特性曲線上的一個點，即在沖擊全波作用下的 擊穿電壓。7. 大氣密度和濕度對擊穿的影響： 在極不均勻電場中，空氣中的水分（濕度增大）能使間隙的擊穿電壓有所提高。 隨著海拔高度增加，外絕緣的放電電壓將下降。8. 是理想的氣體絕緣介質(zhì)和滅弧介質(zhì)，在均勻電場中氣體的絕緣強度約為空氣的 2.5 倍，其滅弧能力是空氣的 100 以上。 （設(shè)

10、備的幾種要記?。?氣體的液化溫度較低，一般可滿足工程實際的應(yīng)用，如 路器的絕緣）的液化溫度是 25 C, 0.45MPa （4 不 咼于40 Co氣體的應(yīng)用可大大降低設(shè)備尺寸，與空氣介質(zhì)相比，氣體廣泛應(yīng)用于高壓斷路器、GIS、充氣管道電纜，充氣體的變壓器和開關(guān)柜也在發(fā)展中。只有在均勻電場和稍不均勻電場， 氣體才能發(fā)揮其優(yōu)異的絕緣性能，因而一般應(yīng)用 氣 體做絕緣時，應(yīng)盡量保證其電場的均勻性。此外， 氣體中水含量的增加，將會大大降低 其絕緣性能，因而使用中應(yīng)定期檢測其微水含量。 氣體價格高，溫室效應(yīng)相當(dāng)于 的 23900 倍，且 氣體不會自然分解，在大氣中壽 命長達3200年。50沖擊擊穿電壓3&

11、#176;1放電時延短，分散性??；極不均勻電場：3>1放電時延長,100 以上。50%0.75MPa（ 7 個大氣壓，作為斷個大氣壓，作為 GIS 絕緣）的液化溫度500kV 的 GIS 是敞開式的 1/50。氣體在極不均勻電場中擊穿的異?，F(xiàn)象：一是擊穿電壓隨氣壓的變化出現(xiàn)駝峰現(xiàn)象；二 是在駝峰氣壓范圍內(nèi)，雷擊沖擊擊穿電壓明顯低于穩(wěn)態(tài)擊穿電壓。極不均勻電場中9. 提高氣隙擊穿電壓的措施： 改善電場分布的措施： 改善電極形狀； 利用空間電荷對原電場的畸變作用； 屏蔽的采用。削弱電離過程的措施：高氣壓的采用；強電負性氣體的應(yīng)用；高真空的采用。 第 2 章 氣體中沿固體絕緣表面的放電1 沿2.

12、 沿面放電：均勻電場中固體介質(zhì)的引入并不影響電極間的電場分布，但放電總是發(fā)生在 界面，且閃絡(luò)電壓比空氣間隙的擊穿電壓要低得多。說明電場畸變嚴重。 （特點） 面閃絡(luò)：指沿氣體介質(zhì)與固體介質(zhì)交界面上發(fā)展的放電現(xiàn)象。1）沿面閃絡(luò)電壓與固體絕緣材料特性有關(guān)2）固體介質(zhì)與電極接觸緊密程度對閃絡(luò)電壓有影響3）介質(zhì)表面粗糙，也會使電場分布畸變，從而使閃絡(luò) 電壓降低）介質(zhì)表面粗糙，也會使電場分布畸變，從而使閃絡(luò) 電壓降低4）上述影響因素在高氣壓時表現(xiàn)得更為明顯3. 具有強垂直分量時的沿面放電： （電暈放電細線狀 輝光放電 細線狀輝光放電滑閃放電閃絡(luò)） 隨著外施電壓升高，首先在接地法蘭處出現(xiàn)電暈放電形 成的光環(huán)

13、，這是因為該處的電場強度最高。隨著電壓的 升高，放電區(qū)逐漸形成由許多平行的火花細長線組成的光帶。當(dāng)外施電壓超過某一臨界值 后，放電性質(zhì)發(fā)生變化，個別細線開始迅速增長，轉(zhuǎn)變?yōu)闃渲钣蟹植娴拿髁恋幕鸹ㄍǖ溃?稱為滑閃放電。滑閃放電通道中電流密度較大，壓降較小，其伏 隨著外施電壓升高，首先在接地法蘭處出現(xiàn)電暈放電形 成的光環(huán)，這是因為該處的電場強度最高。隨著電壓的 升高，放電區(qū)逐漸形成由許多平行的火花細長線組成的光帶。當(dāng)外施電壓超過某一臨界值 后，放電性質(zhì)發(fā)生變化，個別細線開始迅速增長，轉(zhuǎn)變?yōu)闃渲钣蟹植娴拿髁恋幕鸹ㄍǖ溃?稱為滑閃放電。滑閃放電通道中電流密度較大，壓降較小，其伏秒特性具有下降特性，

14、 故滑閃放電是以介質(zhì)表面放電通道中發(fā)生了熱電離為特征的。秒特性具有下降特性， 故滑閃放電是以介質(zhì)表面放電通道中發(fā)生了熱電離為特征的。4. 要提高套管的電暈起始電壓和滑閃放電電壓可以采取：一減小比電容：增大固體介質(zhì) 厚度，加大法蘭處外套管的外徑，采用瓷 要提高套管的電暈起始電壓和滑閃放電電壓可以采?。阂粶p小比電容：增大固體介質(zhì) 厚度，加大法蘭處外套管的外徑，采用瓷-油絕緣代替純瓷介質(zhì)；二減小絕緣表面電阻：套管附近靠近法蘭處涂半導(dǎo)體釉。油絕緣代替純瓷介質(zhì)；二減小絕緣表面電阻：套 管附近靠近法蘭處涂半導(dǎo)體釉。5. 濕閃絡(luò)路徑：1）沿濕表面 AB 和干表面 BCA '發(fā)展 ,絕緣子濕閃電壓為干

15、閃時 的 絕緣子濕閃電壓為干閃時的4050%。2）沿濕表面 AB 和空氣間隙 BA '發(fā)展，絕緣子濕閃電壓不會 下降很多。'發(fā)展，絕緣子濕閃電壓不會下降很多。3）沿濕表面 AB 和水流 BB '發(fā)展，濕閃電壓降低到很低的數(shù)值。濕閃電壓降低到很低的數(shù)'發(fā)展，值。戶外絕緣子常會受到工業(yè)污穢或自然界鹽堿、飛塵干燥情況下，對閃絡(luò)電壓沒多大影響。但當(dāng)絕緣子表6. 污閃：等污染。面污層被濕潤，其表面電導(dǎo)劇增使絕緣子泄漏電流急劇增加。 絕緣子的閃絡(luò)電壓（污閃電壓）大大降低，甚至有可能在工作電壓下發(fā)生閃絡(luò)。 戶外絕緣子常會受到工業(yè)污穢或自然界鹽堿、飛塵 等污染。干燥情況下，對閃

16、絡(luò)電壓沒多大影響。但當(dāng)絕緣子表 面污層被濕潤，其表面電導(dǎo)劇增使絕緣子泄漏電流急劇增加。閃 的 發(fā) 展 過 程 （ 施 加 恒 定 的 工 頻 電 壓 ， 使 污 層 受 潮 ）： 污層剛受潮時，介質(zhì)表面有明顯的泄漏電流流過，電壓分布是較均勻； 出現(xiàn)高電阻的“干燥帶” ，使污層的泄漏電流減小，并在干燥帶形成很大的電壓降； 污層剛受潮時，介質(zhì)表面有明顯的泄漏電流流過，電壓分布是較均勻； 出現(xiàn)高電阻的“干燥帶” ，使污層的泄漏電流減小，并在干燥帶形成很大的電壓降； 當(dāng)干燥帶的電位梯度超過沿面閃絡(luò)場強時，干燥帶發(fā)生放電，絕緣子的閃絡(luò)電壓（污閃電壓）大大降低，甚至有可能在工作電壓下發(fā)生閃絡(luò)。 7. 污（

17、a）（b）（a）（b）放電具有電弧特性，（c）這就是出現(xiàn)局部電弧的階段；（d）局部電弧發(fā)展成為閃絡(luò)。 （爬電）放電具有電弧特性，（c）當(dāng)干燥帶的電位梯度超過沿面閃絡(luò)場強時，干燥帶發(fā)生放電， 這就是出現(xiàn)局部電弧的階段；（d）局部電弧發(fā)展成為閃絡(luò)。 （爬電）泄露距離； 外施電壓的形式。8. 影響污閃電壓的因素： 污穢的性質(zhì)和污染程度； 濕潤的方式；9. 污穢等值附鹽密度（ mg/ ）：與絕緣子表面單位面積上污穢物導(dǎo)電性相當(dāng)?shù)牡戎蝶}（NaCI）量。同時表征污穢性質(zhì)及污穢量，以描述的污穢嚴重程度。10. 等值附灰密度（ mg/）: 與絕緣子表面單位面積上污穢物中不容于水的惰性物質(zhì)的含量。與絕緣子表面單

18、位面積上污穢物中不容于水的惰性物質(zhì)的含量。11. 單位泄漏距離 （泄漏比距或爬電比距） ：絕緣子每千伏額定線電壓的平均泄漏距離， cm/kV。（表4 - 1要認真看一下）定期或不定期的清掃； 防污閃涂料進行表面處理； 加強絕緣和采用耐污絕緣子； 使用其他材質(zhì)的絕緣子。3 章 液體和固體介質(zhì)的電氣特性12. 防止污閃的措施：1）2）3）4）第 電氣特性的四個參數(shù)1. 電介質(zhì)極化的形式：電子式、離子式、偶極式、夾層極化。2. 電介質(zhì)的能量損耗簡稱介質(zhì)損耗（ P = Qtan 5 = ），包括由電導(dǎo)引起的損耗和由極化引起的損耗。 （直流電壓作用下無極化損耗，電阻率（或電導(dǎo)率）即可反映其損耗的 大?。?/p>

19、。3. 純凈的液體介質(zhì)的電擊穿理論：擊穿過程與氣體擊穿的過程很相似：碰撞電離、電子崩， 導(dǎo)致液體介質(zhì)擊穿。 由于液體密度比氣體密度大得多， 電子的平均自由行程很小， 其擊穿場 強高（很小的均勻場間隙中可達到 1MV/cm ）。4. 含氣純凈液體介質(zhì)的氣泡擊穿理論。氣泡與液體介質(zhì)串連，在交流電壓下，其電場強度 的分布與介質(zhì)的£ r成反比。氣泡£ r最小，且其電氣強度又比液體介質(zhì)低很多，氣泡先發(fā) 生電離。氣泡電離后溫度上升、體積膨脹、密度減小，電離發(fā)展。電離使油分解出氣體，氣 體通道擴大。氣泡在電場中排列成氣體小橋，擊穿。5. 工程用的液體介質(zhì)的小橋擊穿理論：工程液體介質(zhì)的擊穿

20、是由液體中的氣泡或雜質(zhì)等引 起的，水和纖維的£ r 很大，易沿電場方向極化定向，并排列成雜質(zhì)小橋。即氣泡或雜質(zhì)在 電場作用下在電極間排成“小橋” ，引起擊穿，即“小橋理論” 。6. 影響液體介質(zhì)擊穿的因素：雜質(zhì)、溫度、油體積、電壓形式。 油的擊穿場強隨間隙中油體積的增加而明顯下降， 這是因為間隙中缺陷 （即雜質(zhì)） 出現(xiàn)的概 率隨油體積的增加而增大的緣故。7. 減小雜質(zhì)影響的措施：過濾、防潮、祛氣、用固體介質(zhì)減小油中雜質(zhì)的影響。8. 固體介質(zhì)擊穿的形式：電擊穿、熱擊穿、電化學(xué)擊穿。電擊穿： 固體介質(zhì)電擊穿與氣體相似，碰撞電離形成 電子崩，當(dāng)電子崩足夠強時破壞介質(zhì)晶格結(jié) 構(gòu)導(dǎo)致?lián)舸?。擊?/p>

21、場強高達105106kV/m。體積效應(yīng)：加大式樣的面積或體積，使材料 弱點出現(xiàn)的概率增大，會使擊穿場強降低。累積效應(yīng)：不均勻電場中，在幅值不很高的 過電壓、特別是雷電沖擊電壓作用下，固體介質(zhì)內(nèi)部可能出現(xiàn)局部損傷，留下局部碳化、 燒焦或裂縫等痕跡。 固體介質(zhì)為非自恢復(fù)絕緣。 則多次作用下部分損傷會擴大而導(dǎo)致?lián)舸?。熱擊穿?絕緣介質(zhì)在電場作用下， 電導(dǎo)電流和介質(zhì)極化引起介質(zhì)損耗， 使介質(zhì)發(fā)熱。 如果介質(zhì)中產(chǎn)生 的熱量總是大于散熱，則溫度不斷上升，造成材料的熱破壞而導(dǎo)致?lián)舸?。特點： 1）擊穿所需時間較長，常常需要幾個小時，即使在提高試驗電壓時也常需要好幾分鐘。也會使介質(zhì)受到機械的損O3，NO， NO

22、2 等對2）直流電壓作用下，正常未受潮絕緣很少發(fā)生熱擊穿。 電化學(xué)擊穿： 對絕緣施加電壓幾個月甚至幾年后， 擊穿場強仍在下降， 這是由于介質(zhì)長期加電壓引起介質(zhì) 劣化。絕緣劣化的主要原因往往是介質(zhì)內(nèi)氣隙的局部放電造成的。 介質(zhì)中可長期存在局部放電而并不擊穿。局部放電產(chǎn)生的活性氣體如 介 質(zhì)將產(chǎn)生氧化和腐蝕作用， 此外由于帶電粒子對介質(zhì)表面的撞擊， 傷和局部的過熱 機械的損 傷和局部的過熱，導(dǎo)致介質(zhì)的劣化。 理解局部放電的過程及 其等效電路和發(fā)生局部 放電時氣隙上的電壓變 化圖。9. 介質(zhì)中氣隙兩端的電壓變化與氣隙電容的乘積為氣隙局部放電的真實放電量；氣隙放電時試品上的電壓變化與試品電容的乘積為局

23、部放電的視在放電量。 進行局部放電測量的是視在 放電量。10. 電氣設(shè)備的絕緣在運行中，受到各種因素的長期作用，會發(fā)生一系列不可逆的變化， 導(dǎo)致其物理、化學(xué)、電和機械等性能的劣化，如機械強度降低，介質(zhì)損耗及電導(dǎo)增大。將這 種現(xiàn)象稱為絕緣老化。11. 絕緣老化的原因很多，主要有熱的作用、電的作用、機械的作用以及水分、氧化、射 線及微生物的作用。第 4 章 電氣設(shè)備絕緣的預(yù)防性試驗1. 電氣設(shè)備絕緣缺陷的分類：a. 集中性缺陷（例如懸式絕緣子的瓷質(zhì)開裂；發(fā)電機絕緣局部磨損、擠壓破裂；電纜絕緣 逐漸損壞等）b. 分布式缺陷（電氣設(shè)備整體絕緣性能下降，如電機、變壓器、套管中有機絕緣材料的受 潮、老化、

24、變質(zhì)）2. 預(yù)防性試驗方法的分類：a. 破壞性試驗（耐壓試驗） 。能揭露危險性大的集中性缺陷b. 非破壞性試驗（在較低的電壓下或用其它不會損傷絕緣的辦法來測量絕緣的各種特性， 從而判斷絕緣的內(nèi)部缺陷）3. 吸收現(xiàn)象： 陰影部分面積為絕緣在充電過程中逐漸“吸收”的電荷?！拔宅F(xiàn)象”對應(yīng)的電流稱為吸收電流la。由介質(zhì)中偶極子逐漸轉(zhuǎn)向，并沿電場方向排列而產(chǎn)生的。 當(dāng)絕緣受潮或有缺陷時，電流的吸收現(xiàn)象不明顯，總電 流隨時間下降較緩慢。根據(jù)其變化，可初步判斷絕緣的 狀況。/4.吸收比=/為加壓15s時的電流和對應(yīng)的絕緣電阻；其中， 如果絕緣狀況良好，則吸收現(xiàn)象明顯，吸收比值遠大于 于 大增， 迅速衰減，

25、 值接近于 1。5. 測量絕緣電阻時，其值是不斷變化的；穩(wěn)態(tài)時，等 所加電壓60s （穩(wěn)態(tài)）后測得的數(shù)值為絕緣電阻值。6. 絕緣電阻和吸收比是反映絕緣性能的最基本的指標之 于兩層介質(zhì)絕緣電阻的串聯(lián)值。 一，通常用兆歐表（俗稱搖表）阻 壞或弱點。 應(yīng)注意的事項：電壓的穩(wěn)定性；1（一般取 1.3），如果受潮嚴重，由規(guī)定進測量儀表的保護；雜散電流造成的誤差；功率損耗 P 與介質(zhì)損耗角正切值成正比，反映的是電介 行。規(guī)定所加電壓 60s 后測得的數(shù)值為試品的絕緣電7. 泄漏電流指外加直流電壓時絕緣上流過的電流 泄電流的測量不僅可反映絕緣電阻大小，還可反映兆歐表所不能反映的絕緣損 漏泄漏電流的測量除關(guān)注

26、電流值之外，還特別關(guān)注電流隨外加電壓變化的曲線。8.測量泄漏電流 被試品的接地。8. 介質(zhì)損失角正切 tgS （重要）：交流電壓作用下電介質(zhì)中電流的有功分量和無功分量 的比值，是一個無量綱的數(shù)。介質(zhì)的 質(zhì)內(nèi)單位體積中能量損耗的大小。原理，畫出西林電橋原理接線圖） （原理C 接地， D 點和屏蔽網(wǎng)接高壓， 調(diào)節(jié)臂、 。但設(shè)備一般都是外殼接地的，也就是9. 測量tg 5值，最常用的方法是采用西林電橋： 接線圖要會畫，以及反接法和旁邊的文字說明） 正接法： 試品高、 低壓端對地絕緣 （被試品的一端 檢流計和屏蔽網(wǎng)處于高電位，注意測試人員的安全） 定接地，無法實現(xiàn)正接法，應(yīng)采用反接法。 部放電強度與變

27、化規(guī)律，能預(yù)示設(shè)備的絕緣狀態(tài)，也是 ，平均放電電流、平均放電功率、局 也將油的氣相色普分析歸為局部放電檢測的方法。脈沖電流法測量局部放電的檢測回路：試品往往一端固11.局部放電：危害：局部放電將加速絕緣物的老化和破壞， 發(fā)展到一定程度時， 可能導(dǎo)致整個絕緣的擊穿。 所以，測定電氣設(shè)備在不同電壓下局估計絕緣電老化速度的重要依據(jù)。局部放電的檢測量：視在放電量q、放電能量 W o衡量局部放電強度的參量：放電的重復(fù)率（放電頻率） 部放電的起始電壓與熄滅電壓等。檢測方法有：脈沖電流法、超聲檢測法、光測法、化學(xué)檢測方法、紅外熱像法、超高頻法 射頻檢測法以及數(shù)字化局放的檢測。目前采用電脈沖法測量局部放電。檢

28、測原理： 耦合電容器為被試品和測量阻抗之間提供一個低阻抗的通道。 被試品一發(fā)生局部 放電，因被試品 Cx、耦合電容 Ck和檢測阻抗 Zm構(gòu)成的回路內(nèi)有電流流過，就可由檢出 阻抗把與脈沖電流成比例的脈沖電壓檢測出來，檢測到的信號通過放大器送到測量儀器上。 法所不能發(fā)現(xiàn)的局部性缺陷（如局部過熱、局部放 的氣體壓縮至常壓，用注射器抽取試樣后送入氣相色普儀，對不同氣體進行分離 果固體絕緣過熱，氣體中 CO 和 CO2 含量加大；存在局部放電時，乙炔和 H2 量較大。1. 波將以速度 v 傳播。波速與導(dǎo)線周圍媒質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)，而與導(dǎo)線半徑、對地高度、鉛包半徑等幾何尺寸無關(guān)。架空線路的波速，v- 3X12.

29、 絕緣油的氣相色譜分析： 絕緣油在不同性質(zhì)的故障下受熱分解， 產(chǎn)生不同成分、 不同含量的烴類氣體。 通過氣相色普 分析可以發(fā)現(xiàn)充油設(shè)備中某些用tg 5等方電），迅速簡便，不需要設(shè)備停電。取出運行中電氣設(shè)備的油樣， 將油樣經(jīng)噴嘴噴入真空罐內(nèi)， 使油中溶解的氣體迅速釋放出來。 然后將脫出 和定量。甲烷、變壓器內(nèi)部存在裸金屬部分局部過熱， 變壓器油色譜分析的主要特征是總烴含量較高， 乙烯較多；如 含 第 4 章 分布參數(shù)的波過程m/s,為光速；電纜線路的波速 v 1.5 X m/s,為光速一半。002. 波阻抗Z （定義）表示電壓波與電流波的比值，大小取決于導(dǎo)線單位長度的電感和電容。1 CL v &

30、#177;波阻抗表示電壓波與電流波的比值， 大小取決于導(dǎo)線單位長度的電感和電容。 架空線路的波 阻抗約300500 Q,電纜線路的波阻抗約10100 Qo （）00CLZ =2. 介質(zhì)獲得或存儲電磁能的大小，并不消耗；波阻抗具有正負號，表示不同方向 與電流的比值，大小與導(dǎo)線長度和導(dǎo)線材質(zhì)有關(guān)；吸收并轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芟牡簦?. 前行波和反行波：3. 波阻抗與電阻的物理含義比較：波阻抗： 表示電壓波與電流波的比值， 大小取決于導(dǎo)線單位長度的電感和電容， 與長度無關(guān)； 表征導(dǎo)線周圍的流動波。 電阻：表示電壓 沒有正負號。5. 行波在均勻無損單根導(dǎo)線上傳播的基本規(guī)律（ 4 個方程）的物 理 意義是： 導(dǎo)線

31、上任一點的電壓或電流等于通過該點的前行波與反行波之 和；Z。前行波電壓與電流之比等于 +Z;反行波電壓與電流之比等于-6 折射系數(shù)和反射系數(shù)： 其中：電壓波折射系數(shù) a； 電壓波反射系數(shù)：2112ZZZ+3。1+ 3 = a7. 彼德遜法則：8. 降低上前行電壓波 陡度的有效措施是增加電感L,電感越大，陡度越小。所以在電力系統(tǒng)中，有時用電感來限制侵入波的陡度。會出現(xiàn)9. 行波的多次折反射： （理解網(wǎng)格法計算行波的多次折反射） 在實際電網(wǎng)中， 線路總是有限長的， 若在兩根無限長線路中間接入有限長的線段時， 波的多次折射、反射現(xiàn)象。通常用網(wǎng)格法研究行波的多次折反射。10. 電暈對線路波過程的影響：

32、沖擊電暈的產(chǎn)生： 當(dāng)導(dǎo)線或避雷線受到雷擊或線路操作時， 將產(chǎn)生幅值較高的沖擊電壓。 當(dāng) 它超過導(dǎo)線的起始電暈電壓時，導(dǎo)線周圍會產(chǎn)生強烈的沖擊電暈。沖擊電暈的效應(yīng)：1）耦合系數(shù)增大 （沖擊電暈使導(dǎo)線的有效半徑增大， 自波阻抗減小， 而互波阻抗并不改變， 所以線間的耦合系數(shù)增大。 ）2）波速下降，波形衰減變形（導(dǎo)線出現(xiàn)電暈后，導(dǎo)線對地電容（ ）增大，電感基本不變。般情況下，波阻抗降低約20 30 %，傳播速度為光速的 0.75 倍左右。）12. 無論中性點接地方式如何，變壓器初始最大電位梯度均出現(xiàn)在繞組首端，其值為 。變壓器的入口電容：13. 變壓器繞組末端接地，最大電壓出現(xiàn)在繞組首端附近，其值可

33、達 最大電壓出現(xiàn)在中性點附近CKCT=14. 變壓器繞組間波的傳遞中， 繞 組及入射波的陡度對地電容,其值可達 1.9U01.4U0 ；末端不接地，靜電耦合分量的大小決定與高低壓繞組間的電容C12、低壓C20。+C20 則對低壓繞組沒有危險，可15. 若在低壓繞組開路后還接有一段電纜，相當(dāng)于增大了 以不加避雷器保護）020121220UCCCU2012CC >>16. 旋轉(zhuǎn)電機繞組可忽略縱向電容 K0 的作用，其波過程與輸電線路相似。第 9 章 防雷和接地技術(shù)1. 雷電參數(shù)： 雷電活動強度雷暴日及雷暴小時： 雷暴日（小時） ：每年中有雷電的天數(shù)（小時數(shù)） 。年平均雷暴日不超過 15

34、 的地區(qū)為少雷區(qū)；超過 40 的為多雷區(qū)；超過 90 及根據(jù)運行經(jīng)驗 雷害特別嚴重地區(qū)為強雷區(qū)。落雷密度Y：每一個雷暴日、每平方公里對地面落雷次數(shù)。電力行業(yè)標準 DL/T620 - 1997建議取丫 = 0.07次/平方公里.雷電日。避雷線引雷范圍：避雷線間距b+4h雷電通道波阻抗： 雷電通道如同一個導(dǎo)體， 雷電流在導(dǎo)體中流動， 對電流波呈現(xiàn)一定的阻抗， 該阻抗叫做雷電通道波阻抗（規(guī)程建議取 300Q） 雷電流的極性：實測表明負極性雷約占75 90 %。30 Q的接地電雷電流幅值：與被擊物的波阻抗有關(guān)。規(guī)程規(guī)定雷電流指雷擊于波阻抗小于 阻時，流過該物體的電流。雷電流幅值與氣象、自然條件有關(guān)。雷

35、電流的波頭、陡度及波長（統(tǒng)計結(jié)果） ：波頭：1 - 5卩S范圍內(nèi)變化，多為 2.5 - 2.6卩S,規(guī)程規(guī)定取 2.6卩s； 波長：20 - 100卩S，多數(shù)為50卩S左右。為簡化計算，視為無限長； 陡度：雷電流的上升速度，陡度a與幅值I有線性的關(guān)系，幅值愈大陡度愈大。a= I/2.6kA/ 卩 S 雷電流的波形：與實際雷電流波形最相近的雙指數(shù)波防雷計算簡化的斜角平頂波與在線路防雷計算時，我國規(guī)程規(guī)定雷電流波頭時間為1.2/50uS。a）b）c）2.6US。我國標準雷電沖擊波形的2. 波頭、波長分別為 標準波波頭接近的半余弦波3. 現(xiàn)代電力系統(tǒng)中實際采用的防雷保護裝置主要有：避雷針、 避雷線、

36、各種避雷器、防雷接地等等。4. 保護范圍：表示避雷裝置的保護效能。保護范圍是相對的 每一個保護范圍都有規(guī)定的繞擊（概）率。繞擊：是指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(yīng)于 0.1的繞擊率。聯(lián)合保護范圍大于各自保護范圍的和。外側(cè) 保護范圍由單根避雷針的保護半徑確定。兩 針間的保護保護范圍增大，范圍按照上部邊 緣最低點 O 的圓弧確定。等高三針聯(lián)合保護范圍可以兩針兩針地分別 計算其保護范圍。避雷線比避雷針的保護范圍要小。5. 當(dāng)雷電侵入波或操作波超過某一電壓值后，避雷器將先于被保護電力設(shè)備放電，從而限制了過電壓，使與其并聯(lián)的電力設(shè)備得到保護。避雷器放電時，強大

37、的沖擊電流泄入大地， 大電流過后，工頻電流將沿原沖擊電流的通道繼續(xù)流過，此電流稱為工頻續(xù)流。6. 避雷器的技術(shù)要求：1）過電壓作用時，避雷器先于被保護電力設(shè)備放電，當(dāng)然這要由兩者的全伏秒特性的配合 來保證；2）避雷器應(yīng)具有一定的熄弧能力，以可靠地切斷在第一次過零時的工頻續(xù)流。7. 避雷器的種類：保護間隙，管式避雷器，閥式避雷器（包括氧化鋅避雷器）8. 金屬氧化鋅避雷器具有以下優(yōu)點：1）2）3）4）5）可省去串聯(lián)火花間隙，結(jié)構(gòu)大大簡單； 具有極好的非線性伏安特性，保護性能優(yōu)越； 無續(xù)流、動作負載輕、能重復(fù)動作實施保護； 流通容量大，能制成重載避雷器； 耐污性好。由于金屬氧化鋅避雷器保護性能優(yōu)于碳

38、化硅避雷器， 已在逐步取代碳化硅避雷器， 廣泛用于 交、直流系統(tǒng)，保護發(fā)電、變電設(shè)備的絕緣，尤其適合于中性點有效接地（見電力系統(tǒng)中性點接地方式 ）的 110 千伏及以上電網(wǎng)。9. 避雷器的滅弧電壓是由安裝點可能出現(xiàn)的工頻電壓升高值決定的，它必須大于這個升高 值。我國有關(guān)規(guī)程規(guī)定， 閥式避雷器的滅弧電壓， 在中性點直接接地的系統(tǒng)中，應(yīng)取設(shè)備最 高運行線電壓的 80%，而在中性點非直接接地系統(tǒng)中，取值不應(yīng)低于設(shè)備最高運行線電壓的100%。10. 殘壓：流過避雷器的沖擊電流一定幅值、一定波形，在避雷器兩端上產(chǎn)生的最大壓降。11. 把殘壓與滅弧電壓的比值叫做保護比，該值越小越好。12. 接地電阻：把接

39、地點處的電位與接地電流的比值定義為該點的接地電阻。它是大地電阻 效應(yīng)的總和。 （接地電阻不是接地導(dǎo)體的電阻，接地電阻實質(zhì)上是接地電流在地中流散時土 壤所呈現(xiàn)的電阻， 與土壤電阻率和接地體形狀有關(guān)。 由于金屬的電阻率遠小于土壤的電阻率， 所以接地體本身的電阻在接地電阻中可以忽略不計。 ）13. 接地裝置：埋入地中的金屬接地體稱為接地裝置。14. 接觸電壓：當(dāng)人觸及漏電外殼，加于人手腳之間的電壓。0.8m）的電位差。15. 跨步電壓：當(dāng)人在分布電位區(qū)域跨開一步，兩腳（水平10 章 輸電線路的防雷保護 雷擊架空輸電線路有四種可能：1.1）2） 雷擊塔頂及附近避雷線（雷擊塔頂）3） 雷擊檔距中央避雷線

40、（雷擊避雷線）42. 輸電線路防雷的任務(wù)：采用技術(shù)上與經(jīng)濟上 的合理措施，使系統(tǒng)雷害降低到運行部門能夠接受的程度，保證系統(tǒng)安全可靠運行。） 雷擊導(dǎo)線3. 輸電線路防雷的措施（ “四道防線” ）：還有耐雷水平，反擊等定義。 防止雷直擊導(dǎo)線；防止雷擊塔頂或避雷線后引起絕緣閃絡(luò)（或稱反擊） ；防止雷擊閃絡(luò)后轉(zhuǎn) 化為穩(wěn)定的工頻電?。ńɑ÷剩?；防止線路中斷供電。雷擊線路附近地面絕緣閃絡(luò)（或稱反擊） ；防止雷擊閃絡(luò)后轉(zhuǎn) 化為穩(wěn)定的工頻電?。ńɑ÷剩?；防止線路中斷供電。4. 衡量輸電線路防雷性能的兩個指標： 耐壓水平：承受雷電流幅值的能力。雷擊跳閘率（單位：次 / l00km?40 雷電日）：雷擊跳閘率

41、是指折算為統(tǒng)一的條件下，因雷擊 而引起的線路跳閘的次數(shù)。此統(tǒng)一條件規(guī)定為每年 40 個雷電日和 l00km 的線路長度。 線路的耐雷水平較高， 就能承受較高幅值的雷電流， 線路絕緣發(fā)生閃絡(luò)的機會就較小， 雷擊 跳閘率就較小。5. 感應(yīng)過電壓的兩個主要組成部分：計算題）避雷線與導(dǎo)線間存在耦合， 極性與雷電流相同， 作用在絕緣子hd = lhd/2.6，避雷線的存在，感應(yīng)過電壓為lhd/2.6(1 - Kc)(P170 10 - 24)6. 有避雷線時雷擊塔頂線路的過電壓及耐雷水平： 流經(jīng)被擊桿塔的入地電流為： 桿塔電位為： 避雷線電位與桿塔電位相同， 串的這部分電壓為： （ 雷擊塔頂時的感應(yīng)過電

42、壓為：a 此時，絕緣子串上的過電壓為： 耐雷水平為： （P170 10- 25）7.反擊跳閘率 n1 （次/ 100km?40雷電日）；繞擊跳閘率 n2 （次/ 100km?40雷電日） 反擊包括兩部分： 一是雷擊塔頂及桿塔附近的避雷線， 雷電流經(jīng)桿塔入地， 造成塔頂較高點 位，使絕緣子閃絡(luò)； 一部分是雷擊避雷線檔距中央，一般不會發(fā)生閃絡(luò)，當(dāng)然不會引起反擊 跳閘。5 章 發(fā)電廠和變電站的防雷保護發(fā)電廠、變電所的雷電過電壓有兩個來源： 雷直擊發(fā)電廠、變電所；一般采取避雷針或避雷線。 雷擊輸電線路產(chǎn)生的雷電波沿線路侵入發(fā)電廠和變電所。對入侵波防護的主要措施是發(fā)電廠、變電所內(nèi)安裝避雷器以限制電氣設(shè)備

43、上的過電壓幅第1.1)2)2.值；同時在發(fā)電廠、變電所的進線保護段上采取相應(yīng)措施，以限制流過避雷器的雷電流 和降低侵入波的陡度；對于直配電機，在母線上裝設(shè)電容器以降低來波陡度，保護電機 匝絕緣和中性點絕緣。3. 發(fā)電廠、變電所防止直擊雷的措施：采用避雷針、避雷線及良好的接地網(wǎng)。4. 110kV 及以上配電裝置，由于絕緣較強，一般可將避雷針裝設(shè)在構(gòu)架上。但因構(gòu)架離電氣設(shè)備較近，必須保證不發(fā)生反擊，裝避雷針的構(gòu)架接地體與變壓器接地體間保持15m以上。 但土壤電阻率大于 2000 Q m地區(qū)，宜裝獨立避雷針。主變的門形構(gòu)架上不裝避雷針。 35kV 及以下配電裝置的絕緣較弱，需要裝設(shè)獨立避雷針。發(fā)電廠

44、廠房一般不 裝避雷針，以免發(fā)生感應(yīng)或反擊使繼電保護誤動作，甚至造成絕緣損壞。5. 我國有關(guān)規(guī)程規(guī)定： 110kV 及以上的配電裝置 （設(shè)備絕緣水平高不易反擊）可將線路的避雷線引接到出線門型構(gòu)架上；但土壤電阻率大于1000 m地區(qū)，應(yīng)加裝 3 - 5根接地極。 35 - 60kV配電裝置（設(shè)備絕緣水平低）在 P不大于500 m的地區(qū)，允許將線路的避雷線引接到出線門型構(gòu)架上，但應(yīng)裝設(shè)3 - 5根接地極；當(dāng) P >500 m時，避雷線應(yīng)終止于線路終端桿塔，進變電所一檔線路可裝設(shè)避雷針保護。6. 線路的沖擊耐壓比變電所設(shè)備的沖擊耐壓要高得多，若無避雷線，靠近變電所線路上受 到雷擊時，不但流過避雷

45、器的雷電流幅值可能超過規(guī)定值，而且陡度也會高于允許值。在靠近變電所的一段進線上必須加裝避雷線，使其繞擊和反擊率都非常小，以減少變電 所的雷害事故。7. 變電所的進線保護作用（以限制流過閥式避雷器的雷電流和降低侵入波的陡度）。8. 不要求 35110kV 線路全線架設(shè)避雷線，但在靠近變電所 1 2km 范圍內(nèi)應(yīng)裝設(shè)避雷 線、 避雷針或其它防雷裝置，通常稱此線段為進線段。9. 自耦變壓器除有高、中壓自耦繞組外有三角形接線的低壓繞組，有可能只有兩個繞組運 行，另一個繞組開斷的情況。10. 配電變壓器的防雷保護： 3 10kV 線 路一般不沿線架設(shè)避雷線，其絕緣水 平低，直擊雷常使線路絕緣閃絡(luò)。但 大

46、部分雷電流入地，限制了侵入波的 幅值以及變電站母線上避雷器的雷電 流幅值。且避雷器與變壓器距離很近， 兩者間電位差小。因而 3 10kV 配電 站一般不設(shè)進線保護。但 310kV 配 電站應(yīng)在配電變壓器每個繞組與地之間加裝避雷器。11. GIS 變電所雷電過電壓保護的特點：1.2 1.3。它的絕緣水平主要 GIS 絕緣全伏秒特性比較平坦，沖擊系數(shù)小，約為 決定于雷電沖擊電壓。GISGIS GIS波阻抗在 60 - 100 Q之間，當(dāng)雷電波沿架空線入侵時，其折射系數(shù)小侵入 的波小，對 GIS 保護有利。 GIS 變電所結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)備之間的電氣距離小，避雷器離被保護設(shè)備較近，可將雷 電過電壓限值在

47、更低的水平。 GIS 絕緣（稍不均勻電場）完全不允許電暈，一旦發(fā)生電暈，將立即擊穿。要求 過電壓保護有足夠的可靠性。 SF6 氣體的純度、水分對的電氣強度影響很大。12. 直配電機的防雷保護： 每組發(fā)電機母線上都裝一組 FCD 型磁吹避雷器，以限制入侵波過電壓的幅值。 在發(fā)電機電壓母線上裝設(shè)一組并聯(lián)電容器（電容量為0.25 0.5卩F）,以限制侵入波陡度。發(fā)電機中性點有引出線，在中性點加裝一只避雷器保護，或者將母線并聯(lián)電容加大1.5 - 2.0卩F,以進一步降低入侵波陡度。12 章 電力系統(tǒng)過電壓 工頻電壓升高的原因： 空載長線的電容效應(yīng) 不對稱短路引起的工頻電壓升高 突然甩負荷引起的工頻電壓

48、升高 在直配線進線處加裝電纜段和管形避雷器等，以限制流過避雷器的雷電流不超過 3kA。 到 第1.1）2）3）2. 理解空載長線開路時電壓傳遞系數(shù)；理解線路末端接電抗器時的電壓傳遞系數(shù)|3. 對中性點絕緣的310kV系統(tǒng)，X0主要由線路容抗決定。單相接地時，健全相的工頻電壓升高約為線電壓的 1.1 倍。因此， 避 雷器稱為 110避雷器。4. 對中性點經(jīng)消弧線圈接地的35單相接地時， 健全相上電壓接近線電壓。 這時避雷器稱為 100避雷器。在選擇避雷器滅弧電壓時，取60kV 系統(tǒng)，在過補償狀態(tài)運行時因此，在選擇避雷器滅弧電壓時，110的線電壓，這時X0 為很大的正值。取 100的線電壓，5. 對中性點直接接地的110 220kV 系統(tǒng)， X0 為不大的正值。由于繼電保護、系統(tǒng)穩(wěn)定等 方面的要求，需要對不對稱短路電流加以限制，故而選用了較大的因X0/X1值，一般< =3。80避雷器。此，健全相上電壓升高不大于 1.4 倍相電壓，約為 8