高电压技术各章
知识点
第一篇电介质的电气强度
第1章气体的绝缘特性与介质的电气强度
1、气体中带电质点产生的方式
热电离、光电离、碰撞电离、表面电离
2、气体中带电质点消失的方式
流入电极、逸出气体空间、复合
3、电子崩与汤逊理论
电子崩的形成、汤逊理论的基本过程及适用范围
4、巴申定律及其适用范围
击穿电压与气体相对密度和极间距离乘积之间的关系。两者乘积大于0.26cm时,不再适用
5、流注理论
考虑了空间电荷对原有电场的影响和空间光电离的作用，适用两者乘积大于0.26cm时的情况
6、均匀电场与不均匀电场的划分
以最大场强与平均场强之比来划分。
7、极不均匀电场中的电晕放电
电晕放电的过程、起始场强、放电的极性效应
8、冲击电压作用下气隙的击穿特性
雷电和操作过电压波的波形
冲击电压作用下的放电延时与伏秒特性
50%击穿电压的概念
9、电场形式对放电电压的影响
均匀电场无极性效应、各类电压形式放电电压基本相同、分散性小
极不均匀电场中极间距离为主要影响因素、极性效应明显。
10、电压波形对放电电压的影响
电压波形对均匀和稍不均匀电场影响不大
对极不均匀电场影响相当大
完全对称的极不均匀场：棒棒间隙
极大不对称的极不均匀场：棒板间隙
11、气体的状态对放电电压的影响
湿度、密度、海拔高度的影响
12、气体的性质对放电电压的影响
在间隙中加入高电强度气体,可大大提高击穿电压，主要指一些含卤族元素的强电负性气体，如SF6
13、提高气体放电电压的措施
电极形状的改进
空间电荷对原电场的畸变作用
极不均匀场中屏障的采用
提高气体压力的作用
高真空
高电气强度气体SF6的采用
第2章液体和固体介质的绝缘的电气强度
1、电介质的极化
极化：
在电场的作用下，电荷质点会沿电场方向产生有限的位移现象，并产生电矩（偶极矩）。
介电常数：
电介质极化的强弱可用介电常数的大小来表示，与电介质分子的极性强弱有关。
极性电介质和非极性电介质：
具有极性分子的电介质称为极性电介质。
由中性分子构成的电介质。
极化的基本形式
电子式、离子式（不产生能量损失）
转向、夹层介质界面极化（有能量损失）
2、电介质的电导
泄漏电流和绝缘电阻
气体的电导:
主要来自于外界射线使分子发生电离和强电场作用下气体电子的碰撞电离液体的电导:
离子电导和电泳电导
固体的电导：
离子电导和电子电导
3、电介质的损耗
介质损耗针对的是交流电压作用下介质的有功功率损耗
电介质的并联与串联等效回路
介质损耗一般用介损角的正切值来表示
气体、液体和固体电介质的损耗
液体电介质损耗和温度、频率之间的关系
4、液体电介质的击穿
纯净液体介质的电击穿理论
纯净液体介质的气泡击穿理论
工程用变压器油的击穿理论
5、影响液体电介质击穿的因素
油品质、温度、电压作用时间、电场均匀程度、压力
6、提高液体电介质击穿电压的措施
提高油品质，采用覆盖、绝缘层、极屏障等措施
7、固体电介质的击穿
电击穿、热击穿、电化学击穿的击穿机理及特点
8、影响固体电介质击穿电压的主要因素
电压作用时间温度电场均匀程度
受潮累积效应机械负荷
9、组合绝缘的电气强度
“油-屏障”式绝缘
油纸绝缘
第二篇电气设备绝缘试验
第3章绝缘的预防性试验
1、绝缘电阻与吸收比的测量
用兆欧表来测量电气设备的绝缘电阻
吸收比K定义为加压60s时的绝缘电阻与15s时的绝缘电阻比值。
K恒大于1，且越大表示绝缘性能越好。
大容量电气设备中，吸收现象延续很长时间，吸收比不能很好地反映绝缘的真实状态，可用极化指数再判断。
测量绝缘电阻能有效地发现总体绝缘质量欠佳；绝缘受潮；两极间有贯穿性的导电通道；绝缘表面情况不良。
2、泄漏电流的测量
测量泄漏电流从原理上来说，与测量绝缘电阻是相似的，能发现一些尚未完全贯通的集中性缺陷，原因在于:
在试品上的直流电压要比兆欧表的工作电压高得多，故能发现兆欧表所不能发现的某些缺陷
加在试品上的直流电压是逐渐增大的，可以在升压过程中监视泄漏电流的增长动向。
3、介质损耗角正切的测量
tanδ能反映绝缘的整体性缺陷(例如全面老化)和小电容试品中的严重局部性缺陷。根据tanδ随电压而变化的曲线，可判断绝缘是否受潮、含有气泡及老化的程度。
西林电桥法测量的基本原理影响西林电桥测量的因素
外界电磁场的干扰
温度的影响
试验电压的影响
试品电容量的影响
试品表面泄漏的影响
4、局部放电的测量
局部放电：
高压电气设备的绝缘内部总是存在一些缺陷,如气泡空隙、杂质等。由于这些异物的电导和介电常数不同于绝缘物，故在外加电场作用下，这些异物附近将具有比周围更高的场强，有可能引起该处物质产生电离放电现象，称为局部放电。局部放电的影响：
放电产生的带电粒子不断撞击绝缘，有可能破坏绝缘高分子的结构，造成裂解放电能量产生的热能使绝缘内部温度升高而引起热裂解
在局部放电区，强烈的离子复合会产生高能辐射线，引起材料分解，例如使高分子材料的分子结构断裂
气隙中如含有氧和氮，放电可产生臭氧和硝酸等强烈的氧化剂和腐蚀剂，使纤维、树脂、浸渍剂等材料发生化学破坏
局部放电的测量方法
当电气设备内部绝缘发生局部放电时，将伴随着出现许多现象。有些属于电的，例如电脉冲、介质损耗的增大和电磁波辐射，有些属于非电的，如光、热、噪音、气体压力的变化和化学变化。这些现象都可以用来判断局部放电是否存在，因此检测的方法也可以分为电的和非电的两类。
目前得到广泛应用而且比较成功的方法是电的方法，即测量绝缘中的气隙发生放电时的电脉冲。它不仅可以判断局部放电的有无，还可以判定放电的强弱。
表征局部放电的三个基本参数
视在放电量
q≈Ca△Ua
其中Ca为试品电容，△Ua为气隙放电时，试品两端的压降。
既是发生局部放电时试品Ca所放掉的电荷，也是电容Cb上的电荷增量。
放电重复率（N ）
在选定的时间间隔内测得的每秒发生放电脉冲的平均次数
放电能量（W ）
指一次局部放电所消耗的能量。
W=1/2*qUi
其中q为视在放电量，Ui为局部放电起始电压。
局部放电测量的脉冲电流法
三种回路的基本目的都是使在一定电压作用下的被试品中产生的局部放电电流脉冲流过检测阻抗，然后把检测阻抗上的电压或电压差（桥式）加以放大后送到检测仪器P（示波器、峰值电压表、脉冲计数器）中。
所测得的脉冲电压峰值与试品的视在放电量成正比，经过适当的校准，就能直接读出视在放电量（pC)。
局部放电测量的非电检测法
噪声检测法
光检测法
5 电压分布的测量
●在工作电压的作用下，沿着绝缘结构的表面会有一定的电压分布。
●表面比较清洁时，其分布规律取决于绝缘结构本身的电容和杂散电容
●表面染污受潮时，分布规律取决于表面电导。
●通过测量绝缘表面上的电压分布亦能发现某些绝缘缺陷。
●测量电压分布最适用于那些由一系列元件串联组成的绝缘结构。（悬式绝
缘子串，支柱绝缘子柱）
6 绝缘状态的综合判断
●绝缘预防性试验中的种种非破坏试验项目，对揭示绝缘中的缺陷和掌握绝
缘性能的变化趋势，各具有一定的功能，也各有自己的局限性。
●同一项目用于不同设备时的的效果也不尽相同。
●不能孤立地根据某一项试验结果对绝缘状态下结论，必须将各项试验结果
联系起来综合分析，并考虑被试品的特点和特殊要求，方能作出正确的判断
●若某一试品的各项试验均顺利通过，一般可认为绝缘状态良好。
三比较方法
若个别试验项目不合格，达不到规程的要求，可使用三比较方法。
●与同类型设备作比较
同类型设备在同样条件下所得的试验结果应该大致相同,若差别很大就可能存在问题
●在同一设备的三相试验结果之间进行比较
若有一相结果相差达50%以上,该相很可能存在缺陷
●与该设备技术档案中的历年试验数据进行比较
若性能指标有明显下降情况,即可能出现新的缺陷
第4章电气绝缘高电压试验
绝缘的高电压试验
在高压试验室用工频交流高压、直流高压、雷电冲击高压、操作冲击高压等模拟电气设备的绝缘在运行中受到的工作电压，用以考验各种绝缘耐受这些高电压作用的能力。
特点
●具有破坏性试验的性质。
●一般放在非破坏性试验项目合格通过之后进行，以避免或减少不必要的
损失。
1 工频高电压试验
●工频高电压试验不仅仅为了检验绝缘在工频交流工作电压下的性能，也用
来等效地检验绝缘对操作过电压和雷电过电压地耐受能力。
●在试验中可能会导致绝缘内部的累积效应,在一定程度上损伤绝缘
●试验电压数值的确定是关键,过高对设备绝缘造成损伤大,考核过于严格;
过低不足以发现设备缺陷
工频高电压的产生
●通常采用高压试验变压器或其串级装置来产生。
●对电缆、电容器等电容量较大的被试品，可采用串联谐振回路来获得试验
用的工频高电压。
●工频高压装置是高压试验室中最基本的设备，也是产生其他类型高电压的
设备基础部件。
高压试验变压器的特点
●试验变压器本身应有很好的绝缘，但绝缘裕度小，试验过程中要严格限制
过电压。
●试验变压器容量一般不大
●外观上的特点：油箱本体不大而其高压套管又长又大。
●试验变压器与连续运行时间不长，发热较轻，因而不需要复杂的冷却系统。
●漏抗大，短路电流较小，可降低机械强度方面的要求,节省制造费用。
●输出电压波形很难做到是正负半波对称的正弦波形，需要采取措施加以修
正。
试验变压器串级装置
●变压器的体积和重量近似地与其额定电压的三次方成比例。
●随着体积和重量的增加, 试验变压器的绝缘难度和制造价格增加得更多。
●电压超过1000kV时，需采用若干台试验变压器组成串级装置来满足要求。绝缘的工频耐压试验
●工频交流耐压试验是检验电气设备绝缘强度的最有效和最直接的方法。
●工频耐压试验可用来确定电气设备绝缘耐受电压的水平，判断电气设备能
否继续运行，是避免其在运行中发生绝缘事故的重要手段。
●工频耐压试验时，对电气设备绝缘施加比工作电压高得多的试验电压，这
些试验电压反映了电气设备的绝缘水平。
工频高压试验的基本接线图
以试验变压器或其串级装置作为主设备的工频高压试验（包括耐压试验）的基本接线如下图所示。试验变压器的输出电压必须能在很大的范围内均匀地加以调节，所以它的低压绕组应由一调压器来供电。
工频高压试验的基木接线图
AV一调压器PV1一低压侧电压表T一工频高压装置
R1一变压器保护电阻TO一被测试品R2一测量球隙保护电阻
PV2一高压静电电压表F一测量球隙Lf一Cf一谐波滤波器
工频高压试验的实施方法
●按规定的升压速度提升作用在被测试品TO上的电压，直到等于所需的试
验电压U为止，这时开始计算时间。
●为了让有缺陷的试品绝缘来得及发展局部放电或完全击穿，达到U后还
要保持一段时间，一般取一分钟。
●如果在此期间没有发现绝缘击穿或局部损伤（可通过声响、分解出气体、
冒烟、电压表指针剧烈摆动、电流表指示急剧增大等异常现象作出判断）
的情况，即可认为该试品的工频耐压试验合格通过。
2 直流高电压试验
●被试品的电容量很大的场合（例如长电缆段、电力电容器等），用工频给
交流高电压进行绝缘试验时会出现很大的电容电流，要求试验装置具有很大的容量，很难做到。这时用直流高电压试验来代替工频高电压试验。
●直流输电工程的增多促使直流高电压试验的广泛应用。
●直流高电压在其他科技领域也有厂泛的应用，其中包括静电喷漆、静电
纺织、静电除尘、X射线发生器、等离子体加速以及原子核物理研究中都
使用直流高压作为电源。
直流高电压的产生
●将工频高电压经高压整流器而变换成直流高电压。
●利用倍压整流原理制成的直流高压串级装置（或称串级直流高压发生器)
能产生出更高的直流试验电压
直流高压试验的基本接线
若高压静电电压表PV2量程不够,可改为球隙、高值电阻串接微安表或高阻值直接分压器来测量高压
直流高压试验的特点
最常见的直流高压试验为某些交流电气设备（油纸绝缘高压电缆、电力电容器、旋转电机等）的绝缘预防性试验。
和交流耐压试验相比主要有以下一些特点：
●只有微安级泄漏电流，试验设备不需要供给试品的电容电流，试验设备的
容量较小，可以做的很轻巧，便于现场试验。
●试验时可同时测量泄漏电流，由所得得“电压－电流”曲线能有效地显示
绝缘内部的集中性缺陷或受潮。
●用于旋转电机时，能使电机定子绕组的端部绝缘也受到较高电压的作用，
发现端部绝缘中的缺陷。
●在直流高压下，局部放电较弱，不会加快有采购绝缘材料的分解或老化
变质，一定程度具有非破坏性试验的性质。
●直流电压下，绝缘内的电压分布由电导决定，因而与交流运行电压下的
电压分布不同，所以交流电气设备的绝缘考验不如交流耐压试验那样接近实际。
3 冲击高电压试验
● 研究电气设备在运行中遭受雷电过电压和操作过电压的作用时的绝缘性
能。
● 许多高压试验室中都装设了冲击电压发生器，用来产生试验用的雷电冲击
电压波和操作冲击电压波。
● 高压电气设备在出厂试验、型式试验时或大修后都必须进行冲击高压试验。
冲击高电压的产生
——波尾时间常数
——波前时间常数
实际冲击电压发生器回路
R11为阻尼电阻
放电回路的利用系数
多级冲击电压发生器
单级冲击电压发生器能产生的最高电压一般不超过200～300kV 。
因而采用多级叠加的方法来产生波形和幅值都能满足需要的冲击高电压
波。
多级冲击电压发生器原理接线图
)()(2
1ττt t e e A t u ---
=1τ2
τ211221102R R R C C C U U m +?+≈=
η
基本原理:并联充电，串联放电
操作冲击试验电压的产生
额定电压大于220kV的超高压电气设备在出厂试验、型式试验中，不能象220kV 及以下的高压电气设备那样以工频耐压试验来等效取代操作冲击耐压试验。
国家标准规定的标准波形为250/2500us。应特别考虑以下两个问题：
●为大大拉长波前，又使发生器的利用系数降低不是很多，需采用高效率
回路。
●需考虑充电电阻R对波形和发生器效率的影响
内绝缘冲击耐压试验
●电气设备内绝缘的雷电冲击耐压试验采用三次冲击法，即对被试品施加三
次正极性和三次负极性雷电冲击试验电压。（1.2/50us全波）。
●对变压器和电抗器类设备的内绝缘，还要进行雷电冲击截波（1.2/2～
/2-5us)耐压试验,其对绕组绝缘(特别是纵绝缘)的考验往往更加严格。
●内绝缘冲击全波耐压试验应在被试品上并联球隙，并将它的放电电压整
定得比试验电压高15％～20％,防止试验过程中无意见出现的过高
冲击电压而损坏产品。
外绝缘冲击耐压试验
●可采用15次冲击法，即对被测试品施加正、负极性冲击全波试验电压各
16次，相邻两次冲击的时间间隔应不小于1min。在每组15次冲击的试验
中，如果击穿或闪络的闪数不超过2次，即可认为该外绝缘试验合格。
●内、外绝缘的操作冲击高压试验的方法与雷电冲击全波试验完全相同。
4 高电压的测量技术
●高电压试验除了要有产生各种试验电压的高压设备，还必须要有能测量这
些高电压的仪器和设备。
●电力系统中，广泛应用电压互感器配上低电压表来测量高电压；但此法在
试验室中用得很少。试验室条件下广泛应用高压静电电压表、峰值电压表、球隙测压器、高压分压器等仪器测量高电压。
●国标规定，高电压的测量误差一般应控制在±3％以内。
高压静电电压表的工作原理
两个特制的电极间加上电压U，电极间就会受到静电力f的作用，而且f的大小与U的数值有固定关系，设法测量f的大小就确定所加电压U的大小。利用这一原理制成的仪表即为静电电压表，它可以用来测量低电压，也可以在高压测量中得到应用。
静电电压表的典型特点
●电场作用力与电压平方成正比，所以它的偏转方向与被测电压的极性无关。
●静电电压表测交流时为其电压有效值,测带脉动的直流时近似为其平均值。
●静电电压表不能用于测量冲击电压。
●静电电压表的内阻很高，在测量时几乎不会改变被测试样上的电压
●大气中工作的高压静电电压表量程上限在50-250kV;SF6气体中可达
500-600kV。更高的电压需配合分压器使用
峰值电压表
峰值电压表的制成原理通常有两种，一种是利用整流电容电流测量，另一种是利用整流充电电压测量。
峰值电压表可分为交流峰值电压表和冲击峰值电压表。
注意事项：
●选用冲击峰值电压表时，要注意其响应时间是否合适于被测波形的要求，
并应使其输入阻抗尽可能大。
●利用峰值电压表，可直接读出冲击电压的峰值，与用球隙测压器测峰值相
比，可大大简化测量过程。
●被测电压波形必须是平滑上升的，否则就会产生误差。
●指示仪表可以是指针式表计，也可以是具有存储功能的数字式电压表。球隙测压器
●测量球隙由一对相同直径的金属球构成，测量误差2%-3%,满足大多数工
程测试的要求。
●当球隙距离d与直径D之比不大时，球隙间的电场为稍不均匀电场，其
击穿电压决定于球隙间的距离。
●能直接测量高达数兆伏的各类高电压峰值。
球隙的优点
●击穿时延小，放电电压分散性小，具有比较稳定的放电电压值和较
高的测量精度
●50%冲击放电电压与静态（交流或直流）放电电压的幅值几乎相等。
●由于湿度对稍不均匀场的影响较小，可不必对湿度进行校正。
球隙测量的注意事项
●用球隙测量冲击电压时，应通过调节极距来达到50％放电概率，此时被
测电压即等于球隙在这一距离时的50％冲击放电电压。
●确定50%的放电概率常用10次加压法，即对球隙加上10次同样的冲击电
压，如有4～6次发生了放电，即可认为已达到50％放电概率。
高压分压器
被测电压很高时，采用高压分压器来分出一小部分电压，然后利用静电电压表、峰值电压表、高压示波器等来测量。
对分压器的技术要求
●要求分压比具有一定的准确度和稳定性(幅值误差要小);
每一个分压器均由高压臂和低压臂组成，在低压臂上得到的就是分给测量仪器的低电压，总电压与该低电压之比称为分压比K
●分出的电压与被测高电压波形的相似性(波形畸变要小);
实际的电容分压器
分布式电容分压器
高压臂由多个电容器元件串联组装而成，要求每个元件尽可能为纯电容，介质损耗和电感尽可能小
集中式电容分压器
高压臂仅使用一只气体绝缘高压标准电容器，气体介质常采用N,CO2,SF6及其混合气体，目前我国已能生产1200kV的高压标准电容器。
静电电压表可测交流和直流,但不能测冲击电压。
峰值电压表可用来测交流电压和冲击电压峰值。
球隙可用来测高达数兆伏的交流、冲击峰值和直流电压。
电压特别高时，需配合分压器使用。直流高压测量只能使用电阻分压器。
交流和冲击高压可使用电阻、电容和阻容分压器。
第5章电气绝缘在线检测
离线检测的缺点
离线电气绝缘预防性试验和高电压试验具有如下缺点：
●需要停电进行，而不少重要的电力设备不能轻易地停止运行；
●检测间隔周期较长，不能及时发现绝缘故障；
●停电后的设备状态与运行时的设备状态不相符，影响诊断的正确性。
在线检测的优点
●在线检测是在电力设备运行的状态下连续或周期性检测绝缘的状况，可避
免以上缺点；
●建立电气绝缘在线检测系统也是实施电力设备状态维修和建设无人值守
变电站的基础。
在线检测和状态维修带来的经济效益是十分显著的。
1 变压器油中溶解气体的检测
绝缘故障与油中溶解气体
o过热故障
o放电故障
o绝缘受潮
油中溶解气体的在线监测
o脱气
o混合气体分离
o气体检测
油中气体分析与故障诊断
o特征气体法
o三比值法
2 局部放电的在线监测系统
●局部放电的在线检测分为电测法和非电测法两大类。
●电测法中的脉冲电流法是离线条件下测量电气设备局部放电的基本方法，
也是目前在局部放电在线检测的主要手段，其优点是灵敏度高。
●电测法的缺点是由于现场存在着严重的电磁干扰，将大大降低检测灵敏度
和信噪比。
变压器的局部放电情况
●变压器绝缘体系中的放电类型很多，不同的放电类型对绝缘的破坏作用有
很大差异，因此有必要对各种放电类型加以区分。
●变压器绝缘结构中发生的局部放电类型主要有五种：油中尖板放电、纸或
纸板内部放电、油中气泡放电、纸或纸板沿面放电和悬浮放电。
●模式识别结果的正确与否关键在于放电信号特征的提取。
3 介质损耗角正切的检测
高压电桥法
o原理
o优点
o缺点
相位差法
o原理
o误差
全数字测量法
第三篇过电压防护与绝缘配合
第六章过电压的概念与分类
?过电压的概念：指电力系统中出现的对绝缘有危险的电压升高和电位差升高。
?过电压的分类：
第6章输电线路和绕组中的波过程
1 无损耗单导线上的波过程
波传播的物理概念：电压波和电流波沿线路的传播过程实质
上就是电磁波沿线路传播的过程。
波动方程解，波速和波阻抗计算
线路中传播的任意波形的电压和电流传播的前行波和反方
向传播的反行波，满足算术叠加定理。
2 行波的折射和反射
线路末端的折射、反射
o末端开路反射，在反射波所到之处电压提高1倍，而电流降为0。
o末端短路反射在反射波所到之处电流提高1倍，而电压降为0。
o末端接集中负载时的折反射当R和z1不相等时，来波将在集中负载上发生折反射。
集中参数等效电路(彼德逊法则)
波的多次折射、反射
3 行波通过串联电感和并联电容
?电感使折射波波头陡度降低
–由于电感电流不能突变，因此当波作用在电感初瞬，电感相当于开路，它将波完全反射回去，此时折射波为0，此后折射波电压随折
射波电流增加而增加
? 电容使折射波波头陡度降低
– 由于电容电压不能突变，波通过电容初瞬，电容相当于短路
? 电压波穿过电感和旁过电容时折射波波头陡度都降低，但由它们各自产生
的电压反射波却完全相反
? 波穿过电感初瞬，在电感前发生电压正的全反射，使电感前电压提高1
倍
? 波旁过电容初瞬，则在电容前发生电压负的全反射，使电容前的电压下降
为0
? 由于反射波会使电感前电压提高，可能危及绝缘，所以常用并联电容降低
波陡度
4 波在多导线系统中的传播
● 自波阻抗、互波阻抗的概念
● 多导线中电压、电流之间的关系方程
● 耦合系数的重要概念
5 波在传播中的衰减与畸变
线路电阻和绝缘电导的影响
冲击电晕的影响
线路参数满足下列条件时,波在线路中传播只有衰减，不会变形
原因在于: 波在传播过程中每单位长度线路上的磁能和电能之比，恰好等于电流
波在导线电阻上的热损耗和电压波在线路电导上的热损耗之比，即
电阻R 0和电导G 0的存在不致引起波传播过程中电能与磁能的相互交换，电磁波
只是逐渐衰减而不至于变形。
冲击电晕的影响
● 形成的电晕套使导线有效半径增大，对地电容增大，因此自波阻抗
减小；
● 轴向导电性能较差，电流基本上在导体内流动，线路电感参数不变，
互波阻抗不变
● 导线对地电容增大，电感不变，从而使波速减小
● 多导线间耦合系数增大
● 使行波衰减和变形
6 绕组中的波过程
● 变压器在雷电冲击波作用瞬间，可等值为一个电容，称为入口电容
● 在末端接地的单相绕组中，最大电压将出现在绕组首端附近，其值可达
1.4U0
● 在末端不接地的单相绕组中，最大电压将出现在中性点附近，其值可达1.9U0
0000C L G R =t u G t i R u C i L 202020202121=
●通过在绕组首端部位加一些电容环和电容匝以及增大纵向电容可降低电
位梯度
●三相变压器多相进波时的最大电位
●变压器绕组之间的波过程通过静电耦合和电磁耦合传递
●旋转电机匝间绝缘上的电压与入侵波陡度成正比
第7章雷电过电压及期防护
研究雷电过电压的必要性：
雷电现象极为频繁，产生的雷电过电压可达数千kV，足以使电气设备绝缘发生闪络和损坏，引起停电事故。
有必要理解雷电产生的原因、过程及参数，以理解防雷原理及设计防雷设备。
有必要对输电线路、发电厂和变电所的电气装置的采取防雷保护措施。
1 雷电放电和雷电过电压
雷电的放电过程：
先导放电阶段主放电阶段余辉放电阶段
主要的雷电参数有：
雷暴日及雷暴小时、地面落雷密度、主放电通道波阻抗、雷电流极性、雷电流幅值、雷电流等值波形、雷电流陡度等。
雷电过电压的形成
?直击雷过电压
?感应雷过电压
2 防雷保护设备
目前人们主要是设法去躲避和限制雷电的破坏性，基本措施就是加装避雷针、避雷线、避雷器、防雷接地、电抗线圈、电容器组、消弧线圈、自动重合闸等防雷保护装置。
●避雷针、避雷线用于防止直击雷过电压
●避雷器用于防止沿输电线路侵入变电所的感应雷过电压。
避雷针防雷原理及保护范围
●避雷针是明显高出被保护物体的金属支柱，其针头采用圆钢或钢管制成
●作用是吸引雷电击于自身，并将雷电流迅速泄入大地，从而使被保护物体
免遭直接雷击。
●避雷针需有足够截面的接地引下线和良好的接地装置，以便将雷电流安全
可靠地引入大地。
●单根和双根等高避雷针的保护范围
避雷线（地线）防雷原理及保护范围
●避雷线的防雷原理与避雷针相同，主要用于输电线路的保护
●可用来保护发电厂和变电所，近年来许多国家采用避雷线保护500kV大型
超高压变电所。
●用于输电线路时，避雷线除了防止雷电直击导线外，同时还有分流作用，
以减少流经杆塔入地的雷电流从而降低塔顶电位
●避雷线对导线的耦合作用还可以降低导线上的感应雷过电压。
●单根及双根避雷线的保护原理
避雷器工作原理及常用种类
●避雷针(线)不能完全避免设备不受雷击;从输电线路上也可能有危及设备
绝缘的过电压波传入发电厂和变电所。
●避雷器实质上是一种过电压限制器，与被保护的电气设备并联连接，当
过电压出现并超过避雷器的放电电压时，避雷器先放电，从而限制了过电压的发展，使电气设备免遭过电压损坏。
●避雷器的常用类型有：保护间隙、管型避雷器、阀式避雷器和金属氧化
物避雷器。
对避雷器的基本要求
●绝缘强度的合理配合
避雷器与被保护设备的伏秒特性应有合理的配合。在绝缘强度的配合中，要求避雷器的伏秒特性比较平直、分散性小。
●绝缘强度的自恢复能力
避雷器一旦在冲击电压作用下放电，就造成对地短路。随之工频短路电流（工频续流）要流过此间隙，避雷器应当具有自行截断工频续流，恢复绝缘强度的能力，使电力系统得以继续正常工作
●各种避雷器的保护原理及优缺点
●阀式避雷器和氧化锌避雷器的技术指标
3 输电线路的防雷保护
●在整个电力系统的防雷中，输电线路的防雷问题最为突出。
●雷击线路时,自线路入侵变电所的雷电所也威胁设备安全。
●输电线路上的雷电过电压可分为直击雷过电压和感应雷过电压两种
输电线路落雷次数:
每100km线路每年的雷击次数
耐雷水平：
雷击线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值,以KA为单位。
雷击跳闸率：
每100km线路每年由雷击引起跳闸次数。这是衡量线路防雷性能的综合指标。输电线路的直击雷过电压和耐雷水平
有避雷线线路直击雷的三种情况
我国110kV及以上线路一般全线都装设避雷线，而35kV及以下线路一般不装设避雷线，中性点直接接地系统有避雷线的线路遭受直击雷一般有三种情况：
●雷击杆塔塔顶；
●雷击避雷线档距中央；
●雷电绕过避雷线击于导线
线路跳闸需满足的条件：
●线路落雷
●雷电流超过线路耐雷水平，线路绝缘发生冲击闪络，雷电流沿闪络通道流
入大地，但作用时间很短，线路开关来不及动作
● 当闪络通道流过的工频短路电流的电弧持续燃烧时，才会跳闸停电
雷击跳闸率计算
雷击杆塔时的跳闸率
绕击跳闸率
输电线路雷击跳闸率
架设避雷线、降低杆塔接地电阻、架设耦合地线、采用不平衡绝缘、装设自动重
合闸、采用消弧线圈、装设避雷器、加强绝缘是主要的防雷方式
确定输电线路防雷方式时，还应全面考虑线路综合因素，因地制宜地采取
合理的保护措施。
4 发电厂和变电所的防雷保护
发电厂、变电所遭受雷害的两个方面：
● 雷直击于发电厂、变电所
防护措施是采用避雷针或避雷线
● 雷击输电线后产生的雷电波侵入发电厂、变电所
防护措施是装设避雷器，同时还应限制流过避雷器的雷电流幅值和陡度。
发电厂、变电所的直击雷保护
● 110kV 及以上的配电装置,一般将避雷针装在构架上.但在土壤电阻率
的地区,仍宜装设独立避雷针,以免发生反击
● 35kV 及以下的配电装置仍宜采用独立避雷针
● 60kV 的配电装置,在 地区宜采用独立避雷针, 的地区
采用构架避雷针
阀式避雷器的保护作用
变压器承受雷电波能力
U j :多次截波耐压值
变电所中变压器距避雷器的最大允许电气距离
变电所的进线段保护
● 为使变电所内避雷器能可靠地保护电气设备，必须限制流经避雷器的电流
幅值不超过5kA （330kV-500kV 为10kA)、限制侵入波陡度α不超过一定的
允许值。
● 35-110kV 无避雷线线路,雷击变电所附近导线时,两者都有可能超过。
● 进线段保护是指在临近变电所1-2km 的一段线路上加强防雷保护措施，从
而使避雷器雷电流的幅值和陡度都降低到合理范围内。
35kV 及以上变电所的进线段保护
η
11NgP n =η
α22P NP n =ηα)(212
1P P gP N n n n +=+=j b U l U ≤+υα25.υα/25.b j m U U l -≤
保护角不宜超过20度
变压器的防雷保护
（1) 三绕组变压器的防雷保护
（2）自耦变压器的防雷保护
（3）变压器中性点的防雷保护
旋转电机的防雷保护
（1）旋转电机的防雷保护特点
●旋转电机主绝缘的冲击耐压值远低于同级变压器的冲击耐压值
●运行中的旋转电机主绝缘低于出厂时的核定值
●保护旋转电机用的磁吹避雷器的保护性能与电机绝缘水平的配合裕度很
小（主绝缘)
●由于电机绕组匝间电容较小，匝间承受电压正比于陡度，要求来波陡度较
小(匝间绝缘)
●电机绕组中性点一般不接地，三相进波时，中性点电压可达进波电压的两
倍(中性点绝缘）
（2）直配电机的防雷措施
a)避雷器保护
b)电容器保护
c)电缆段保护
d)电抗器保护
5 接地的基本概念及原理
接地
接地就是指将电力系统中电气装置和设施的某些导电部分，经接地线连接至接地极，使其与大地保持等电位。
接地装置
接地极：埋入地中并直接与大地接触的金属导体
接地线：电气装置、设施的接地端子与接地极连接用的金属导电部分。
接地的分类
●工作接地
根据电力系统正常运行的需要而设置的接地，比如三相系统的中性点接地
● 保护接地
为了人身安全将电气设备的金属外壳接地，以保证金属外壳固定为地电位，若发
生设备绝缘损坏而使外壳不致有危险的电位升高而引起工作人员触电。
● 防雷接地
减小雷电流通过接地装置时引起的电位升高
土壤中的电场强度
ρ：土壤电阻率 δ ：大地内的电流密度
零电位
靠近接地极处，电流密度和电场强度最大，离电流注入点愈远，地中电流密
度和电场强度就愈小，在约20～40m 处，电位基本上为零。
接触电压
当人触及漏电外壳，加于人手脚之间的电压。
跨步电压
当人在分布电位区域内跨开一步，两脚间（水平距离0.8m ）的电位差。
冲击系数
同一接地装置在冲击和工频作用下,将具有不同的电阻值,其比值为冲击系数。
冲击系数的大小
● 雷电流的幅值很大,会使地中电流密度增大而提高电场强度，若超过土壤
击穿场强，在接地体周围的土壤中会发生局部火花放电，使土壤导电性增
强而使冲击接地电阻小于工频接地电阻
● 由于雷电流的等值频率很高，接地体自身电感增大，阻碍电流向接地体远
端流通。从而使冲击接地电阻大于工频接地电阻。
一般情况下，火花效应大于电感影响，冲击系数小于1；电感影响明显时,也可
能大于1
接地电阻
(1)单根垂直接地体（L>>d)
L:接地体的长度
d:接地体的直径（等边角钢时为0.84倍的每边宽度,扁钢时为0.5倍的宽度）
(2)多根垂直接地体并联（L>>d)
-每根垂直接地体的接地电阻 η-利用系数（0.65-0.8）
(3)水平接地体
L:接地体的长度
h:接地体的埋设深度 ρδ
=E g
ch
R R =αd l l R ch 4ln 2πρ=ηn R R ch ch ='ch R )(ln 22A dh l l R +=πρ
A:表示因受屏蔽影响而使接地电阻增加的系数
(4)发电厂接地网的接地电阻
L
：接地体总长度
S ：接地网总面积
第8章 电力系统稳态过电压
● 内部过电压:电力系统中,除了雷电过电压外,还存在由于自己内部原因而
引起的过电压,包括稳态过电压和操作过电压
● 操作过电压:当开关操作或事故状态时引起系统拓扑结构发生改变时,各储能元件的能量重新分配时发生振荡,从而出现的电压升高的现象，持续时
间0.1s 以内
● 稳态过电压：由工频电压升高和谐振现象引起，持续时间比操作过电压长
得多，有些甚至长期存在
内部过电压的能量来自电网本身,一般用最大运行相电压的倍数表示
过电压的分类
1 工频过电压的特点
（1)工频电压升高的大小会直接影响操作过电压的实际幅值。
操作过电压是叠加在工频电压升高之上的，从而达到很高的幅值。
（2）它的大小会影响保护电器的工作条件和保护效果
避雷器的最大允许工作电压是由避雷器安装处工频过电压值来决定的。如工
频电压过高，避雷器的最大允许工作电压也越高，避雷器的冲击放电电压和残压
也将提高，相应被保护设备的绝缘水平要随之提高
(3）持续时间长，对设备绝缘及其运行性能有重大影响
例如引起油纸绝缘内部电离,污秽绝缘子闪络,铁心过热,电晕等
2 空载线路电容效应引起的工频过电压
a ） 工频电压的升高程度与线路长度有关
线路长度L 越长，末端电压升得越高。但由于受线路电阻和电晕损耗的限制，一
般不会超过2.9倍
S L S R ρρρ5.044.0≈+=N m U k U 32=
b）工频电压的升高与电源容量有关
电源容量越小（X S越大),工频电压升高越严重。估计最严重的工频电压升高，应以系统最小电源容量为依据
3 不对称短路引起的工频电压升高
●不对称短路是电力系统中最常见的故障形式，当发生单相或两相对地短路
时，健全相上的电压都会升高，其中单相接地引起的电压升高更大一些。
●阀式避雷器的灭弧电压通常也就是根据单相接地时的工频电压升高来选
定的。
●单相接地时，故障点各相的电压、电流是不对称的，为了计算健全相上的
电压升高，通常采用对称分量法和复合序网进行分析。
分析
●对于中性点不接地系统，当单相接地时，健全相的工频电压升高约为线电
压的1.1倍。
在选择避雷器时，灭弧电压取110%的线电压，称为110%避雷器
●对中性点经消弧线圈接地系统在过补偿时，单相接地时健全相上电压接近
线电压。
在选择避雷器灭弧电压时，取100%的线电压，称为100%避雷器
●对中性点直接接地系统单相故障接地时，健全相电压约为0.8倍线电压
避雷器的最大灭弧电压取为最大线电压的80%，称为80%避雷器
4 甩负荷时引起的工频电压升高
当输电线路在传输较大容量时，断路器因某种原因而突然跳闸甩掉负荷时，会在原动机与发电机内引起一系列机电暂态过程，它是造成工频电压升高的又一原因。
5 工频电压升高的限制措施
在考虑线路的工频电压升高时，如果同时计及空载线路的电容效应、单相接地及突然甩负荷等三种情况，那么工频电压升高可达到相当大的数值。
实际运行经验表明
●在一般情况下，220kV及以下的电网中不需要采取特殊措施来限制工频电
压升高
●在330～500kV超高压电网中，应采用并联电抗器或静止补偿装置等措施，
将工频电压升高限制到1.3～1.4倍相电压以下
6 谐振过电压的分类
(1) 线性谐振
电感参数L与电容C、电阻R一样，都是线性参数，不随电流、电压而变化,设计和运行时应设法避开谐振条件
(2) 参数谐振
电感参数周期性变化,设计时应当避开谐振点
(3) 铁磁谐振
带铁心电感的饱和现象
7 铁磁谐振的特点
●ωL>1/ωC是产生铁磁谐振的必要条件
●可能存在两个稳定工作点
●铁磁元件的非线性是产生铁磁谐振的根本原因，但其饱和特性本身又限制
了过电压的幅值。
第一章 1、基本概念： 1、 P1电离：电子脱离原子核的束缚而形成自由电子和正离子的 过程称为电离 2、 P1电离能：电离所需能量成文电离能。正离子的总能量为其 动能和位能总和，其位能就是气体的电离能 3、 P1电离电位：电离能Wi/电子电荷量e 4、 P3电子逸出功：要使电子从金属表面溢出需要一定的能量， 称为逸出功 5、 P6碰撞电离系数α：一个电子沿电力线方向经1cm时平均发生 的碰撞次数。 6、电子平均自由行程： 7、 P11电晕放电:极不均匀电场中放电间隙击穿前，在高场强 区，会出现蓝紫色的晕光，成为电晕放电。 8、 P7γ系数的含义:表示每个正离子从阴极表面平均释放的自由 电子数。 2、电离的基本形式与特点：热电离，光电离，碰撞电离。 3、电极表面电子溢出的途径有哪些：1、正离子碰撞阴极2,、光电 子发射 3、强场发射 4、热电子发射 4、气体中负离子形成的过程：电子附着过程放出能量，使基态的 气体原子获得一个电子形成负离子时，缩放出的能量成为电子亲 和能，电子亲和能越大越容易形成负离子。 5、带点质点的消失方式：气体放电过程中，带电质点处在电场作 用下作定向运动，消失于电极上而形成外回路电流外，还可能因 扩散和复合使带电质点在放点空间消失。 6、简述电子崩的形成过程：假定由于外电离因素的作用在阴极附 近出现一个初始电子，如电场强度足够大，则会发生碰撞电离， 产生一个新电子。电子与初始电子在向阳极行进过程中还会发生 碰撞电离，产生两个新电子，使电子总数增加到四个，之后按几 何数不断增加。 7、影响碰撞电离系数α的因素有哪些：根据公式（1-16）气压p很 大或者很小时候α都较小 8、汤逊理论和注流理论分别是如何解释自持放电条件的：pd值较 小时可用汤逊理论说明：认为二次电子的来源是正离子撞击阴极 表面发生电子溢出。pd较大时可用注流理论解释：注流理论认
高电压技术-在线作业_A 用户名： 最终成绩：100.0 一 单项选择题 1. 不变 畸变 升高 减弱 本题分值： 5.0 用户得分： 5.0 用户解答： 升高 知识点： 2. 波阻抗的大小与线路的几何尺寸有关 波阻抗是前行波电压与前行波电流之比 对于电源来说波阻抗与电阻是等效的 线路越长，波阻抗越大 本题分值： 5.0 用户得分： 5.0 用户解答： 线路越长，波阻抗越大 知识点： 3. 偶极子极化 离子式极化 空间电荷极化 电子式极化 若电源漏抗增大,将使空载长线路的末端工频电压（ ） 下列表述中，对波阻抗描述不正确的是（ ） 极化时间最短的是（ ）
本题分值： 5.0 用户得分： 5.0 用户解答： 电子式极化 知识点： 4. 弹性极化 极化时间长 有损耗 温度影响大 本题分值： 5.0 用户得分： 5.0 用户解答： 弹性极化 知识点： 5. 电化学击穿 热击穿 电击穿 各类击穿都有 本题分值： 5.0 用户得分： 5.0 用户解答： 电击穿 知识点： 6. 16kA 120kA 下列不属于偶极子极化特点的是（ ） 若固体电介质被击穿的时间很短、又无明显的温升，可判断是（ ） 根据我国有关标准，220kV 线路的绕击耐雷水平是（ ）
80kA 12kA 本题分值： 5.0 用户得分： 5.0 用户解答： 12kA 知识点： 7. 不确定 降低 增高 不变 本题分值： 5.0 用户得分： 5.0 用户解答： 降低 知识点： 8. 某气体间隙的击穿电压UF 与PS 的关系曲线如图1 所示。当 时，U F 达最小值。当 时，击穿 电压为U 0，若其它条件不变，仅将间隙距离增大到4/3倍，则其击穿电压与U 0相比，将（ ）。
高电压技术各章知识点 第一篇电介质的电气强度 第1章气体的绝缘特性与介质的电气强度 1、气体中带电质点产生的方式热电离、光电离、 碰撞电离、表面电离 2、气体中带电质点消失的方式流入电极、逸出气 体空间、复合 3、电子崩与汤逊理论电子崩的形成、汤逊理论的 基本过程及适用范围 4、巴申定律及其适用范围 击穿电压与气体相对密度和极间距离乘积之间的关系。两者乘积大于0.26cm时,不再适用 5、流注理论 考虑了空间电荷对原有电场的影响和空间光电离的作用，适用两者乘积大于0.26cm 时的情况 6、均匀电场与不均匀电场的划分以最大场强与 平均场强之比来划分。 7、极不均匀电场中的电晕放电电晕放电的过 程、起始场强、放电的极性效应 8、冲击电压作用下气隙的击穿特性雷电和操作 过电压波的波形冲击电压作用下的放电延时与 伏秒特性50%击穿电压的概念 9、电场形式对放电电压的影响均匀电场无极性 效应、各类电压形式放电电压基本相同、分散性 小极不均匀电场中极间距离为主要影响因素、极 性效应明显。 10、电压波形对放电电压的影响电压波形对均匀 和稍不均匀电场影响不大对极不均匀电场影响 相当大完全对称的极不均匀场：棒棒间隙极 大不对称的极不均匀场：棒板间隙 11、 11、气体的状态对放电电压的影响湿度、密度、海拔高度的 影响 12、气体的性质对放电电压的影响在间隙中加入高电强度气 体,可大大提高击穿电压，主要指一些含卤族元素的强电负 性气体，如SF6 13、提高气体放电电压的措施 电极形状的改进空间电荷对原 电场的畸变作用极不均匀场中 屏障的采用提高气体压力的作 用高真空高电气强度气体SF6 的采用
绪论 1、输电电压一般分为高压，超高压，特高压。高压指35～220kv，超高压指330～1000kv，特高压指1000kv及以上。高压直流通常指±600kv及以下的直流输电电压，±600kv以上的称为特高压直流。 2、电介质的极化：通常电介质显中性，但是如果其处于电场中，则电荷质点将顺着电场方向产生位移。极化时电介质内部电荷总和为零，但会产生一个与外施电场方向相反的内部电场。 3、流过介质中的电流可以分为三部分：纯电容电流分量，吸收电流，电导电流。 4、电介质损耗：处于电场中的绝缘介质，必然会存在一定的能量损耗，而这些由极化、电导等所引起的损耗就称为介质损耗。 5、介质损耗来源①由介质电导形成的漏电流在交变电压下具有有功电流的性质，由它所引起的功率损耗称为介质电导损耗；②由介质中与时间有关的各种极化过程所引起的损耗。 第一章 1、电离方式可分为热电离，光电离，碰撞电离。 2、汤逊放电理论的适用范围：汤逊理论是在低气压、pd较小的条件下在放电实验的基础上建立的。pd过小或过大，放电机理将出现变化，汤逊理论就不在再适用了。 3、电晕放电现象：在极不均匀场中，当电压升高到一定程度后，在空气间隙完全击穿之前，小曲率电极附近会有薄薄的发光层。 4、电晕放电的危害：①引起功率损耗②形成高频电磁波对无线电广播和电视信号产生干扰③产生噪声。对策：采用分裂导线。利用：①净化工业废气的静电除尘器②净化水用的臭氧发生器③静电喷涂。 5、下行的负极性雷通常可分为三个阶段：先导放电，主放电和余光。 6、提高气体击穿电压的措施：①电极形状的改进。②空间电荷对原电场的畸变作用。③极不均匀场中屏障的作用。④提高气体压力的作用。⑤高真空和高电气强度气体SF6的采用。 7、污闪：由于绝缘子常年处于户外环境中，因此在表面很容易形成一层污物附着层。当天气潮湿时污秽层受潮变成了覆盖在绝缘子表面的导电层，最终引发局部电弧并发展成闪络。 8、污闪发展过程：①污秽层的形成②污秽层的受潮③干燥带形成与局部电弧产生 ④局部电弧发展成闪络。 9、等值盐密法：把绝缘子表面的污秽密度，按照其导电性转化为单位面积上NaCl 含量的一种表示方法。是目前世界范围内应用最广泛的方法。 10、气体放电过程中产生带电质点最重要的方式是什么，为什么？ 碰撞电离，碰撞电离主要由电子的碰撞引起，因为电子体积小，其自由行程比离子大得多，所以在电场中获得的动能比离子大得多。其次，由于电子质量非常小，当电子动能不足以使中性质点电离时，会遭到弹射而不损失动能。而离子因其质量与被碰撞的中性质点相近，每次碰撞都会使其速度减小，影响其动能的积累。
你答案说明（仅供参考）： 第一个数字为相应书名（1：高电压绝缘技术；2：高电压试验技术；3：高电压工程基础）；后面的为页码。 一、单项选择题 1.对固体电介质，施加下列电压，其中击穿电压最低的是（C(1:200~201)） A.直流电压B.工频交流电压C.高频交流电压 D.雷电冲击电压 2.下列的仪器及测量系统中，不能用来测量直流高电压的是（B（2:84））A.球隙B.电容分压器配用低压仪表C.静电电压表 D.高阻值电阻串联微安表 3.以下四种表述中，对波阻抗描述正确的是（D（3:121-122）） A.波阻抗是导线上电压和电流的比值 B.波阻抗是储能元件，电阻是耗能元件，因此对电源来说，两者不等效 C.波阻抗的数值与导线的电感、电容有关，因此波阻抗与线路长度有关 D.波阻抗的数值与线路的几何尺寸有关 4.波阻抗为Z的线路末端接负载电阻R，且R＝Z.入射电压U0到达末端时，波的折反射系数为（A （3:125）） A.折射系数α＝1，反射系数β＝0 B.折射系数α＝－1，反射系数β＝1 C.折射系数α＝0，反射系数β＝1 D.折射系数α＝1，反射系数β＝－1 5.氧化锌避雷器具有的明显特点是（C（3:159）） A.能大量吸收工频续流能量 B.能在较高的冲击电压下泄放电流 C.陡波响应能得到大大改善 D.在相同电压作用下可减少阀片数 6.避雷器距变压器有一定的电气距离时，变压器上的电压为振荡电压，其振荡轴为（D（3:177-178）） A.变压器工作电压 B.变压器冲击耐受电压 C.避雷器冲击放电电压 D.避雷器残压 ?7.在架空进线与电缆段之间插入电抗器后，可以使该点的电压反射系数（B（3:125）） A.β<－1 B.－1<β<0 C.0<β<1 D.β>1 8.如下电压等级线路中，要求限制的内过电压倍数最低的是（D） A.60kV及以下 B.110kV C.220kV D.500kV 9.开头触头间电弧重燃，可抑制下列过电压中的（C（3:208） A.电弧接地过电压 B.切除空载变压器过电压 C.空载线路合闸过电压 D.空载线路分闸过电压 10.纯直流电压作用下，能有效提高套管绝缘性能的措施是（C） A.减小套管体电容 B.减小套管表面电阻 C.增加沿面距离 D.增加套管壁厚 11．按国家标准规定，进行工频耐压试验时，在绝缘上施加工频试验电压后，要求持续( A（2:2）) A．1 min B．3 min C．5 min D．10 min 12．根据设备的绝缘水平和造价，以下几种电压等级中，允许内过电压倍数最高的是( A ) A．35kV及以下B．110kV C．220kV D．500kV 13．液体绝缘结构中，电极表面加覆盖层的主要作用是( D（1:233）) A．分担电压B．改善电场 C．防潮D．阻止小桥形成 14．雷电流通过避雷器阀片电阻时，产生的压降称为( C ) A．额定电压B．冲击放电电压 C．残压D．灭弧电压（允许作用在避雷器上的最高工频电压）15．GIS变电所的特点之一是( D ) A．绝缘的伏秒特性陡峭B．波阻抗较高
[题型]：多选题 超高压输电线路主要采用( )措施限制内部过电压。A．断路器加分、合闸电阻 B．装并联电抗器 C．并联电抗器中性点加装小电抗器，破坏谐振条件D．线路中增设开关站，将线路长度减短 E．改变系统运行接线 答案：A|B|C|D|E 试题分类：高电压技术/本科 所属知识点：高电压技术/第9章/第1节 难度：3 分数：1 电介质在电场作用下，主要有（）等物理现象。A．极化 B．电导 C．介质损耗 D．击穿 答案：A|B|C|D 试题分类：高电压技术/本科 所属知识点：高电压技术/第3章/第1节 难度：2 分数：1 关于氧化锌避雷器，下列描述正确的是（）。A．具有优异的非线性伏安特性 B．不能承受多重雷击 C．通流容量较小 D．工频续流为微安级，可认为没有工频续流 E．不太适合保护GIS等设备 答案：A|D 试题分类：高电压技术/本科 所属知识点：高电压技术/第7章/第2节 难度：3 分数：1 下面的选项中，非破坏性试验包括( )。 A．绝缘电阻试验 B．交流耐压试验 C．直流耐压试验 D．局部放电试验 E．绝缘油的气相色谱分析 F．操作冲击耐压试验
G．介质损耗角正切试验 H．雷电冲击耐压试验 答案：A|D|E|G 试题分类：高电压技术/本科 所属知识点：高电压技术/第4章/第1节 难度：3 分数：1 用铜球间隙测量高电压，需满足哪些条件才能保证国家标准规定的测量不确定度？( ) A．铜球距离与铜球直径之比不大于0.5 B．结构和使用条件必须符合IEC 的规定 C．需进行气压和温度的校正 D．应去除灰尘和纤维的影响 答案：A|B|C|D 试题分类：高电压技术/本科 所属知识点：高电压技术/第5章/第4节 难度：3 分数：1 交流峰值电压表的类型有：( ) A．电容电流整流测量电压峰值 B．整流的充电电压测量电压峰值 C．有源数字式峰值电压表 D．无源数字式峰值电压表 答案：A|B|C 试题分类：高电压技术/本科 所属知识点：高电压技术/第5章/第4节 难度：3 分数：1 测量高电压的仪器和装置有( ) A．静电电压表 B．峰值电压表 C．球隙 D．分压器 答案：A|B|C|D 试题分类：高电压技术/本科 所属知识点：高电压技术/第5章/第4节 难度：3 分数：1 光电测量系统有哪几种调制方式( ) A．幅度－光强度调制（AM－IM）
1.气体中带电质点的产生有哪几种方式 碰撞电离（游离），光电离（游离），热电离（游离），表面电离（游离）。 2.气体中带电粒子的消失有哪几种形式 （1）带电粒子向电极定向运动并进入电极形成回路电流，从而减少了气体中的带电离子；(2)带电粒子的扩散；(3)带电粒子的复合；(4)吸附效应。 3.为什么碰撞电离主要由电子碰撞引起 因为电子的体积小，其自由行程比离子大得多,在电场中获得的动能多;电子质量远小于原子或分子，当电子动能不足以使中性质点电离时，电子遭到弹射而几乎不损失其动能。 4.电子从电极表面逸出需要什么条件可分为哪几种形式 逸出需要一定的能量，称为逸出功。获得能量的途径有：a正离子碰撞阴极；b光电子发射；c强场发射；d热电子发射。 5.气体中负离子的产生对放电的发展起什么作用，为什么 对放电的发展起抑制作用，因为负离子的形成使自由电子数减少。 6.带电粒子的消失有哪几种方式 带电质点的扩散和复合。 7.什么是自持放电和非自持放电 自持放电是指仅依靠自身电场的作用而不需要外界游离因素来维持的放电。必须借助外力因素才能维持的放电称为非自持放电 8.什么是电子碰撞电离系数 若电子的平均自由行程为λ，则在1cm 长度内一个电子的平均碰撞次数为1/λ，如果能算出碰撞引起电离的概率，即可求得碰撞电离系数。 9.自持放电的条件是什么 （—1）=1或 1 10.简述汤逊理论和流注理论的主要内容和适用范围。 汤逊理论：汤逊理论认为电子碰撞电离是气体放电的主要原因。二次电子主要来源于正离子碰撞阴极，而阴极逸出电子。二次电子的出现是气体自持放电的必要条件。二次电子能否接替起始电子的作用是气体放电的判据。汤逊理论主要用于解释短气隙、低气压的气体放电。流注理论：流注理论认为气体放电的必要条件是电子崩达到某一程度后，电子崩产生的空间电荷使原有电场发生畸变，大大加强崩头和崩尾处的电场。另一方面气隙间正负电荷密度大，复合作用频繁，复合后的光子在如此强的电场中很容易形成产生新的光电离的辐射源，二次电子主要来源于光电离。流注理论主要解释高气压、长气隙的气体放电现象
1、直流输电优点 优点：与交流输电相比，直流输电具有稳定性好，控制灵活等优点，特别适合于跨海输电、大区域电网互联、远距离输电及风力发电等非工频系统与工频系统的联网。在输电线路导线截面相等、对地绝缘水平相同的条件下，双极直流输电的线路造价及功率损耗均比三相交流输电要少，约为其2/3。 直流输电的缺点:1.由于触发角和逆变角的存在，不论换流装置是工作于整流状态还是逆变状态，其交流侧的电流相位总会滞后于电压相位，因此换流装置在运行中要消耗大量无功功率。正常运行时，整流侧所需的无功功率为直流功率的30%-50%，逆变侧为40%-60%，所以必须进行无功功率补偿。2.换流装置在运行中会同时在换流站的交流侧和直流侧产生谐波电压和谐波电流，为了抑制谐波，在交流侧和直流侧都需要装设滤波装置，在直流侧还需装设平波电抗器。3.由于换流装置要用大量容量大，电压高的可控硅阀器件，换流站的造价较高，部分抵消了因线路投资低而带来的经济效益。4.直流高压断路器不能利用电流过零的条件来熄弧，其制造困难，限制了直流输电向多端直流电网的发展。 2、潜供电流的定义 在超高压线路运行中，时常会发生因雷击闪络等原因所产生的单相电弧接地故障。在具有单相重合闸的线路中，当故障相被切除后，通过健全相对故障相的静电和电磁耦合，在接地电弧通道中仍将流过不大的感应电流，称为潜供电流或二次电流。 3灵活交流输电系统：以大功率可控硅部件组成的电子开关代替现有的机械开关，灵活自如地调节电网电压、功角和线路参数。使电力系统变得更加灵活、可控、安全可靠。从而能在不改变现有电网结构的情况下提高系统的输送能力，增加其稳定性。FACTS控制设备接入电力系统的方式：并联型：静止无功补偿器SVC静止同步调相器STATCOM 串联型：可控串联补偿器TCSC混合型：统一潮流控制器UPFC 4名词解释：1、输电线路的耐雷水平：在线路防雷设计中把线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值叫耐雷水平。 2、内部过电压倍数：内过电压的幅值与电网该处最高运行相电压的幅值之比。 3、电气二次回路：又称二次接线，是将二次设备按照工作要求，互相连接组合在一起所形成的电路。 4、准同期并列：在同步发电机已投入调速器和励磁装置，当发电机电压的幅值、频率和相位与并列点系统侧电压的幅值、频率和相位接近相等时，通过并列点断路器合闸将发电机并入系统。 5、接地电阻：接地体对无穷远处零电位面之间的电压U与通过接地体泄入大地的电流I之比值。 6、电流保护的接线方式：指电流保护中电流继电器线圈与电流互感器二次绕组间的连接方式。 7、二次系统：二次电气设备一般包括控制和信号设备、测量表计、继电保护装置及各种自动装置等，它们构成了发电厂和变电所的二次系统。、自同期并列：自同期并列，是将未加励磁电流但接近同步转速，且机组加速度小于允许值的发电机，通过断路器合闸并入系统，随之投入发电机励磁，在原动机转矩、同步力矩、同步力矩的作用下将发电机拉入同步，完成并列操作。 5．铁磁谐振的特性 ⑴谐振参数是一个范围 ⑵在一般情况下，谐振需要外界“激发” ⑶C值太大时，出现谐振的可能性减小 ⑷过电压主要受电感非线性特性的限制（小于电源电压的三倍) 但电流却可能很大 ⑸谐振状态能自保持 ⑹从感性到容性是“突变”，电压、电流要“翻相”—小型电动 机反转 ⑺在工频电压作用下，回路中可能出现 谐波谐振 6参数谐振过电压:当同步发动机接有容性负荷（如空载线路）时，由于容性电流的助磁作用，如果参数配合不当，即使激磁电流很小，甚至为零（零起升压），也会使发电机的端电压和电流急剧上升，最终产生很高的过电压，使与其他电机的并联运行成为不可能，这种现象称为电机的自励磁，所产生的自激磁过电压称自激过电压。电机的自励磁现象就其物理本质来说是由于电机旋转时电感参数发生周期性变化，与电容形成参数谐振而引起的。 7. 空载变压器的分闸过电压是由于开关截流引起的,其大小与变压器励磁电流的大小以及变压器绕组电容CB的大小有关。当变压器绕组的电容CB增大时，过电压将减小.由于变压器的励磁电流较小，励磁绕组所贮存的磁能不大，所以切空变过电压的能量可以用限制雷电过电压的避雷器来吸收. 8.中性点位移的确定： 一 C L ω ω 1 >
高电压技术重要知识点-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
高电压技术各章 知识点 第一篇电介质的电气强度 第1章气体的绝缘特性与介质的电气强度 1、气体中带电质点产生的方式 热电离、光电离、碰撞电离、表面电离 2、气体中带电质点消失的方式 流入电极、逸出气体空间、复合 3、电子崩与汤逊理论 电子崩的形成、汤逊理论的基本过程及适用范围 4、巴申定律及其适用范围 击穿电压与气体相对密度和极间距离乘积之间的关系。两者乘积大于时,不再适用 5、流注理论 考虑了空间电荷对原有电场的影响和空间光电离的作用，适用两者乘积大于时的情况 6、均匀电场与不均匀电场的划分 以最大场强与平均场强之比来划分。 7、极不均匀电场中的电晕放电 电晕放电的过程、起始场强、放电的极性效应 8、冲击电压作用下气隙的击穿特性 雷电和操作过电压波的波形 冲击电压作用下的放电延时与伏秒特性 50%击穿电压的概念 9、电场形式对放电电压的影响 均匀电场无极性效应、各类电压形式放电电压基本相同、分散性小 极不均匀电场中极间距离为主要影响因素、极性效应明显。 10、电压波形对放电电压的影响 电压波形对均匀和稍不均匀电场影响不大 对极不均匀电场影响相当大 完全对称的极不均匀场：棒棒间隙 极大不对称的极不均匀场：棒板间隙 11、气体的状态对放电电压的影响 湿度、密度、海拔高度的影响 12、气体的性质对放电电压的影响 在间隙中加入高电强度气体,可大大提高击穿电压，主要指一些含卤族元素的强电负性气体，如SF6 13、提高气体放电电压的措施 电极形状的改进 空间电荷对原电场的畸变作用 极不均匀场中屏障的采用 提高气体压力的作用
2015高电压技术复习题 一、判断题（将正确的在题后括号内打“√”错误的在题后打“×”） 1、气体去游离的基本形式有漂移、扩散、复合、吸附效应。（） 2、游离主要发生在强电场区、高能量区；复合发生在低电场、低能量区。（） 3、游离过程不利于绝缘；复合过程有利于绝缘。（） 4、气体放电形式中温度最高的是电弧放电。表现为跳跃性的为火花放电。 5、巴申定律说明提高气体压力可以提高气隙的击穿电压。（） 6、空气的湿度增大时，沿面闪络电压提高。（） 7、电气设备的绝缘受潮后易发生电击穿。（） 8、输电线路上的感应雷过电压极性与雷电流极性相同。（） 9、避雷器不仅能防护直击雷过电压，也能防护感应雷过电压。（） 10、带并联电阻的断路器可以限制切除空载线路引起的过电压。（） 11、根据巴申定律，在某一Pd的值时，击穿电压存在极小值。（） 12、自然界中的雷电放电就是属于典型的超长间隙放电。（） 13、在极不均匀电场中，空气湿度增加，空气间隙击穿电压提高、即使外界游离因素不存在，间隙放电仅依靠外电场作用即可继续进行的放电，称为自持放电。（） 14、交流高电压试验设备主要是指高电压试验变压器。（） 15、电磁波沿架空线路的传播速度为 C或真空中的光速（） 16、一般当雷电流过接地装置时，由于火花效应其冲击接地电阻小于工频接地电阻。（） 17、线路的雷击跳闸率包括雷击杆塔跳闸率和绕击跳闸率。（） 18、为了防止反击，要求改善避雷线的接地，适当加强绝缘，个别杆塔使用避雷器。（） 19、考虑电网的发展，消弧线圈通常处于过补偿运行方式。（） 20、在发电厂、变电所进线上，设置进线段保护以限制流过避雷器的雷电流幅值和入侵波的陡度。（） 21.无论何种结构的电介质在没有外电场作用时其内部各个分子偶极矩的矢量和平均来说为零因此电介质整体上对外没有极性。（） 22.在四种电介质的基本极化形式中只有电子式极化没有能量损耗。（） 23.测量电气设备的绝缘电阻时一般要加直流电压绝缘电阻与温度没有关系。（） 24.防雷接地装置是整个防雷保护体系中可有可无的一个组成部分。（） 25.管式避雷器实质上是一只具有较强灭弧能力的保护间隙。（） 二、单选题 1、流注理论未考虑（）的现象。
高电压技术复习要点（２０１３－２０１４－１ ０９１２１２１－２ ） （王伟 屠幼萍编著 高电压技术） 第1章 气体放电的基本物理过程 1.何为原子的激励和电离。 2.气体电离的形式及基本概念。 3.气体碰撞电离与哪些因素有关。 4.气体产生放电的首要前提。 5.热电离与碰撞电离的异同。 6.影响逸出功的因素。 7.金属电极表面电离的四种形式。 8.负离子形成对气体放电的影响。 9.气体放电过程中存在哪三种带电质点。 10.带电粒子的自由行程及特性。 11.影响平均自由行程的因素。 12.带电粒子的迁移率。为何电子的迁移率和平均自由行程大于离子。 13.何为带电离子的扩散，何原因所致。 14.带电粒子消失的主要方式。 15为何电子与离子间的复合概率远小于正、负离子复合概率。 16.气体放电分为哪两类。 17.非自持放电自持放电 18.绘制并说明“气体中电流与电压的关系曲线”及对应的放电过程。 19.阐述Townsend理论。 20.电子碰撞电离系数；正离子表面电离系数。 21.自持放电条件表达式。 22.影响电子碰撞电离系数的因素。 23.Paschen定律，击穿电压为何具有最小值。 24.当pd>200(cm.133Pa)后，击穿过程与Townsend理论的差异主要有哪些。 25. Townsend理论的适用范围。 26.流注理论的特点；流注 27.正流注、负流注以及二者形成的不同之处。 28根据放电特征，电场均匀程度如何划分。 29.电晕放电；防止和减轻电晕放电的根本途径。 30.极性效应 31.雷电放电的三个主要阶段。 32.沿面放电。 33.固体介质表面电场分布的三种典型情况。 34.极不均匀电场具有强垂直分量时沿面放电过程。 35.滑闪放电以什么为特征。沿面放电与什么有关。比电容。
高电压复习重点整理 一、汤逊理论和流注理论 1、具体内容 汤逊理论：汤逊理论实质就是电子崩理论。书P8-P11第二节至第三节 2、汤逊放电的实质是： 电子碰撞电离是气体放电的主要原因，二次电子来源于正离子撞击阴极使阴极表面逸出电子，逸出电子是维持气体放电的必要条件。所逸出的电子能否接替起始电子的作用是自持放电的判据。 3、流注理论（P13）认为：在初始阶段，气体放电以碰撞电离和电子崩的形式出现，但当电子崩发展到足够的程度后，电子崩中的空间电荷足以使原电场（外施电压在气隙中产生的电场）明显畸变，大大加强电子崩崩头和崩尾处的电场。另一方面，电子崩中电荷密度很大，所以复合过程频繁，放射出的光子在这部分强场区很容易成为引发新的空间光电离的辐射源，因此流注理论认为：二次电子的主要光源是空间的光电离。这时放电转入新的流注阶段。流注的特点是电离强度很大和传播速度很快，出现流注后，放电便获得独立继续发展的能力，而不再依赖外界电离因子的作用，可见这时出现流注的条件也是自持放电的条件。 4、应用条件 汤逊理论：应用于均匀电场，低气压，短气隙 流注理论：应用于均匀电场，高气压，长气隙 5、二者的区别与联系 相同点：都有电子崩的产生 不同点：流注的形成过程中有二次崩的形成、二次电离在气体击穿过程中起了重要作用。 二、极性效应(P18-20)产生的条件 在极不均匀电场中，放电一定从曲率半径较小的那个电极表面开始，与该电极极性无关。但后来的发展过程、气隙的电气强度、击穿电压等都与该电极的极性有密切的关系。极不均匀电场中的放电存在着明显的极性效应。（书上没说具体产生条件是什么，根据这段话理解我猜条件是极不均匀的电场中的放电吧。）三、标准雷电压雷电流波形
1、气体中带电质点产生的方式热电离、光电离、碰撞电 离、表面电离 2、气体中带电质点消失的方式流入电极、逸出气体空 间、复合 3、电子崩与汤逊理论电子崩的形成、汤逊理论的基本过 程及适用范围 4、巴申定律及其适用范围 6、均匀电场与不均匀电场的划分以最大场强与平均场 强之比来划分。 7、极不均匀电场中的电晕放电电晕放电的过程、起始 场强、放电的极性效应 8、冲击电压作用下气隙的击穿特性雷电和操作过电压 波的波形冲击电压作用下的放电延时与伏秒特性50% 击穿电压的概念 9、电场形式对放电电压的影响均匀电场无极性效应、 各类电压形式放电电压基本相同、分散性小极不均匀电 场中极间距离为主要影响因素、极性效应明显。 10、电压波形对放电电压的影响电压波形对均匀和稍不 均匀电场影响不大对极不均匀电场影响相当大完全对 称的极不均匀场：棒棒间隙极大不对称的极不均匀 场：棒板间隙 11、 11、气体的状态对放电电压的影响湿度、密度、海拔高度的影响 12、气体的性质对放电电压的影响在间隙中加入高电强度气体,可大大 提高击穿电压，主要指一些含卤族元素的强电负性气体，如SF6 13、提高气体放电电压的措施电极 形状的改进空间电荷对原电场的畸 变作用极不均匀场中屏障的采用 提高气体压力的作用高真空高电气 强度气体SF6的采用 1、电介质的极化极 化： 在电场的作用下，电荷质点会沿电场方向产生有限的位移现象，并产生电矩（偶极矩）。 介电常数：电介质极化的强弱可用介电常数的大小来表示，与电介质分子的极性强弱有关。极性电介质和非极性电介质： 极化的基本形式电子式、离子式（不产生能量损 失）转向、夹层介质界面极化（有能量损失） 2、电介质的电导泄漏电流和绝缘电阻气体的电 导: 主要来自于外界射线使分子发生电离和强电场作用下气体电子的碰撞电离液体的电导: 离子电导和电泳电导固 体的电导： 离子电导和电子电导3、 电介质的损耗
高电压技术知识点总 结
?为什么要有高电压：提高输送容量，降低线路损耗，减少工程投资，提高单位走廊输电能力，节省走廊面积，改善电网结构，降低短路电流，加强联网能力。 ?电介质：在其中可建立稳定电场而几乎没有电流通过的物质。 ?极化：在外电场作用下，电介质内部产生宏观不为零的电偶极矩。 ?电介质极化的四种基本类型：电子位移极化，离子位移极化，转向极化，空间电荷极化。 ?介电常数：用来衡量绝缘体储存电能的能力，代表电介质的极化程度（对电荷的束缚能力） ?液体电介质的相对介电常数影响因素(频率)：频率较低时，偶极分子来得及跟随电场交变转向，介电常数较大，接近直流情况下的εd；频率超过临界值，偶极分子转向跟不上电场的变化，介电常数开始减小，介电常数最终接近于仅由电子位移极化引起的介电常数εz。 ?电介质的电导与金属的电导有本质上的区别：金属电导是由金属中固有存在的自由电子造成的。电介质的电导是带电质点在电场作用下移动造成的。气体：由电离出来的自由电子、正离子和负离子在电场作用下移动而造成的。液体：分子发生化学分解形成的带点质点沿电场方向移动而造成的。固体：分子发生热离解形成的带电质点沿电场方向移动而造成的。 ?介质损耗：在电场作用下，电介质由于电导引起的损耗和有损极化损耗，总称为介质损耗。 ?电介质的等效电路：电容支路：由真空和无损极化所引起的电流为纯容性。/阻容支路：由有损极化所引起的电流分为有功和容性无功两部分。/纯阻支路：由漏导引起的电流，为纯阻性的。 ?介质损耗因数tgδ的意义：若tgδ过大会引起严重发热，使材料劣化，甚至 可能导致热击穿。/用于冲击测量的连接电缆，要求tgδ必须小，否则会影响到测量精度/用做绝缘材料的介质，希望tgδ。在其他场合，可利用tgδ引起的介质发热，如电瓷泥胚的阴干/在绝缘试验中，tgδ的测量是一项基本测量项目 ?激励：电子从近轨道向远轨道跃迁时，需要一定能量，这个过程叫激励。?电离：当外界给予的能量很大时，电子可以跳出原子轨道成为自由电子。原来的中性原子变成一个自由电子和一个带正电荷的离子，这个过程叫电离。 ?反激励：电子从远轨道向近轨道跃迁时，原子发射单色光的过程称为反激励。 ?平均自由程：一个质点两次碰撞之间的平均距离，其与密度呈反比。
实验一．电介质绝缘特性及电击穿实验 一．实验目的： 观察气隙击穿、液体击穿以及固体沿面放电等现象及其特点，认识其发展过程及影响击穿电压的各主要因素，加深对有关放电理论的理解。 二．预习要点： 概念：绝缘；游离；电晕；电子崩；流注；先导放电；自持放电；滑闪放电；沿面放电；小桥；电击穿；热击穿。 判断：空气是绝缘介质；纯净液体的击穿是电击穿，非纯净液体的击穿是热击穿，绝缘油的击穿电压受油品、电压作用时间、电场分布情况及温度的影响较大，电弧会使油分解并产生炭粒；沿面放电是特殊的气体放电，分三个阶段，沿面闪络电压小于气隙击穿电压。 推理：变压器油怕受潮；油断路器有动作次数的限制； 相关知识点：电场、介质极化、偶极子、介电常数、Paschen定律、Townsend理论、流注理论、伏秒特性、大气过电压、内部过电压。 三．实验项目： 1．气体绝缘介质绝缘特性及电击穿实验 ⑴．电极形状对放电的影响 ①．球球间隙 ②．针板间隙 ③．针针间隙 ⑵．电场性质对放电的影响 ①．工频交流电场 ②．直流电场 ⑶．极性效应 ①．正针负板 ②．负针正板 2．液体绝缘介质绝缘特性及电击穿实验 ⑴．导电小桥的观察 ⑵．抗电强度的测试 3．固体绝缘介质绝缘特性及电击穿实验 ⑴．刷状放电的观察 ⑵．滑闪放电的观察 ⑶．沿面闪络的观察 四．实验说明： 1．气体绝缘特性： ⑴．气体在正常情况下绝缘性能良好（带电粒子很少）； ⑵．气体质点获得足够的能量（大于其游离能）后，将会产生游离，生成正离子和电子； ⑶．气体质点获得能量的途径有：粒子撞击、光子激励、分子热碰撞； ⑷．气隙中除了有气体质点游离产生的带电粒子外，还存在金属电极表面的逸出电子； ⑸．气隙加上电场，气隙中的带电粒子将顺电场方向加速运动，造成大量的粒子碰撞，但产生气体质点游离的撞源粒子是电子；
《高电压绝缘技术》知识体系 1.静电场的分析及计算: ◆解析法 ◆数值计算法（不做要求） ◆改善电场分布的方法 2.电介质的基本理论： ◆电介质的极化 ◆电介质的电导 ◆电介质的损耗 ◆电介质的老化（不做要求） ◆电介质的放电、闪络和击穿机理及特性 ●纯空气间隙放电、击穿机理和特性 ●沿面（干燥、淋雨、污秽，均匀电场、强垂直分量，弱垂直分量）放电、 闪络机理和特性 ●液体电介质击穿机理和特性 ●固体电介质击穿机理和特性 3.典型的电气设备的绝缘设计（重点掌握不同设备的绝缘结构，绝缘材料，具体计算不做要求） ◆绝缘子 ◆套管 ◆电力电容器 ◆电力电缆 ◆电流互感器 ◆变压器 ◆高压电机（不做要求） 4.电气设备的绝缘试验 ◆预防性试验（重点掌握试验接线，测试的原理，测试数据的分析） ●绝缘特性试验：测绝缘电阻、泄漏电流、介质损耗角正切，局部放电、 电压分布、等） ●耐压试验 ◆带电检测（不做要求） ◆在线监测（不做要求）
《高电压绝缘技术》知识点 1.工程中常见的静电场，掌握简单几何结构（平板，同轴圆柱，同心圆球，以及多层介质情况下）的场强的计算公式，掌握最大场强的近似计算，了解不均匀系数的计算，掌握电场的调整方法及原理 2.气体放电的主要形式和特点。电晕、刷状放电、火花和电弧 3.平均自由程的概念，影响因素，概率分布，带电质点产生的主要方式，金属表面电离的主要方式，负离子的形成，带电质点的消失。要会将这些知识点应用到放电过程的解释。 4.均匀电场中的击穿和发展过程：掌握自持放电和非自持放电的概念，电子崩的形成，汤逊放电理论的解释和自持放电条件，适用条件，物理意义的解释。巴申定理。 5.流注放电理论：强调的是空电光电离和空间电荷对原来的电场的畸变作用，掌握放电过程，适用条件。 6.不均匀电场中的放电：掌握稍不均匀电场和极不均匀电场在击穿之前的放电特点，极不均匀电场中的电晕放电的一般描述，危害，提高电晕起始电压的措施。能会使用典型电极的电晕起始场强和电压的估算公式。 7.极不均匀电场的击穿过程：电晕放电，流注放电和先导放电，重点掌握在自持和非自持放电的情况下的极性效应的问题。 8持续电压作用下的击穿电压：总结典型电极在不同电场，不同作用电压下的放电特点。 9.掌握标准雷电波参数，了解放电时延，掌握伏秒特性曲线，应用，50%放电电压 10 操作冲击波参数，放电特点。上述这些知识重在理解掌握，与放电理论结合起来理解。 11.掌握提高气体击穿电压的措施 12沿面放电： 概念，常见的绝缘子的类型，理解沿面放电的电压比较低的原因，掌握极不均匀电场具有强垂直分量时的沿面放电，提高沿面放电的措施（理解记忆），知道干闪，湿闪，污闪的概念，了解线路绝缘子的结构，绝缘子串电压分布不均的原因，了解污闪的机理，衡量污秽程度的及各参数，提高污闪电压的措施。了解大气条件对放电电压的影响。 13掌握极化，电导，损耗的概念，介质的简化、非简化等效电路及向量图，液体击穿理论，影响液体电介质击穿的主要因素，减小杂质影响的措施。固体击穿理论，三电容模型的局部放电理论，电树枝，影响固体电介质击穿的主要因素，对上述问题重在理解，不是死记忆。15几种主要电器设备采用的绝缘材料和采用的绝缘方式，重点掌握为什么要这样设计，为什么这样设计可以提高击穿电压，其机理何在？ 16掌握绝缘试验的分类，电阻，泄漏电流，介质损耗角，局部放电、分布电压的测量，掌握书上的相应的试验接线和公式推导。 17 掌握耐压试验，介电强度实验的分类：耐压试验和击穿试验。掌握耐压试验的试验原理、基本试验电路
第一章 电介质的电气强度 1.1气体放电的基本物理过程 1.高压电气设备中的绝缘介质有气体、液体、固体以及其他复合介质。 2.气体放电是对气体中流通电流的各种形式统称。 3.电离：指电子脱离原子核的束缚而形成自由电子和正离子的过程。 4.带电质点的方式可分热电离、光电离、碰撞电离、分级电离。 5.带电质点的能量来源可分正离子撞击阴极表面、光电子发射、强场发射、热电子发射。 6.带电质点的消失可分带电质点受电场力的作用流入电极、带电质点的扩散、带电质点的复合。 7.附着：电子与气体分子碰撞时，不但有可能引起碰撞电离而产生出正离子和新电子，也可能发生电子附着过程而形成负离子。 8.复合：当气体中带异号电荷的粒子相遇时，有可能发生电荷的传递与中和，这种现象称为复合。 （1）复合可能发生在电子和正离子之间，称为电子复合，其结果是产生一个中性分子； （2） 复合也可能发生在正离子和负离子之间，称为离子复合，其结果是产生两个中性分子。 9.1、放电的电子崩阶段 （1）非自持放电和自持放电的不同特点 宇宙射线和放射性物质的射线会使气体发生微弱的电离而产生少量带电质点；另一方面、负带电质点又在不断复合，使气体空间存在一定浓度的带电质点。因此，在气隙的电极间施加电压时，可检测到微小的电流。 由图1-3可知： （1）在I-U 曲线的OA 段： 气隙电流随外施电压的提高而增大，这是因为带电质点向电极运动的速度加快导致复合率减小。当电压接近 时，电流趋于饱和，因为此时由外电离因素产生的带电质点全部进入电极，所以电流值仅取决于外电离因素的强弱而与电压无关。 （2）在I-U 曲线的B 、C 点： 电压升高至 时，电流又开始增大，这是由于电子碰撞电离引起的，因为此时电子在电场作用下已积累起足以引起碰撞电离的动能。电压继续升高至 时，电流急剧上升，说明放电过程又进入了一个新的阶段。此时气隙转入良好的导电状态，即气体发生了击穿。 （3）在I-U 曲线的BC 段：虽然电流增长很快，但电流值仍很小，一般在微安级，且此时气体中的电流仍要靠外电离因素来维持，一旦去除外电离因素，气隙电流将消失。 因此，外施电压小于 时的放电是非自持放电。电压达到 后，电流剧增，且此时间隙中电离过程只靠外施电压已能维持，不再需要外电离因素了。外施电压达到 后的放电称为自 持放电， 称为放电的起始电压。 10. 电子崩：电子将按照几何级数不断增多，类似雪崩似地发展，这种急剧增大的空间电子流被称为电子崩。 电子崩的示意图： A U 0U B U 0U 0U 0U
实验二．介质损耗角正切值的测量 一．实验目的： 学习使用QS1型西林电桥测量介质损耗正切值的方法。 二．预习要点： 概念：介质损耗、损耗角、交流电桥 判断：介质损耗是表征介质交流损耗的参数（直流损耗用电导就可表征），包括电导损耗和电偶损耗；测量tgδ值对检测大面积分布性绝缘缺陷或贯穿性绝缘缺陷较灵敏和有效，但对局部性非贯穿性绝缘缺陷却不灵敏和不太有效。 推理：中性介质的介质损耗主要是电导损耗，极性介质的介质损耗则由电导损耗和电偶损耗两部分组成。 相关知识点：介质极化、偶极子、漏导。 三．实验项目： 1．正接线测试 2．反接线测试 四．实验说明： 绝缘介质中的介质损耗（P=ωC u2tgδ）以介质损耗角δ的正切值(tgδ)来表征,介质损耗角正切值等于介质有功电流和电容电流之比。用测量tgδ值来评价绝缘的好坏的方法是很有效的，因而被广泛采用，它能发现下述的一些绝缘缺陷： 绝缘介质的整体受潮； 绝缘介质中含有气体等杂质； 浸渍物及油等的不均匀或脏污。 测量介质损耗正切值的方法较多，主要有平衡电桥法（QS1），不平衡电桥法及瓦特表法。目前，我国多采用平衡电桥法，特别是工业现场广泛采用QS1型西林电桥。这种电桥工作电 压为10Kv，电桥面板如图2-1所示，其工作原理及操作方法简 介如下： ⑴．检流计调谐钮⑵．检流计调零钮 ⑶．C4电容箱（tgδ）⑷．R3电阻箱 ⑸．微调电阻ρ（R3桥臂）⑹．灵敏度调节钮 ⑺．检流计电源开关⑻．检流计标尺框 ⑼．+tgδ/-tgδ及接通Ⅰ/断开/接通Ⅱ切换钮 ⑽．检流计电源插座⑾．接地 ⑿．低压电容测量⒀．分流器选择钮⒁．桥体引出线 图2-1 QS1西林电桥面板图 1．工作原理： 原理接线图如图2-2所示，桥臂BC接入标准电容C N（一般 C N=50pf），桥臂BD由固定的无感电阻R4和可调电容C4并联组成， 桥臂AD接入可调电阻R3，对角线AB上接入检流计G，剩下一个桥 臂AC就接被试品C X。
.\高电压技术学期学习总结 通过一学期对高电压技术的学习，有一下重点难点总结： 第一章气体的绝缘强度 1、气体放电的基本物理过程 ⑴带电粒子的产生 气体分子或原子产生的三种状态 原态（中性） 激发态（激励态）从外界获得能量，电子发生轨道跃迁。 电离态（游离态）当获得足够能量时，电子变带电电子，原来变 正离子。
电离种类： A：碰撞电离 B：光电离 C：热电离 D：表面电离 ⑵带电离子的消失 A：扩散，会引起浓度差。 B：复和（中和）正负电荷相遇中和，释放能量。 C：附着效应，部分电负性气体分子对负电荷有较强吸附能力，使之 变为负离子。 ⑶汤逊理论的使用条件和自持放电条件 使用条件：均匀电子，低电压 s 自持放电条件：(e1) 1 A：巴申定律的物理意义 ①p s （s 一定） p 增大， U f增大。 ② p s （s 一定） p 减小， U f减小。 ③ p s 不变： p 增大，密度增大，无效碰撞增加，提高了电量的 强度， U f增大。 P 减小，密度减小，能碰撞的数量减小，能量提高，U f增大。 P s 不变， U f不变。 B：巴申定律的应用
通过增加或者减少气体的压力来提高气体的绝缘强度。如：高压直流二极管（增加气体的压力） 减小气体的压力用真空断路器。 ⑸流柱理论的使用范围及与汤逊理论的关系 流柱理论的使用范围： a、放电时间极短 b、放电的细分数通道 c、与阴极的材料无关 d、当ps增大的时候，U f值与实测值差别大。 流柱理论与汤逊理论的关系： a、流柱理论是对汤逊理论的一个补充 b、发生碰撞电离 c、有光电离，电场 ⑹极不均匀电场的 2 个放电特点（电晕放电，极性效应） 电晕放电的特点： a、电晕放电是极不均匀电场所持有的一种自持放电形式，是极不 均匀电场的特征之一。 b、电晕放电会引起能量消耗。 c、电晕放电的脉冲现象会产生高频电磁波，对无线电通讯造成干 扰。 d、电晕放电还使空气发生化学反应，生成臭氧、氮氧化物是强氧 化剂和腐蚀剂，会对气体中的固体介质及金属电极造成损伤或