高電壓技術(shù)-總復(fù)習(xí)-田付強(qiáng)

1、田付強(qiáng)田付強(qiáng) 副教授副教授牽引供電研究所牽引供電研究所Email: 辦公室：電氣樓辦公室：電氣樓808辦公電話(huà)：辦公電話(huà)604手機(jī)：手機(jī)：132693387052高電壓技術(shù)總復(fù)習(xí)高電壓技術(shù)總復(fù)習(xí)一、知識(shí)要點(diǎn)歸納總結(jié)一、知識(shí)要點(diǎn)歸納總結(jié)二、考試相關(guān)重點(diǎn)內(nèi)容復(fù)習(xí)二、考試相關(guān)重點(diǎn)內(nèi)容復(fù)習(xí)三、例題及作業(yè)題講解三、例題及作業(yè)題講解3u絕緣特性(絕緣材料、絕緣結(jié)構(gòu))u絕緣試驗(yàn)(破壞性與非破壞性)u過(guò)電壓及其防護(hù)(大氣+內(nèi)部過(guò)電壓)（一）高電壓技術(shù)的主要內(nèi)容（一）高電壓技術(shù)的主要內(nèi)容一、知識(shí)要點(diǎn)歸納總結(jié)一、知識(shí)要點(diǎn)歸納總結(jié)41.1.氣體放電理論氣體放電理論湯遜湯遜(pd27kPa

2、cm) ：初始電子初始電子電子崩電子崩空間電空間電荷畸變崩頭崩尾電場(chǎng)、光電離荷畸變崩頭崩尾電場(chǎng)、光電離自持自持+流注流注(二次崩二次崩匯入一次崩匯入一次崩) (起始場(chǎng)強(qiáng)為均勻電場(chǎng)擊穿、不均勻電起始場(chǎng)強(qiáng)為均勻電場(chǎng)擊穿、不均勻電場(chǎng)電暈，自持條件為出現(xiàn)流注的條件場(chǎng)電暈，自持條件為出現(xiàn)流注的條件)(1) 長(zhǎng)間隙放電長(zhǎng)間隙放電(雷電雷電)：先導(dǎo)逐級(jí)推進(jìn)，熱電離先導(dǎo)逐級(jí)推進(jìn)，熱電離（二）絕緣特性（二）絕緣特性-電介質(zhì)的電氣強(qiáng)度電介質(zhì)的電氣強(qiáng)度一、知識(shí)要點(diǎn)歸納總結(jié)一、知識(shí)要點(diǎn)歸納總結(jié)52.2.氣體介質(zhì)的介電強(qiáng)度氣體介質(zhì)的介電強(qiáng)度氣體擊穿的條件：氣體擊穿的條件：場(chǎng)強(qiáng)、初始電子、時(shí)間、碰撞電場(chǎng)強(qiáng)、初始電子、時(shí)間

3、、碰撞電離離影響因素：影響因素：電場(chǎng)均勻度、電壓波形、大氣條件電場(chǎng)均勻度、電壓波形、大氣條件(密度密度+、濕度、濕度+、高度、高度-)-可用氣體放電理論解釋可用氣體放電理論解釋均勻電場(chǎng)：均勻電場(chǎng)：擊穿時(shí)間極短；直流、工頻、沖擊擊穿擊穿時(shí)間極短；直流、工頻、沖擊擊穿電壓近似相等；不存在極性效應(yīng)；電壓近似相等；不存在極性效應(yīng)；1-10cm范圍內(nèi)為范圍內(nèi)為30kV/mm；(1) 極不均勻電場(chǎng)：極不均勻電場(chǎng)：放電時(shí)延；極性效應(yīng)放電時(shí)延；極性效應(yīng)(空間電荷效應(yīng)，空間電荷效應(yīng)，正棒負(fù)板正棒負(fù)板正棒負(fù)棒正棒負(fù)棒(地地)負(fù)棒正棒負(fù)棒正棒(地地)負(fù)棒正板負(fù)棒正板)；擊穿電壓遠(yuǎn)小于均勻電場(chǎng)；擊穿電壓遠(yuǎn)小于均勻電場(chǎng)

4、；一、知識(shí)要點(diǎn)歸納總結(jié)一、知識(shí)要點(diǎn)歸納總結(jié)（二）絕緣特性（二）絕緣特性-電介質(zhì)的電氣強(qiáng)度電介質(zhì)的電氣強(qiáng)度6l直流：直流：棒板極性效應(yīng)強(qiáng)，正極性擊穿電壓遠(yuǎn)低于負(fù)極性；棒棒板極性效應(yīng)強(qiáng)，正極性擊穿電壓遠(yuǎn)低于負(fù)極性；棒棒有弱極性效應(yīng)；棒有弱極性效應(yīng)；l工頻：工頻：棒板在棒極為正半周內(nèi)擊穿，棒板擊穿電壓與直流負(fù)棒板在棒極為正半周內(nèi)擊穿，棒板擊穿電壓與直流負(fù)棒板相近或稍小，且長(zhǎng)間隙易飽和；略低于棒棒擊穿電壓；棒板相近或稍小，且長(zhǎng)間隙易飽和；略低于棒棒擊穿電壓；l雷電：雷電：放電時(shí)延放電時(shí)延tlag=統(tǒng)計(jì)時(shí)延統(tǒng)計(jì)時(shí)延(有效電子產(chǎn)生有效電子產(chǎn)生)+放電形成時(shí)延；電壓放電形成時(shí)延；電壓增加，增加， tlag減

5、?。粶p??；50%沖擊放電電壓；靜態(tài)擊穿電壓；沖擊系數(shù)；沖擊放電電壓；靜態(tài)擊穿電壓；沖擊系數(shù)；伏秒特性曲線(xiàn)伏秒特性曲線(xiàn)(同一波形、不同幅值的沖擊電壓作用下，間隙同一波形、不同幅值的沖擊電壓作用下，間隙上出現(xiàn)的電壓最大值和放電時(shí)間的關(guān)系曲線(xiàn)上出現(xiàn)的電壓最大值和放電時(shí)間的關(guān)系曲線(xiàn))；均勻電場(chǎng)下：擊穿時(shí)平均場(chǎng)強(qiáng)高，均勻電場(chǎng)下：擊穿時(shí)平均場(chǎng)強(qiáng)高， tlag小，伏秒特性平坦，且小，伏秒特性平坦，且分散性小，擊穿電壓接近于靜態(tài)值且于波前擊穿，沖擊系數(shù)分散性小，擊穿電壓接近于靜態(tài)值且于波前擊穿，沖擊系數(shù)接近于接近于1，；，；極不均勻電場(chǎng)下：與均勻電場(chǎng)相反；擊穿電壓高于靜態(tài)值；極不均勻電場(chǎng)下：與均勻電場(chǎng)相反；擊

6、穿電壓高于靜態(tài)值；極性效應(yīng)，正極性低極性效應(yīng)，正極性低(設(shè)備測(cè)試設(shè)備測(cè)試)；一、知識(shí)要點(diǎn)歸納總結(jié)一、知識(shí)要點(diǎn)歸納總結(jié)7l操作：操作：U50%與操作沖擊波前時(shí)間的關(guān)系曲線(xiàn)呈與操作沖擊波前時(shí)間的關(guān)系曲線(xiàn)呈“U”形，最低擊穿電壓形，最低擊穿電壓可小于靜態(tài)值，可用氣體放電理論解釋可小于靜態(tài)值，可用氣體放電理論解釋(放電時(shí)延、沖擊電暈放電時(shí)延、沖擊電暈層和空間電荷的電場(chǎng)均化效應(yīng)層和空間電荷的電場(chǎng)均化效應(yīng))；擊穿分散性、飽和特征比雷電大和顯著；擊穿分散性、飽和特征比雷電大和顯著；(5) 提高氣體間隙絕緣強(qiáng)度的方法：提高氣體間隙絕緣強(qiáng)度的方法：l改善電場(chǎng)分布：改善電場(chǎng)分布：電極形狀電極形狀(屏蔽罩屏蔽罩)、

7、空間電荷、極簡(jiǎn)障；、空間電荷、極簡(jiǎn)障；l消弱游離：消弱游離：高氣壓、強(qiáng)電負(fù)性、高真空；高氣壓、強(qiáng)電負(fù)性、高真空；(6) 沿面放電：電場(chǎng)均勻度、表面污穢、沿面放電：電場(chǎng)均勻度、表面污穢、l絕緣子串電壓分布：絕緣子串電壓分布：對(duì)地電容和對(duì)導(dǎo)線(xiàn)電容分流，使兩端電對(duì)地電容和對(duì)導(dǎo)線(xiàn)電容分流，使兩端電場(chǎng)強(qiáng)，可加均壓環(huán)改善電場(chǎng)分布；場(chǎng)強(qiáng)，可加均壓環(huán)改善電場(chǎng)分布；l濕閃、污閃：濕閃、污閃：水膜或污層導(dǎo)電液膜被泄漏電流烘干，電壓降水膜或污層導(dǎo)電液膜被泄漏電流烘干，電壓降增加；僅對(duì)直流及工頻電壓有影響；增加；僅對(duì)直流及工頻電壓有影響；一、知識(shí)要點(diǎn)歸納總結(jié)一、知識(shí)要點(diǎn)歸納總結(jié)8 一、知識(shí)要點(diǎn)歸納總結(jié)一、知識(shí)要點(diǎn)歸納

8、總結(jié)（二）絕緣特性（二）絕緣特性-電介質(zhì)的電氣強(qiáng)度電介質(zhì)的電氣強(qiáng)度9(4) 固體擊穿：固體擊穿：l類(lèi)型：類(lèi)型：電擊穿電擊穿(0.1s)、熱擊穿、電化學(xué)擊穿；、熱擊穿、電化學(xué)擊穿；l影響因素：影響因素：電壓作用時(shí)間；電場(chǎng)均勻度；溫度；受潮；累積效電壓作用時(shí)間；電場(chǎng)均勻度；溫度；受潮；累積效應(yīng)應(yīng)(5) 組合絕緣的電氣強(qiáng)度組合絕緣的電氣強(qiáng)度:l多層介質(zhì)多層介質(zhì)l分階絕緣分階絕緣一、知識(shí)要點(diǎn)歸納總結(jié)一、知識(shí)要點(diǎn)歸納總結(jié)104.4.電氣設(shè)備絕緣的預(yù)防性試驗(yàn)電氣設(shè)備絕緣的預(yù)防性試驗(yàn)老化：老化：熱老化熱老化(固體電導(dǎo)增大，液體油的氧化固體電導(dǎo)增大，液體油的氧化)；電老化；電老化(高能高能電子裂解、高能射線(xiàn)、

9、化學(xué)物電子裂解、高能射線(xiàn)、化學(xué)物 、油溫升高裂解、油溫升高裂解)；機(jī)械與環(huán)境；機(jī)械與環(huán)境老化等；老化等；絕緣缺陷類(lèi)型：絕緣缺陷類(lèi)型：集中性缺陷集中性缺陷(局部局部)、分布性缺陷、分布性缺陷(整體整體)；絕緣電阻、絕緣電阻、吸收比、吸收比、極化指數(shù)、泄漏電流極化指數(shù)、泄漏電流測(cè)量及其意測(cè)量及其意義；兆歐表接線(xiàn)：義；兆歐表接線(xiàn)：E、L、G三個(gè)端子的作用及意義；三個(gè)端子的作用及意義；介質(zhì)損耗：介質(zhì)損耗：介損的功效；介損不能反映集中性缺陷的原因介損的功效；介損不能反映集中性缺陷的原因(高電壓技術(shù)高電壓技術(shù)-張一塵第二版第張一塵第二版第52頁(yè)頁(yè) )；西林電西林電橋的原理、正接與反接原理圖及適用條件和優(yōu)缺

10、點(diǎn)橋的原理、正接與反接原理圖及適用條件和優(yōu)缺點(diǎn)(高電壓技高電壓技術(shù)術(shù)-張一塵第二版第張一塵第二版第54頁(yè)頁(yè) )；局部放電：局部放電：三電容模型、參數(shù)三電容模型、參數(shù)(q、N、W)、檢測(cè)方法、檢測(cè)方法一、知識(shí)要點(diǎn)歸納總結(jié)一、知識(shí)要點(diǎn)歸納總結(jié)（三）電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)（三）電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)125.5. 絕緣的高壓試驗(yàn)絕緣的高壓試驗(yàn)工頻：工頻：基本接線(xiàn)圖、實(shí)驗(yàn)變壓器、串級(jí)裝置、串聯(lián)諧振；基本接線(xiàn)圖、實(shí)驗(yàn)變壓器、串級(jí)裝置、串聯(lián)諧振；直流：直流：直流高壓的產(chǎn)生、串級(jí)直流發(fā)生器、主要用途；直流高壓的產(chǎn)生、串級(jí)直流發(fā)生器、主要用途；雷電雷電/操作沖擊：操作沖擊：波頭波尾回路、波頭波尾回路、Marx發(fā)生器的充放電

11、過(guò)發(fā)生器的充放電過(guò)程程(并聯(lián)充電，串聯(lián)放電并聯(lián)充電，串聯(lián)放電)及計(jì)算；及計(jì)算；高壓測(cè)量：高壓測(cè)量：l工頻高壓測(cè)量：工頻高壓測(cè)量：球隙測(cè)壓器球隙測(cè)壓器(測(cè)峰值測(cè)峰值)、靜電電壓表、靜電電壓表(測(cè)有效值測(cè)有效值)、峰值電壓表、電容分壓器峰值電壓表、電容分壓器(電阻分壓器對(duì)地雜散電容引入相位電阻分壓器對(duì)地雜散電容引入相位和幅值誤差和幅值誤差)；l直流高壓測(cè)量：直流高壓測(cè)量：球隙測(cè)壓器球隙測(cè)壓器(測(cè)最大值測(cè)最大值)、靜電電壓表、靜電電壓表(測(cè)平均測(cè)平均值值)、電阻分壓器、電阻分壓器l沖擊高壓測(cè)量：沖擊高壓測(cè)量：阻容分壓器阻容分壓器一、知識(shí)要點(diǎn)歸納總結(jié)一、知識(shí)要點(diǎn)歸納總結(jié)146.6. 輸電線(xiàn)路和繞組中的

12、波過(guò)程輸電線(xiàn)路和繞組中的波過(guò)程均勻無(wú)損單導(dǎo)線(xiàn)的行波理論均勻無(wú)損單導(dǎo)線(xiàn)的行波理論：波阻抗、波速；前行波、波阻抗、波速；前行波、反行波；行波的四個(gè)基本方程；反行波；行波的四個(gè)基本方程；行波的折反射行波的折反射：反射波、折射波、反射系數(shù)、折射系數(shù)、反射波、折射波、反射系數(shù)、折射系數(shù)、多次折反射的網(wǎng)格圖法；多次折反射的網(wǎng)格圖法；集中參數(shù)等值電路集中參數(shù)等值電路(彼德遜法則彼德遜法則)：電壓源：電壓源/電流源等效電路、電流源等效電路、使用條件及其應(yīng)用使用條件及其應(yīng)用(例例6-1)；波穿過(guò)電感和波穿過(guò)旁路電容的；波穿過(guò)電感和波穿過(guò)旁路電容的分析計(jì)算分析計(jì)算(例例6-2) ；行波在多導(dǎo)線(xiàn)系統(tǒng)中的傳播：行波在

13、多導(dǎo)線(xiàn)系統(tǒng)中的傳播：自自/互電位系數(shù)、自互電位系數(shù)、自/互波互波阻抗；靜電感應(yīng)電壓波阻抗；靜電感應(yīng)電壓波(u2=k0u1)；(1) 繞組中的波過(guò)程：繞組中的波過(guò)程：沖擊電壓下繞組初始和終態(tài)電壓分布；沖擊電壓下繞組初始和終態(tài)電壓分布；等值電路分析；等值電路分析；變壓器繞組對(duì)過(guò)電壓的內(nèi)部保護(hù)措施和外部變壓器繞組對(duì)過(guò)電壓的內(nèi)部保護(hù)措施和外部保護(hù)措施；保護(hù)措施；沖擊截波的影響；沖擊截波的影響；一、知識(shí)要點(diǎn)歸納總結(jié)一、知識(shí)要點(diǎn)歸納總結(jié)（四）電力系統(tǒng)過(guò)電壓與絕緣配合（四）電力系統(tǒng)過(guò)電壓與絕緣配合157.7. 雷電放電及防雷保護(hù)裝置雷電放電及防雷保護(hù)裝置雷電放電和雷電過(guò)電壓雷電放電和雷電過(guò)電壓：雷道波阻抗、

14、入射波電流與雷雷道波阻抗、入射波電流與雷電流；雷電流計(jì)算波形；雷電放電的彼德遜等值電路；直擊電流；雷電流計(jì)算波形；雷電放電的彼德遜等值電路；直擊雷計(jì)算雷計(jì)算(等值電路等值電路)；感應(yīng)雷計(jì)算；感應(yīng)雷計(jì)算(分有無(wú)避雷線(xiàn)兩種分有無(wú)避雷線(xiàn)兩種)；防雷保護(hù)裝置防雷保護(hù)裝置：避雷針：避雷針(考單避雷針保護(hù)范圍的計(jì)算，圖考單避雷針保護(hù)范圍的計(jì)算，圖7-8)；避雷線(xiàn)；保護(hù)間隙；管事避雷器；普通閥式避雷器避雷線(xiàn)；保護(hù)間隙；管事避雷器；普通閥式避雷器(結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)原理與特性參數(shù)原理與特性參數(shù)-殘壓殘壓)；磁吹避雷器；金屬氧化物避雷器磁吹避雷器；金屬氧化物避雷器的的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)(無(wú)串聯(lián)間隙無(wú)串聯(lián)間隙

15、)、主要參數(shù)；、主要參數(shù)；(1) 防雷接地：防雷接地：接地的種類(lèi)；工頻接地電阻和沖擊接地電阻的；接地的種類(lèi)；工頻接地電阻和沖擊接地電阻的；接地裝置的沖擊系數(shù)接地裝置的沖擊系數(shù)(大小及原因大小及原因)；接地裝置的形式；接地裝置的形式；一、知識(shí)要點(diǎn)歸納總結(jié)一、知識(shí)要點(diǎn)歸納總結(jié)168.8. 電力系統(tǒng)防雷保護(hù)電力系統(tǒng)防雷保護(hù)架空輸電線(xiàn)路防雷保護(hù)：架空輸電線(xiàn)路防雷保護(hù)：l耐雷性能指標(biāo)：耐雷水平、雷擊跳閘率；耐雷性能指標(biāo)：耐雷水平、雷擊跳閘率；l防雷措施：避雷線(xiàn)、降低桿塔接地電阻、加強(qiáng)線(xiàn)路絕緣、耦防雷措施：避雷線(xiàn)、降低桿塔接地電阻、加強(qiáng)線(xiàn)路絕緣、耦合地線(xiàn)、消弧線(xiàn)圈等；合地線(xiàn)、消弧線(xiàn)圈等；l線(xiàn)路耐雷性能的分

16、析計(jì)算：繞擊導(dǎo)線(xiàn)、雷擊避雷線(xiàn)、雷擊桿線(xiàn)路耐雷性能的分析計(jì)算：繞擊導(dǎo)線(xiàn)、雷擊避雷線(xiàn)、雷擊桿塔塔(有無(wú)避雷線(xiàn)兩種情況有無(wú)避雷線(xiàn)兩種情況)(2) 變電所防雷：變電所防雷：l直擊雷保護(hù)：直擊雷保護(hù)：保護(hù)范圍保護(hù)范圍；反擊；反擊(獨(dú)立避雷針和架構(gòu)避雷針獨(dú)立避雷針和架構(gòu)避雷針)；l侵入波保護(hù)：閥式避雷器侵入波保護(hù)：閥式避雷器(伏秒特性、殘壓、保護(hù)范圍伏秒特性、殘壓、保護(hù)范圍)；進(jìn)進(jìn)線(xiàn)段保護(hù)線(xiàn)段保護(hù)(目的和作用，見(jiàn)張一塵第二版目的和作用，見(jiàn)張一塵第二版145頁(yè)頁(yè))：限制進(jìn)波陡限制進(jìn)波陡度、限制流過(guò)避雷器的沖擊電流幅值；度、限制流過(guò)避雷器的沖擊電流幅值；(3) 旋轉(zhuǎn)電機(jī)的防雷保護(hù)：旋轉(zhuǎn)電機(jī)的防雷保護(hù)：避雷器、電容器、電纜段、電抗避雷器、電容器、電纜段、電抗器；器；一、知識(shí)要點(diǎn)歸納總結(jié)一、知識(shí)要點(diǎn)歸納總結(jié)179.9. 內(nèi)部過(guò)電壓內(nèi)部過(guò)電壓( (操作過(guò)電壓操作過(guò)電壓+ +暫時(shí)過(guò)電壓暫時(shí)過(guò)電壓) )操作過(guò)電壓：操作過(guò)電壓：l切斷空載線(xiàn)路過(guò)電壓切斷空載線(xiàn)路過(guò)電壓=切電容器：