教學(xué)課件：《高電壓技術(shù)》1

1、高 電 壓 技 術(shù)1、什么是高壓？電壓等級： 220v、3kv、6kv 10kv、35kv、66kv、110kv、220kv 330kv、500kv、750kv 1000kv 低壓 高壓 超高壓 特高壓 2、為什么要有高電壓？ 長距離大容量輸電的可行性； 經(jīng)濟性。3、電力設(shè)備特性有哪些？導(dǎo)電性；導(dǎo)磁性；絕緣能力。4、高電壓系統(tǒng)基本要求？ 安全性（絕緣問題）； 可靠性（預(yù)防過電壓）。5、課程內(nèi)容：絕緣與試驗過電壓及保護操作過電壓暫時過電壓外部過電壓（雷電）內(nèi)部過電壓氣體、液體、固體絕緣性能介質(zhì)試驗及高壓獲得第1篇 高電壓絕緣及試驗第2篇 電力系統(tǒng)過電壓及保護第1章 電介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗第2章

2、 氣體放電的物理過程第3章 氣隙的電氣強度第4章 固體、液體和組合絕緣的電氣強度第5章 電氣設(shè)備絕緣試驗（一）第6章 電氣設(shè)備絕緣試驗（二）第7章 線路和繞組中的波過程第8章 雷電及防雷裝置第9章 輸電線路的防雷保護第10章 發(fā)電廠和變電所的防雷保護第11章 電力系統(tǒng)暫時過電壓第12章 電力系統(tǒng)操作過電壓6、課程特點： 介紹性（多敘述、少計算）； 節(jié)奏快； 實驗危險性高。第1章 電介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗1.1 電介質(zhì)的極化1.2 電介質(zhì)的介電常數(shù)1.3 電介質(zhì)的電導(dǎo)1.4 電介質(zhì)中的能量損耗1.1 電介質(zhì)的極化電介質(zhì)極化有四種基本類型電介質(zhì)：在其中可建立穩(wěn)定電場而幾乎沒有電流通過的物質(zhì)。極化：

3、在外電場作用下，電介質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生宏觀不為零的電偶極矩。電子位移極化；離子位移極化；轉(zhuǎn)向極化；空間電荷極化。1、電子位移極化：電介質(zhì)：一般由分子構(gòu)成，分子由原子構(gòu)成，原子由帶正電的原子核和圍繞核的帶負電電子構(gòu)成。感應(yīng)電矩：沒有外電場時，電子云中心與原子核重合，感應(yīng)電矩為零，對外不顯現(xiàn)極性。 感應(yīng)電矩消失：外電場消失后，原子核與電子云的引力又使二者重合，感應(yīng)電矩也隨之消失。電子位移極化：外加一個電場，原子核向外電場方向移動，而電子方向反方向移動，達到平衡后，感應(yīng)力矩也穩(wěn)定，這個過程叫電子位移極化。 E電子位移極化特點： 時間：完成時間極短，約為10-1410-15s； 能量損耗：電子位移極化不引起能

4、量損耗； 溫度：電子位移極化與溫度無關(guān)，溫度的變化只是 通過介質(zhì)密度才影響到電子位移極化率。 頻率：電子位移極化基本與頻率無關(guān)。2、離子位移極化：由離子結(jié)合成的介質(zhì)內(nèi)，外電場的作用除了促使內(nèi)部產(chǎn)生電子位移極化外，還產(chǎn)生正、負離子相對位移而形成的極化，稱為離子位移極化。E離子位移極化特點： 時間：完成時間短,約為10-1210-13s ； 能量損耗：有極微量的能量損耗； 溫度：隨溫度的升高而略有增大； 頻率：極化與頻率無關(guān)。溫度離子位移極化離子間作用力3、轉(zhuǎn)向極化：極性電介質(zhì)：即使沒有外加電場，由于分子中正負電荷的作用中心的不重合，就單個分子而言，就已具有偶極矩，稱為固有偶極矩。由于分子的不規(guī)則

5、熱運動，使各分子偶極矩排列無序，對外不呈現(xiàn)合成電矩。有外電場時，每個分子的固有偶極矩有轉(zhuǎn)向電場方向的趨勢，順電場方向作定向排列，它在不同程度上達到平衡，對外呈現(xiàn)宏觀電矩，這就是極性分子的轉(zhuǎn)向極化。外電場愈強，轉(zhuǎn)向定向愈充分，外電場消失，宏觀的轉(zhuǎn)向極化也隨之消失。E轉(zhuǎn)向極化特點： 時間：完成時間較長，約為10-610-2s ； 能量損耗：有很小的能量損耗； 與頻率、溫度相關(guān)。 4、空間電荷極化（非彈性，與前三種有所區(qū)別）： 大多數(shù)絕緣結(jié)構(gòu)中，電介質(zhì)往往是層式結(jié)構(gòu)，電介質(zhì)也可能存在某種晶格缺陷。在電場的作用下，帶電質(zhì)點在電介質(zhì)中移動時，可能被晶格缺陷捕獲，或在兩層介質(zhì)界面上堆積，造成電荷在介質(zhì)空間

6、中新的分布，從而產(chǎn)生電矩，這種極化稱為空間電荷極化?？臻g電荷極化特點： 時間：緩慢； 能量損耗：有。 以最簡單的雙層介質(zhì)為例：設(shè)開關(guān)閉合初瞬間電導(dǎo)上電流為零，電壓分布由電容值大小決定。為整個介電質(zhì)的等值電容與 分界面上堆積電荷數(shù)為到達穩(wěn)態(tài)時，電容上電流為零，電壓分布由電導(dǎo)大小決定。為整個介電質(zhì)的等值電容與 分界面上堆積電荷數(shù)為各種極化方式的比較極化種類產(chǎn)生場合產(chǎn)生原因所需時間能量損耗電子位移極化任何電介質(zhì)束縛電子運行軌道偏移10-15 s無離子位移極化離子式結(jié)構(gòu)電介質(zhì)離子的相對偏移10-13 s幾乎沒有轉(zhuǎn)向極化極性電介質(zhì)固有偶極矩的定向排列s10-610-2 s小空間電荷極化多層介質(zhì)的交界面自

7、由電荷在層間的堆積10-2 s數(shù)小時有1.2 電介質(zhì)的介電常數(shù)介電常數(shù)：用來衡量絕緣體儲存電能的能力，代表電介質(zhì)的極化程度（對電荷束縛的能力）。介質(zhì)中真空中電位移矢量場強矢量真空的介電常數(shù)相對介電常數(shù)1、氣體電介質(zhì)的相對介電常數(shù)：相對介電常數(shù)大?。河捎跉怏w物質(zhì)分子間的距離相對較大，氣體的極化率就很小，故一切氣體的相對介電常數(shù)都接近于1。影響因素：溫度：氣體的相對介電常數(shù)隨溫度的升高而減??；壓力：隨壓力的增大而增大。但以上的影響程度都很小。2、液體電介質(zhì)的相對介電常數(shù)： 中性液體介質(zhì)：代表介質(zhì)：石油、苯、四氧化碳、硅油等。大?。翰淮螅渲翟?.82.8范圍內(nèi)。 極性液體介質(zhì)：代表介質(zhì)：蓖麻油、乙

8、醇、水等。大?。壕哂休^大介電常數(shù)，高壓絕緣一般不用。影響因素： 溫度：溫度分子間黏附力轉(zhuǎn)向極化介電常數(shù)溫度過高分子熱運動極性分子定向排列轉(zhuǎn)向極化介電常數(shù) 頻率：頻率較低時偶極分子來得及跟隨電場交變轉(zhuǎn)向介電常數(shù)較大，接近直流情況下的頻率超過臨界值偶極分子轉(zhuǎn)向跟不上電場的變化介電常數(shù)開始減小介電常數(shù)最終接近于僅由電子位移極化引起的介電常數(shù)值3、固體電介質(zhì)的相對介電常數(shù)： 中性液體介質(zhì)：代表介質(zhì)：石蠟、硫磺等。大小：只有電子式極化和離子式極化，介電常數(shù)較小。 極性液體介質(zhì)：代表介質(zhì)：樹脂、纖維、橡膠、有機玻璃等。大?。合鄬殡姵?shù)都比較大，一般為36。4、電介質(zhì)介電常數(shù)的應(yīng)用：導(dǎo)線絕緣：采用介電常數(shù)

9、小的電介質(zhì)；電容器：采用介電常數(shù)大的電介質(zhì)。1.3 電介質(zhì)的電導(dǎo)任何電介質(zhì)都不是理想的絕緣體，它們總是少量的帶電質(zhì)點存在，在電場作用下，帶電質(zhì)點作有方向的運動構(gòu)成電流。因而任何電介質(zhì)都具有一定的電導(dǎo)，表征電導(dǎo)大小的物理量是電導(dǎo)率 （或電阻率 ）。電介質(zhì)的電導(dǎo)與金屬的電導(dǎo)有本質(zhì)上的區(qū)別。電介質(zhì)的電導(dǎo)與金屬的電導(dǎo)有本質(zhì)上的區(qū)別。 金屬電導(dǎo)是由金屬中固有存在的自由電子造成的。 電介質(zhì)的電導(dǎo)：帶電質(zhì)點在電場作用下移動造成的。由電離出來的自由電子、正離子和負離子在電場作用下移動而造成的。分子發(fā)生化學(xué)分解形成的帶電質(zhì)點沿電場方向移動而造成的。 分子發(fā)生熱離解形成的帶電質(zhì)點沿電場方向移動而造成的。 氣體：液

10、體：固體：1、氣體電介質(zhì)的電導(dǎo)： 電流密度區(qū)： 進一步增大時，離子移動接近于飽和，即電流密度趨于飽和，但其值仍然很微小。此區(qū)域電導(dǎo)也是很小的，稱為飽和區(qū)。區(qū)：氣體中即使沒有電場也有一定離子濃度，存在電場時，離子加速，形成很小的電流密度，此時電導(dǎo)很小。因近似有，故稱為線性區(qū)。區(qū)：氣體發(fā)生撞擊電離，使 迅速增大，電導(dǎo)迅速增大。當 時，氣隙被擊穿，故稱為擊穿區(qū)。2、液體電介質(zhì)的電導(dǎo)： 中性液體介質(zhì)： 中性液體介質(zhì)本身分子的離解很微弱，電導(dǎo)主要由雜質(zhì)和懸浮于液體介質(zhì)中的荷電粒子引起，電導(dǎo)較小。 極性液體介質(zhì)： 極性液體雜質(zhì)的電導(dǎo)不僅由雜質(zhì)引起，而且與本身分子的離解度有關(guān)。 強極性液體介質(zhì)（如水、酒精等

11、），即使高度凈化，電導(dǎo)率還是很大，以至于其不能看作電介質(zhì)，而是離子式導(dǎo)電液。影響因素：溫度：電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系：電場強度：溫度液體介質(zhì)黏度離子遷移率電導(dǎo)溫度介質(zhì)分子熱離解度電導(dǎo)電流密度和電場強度的關(guān)系與氣體介質(zhì)類似，但飽和過程一般觀察不到。3、固體電介質(zhì)的電導(dǎo)： 中性固體介質(zhì)： 電導(dǎo)主要由雜質(zhì)引起，電導(dǎo)較小。 離子式結(jié)構(gòu)的固體介質(zhì)： 電導(dǎo)主要由離子在熱運動影響下脫離晶格而移動產(chǎn)生的。影響因素： 溫度：類似于液體電介質(zhì)。 電場強度：類似于液體電介質(zhì)。 雜質(zhì)：雜質(zhì)對電導(dǎo)率的影響很大。 固體介質(zhì)除體積電導(dǎo)外，還存在表面電導(dǎo)。1.4 電介質(zhì)中的能量損耗1、介質(zhì)損耗的基本概念：介質(zhì)損耗：在電場作用下，電

12、介質(zhì)由于電導(dǎo)引起的損耗和有損極化損耗，總稱為介質(zhì)損耗。電介質(zhì)的等效電路：電容支路：由真空和無損極化所引起的電流為純?nèi)菪?；阻容支路：由有損極化所引起的電流分為有功和容性無功兩部分。純阻支路：由漏導(dǎo)引起的電流，為純阻性的。計算用等值電路：單位體積介質(zhì)的損耗功率電介質(zhì)的損耗角介質(zhì)損耗因數(shù)工程上常用 表征介質(zhì)的品質(zhì)2、介質(zhì)損耗因數(shù) 的意義：若 過大會引起嚴重發(fā)熱，使材料劣化，甚至可能導(dǎo)致熱擊穿。用于沖擊測量的連接電纜，要求 必須要小，否則會影響測量精度。用做絕緣材料的介質(zhì)，希望 小。在其他場合，可利用 引起的介質(zhì)發(fā)熱，如電瓷泥坯的陰干。在絕緣試驗中， 的測量是一項基本測試項目。3、氣體介質(zhì)的損耗： 當

13、場強小于氣體分子電離所需要的值時，氣體介質(zhì)的電導(dǎo)很小，損耗也很小。 當場強足夠大，氣體介質(zhì)將產(chǎn)生電離，介質(zhì)損耗大增，且增長很快。4、液體和固體介質(zhì)中的損耗： 中性介質(zhì)中的極化主要時電子位移極化和離子位移極化，它們是無損的或幾乎無損的。這類介質(zhì)的損耗主要由漏導(dǎo)決定。 極性介質(zhì)的損耗主要包括電導(dǎo)式損耗和電偶式損耗兩部分。它與溫度、頻率等因素有復(fù)雜的關(guān)系。第2章 氣體放電的物理過程2.1 氣體中帶電質(zhì)點的產(chǎn)生和消失2.2 氣體放電機理2.3 電暈放電2.4 不均勻電場氣隙的擊穿2.5 雷電放電2.6 氣隙的沿面放電2.1 氣體中帶電質(zhì)點的產(chǎn)生和消失1、氣體中帶電質(zhì)點的產(chǎn)生： 純凈中性氣體不導(dǎo)電，只有

14、氣體中出現(xiàn)帶電質(zhì)點后才能導(dǎo)電，并在電場作用下發(fā)展成放電現(xiàn)象。 基本概念：玻爾理論：原子周圍的電子按規(guī)律躍遷時，軌道越遠，電子能量越大。激勵：電子從近軌道向遠軌道躍遷時，需要一定能量，這個過程叫激勵。激勵能：激勵所需能量叫激勵能 ，其值等于兩軌道能級之差。電離：當外界給予的能量很大時，電子可以跳出原子軌道成為自由電子。原來的中性原子變成一個自由電子和一個帶正電荷的離子，這個過程叫電離。電離能：達到電離所需的最小能量稱為電離能 。反激勵：電子從遠軌道向近軌道躍遷時，原子發(fā)射單色光（有能量的光子）的過程稱為反激勵。電離電位和激勵電位：一般用電離電位 和激勵電位 來表示電離能和激勵能。 撞擊電離：概念

15、：通過撞擊，給予氣體質(zhì)點以足夠的能量，使氣體質(zhì)點發(fā)生的電離。能量要求： 中性質(zhì)點：第一電離能。 已被激勵的質(zhì)點：小于第一電離能。 負離子：大于第一電離能。撞擊能量： 動能 勢能中性質(zhì)點為零；正離子為正；負離子為負。平均自由程：一個質(zhì)點兩次碰撞之間的平均距離。其與密度呈反比。撞擊過程不是簡單的機械過程： 速度動能 電離概率 速度撞擊作用時間 電離概率不存在電場時，溫度足夠高，才能發(fā)生撞擊電離。存在電場時，電子是撞擊電離的主要因素。 光電離：概念：光子給予氣體質(zhì)點足夠的能量，使氣體質(zhì)點發(fā)生的電離。條件：光子能量不小于氣體的電離能。光電子：由光電離產(chǎn)生的自由電子。光的來源： 氣體本身的反激勵或復(fù)合釋

16、放出的光子。 紫外射線一般不能直接導(dǎo)致光電離，但通過分級光電離（先激勵、再電離）的方式也可實現(xiàn)電離。 外界自然光（紫外射線、倫琴射線、 射線、宇宙射 線等高能射線） 熱電離：概念：由氣體的熱狀態(tài)造成的電離稱為熱電離。氣體分子運動理論說明：氣體的溫度是其分子平均動能的度量。特點：熱電離不是一種獨立的電離形式，而是包含著撞擊電離和光電離，只是其電離能量來源于氣體分子本身的熱能。電離機理： 溫度分子平均動能 撞擊電離 溫度熱輻射出的光子數(shù)量 光電離 表面電離：概念：由金屬表面逸出電子的電離形式。逸出功：從金屬電極表面逸出電子所需要的能量。電離形式： 二次發(fā)射：用有足夠能量的質(zhì)點撞擊金屬表面。 光電子

17、發(fā)射：用短波光照射金屬表面。 熱電子發(fā)射：加熱金屬電極。 強場發(fā)射：在電極附近加強電場從電極拉出電子。 負離子：形成：電子與中性氣體分子（原子）碰撞，不但沒電離出新電子，電子反而被分子吸附形成了負離子。親和能：一個中性分子（原子）與一個電子結(jié)合生成一價負離子所放出的能量。作用：由于離子的電離能力比電子小很多，所以負離子的形成，對氣體放電的發(fā)展起阻抑作用。 帶電質(zhì)點的產(chǎn)生：電離形式：撞擊電離、光電離、熱電離、表面電離。帶電質(zhì)點產(chǎn)生形式：四種電離形式、負離子。2、氣體中帶電質(zhì)點的消失： 氣體中帶電質(zhì)點消失的方式有三種：中和、擴散、復(fù)合。 中和： 帶電質(zhì)點在電場力作用下，宏觀上沿電場作定向運動。帶電

18、質(zhì)點受電場力作用而流入電極，中和電量。 由于電子質(zhì)量和直徑比離子小很多，加速情況和碰撞情況也大不相同，電子遷移率比離子大兩個數(shù)量級。 擴散： 擴散指質(zhì)點從濃度較大的區(qū)域擴散到濃度較小的區(qū)域，從而使帶電質(zhì)點在空間各處濃度趨于平均的過程。 擴散是由雜亂的熱運動造成的，與電場力無關(guān)，電子擴散速度比離子快。 復(fù)合： 帶有異號電荷質(zhì)點相遇，還原為中性質(zhì)點的過程稱為復(fù)合。 復(fù)合時，電離吸收的能量以光子形式放出。復(fù)合由電場力作用，電子快，所以復(fù)合幾率小，總是先變成負離子再復(fù)合。1、概述： 電子崩： 當外加電場強度足夠大時，帶電粒子兩次碰撞間積聚的動能足夠發(fā)生碰撞電離。電離出來的電子和離子在 場強作用下又加入

19、新的撞擊電離，電離過程像雪崩一樣增長起來，稱為電子崩。2.2 氣體放電機理 非自持放電： 當場強較小時，電子崩有賴于外界因素，外界因素消失，電子崩也消失。 自持放電： 當外加場強足夠大時，電子崩不依賴外界因素，外界因素消失后，電子崩仍能夠保持。 自持放電與非自持放電的區(qū)別在于外加電場強度的大小，二者場強的分界點稱為臨界場強 。相應(yīng)的電壓稱為臨界電壓 。它稱為自持放電的條件。 臨界場強 ： 放電形式： 均勻電場： 不均勻電場：一處自持放電，整個氣隙擊穿。擊穿電壓等于臨界電壓。場強較小時，局部強場處產(chǎn)生電暈放電。提高場強氣隙間隙?。寒a(chǎn)生火花擊穿。氣隙間隙大：產(chǎn)生刷形放電。繼續(xù)提高場強，放電抵達對面

20、電極，產(chǎn)生電弧擊穿。2、湯森德氣體放電理論： 三個因素（系數(shù)）：系數(shù) ：1 個自由電子在走到陽極的1cm路程中撞擊電離產(chǎn)生的平均自由電子。系數(shù) ：1 個正離子在走到陰極的1cm路程中撞擊電離產(chǎn)生的平均自由電子。系數(shù) ：1 個正離子撞擊陰極表面，逸出的平均自由電子數(shù)。 該理論對均勻電場和氣隙 （ 為氣隙密度、 為極間距離）較小的情況比較適用。 三個過程：過程：過程：過程：路程上撞擊電離出 個正離子?？梢院雎圆挥?。個正離子撞擊陰極，電離出 個電子。自持放電的條件：電極距離 ，初始自由電子數(shù) 為1，位置為陰極附近。 帕邢曲線：氣隙擊穿電壓與氣隙密度極間距離的關(guān)系。 平均自由程 碰撞次數(shù)過大過小不變不

21、變 欲保證 E 的大小 碰撞次數(shù)過大過小 湯森德氣體放電理論的不足：理論無法解釋的試驗現(xiàn)象：放電路徑為曲折細通道，形式為間歇、分段發(fā)展的；擊穿電壓與陰極材料幾乎無關(guān)；放電時間比理論計算時間短。原因：電子崩造成的大量空間電荷導(dǎo)致電場畸變；電離加劇導(dǎo)致光子數(shù)量劇增，空間光電離加劇； 過大，帶電質(zhì)點不易擴散，屏蔽限制了放電通道； 過大，射到陰極光子減少，削弱了 作用；湯氏理論的條件：均勻電場、 不大（ ）3、流注放電理論（較均勻電場）： 空間電荷濃度： 自由電子移動速度快，一起向陽極移動，濃度大； 正離子移動速度慢，緩慢向陰極移動，濃度小。 合成電場畸變： 崩頭前面的電場則被強烈加強； 崩尾電場也被

22、加強了； 崩內(nèi)正負空間電荷混雜處的電場被大大減弱。 流注的形成：電子崩頭部接近陽極；崩頭和崩尾處電場增強，激勵和反激勵放射出大量光子；崩中復(fù)合也放射出光子；一些光子射到崩尾，造成空間光電離，形成衍生（二次）電子崩；衍生電子崩頭部移動速度快，與主崩匯合；新的衍生電子崩在崩尾出現(xiàn)，一個一個向陰極發(fā)展，形成正流注。 氣隙的擊穿：流注通道發(fā)展到陰極；該區(qū)域發(fā)生強烈電離，帶電離子的碰撞和移動大大提升了通道的溫度，導(dǎo)致熱電離；整個流注通道轉(zhuǎn)化為火花通道，氣隙的擊穿完成。 負流注的發(fā)展速度比正流注慢。 概念：由初崩輻射出的光子，在崩頭、崩尾外圍空間局部強場中衍生出二次電子崩并匯合到主崩通道中來，使主崩通道不

23、斷高速向前、后延伸的過程稱為流注。 均勻電場形成流注就能自持發(fā)展，直至擊穿。 流注理論條件： 形成流注需要電子崩頭處電荷達到一定數(shù)量，才能形成必要的局部強場和足夠的光電離。一般認為當滿足 時，可以應(yīng)用流注機理來分析氣隙的放電。2.3 電暈放電1、概述：電暈：在極不均勻的電場中，當外加電壓及平均場強還較低時，電極曲率半徑較小處，附近空間的局部場強已很大。在這局部強場處，產(chǎn)生強烈的電離，伴隨著電離而存在復(fù)合和反激勵，輻射出大量光子，使在黑暗中可以看到在該電極附近空間有藍色的暈光，稱為電暈。 電暈層：這個暈光層叫作電暈層或起暈層。外圍區(qū)間：電暈層外，場強已較弱，不發(fā)生撞擊電離。電暈產(chǎn)生條件：極間距離

24、對起暈電極表面最小曲率半徑的比值大于一定值。電暈特性： 電暈放電是極不均勻電場中的一種自持放電形式； 電暈放電不能擴展很大，只能局限于電極附近； 電暈放電有明顯的極性效應(yīng)。電暈放電的形式：外壓低：電暈放電弱，均勻穩(wěn)定，電子崩性質(zhì)放電。 外壓高：電暈放電強，不均勻不穩(wěn)定，為流注性質(zhì) 的放電。2、電暈放電的物理過程和效應(yīng)： 物理過程（尖板試驗）： 負電暈（尖極為負極性）：區(qū)外速度減慢形成負離子電暈區(qū)場強減弱、電離停止負離子向外擴散電場重新加強、電離再次發(fā)生尖極強場電離正離子緩慢向尖極運動電子驅(qū)逐出電離區(qū)負電暈呈現(xiàn)有規(guī)律的重復(fù)脈沖。 正電暈（尖極為正極性）： 正離子移動速度慢脈沖不規(guī)律 電暈的效應(yīng)：

25、有聲、光、熱等效應(yīng)，表現(xiàn)為發(fā)出“咝咝”的聲音，藍色的暈光以及使周圍氣體溫度升高等。產(chǎn)生人可聽到的噪聲，對人生理、心理產(chǎn)生影響。形成“電風(fēng)”導(dǎo)致電力設(shè)備的振動和擺動。產(chǎn)生高頻脈沖電流，對無線電干擾。產(chǎn)生能量損耗。產(chǎn)生某些化學(xué)反應(yīng)，加速絕緣老化。2.4 不均勻電場氣隙的擊穿1、短間隙的擊穿（火花擊穿）：正流注，發(fā)展連續(xù)，需要的擊穿電壓小。棒極為正：棒極為負：負流注，階段式發(fā)展，需要的擊穿電壓大。擊穿：當整個間隙充滿正負離子時，在電源電壓的作用下，通道的溫度和電導(dǎo)劇增，并完全失去絕緣性能，此時氣隙擊穿。2、長間隙的擊穿（電弧擊穿）： 先導(dǎo)過程： 長短間隙擊穿的區(qū)別：長間隙：熾熱的導(dǎo)電通道在放電過程中

26、建立，需要的平均場強小。短間隙：熾熱的導(dǎo)電通道在放電過程后建立，需要的平均場強大。電子崩流注大密度電流熱電離棒極強場熾熱的等離子通道（先導(dǎo)通道）近似的棒極前伸 迎面先導(dǎo)：特點：負先導(dǎo)必有迎面先導(dǎo)；正先導(dǎo)對面有突出，才有迎面先導(dǎo)。原因：正先導(dǎo)更容易產(chǎn)生；負先導(dǎo)頭部的場強更高。 主放電過程：先導(dǎo)頭部接近對面電極時，發(fā)生劇烈電離；與下電極異號電荷流入下電極進行中和，與下電極同號電荷流入先導(dǎo)通道進行中和；此過程沿先導(dǎo)通道擴展至棒極，稱為主放電過程。作用：將先導(dǎo)通道改造成高溫、大電導(dǎo)、軸向場強小的等離子體火花通道，使氣隙被電弧擊穿而導(dǎo)通。3、長間隙的預(yù)放電（刷形放電）： 當氣隙距離較長時，即使所加電壓尚

27、不足以將整個氣隙擊穿，也會從曲率半徑較小的電極出發(fā)，向氣隙深處突發(fā)具有先導(dǎo)性質(zhì)的火花放電。當電壓進一步升高時，火花通道伸展得更長，光色變白，更明亮，并發(fā)出尖銳得爆破聲，形成刷形放電。此類放電不能將整個氣隙擊穿，稱為預(yù)放電。2.5 雷電放電1、概述： 形式： 雷云對大地；雷云內(nèi)部；雷云對雷云。 極性： 過程： 破壞因素： 最大電流；電流增長最大陡度；余光電流熱效應(yīng)。 防護措施：90以上為負極性雷。先導(dǎo)放電、主放電、余光放電。避雷針。2、雷電的先導(dǎo)放電過程： 概念： 組成： 先導(dǎo)通道、先導(dǎo)頭部、流注區(qū)。 特點： 先導(dǎo)通道高溫高電導(dǎo)部分的直徑為毫米級； 先導(dǎo)通道外圍電離區(qū)（電離套）直徑大； 一般有迎

28、面先導(dǎo)。高電導(dǎo)、高溫、高電位的先導(dǎo)通道形成的過程。3、雷電的主放電過程： 概念： 雷電的主放電過程具有巨大的雷響、突發(fā)的明亮、大幅的沖擊電流，起到了雷電的最大破壞作用。 過程： 劇烈電離； 劇烈中和； 主放電通道向上延伸； 徑向放電：電暈套負電荷產(chǎn)生反向場強及反向電暈流注放電。4、雷電的余光放電： 主放電完成后，云中的剩余電荷沿原來的主放電通道繼續(xù)流入大地，在照片上看到的是一片模糊發(fā)光的部分，成為余光放電。5、雷電的后續(xù)分量： 形成： 雷云與臨近雷云間在放電后電位差急劇增大，二者間放電，并由原通道對地發(fā)展。 特點： 連續(xù)前進，幅值小、陡度大。2.6 氣隙的沿面放電氣隙沿面放電：沿氣體與固體（或

29、液體）介質(zhì)的分界面發(fā)展的放電現(xiàn)象。閃絡(luò)：沿面放電發(fā)展到貫穿兩極，使整個氣隙沿面擊穿的現(xiàn)象。第3章 氣隙的電氣強度3.1 氣隙的擊穿時間3.2 氣隙的伏秒特性3.3 大氣條件對氣隙擊穿電壓的影響3.4 電場均勻程度對氣隙擊穿電壓的影響3.6 提高氣隙擊穿電壓的方法3.7 影響氣隙沿面閃絡(luò)電壓的因素3.1 氣隙的擊穿時間靜態(tài)擊穿電壓 ：長時間作用在氣隙上能使氣隙擊穿的最低電壓。擊穿時間 ：從開始加壓的瞬間起到氣隙完全擊穿為止的總的時間。放電時延 ：從 至完全擊穿。統(tǒng)計時延 ：從 至形成第一個有效電子。升壓時間 ：升壓至靜態(tài)擊穿電壓。擊穿時間 ：升壓至完全擊穿。放電發(fā)展時間 ：形成第一個有效電子至完

30、全擊穿。放電時延升壓時間統(tǒng)計時延放電發(fā)展時間有效電子：該電子能發(fā)展一系列電離過程，最終導(dǎo)致氣隙的擊穿。產(chǎn)生的電子不一定都有效： 電子被俘獲形成負離子，失去電離的活力； 擴散到主間隙外，不能參加電離過程； 由于其它原因，電離中途停止。 電極材料； 外施電壓：電壓越高，統(tǒng)計時延越??； 電場情況：局部電場越強，統(tǒng)計時延越??； 短波光照射。影響統(tǒng)計時延 的因素： 外施電壓：電壓越高，放電發(fā)展時間越?。?電場情況：電場越均勻，放電發(fā)展時間越?。?間隙長度：間隙距離越長，放電發(fā)展時間越大。影響放電發(fā)展時間 的因素：3.2 氣隙的伏秒特性1、電壓波形： 直流電壓：由交流整流而來，有一定脈動。脈動幅值最大值最

31、小值脈動幅值紋波系數(shù)平均值波形參數(shù)： 工頻交流電壓： 近似為正弦波，正負兩半波相同。峰值有效值幅值：波形參數(shù)：頻率： 4565 Hz 范圍內(nèi)。視在半峰值時間視在波前時間 雷電沖擊電壓： 雷電沖擊全波電壓：峰值允差波形參數(shù)：雷電沖擊截波電壓：截斷時間截斷時刻電壓電壓過零系數(shù)截波峰值視在波前時間波形參數(shù)： 操作沖擊電壓：長波前、長波尾波前時間半峰值時間峰值允差波形參數(shù)：2、伏秒特性： 概念： 氣隙的擊穿電壓要用電壓峰值和延續(xù)時間二者共同表示，這就是該氣隙在該電壓波形下的伏秒特性。 求取方法： U 低時，在波尾的擊穿，得到點“1” ； U 升高，在波峰擊穿，得到點“2” ； U 繼續(xù)升高，尚未到達波

32、峰時擊穿，得到點“3” 。 平均伏秒特性： 同一氣隙在同一電壓作用下，每次擊穿的時間并不完全相同，具有分散性。所以一個氣隙的伏秒特性，不是一條簡單的曲線，而是一組曲線族。區(qū)域下包線的擊穿概率為0，區(qū)域上包線的擊穿概率為100。某些場合，用擊穿概率為50的曲線來表示氣隙的伏秒特性，稱為平均伏秒特性。 伏秒特性的應(yīng)用： 一個電壓同時作用在兩個并聯(lián)氣隙上。 若 全面位于 下，則 先被擊穿，其電壓被短接， 就不會被擊穿。因此 可靠地保護了 。 若 與 有交叉，則 交叉以左， 先被擊穿；交叉以右， 先被擊穿。氣隙間不能可靠保護。 工程常用術(shù)語50%擊穿電壓：指氣隙被擊穿的概率為50%的沖擊電壓峰值，反映

33、了該氣隙地基本耐電強度。 沖擊擊穿電壓：氣隙擊穿時，擊穿前時間小于和大于 的概率各為50%的沖擊電壓。這也就是50%曲線與 時間標尺相交點的電壓值。3.3 大氣條件對氣隙擊穿電壓的影響1、標準參考大氣條件：溫度： 壓強： 濕度：2、影響因素：溫度壓強Ub濕度負離子Ub密度3.4 電場均勻程度對氣隙擊穿電壓的影響1、均勻電場：典型結(jié)構(gòu)：板板電極。特點： 氣隙擊穿電壓與電壓極性無關(guān)； 氣隙擊穿電壓 = 起始放電電壓。2、稍不均勻電場：典型結(jié)構(gòu)： 球球、球板、圓柱板、兩同軸圓筒、兩平行圓柱、兩垂直圓柱等。特點： 極性效應(yīng)不明顯； 擊穿電壓分散性不大； 擊穿電壓與電場均勻度有關(guān)：越均勻，Ub越大； 無

34、穩(wěn)定的電暈放電。3、極不均勻電場：典型結(jié)構(gòu)： 棒棒、尖尖、棒板、尖板等。特點： 有顯著的極性效應(yīng)； 擊穿電壓分散性大； 擊穿電壓與間隙距離有關(guān)； 外加電壓低于擊穿電壓時局部有穩(wěn)定的電暈放電。3.6 提高氣隙擊穿電壓的方法1、提高氣隙擊穿電壓的方法： 改善電場分布： 氣隙電場分布越均勻，氣隙擊穿電壓越高。故適當改進電極形狀，增大電極曲率半徑（屏蔽），改善電場分布，就能提高氣隙的擊穿電壓和預(yù)放電電壓。 采用高度真空： 高度真空，削弱氣隙中的撞擊電離過程，也能提高氣隙的擊穿電壓。其理論至今仍不夠清楚。 增高氣壓： 可以減小電子的平均自由程，阻礙撞擊電離的發(fā)展，從而提高氣隙的擊穿電壓。 采用高耐電強度

35、氣體： 鹵族元素氣體（SF6 等）廣泛應(yīng)用于電力設(shè)備中。2、 SF6 氣體的優(yōu)點： 較高的耐電強度； 很強的滅弧性能； 無色、無味、無毒、非燃性的惰性化合物； 對金屬和其他絕緣材料沒有腐蝕作用； 中等壓力下可以液化，容易儲藏和運輸。3.7 影響氣隙沿面閃絡(luò)電壓的因素1、電場狀況和電壓波形的影響。2、氣體條件的影響。3、介質(zhì)表面狀態(tài)的影響：表面粗糙度：常壓下的一般氣體中，表面粗糙度對閃絡(luò)電壓影響不大，但在高壓的SF6中影響比較顯著。雨水：雨水在介質(zhì)表面形成連續(xù)的導(dǎo)電層，導(dǎo)致泄漏電流增大。污穢：在霧、毛毛雨、露、雪等天氣條件下，污穢附著在介質(zhì)表面，會使沿面閃絡(luò)電壓降低很多。第4章 固體、液體的電氣

36、強度4.1 固體電介質(zhì)擊穿的機理4.2 影響固體電介質(zhì)擊穿電壓的因素4.3 提高固體電介質(zhì)擊穿電壓的方法4.4 固體電介質(zhì)的老化4.5 液體電介質(zhì)擊穿的機理4.6 影響液體電介質(zhì)擊穿電壓的因素4.7 提高液體電介質(zhì)擊穿電壓的方法4.9 液體電介質(zhì)的老化4.1 固體電介質(zhì)擊穿的機理1、電擊穿： 由電場的作用使介質(zhì)中的某些帶電質(zhì)點積累的數(shù)量和運動的速度達到一定程度，使介質(zhì)失去了絕緣性能，形成導(dǎo)電通道。（類似于氣體擊穿）2、熱擊穿： 由電場作用下，介質(zhì)內(nèi)的損耗發(fā)出的熱量多于散逸的熱量，使介質(zhì)溫度不斷上升，最終造成介質(zhì)本身的破壞，形成導(dǎo)電通道。3、實驗曲線：A區(qū)：擊穿前時間僅為幾微秒，時間短，只能發(fā)生

37、電擊穿；B區(qū)：擊穿電壓幾乎不變，與時間的積累無關(guān)，顯然沒有熱的作用，也為電擊穿；C區(qū)：隨著擊穿前時間的增長，擊穿電壓顯著下降，說明熱擊穿在此區(qū)域發(fā)揮了作用。4.2 影響固體電介質(zhì)擊穿電壓的因素1、電壓作用時間的影響： 存在臨界點，即熱擊穿和電擊穿的分界點。2、電場均勻度和介質(zhì)厚度的影響：不均勻電場：均勻電場電擊穿：熱擊穿：與厚度無關(guān)。厚度擊穿場強厚度擊穿場強3、電壓頻率的影響：電擊穿：Ub 與 f 無關(guān)。熱擊穿：4、溫度的影響：也存在臨界點。 時， 與 無關(guān)，屬于電擊穿性質(zhì)。 時， 隨 的升高迅速下降，屬于熱擊穿性質(zhì)。5、受潮度的影響： 對于某些具有吸水性的固體介質(zhì)來說，含水量增大時，擊穿電壓

38、迅速下降。6、機械力的影響：均勻固體在彈性限度內(nèi)：擊穿電壓與機械力無關(guān)。固體有孔隙：擊穿電壓固體有裂縫：機械力擊穿電壓7、多層性的影響：需要注意各層介質(zhì)電特性的適當配合。8、累積效應(yīng)的影響： 在不均勻電場中，固體介質(zhì)在脈沖電壓作用下，存在不完全擊穿的現(xiàn)象。不完全擊穿具有累積效應(yīng)，即擊穿電壓隨不完全擊穿次數(shù)的增加而降低。機械力4.3 提高固體電介質(zhì)擊穿電壓的方法1、改進絕緣設(shè)計： 改善電極形狀及表面光潔度，使電場盡可能地均勻分布；改善電極與絕緣體的接觸條件；采用合理的絕緣結(jié)構(gòu)，使各部分耐電強度與承擔的場強有合理的配合。2、改進制造工藝： 盡可能地清除介質(zhì)中地雜質(zhì)、氣泡、水分等。3、改善運行條件：

39、 注意防潮、防止塵污和有害氣體地侵蝕。4.4 固體電介質(zhì)的老化老化：電氣設(shè)備中的絕緣材料在運行過程中，由于受到各種因素的長期作用，會發(fā)生一系列不可逆的變化，從而導(dǎo)致其物理、化學(xué)、電和機械等性能的劣化。這種不可逆的變化稱為老化。促進老化的因素：電老化；熱老化；環(huán)境老化。1、環(huán)境老化： 也稱大氣老化，包括光氧老化（最主要）、臭氧老化、鹽霧酸堿等污染性化學(xué)老化。緩解的主要方法是改善絕緣材料本身的性能，包括抗氧化劑和防護臘。2、固體介質(zhì)的電老化： 固體介質(zhì)在電場長時間作用下，會逐漸發(fā)生某些物理、化學(xué)變化，形成與介質(zhì)本身不同的新物質(zhì)，使介質(zhì)的物理化學(xué)性能發(fā)生劣化，最終導(dǎo)致介質(zhì)被擊穿。此過程叫固體介質(zhì)的電

40、老化。電離性老化：電導(dǎo)性老化：電解性老化：也稱“電樹枝”，指在交流電作用下，氣隙（泡）的電離、電暈等現(xiàn)象。也稱“水樹枝”，指在交流電作用下，由于液體的導(dǎo)電物質(zhì)引起的老化現(xiàn)象。直流電壓長期作用下，即使 ，由于電化學(xué)過程也會導(dǎo)致的老化現(xiàn)象。3、固體介質(zhì)的熱老化： 特征： 變脆、龜裂，變軟、發(fā)黏。 影響因素： 固體絕緣材料的運行溫度、熱作用時間。 耐熱等級： 絕緣能夠持續(xù)地在此溫度下工作，尚能確保一定地工作壽命。級別YAEBFHC90105120130155180220 10（8、6）度規(guī)則： 工作溫度提高10（8、6）度，絕緣壽命縮短一半。 重要性： 對正常的電氣設(shè)備來說，嚴重的電老化是不允許存在

41、的，而環(huán)境老化通常是很緩慢的。因此，設(shè)備絕緣的壽命主要由熱老化來決定。4.5 液體電介質(zhì)擊穿的機理液體電介質(zhì)分類： 礦物油：變壓器油、電容器油、電纜油和開關(guān)油等。 合成油：目前僅供浸漬電容器用。礦物油的擊穿機理分為純凈油和工程用油兩種。1、純凈油： 純凈油的擊穿機理與氣體介質(zhì)類似。由于液體的密度遠大于氣體，平均自由程很小，故不易被擊穿。 純凈油的擊穿完全由電的作用造成，屬于電擊穿的性質(zhì)。2、工程用油（“小橋”理論）：存在雜質(zhì)：不純、接觸大氣、固體脫落、液體老化。形成“小橋”：在電場作用下這些雜質(zhì)被拉長，被定向，沿電場方向排列成雜質(zhì)的“小橋”。形成氣泡：如“小橋”貫穿兩極，由于組成“小橋”的雜質(zhì)

42、的電導(dǎo)較大，使泄露電流增大，發(fā)熱增多，促使水分汽化，形成氣泡。氣泡中發(fā)生電離：氣泡中的場強大，但其耐電強度小，故電離過程首先發(fā)生在氣泡中。擊穿：“小橋”中氣泡的增多，將導(dǎo)致“小橋”通道被電離擊穿。這種擊穿屬于熱擊穿性質(zhì)。4.6 影響液體電介質(zhì)擊穿電壓的因素1、電壓作用時間： 油間隙的擊穿電壓與作用時間的關(guān)系與固體介質(zhì)相類似。電壓作用時間很短時，具有純電擊穿的性質(zhì)；當作用時間較長時，則將發(fā)生熱擊穿過程。2、電場情況的影響：工頻電壓電場均勻：油的品質(zhì)對 的影響大。電場不均勻：不易形成“小橋”，故油的品質(zhì)對 的影響不大。沖擊電壓：不易形成“小橋”，油品質(zhì)對 影響不大。3、液體介質(zhì)本身品質(zhì)的影響： 較

43、均勻電場，持續(xù)電壓作用下，介質(zhì)本身品質(zhì)對擊穿電壓影響較大。通常采用標準試油器（電極：圓盤、圓球、球盤）來衡量油的品質(zhì)。4、溫度的影響： 溫度對液體電介質(zhì)擊穿電壓的影響十分復(fù)雜。5、壓強的影響：工頻電壓：壓強油中氣體 擊穿電壓沖擊電壓：無影響。4.7 提高液體電介質(zhì)擊穿電壓的方法1、提高并保持油的品質(zhì)： 壓力過濾法（濾紙）；真空噴霧法（揮發(fā)水）；吸附劑法。2、覆蓋（?。?緊貼在金屬電極上的固體絕緣薄層，阻止“小橋”與電極接觸。3、絕緣層（厚）： 像加厚了的覆蓋，包在較小曲率半徑的電極上，改變電場，防止發(fā)生電暈。4、極間障（屏障、隔板）： 放在電極間油隙中的固體絕緣板，機械阻隔雜質(zhì)“小橋”成串。

44、4.9 液體電介質(zhì)的老化1、變壓器油的老化過程： 特征： 顏色逐漸深暗，從透明變?yōu)榛鞚?。黏度增大，閃燃點增高，灰色和水分增多。酸價增加。絕緣性能變壞，表現(xiàn)在電阻率下降，介質(zhì)損耗角增大，擊穿電壓降低。產(chǎn)生沉淀物。 變壓器油老化的主要原因是油的氧化。2、影響變壓器油老化的因素： 溫度、光照、電場、觸媒。3、延緩變壓器油老化的方法： 油擴張器：加裝油枕，減小油與空氣的接觸面。 隔離膠囊：油枕中加裝空心薄膜膠囊，浮在油面上。 與強觸媒物質(zhì)隔離：銅線鍍錫。 摻入抗氧化劑：提高油的安定性。4、變壓器油的再生：酸堿白土法：酸生成酸渣，堿與酸中和，清水洗滌，白土吸附。氫化法：特殊觸媒下，用氫使油中氧還原成水。

45、氣體、液體、固體擊穿電壓的影響因素和提高方法氣體影響因素電場均勻程度大氣條件提高方法改善電場分布采用高度真空增高氣壓采用SF6氣體液體影響因素電壓作用時間電場情況液體品質(zhì)溫度壓強提高方法絕緣層（厚）提高并保持油的品質(zhì)覆蓋（薄）極間障固體影響因素電壓作用時間電場均勻度電壓頻率溫度受潮度機械力多層性和累積效應(yīng)提高方法改進絕緣設(shè)計改善運行條件改進制造工藝第5章 電氣設(shè)備絕緣試驗（一）5.1 測定絕緣電阻5.2 測定泄漏電流5.3 測定介質(zhì)損耗因數(shù)5.4 局部放電的測試5.5 絕緣油中溶解氣體的色譜分析1、電氣設(shè)備絕緣試驗的必要性：為保證電氣設(shè)備乃至整個電力系統(tǒng)的安全可靠運行，必須恰當?shù)倪x擇各種電氣設(shè)

46、備的絕緣。但由于種種原因，絕緣仍然是電力系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)，絕緣故障通常是引發(fā)電力系統(tǒng)事故的首要原因。電介質(zhì)理論仍遠未完善，各種絕緣材料和絕緣結(jié)構(gòu)的電氣性能還不能僅依靠理論分析計算來解決問題，而必須同時借助于各種絕緣試驗來檢驗和掌握絕緣的狀態(tài)和性能，各種試驗結(jié)果也往往成為絕緣設(shè)計的依據(jù)和基礎(chǔ)。2、電氣設(shè)備絕緣試驗的種類：耐壓試驗（破壞性試驗）：模仿設(shè)備絕緣在運行中可能受到的各種電壓，對絕緣施加與之等價的或更為嚴峻的電壓，從而考驗絕緣耐受這類電壓的能力。試驗過程有可能給被試絕緣帶來不可逆轉(zhuǎn)的局部損傷或整體損壞。檢查性試驗（非破壞性試驗）：測定絕緣某些方向的特性，并據(jù)此間接地判斷絕緣的狀況。電壓低，

47、一般不會導(dǎo)致絕緣的擊穿損壞。3、兩類試驗的關(guān)系：各種檢查性試驗的結(jié)果與電介質(zhì)的擊穿電壓之間尚未找到確切的定量關(guān)系，不能據(jù)此直接得出設(shè)備的擊穿電壓，因而耐壓試驗仍然是決定性的不可替代的。耐壓試驗只能在絕緣缺陷較嚴重時以擊穿的形式揭示出來，并不能揭示絕緣缺陷的性質(zhì)。而檢查性試驗卻能在一定程度上以非破壞的形式揭示絕緣缺陷的不同性質(zhì)及其發(fā)展程度，使我們防患于未然。兩類試驗互為補充，而不能相互代替。4、試驗的順序： 先做檢查性試驗，再確定耐壓試驗的時間和條件。5.1 測定絕緣電阻絕緣電阻是反映絕緣性能的最基本的指標之一。1、測量工具：兆歐表（測量絕緣電阻的專用儀表） 。2、測量電源：直流電壓（由兆歐表提

48、供）。3、兆歐表的電壓： 100、250、500、1000、2500、5000V諸等級。電氣設(shè)備的電壓水平越高，要求兆歐表的電壓等級越高。4、兆歐表的結(jié)構(gòu)： 手搖式、晶體管式和數(shù)字式兆歐表。兆歐表屏蔽環(huán)5、試驗接線：線路端子 ：接被試品的高壓導(dǎo)線。屏蔽端子 ：接被試品的屏蔽環(huán)。接地端子 ：接被試品外殼或地。6、吸收比和極化指數(shù)： 如絕緣良好，則 和 會比較大，這樣不僅最后的穩(wěn)定值較高，而且穩(wěn)定過程也會較長；如絕緣受潮，則不僅絕緣電阻的穩(wěn)定值小，且穩(wěn)定時間也很短。因此，一般用絕緣電阻隨時間變化的關(guān)系來反映絕緣的狀況。吸收比：時間為 60s 與 15s 時所測得的絕緣電阻之比。絕緣良好，則 ，C

49、一般 1.31.5。 對于大容量的設(shè)備，如發(fā)電機、變壓器等其絕緣的極化和吸收過程很長，吸收比還不能充分反映吸收過程的整體。極化指數(shù)：絕緣在加壓后10min和1min所測得的絕緣電阻之比。絕緣良好，則 ，C 一般 1.52.0。7、測絕緣電阻能有效地發(fā)現(xiàn)的缺陷： 總體絕緣質(zhì)量欠佳； 絕緣受潮； 兩極間有貫穿性的導(dǎo)電通道； 絕緣表面情況不良（比較有無屏蔽極的測量結(jié)果）。8、不能有效地發(fā)現(xiàn)的缺陷： 絕緣中的局部缺陷； 絕緣老化（老化后絕緣電阻仍很高）。9、測絕緣電阻時應(yīng)注意事項：試驗前應(yīng)將被試品接地放電一定時間；高壓測試連接線應(yīng)盡量保持架空；對帶有繞組的被試品，應(yīng)先將被測繞組首尾短接，再接到 L 端

50、子；非被測繞組也應(yīng)先首尾短接；測吸收比和極化指數(shù)時，應(yīng)待電源電壓達穩(wěn)定后再接入被試品，并開始計時；測試結(jié)束時，應(yīng)先斷開 L 端子與被試品的連線，以防被試品對兆歐表反向放電，損壞儀表；絕緣電阻與溫度有十分顯著的關(guān)系，所以測量絕緣電阻時應(yīng)準確記錄當時絕緣的溫度。5.2 測定泄漏電流 實際上也是測量絕緣電阻，但其有其自身優(yōu)越性，是反映絕緣性能的基本指標之一。 1、測量工具：微安表。2、測量電源： 輸出電壓：較高直流電壓，整流而來，可連續(xù)調(diào)節(jié)。 被試品被擊穿時，電源有自我保護，不受損壞。 輸出電流：常溫下 ，運行溫度下 。3、試驗接線：微安表：當試品不接地時，測量儀表處較安全。調(diào)壓器被測電介質(zhì)交流電壓

51、表試驗變壓器、 、 整流單元直流電壓表當試品有接地點時，微安表處于高壓側(cè)，注意安全。4、微安表電路圖：電感 ：突然短路時，放電管來不及動作時，限制微安表的沖擊電流。電阻 ：與微安表串連、分壓，使微安表滿值時放電管能動作。放電管 ：過電流時，放電管放電，短路，從而保護微安表。濾波電容 ：降低微安表電流陡度，保證放電管動作。開關(guān) ：一般情況下閉合，打開時微安表讀數(shù)。5、特點：試驗電壓高，且可任意調(diào)節(jié)，能揭示兆歐表不能發(fā)現(xiàn)的某些絕緣缺陷。所加直流電壓是逐漸升高的，在升壓過程中，從所測電流、電壓的關(guān)系線性度上，可分析絕緣情況。兆歐表刻度非線性度很強，難以精確讀數(shù)；微安表的刻度基本上是線性的，能精確讀數(shù)

52、。泄漏電流試驗復(fù)雜，而兆歐表小巧輕便，使用方便。A區(qū)線性關(guān)系 絕緣良好B區(qū)非線性關(guān)系 絕緣有缺陷5.3 測定介質(zhì)損耗因數(shù) 表征絕緣在交流電壓作用下比損耗（介損角正切）大小的特征參數(shù)，它與絕緣體的形狀和尺寸無關(guān)，是絕緣性能的基本指標之一。2、測量電源：交流高壓。3、測量方法： 測量方法有電橋法、瓦特表法、不平衡電橋法等。其中電橋法準確度為最高，最通用的是西林電橋。1、介質(zhì)損耗因數(shù) ：4、測試電路：當電橋平衡時：若 單位為 ，則在數(shù)值上， 。展開使兩邊實、虛部分別相等。5、影響電橋準確度的因素：試驗高壓電源對橋體雜散電容的影響；外界高壓電場干擾源通過雜散電容對電橋的影響；外界磁場在橋路中感應(yīng)出干擾

53、電勢的影響。外界電場干擾源6、試驗?zāi)馨l(fā)現(xiàn)的絕緣缺陷： 受潮； 穿透性導(dǎo)電通道； 絕緣老化劣化，繞組上附積油泥； 絕緣內(nèi)含氣泡的電離、絕緣分層、脫殼； 絕緣油臟污、劣化。7、試驗不能發(fā)現(xiàn)的絕緣缺陷： 非穿透性的局部損壞； 很小部分絕緣的老化劣化； 個別的絕緣弱點。 盡可能分部測試，因為 不易反映局部缺陷。8、試驗時應(yīng)注意的事項： 護環(huán)和屏蔽的布置方式對測量結(jié)果影響很大。 測量繞組時應(yīng)注意，將每個繞組的首尾都短接。 測量電壓，最好接近于被試品的正常工作電壓。 溫度會影響測量結(jié)果，通常以20時作為參考標準。5.4 局部放電的測試1、局部放電： 常用的固體絕緣物總會不同程度的包含一些分散性的異物，這些

54、異物的電導(dǎo)和介電常數(shù)不同于絕緣物，在外施電壓作用下，這些異物附近將具有比周圍更高的場強。當場強超過了該處物質(zhì)的電離場強，該處物質(zhì)就產(chǎn)生電離放電，稱之為局部放電。2、意義： 局部放電的測試，能預(yù)防絕緣的情況，也是估計絕緣電老化速度的重要依據(jù)。3、衡量參數(shù)（視在電荷量）：電極板上的被中和電荷量 ， 稱為視在電荷量，以pC計，作為局部放電的衡量參數(shù)。極板上電荷未來得及變化，因此電壓減小一微量 。氣泡放電，電容值增大。4、測試方法：脈沖電流法：局部放電時，將被試品兩端的電壓突變轉(zhuǎn)化為檢測回路中的脈沖電流的測量方法。 串聯(lián)法：檢測用阻抗信號放大器測試儀器（常用示波器）被檢測設(shè)備此方法將被檢測設(shè)備 與檢測

55、用阻抗 串聯(lián)。給局放脈沖提供通道低通濾波器阻斷局放脈沖 并聯(lián)法：此方法將測量阻抗 與耦合電容 串聯(lián)后，并聯(lián)到被測品 兩端。并聯(lián)法的優(yōu)點： 允許被試品一端接地； 對 較大的被試品，避免較大的工頻電流通過 ； 如果 被擊穿，不會危及人身和測試系統(tǒng)。 平衡法： 串聯(lián)法和并聯(lián)法的抗干擾性能較差，可采用電橋平衡原理來檢測。 與 的大小要相近，二者的 也比較接近，這樣外部的干擾源在兩個橋臂上產(chǎn)生的干擾可以相抵消。 要求 與 各方面很接近，并且 發(fā)生局部放電時 不會發(fā)生同樣的放電，因此 較難找到。5.5 絕緣油中溶解氣體的色譜分析 浸絕緣油的氣體設(shè)備中，如果存在局部過熱、局部放電或其它內(nèi)部故障時，會產(chǎn)生較大

56、量的各種烴類氣體和 、 、 等氣體，稱為故障特征氣體。因此，分析油中溶解氣體的成分、含量及其隨時間而增長的規(guī)律，就可以鑒別故障的性質(zhì)、程度及其發(fā)展情況。試驗步驟：將油中溶解的氣體脫出；送入氣相色譜儀；對不同氣體進行分離和定量。第6章 電氣設(shè)備絕緣試驗（二）6.1 工頻高壓試驗6.2 直流高壓試驗6.3 沖擊高壓試驗6.1 工頻高壓試驗1、工頻高壓的獲得： 工頻高壓試驗變壓器的結(jié)構(gòu)： 單套管式：高壓側(cè)引出，低壓側(cè)接地； 雙套管式：中點接地，兩端分別引出； 絕緣筒式：與雙套管式類似，適用于戶內(nèi)使用。 額定電壓等級： 5、10、50、100、150、250、300、500、750 （kv） 超過75

57、0kv時，制造困難，常用幾個變壓器串聯(lián)。工頻高壓試驗變壓器 工頻高壓試驗變壓器的特點：一般為單相，需要時將三個單相合接成三相變壓器；額定電壓安全裕度較?。ú皇艽髿膺^電壓、操作過電壓的影響），工作電壓一般不允許超過額定值；通常為間歇工作方式，工作時間短，不用加強的冷卻系統(tǒng)；一二次繞組電壓變比高，絕緣間距大，漏抗大；要求較好的輸出電壓波形，故采用優(yōu)質(zhì)鐵心，較低的磁通密度；要求變壓器局部放電電壓足夠高（進行局放試驗）。 串級試驗變壓器原理：設(shè)每臺變壓器： ， ， 。低壓繞組電壓： 串級試驗變壓器原理：高壓繞組中點 P 接殼。高壓繞組電壓： 串級試驗變壓器原理：繞組的功率： 串級試驗變壓器原理：總設(shè)備

58、功率：總輸出功率：裝備功率利用率： 工頻高壓試驗變壓器的常用調(diào)壓方式：自耦變壓器：體積小、質(zhì)量輕、短路阻抗小、功耗小、波形畸變少（單相功率 UJ，V2導(dǎo)通，電源與C1一起對負載供電 并同時對C2充電，因此UJ上升。t2t3：UB 90雷暴日40雷暴日0.2Rch+0.1h 一般5m Sd0.3Rch 一般3mL0=1.55H/m; h高處 L=1.55hH空氣與土壤的平均擊穿場強：E500kV/m和300kV/m2、設(shè)計步驟：根據(jù)避免反擊的要求，決定避雷針的安裝位置，這樣就決定了避雷針和被保護設(shè)備的水平距離。根據(jù)已決定的水平距離和被保護設(shè)備的高度，計算避雷針的高度，驗算保護范圍，使設(shè)備處于保護

59、范圍之內(nèi)。3、避雷針（線）的安裝細則：110kV及以上的變電所，可以將避雷針架設(shè)在配電裝置的構(gòu)架上（絕緣好，不易發(fā)生反擊）。35kV及以下的變電所需要架設(shè)獨立避雷針。變壓器構(gòu)架上不允許裝設(shè)避雷針（絕緣弱，設(shè)備重要）。發(fā)電廠廠房一般不裝設(shè)避雷針。110kV及以上的變電所，線路終端桿塔上的避雷線允許與變電所構(gòu)架相連。35kV及以下的變電所不允許相連。10.2 變電所內(nèi)閥型避雷器的保護作用 變電所內(nèi)必須裝設(shè)避雷器以限制雷電波入侵時的過電壓。1、避雷器的安裝原則：合理確定接線方式（優(yōu)化設(shè)計） ；正確選擇避雷器的形式、參數(shù)；經(jīng)濟性（節(jié)省設(shè)備）。2、避雷器的安裝位置：避雷器一般安裝在母線上，若一組避雷器不

60、能滿足要求，則應(yīng)考慮增設(shè)。在任何運行方式下，變電所的變壓器和各設(shè)備距離避雷器的電氣距離皆應(yīng)小于最大允許電氣距離 lm 。避雷器5kA下的殘壓雷電波的波速雷電波的陡度設(shè)備多次截波耐壓值設(shè)備與避雷器間距離修正系數(shù)3、變電所的防雷性能通常用危險波曲線來說明。 有雷害區(qū)入侵波的幅值入侵波的陡度 無雷害區(qū)10.3 變電所的進線段保護1、進線段保護： 對35110kV無避雷線的線路，在靠近變電所的一段進線上必須架設(shè)避雷線，這段進線稱為進線保護段，其長度一般取13km。對于全線有避雷線的線路，將變電所附近2km長的一段進線列為進線保護段。2、進線段保護的要求： 進線段的保護角為20左右，盡量減少繞擊機會；