高电压技术第六章

第2章气体放点的基本物理过程（这章比较重要,要记得知识点很多，要认真看）在第二章标题下面有一句话“与固体和液体相比·········”(1.电离是指电子脱离原子的束缚而形成自由电子、正离子的过程．电离是需要能量的，所需能量称为电离能Wi(用电子伏eV表示,也可用电离电位Ui=Wi/e表示)2。

根据外界给予原子或分子的能量形式的不同，电离方式可分为热电离、光电离、碰撞电离（最重要）和分级电离。

3.阴极表面的电子溢出：（1）正离子撞击阴极：正离子位能大于2倍金属表面逸出功。

（2)光电子发射：用能量大于金属逸出功的光照射阴极板。

光子的能量大于金属逸出功. （3)强场发射：阴极表面场强达到106V/cm（高真空中决定性）(4)热电子发射：阴极高温4。

气体中负离子的形成：电子与气体分子或原子碰撞时，也有可能发生电子附着过程而形成负离子，并释放出能量(电子亲合能）。

电子亲合能的大小可用来衡量原子捕获一个电子的难易,越大则越易形成负离子。

负离子的形成使自由电子数减少，因而对放电发展起抑制作用。

SF6气体含F,其分子俘获电子的能力很强，属强电负性气体，因而具有很高的电气强度。

5.带点质点的消失:（1)带电质点的扩散：带电质点从浓度较大的区域向浓度较小的区域的移动，使带电质点浓度变得均匀.电子的热运动速度高、自由行程大,所以其扩散比离子的扩散快得多。

(2)带电质点的复合：带异号电荷的质点相遇，发生电荷的传递和中和而还原为中性质点的过程，称为复合。

带电质点复合时会以光辐射的形式将电离时获得的能量释放出来,这种光辐射在一定条件下能导致间隙中其他中性原子或分子的电离。

6。

气体间隙中电流与外施电压的关系：第一阶段：电流随外施电压的提高而增大，因为带电质点向电极运动的速度加快复合率减小第二阶段：电流饱和，带电质点全部进入电极，电流仅取决于外电离因素的强弱(良好的绝缘状态）第三阶段：电流开始增大，由于电子碰撞电离引起的电子崩第四阶段自持放电：电流急剧上升放电过程进入了一个新的阶段（击穿)外施电压小于U0时的放电是非自持放电.电压到达U0后，电流剧增,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.自持放电7.电子碰撞电离系数α：代表一个电子沿电力线方向行经1cm时平均发生的碰撞电离次数。

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SF613、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。

第一章 气体放电的基本物理过程一、选择题1) 流注理论未考虑 B 的现象。

A ．碰撞游离B ．表面游离C ．光游离D ．电荷畸变电场2) 先导通道的形成是以 C 的出现为特征。

A ．碰撞游离B ．表面游离C ．热游离D ．光游离3) 电晕放电是一种 A 。

A ．自持放电B ．非自持放电C ．电弧放电D ．均匀场中放电4) 气体内的各种粒子因高温而动能增加，发生相互碰撞而产生游离的形式称为 C 。

A.碰撞游离B.光游离C.热游离D.表面游离5) ___ B ___型绝缘子具有损坏后“自爆”的特性。

A.电工陶瓷B.钢化玻璃C.硅橡胶D.乙丙橡胶6) 以下哪个不是发生污闪最危险的气象条件？DA.大雾B.毛毛雨C.凝露D.大雨7) 污秽等级II 的污湿特征：大气中等污染地区，轻盐碱和炉烟污秽地区，离海岸盐场3km~10km地区，在污闪季节中潮湿多雾但雨量较少，其线路盐密为 C 2/cm mg 。

A .≤0.03 B.>0.03~0.06 C.>0.06~0.10 D.>0.10~0.25 8) 以下哪种材料具有憎水性？AA . 硅橡胶 B.电瓷 C. 玻璃 D 金属二、填空题9)气体放电的主要形式：辉光放电、 电晕放电、 刷状放电、 火花放电、 电弧放电 。

10)根据巴申定律，在某一PS 值下，击穿电压存在 极小（最低） 值。

11)在极不均匀电场中，空气湿度增加，空气间隙击穿电压 提高 。

12)流注理论认为，碰撞游离和 光电离 是形成自持放电的主要因素。

13)工程实际中，常用棒－板或 棒－棒 电极结构研究极不均匀电场下的击穿特性。

14)气体中带电质子的消失有 扩散 、复合、附着效应等几种形式15)对支持绝缘子，加均压环能提高闪络电压的原因是 改善(电极附近)电场分布 。

16)沿面放电就是沿着 固体介质 表面气体中发生的放电。

17)标准参考大气条件为：温度C t 200 ，压力 0b 101.3 kPa ，绝对湿度30/11m g h18)越易吸湿的固体，沿面闪络电压就越__低____19)等值盐密法是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 ______含量的一种方法20)常规的防污闪措施有： 增加 爬距，加强清扫，采用硅油、地蜡等涂料三、计算问答题21) 简要论述汤逊放电理论。

第一章 电力系统绝缘配合1、解释电气设备的绝缘配合和绝缘水平的定义答：电气设备的绝缘配合是指综合考虑系统中可能出现的各种作用过电压、保护装置特性及设备的绝缘特性，最终确定电气设备的绝缘水平。

电气设备的绝缘水平是指电气设备能承受的各种试验电压值，如短时工频试验电压，长时工频试验电压，雷电冲击试验电压及各种操作冲击电压2、电力系统绝缘配合的原则是什么？答：电力系统绝缘配合的原则是根据电气设备在系统应该承受的各种电压，并考虑过电压的限压措施和设备的绝缘性能后，确定电气设备的绝缘水平。

3、输电线路绝缘子串中绝缘子片数是如何确定的？答：根据机械负荷确定绝缘子的型式后绝缘子片数的确定应满足：在工作电压下不发生雾闪；在操作电压下不发生湿闪；具有一定的雷电冲击耐受强度，保证一定的耐雷水平。

具体做法：按工作电压下所需的泄露距离初步确定绝缘子串的片数，然后按照操作过电压和耐雷水平进行验算和调整。

4、变电站内电气设备的绝缘水平是否应该与输电线路的绝缘水平相配合？为什么？答：输电线路绝缘与变电站中电气设备之间不存在绝缘水平相配合问题。

通常，线路绝缘水平远高于变电站内电气设备的绝缘水平，以保证线路的安全运行。

从输电线路传入变电站的过电压由变电站母线上的避雷器限制，而电气设备的绝缘水平是以避雷器的保护水平为基础确定的。

第二章 内部过电压1、有哪几种形式的工频过电压？答：主要有空载长线路的电感-电容效应引起的工频过电压，单相接地致使健全相电压升高引起的工频过电压以及发电机突然甩负荷引起的工频过电压等。

2、电源的等值电抗对空长线路的电容效应有什么影响？答：电源的等值电抗X S 可以加剧电容效应，相当于把线路拉长。

电源容量愈小，电源的等值电抗X S 愈大，空载线路末端电压升高也愈大。

3、线路末端加装并联电抗器对空长线路的电容效应有什么影响？答：在超高压电网中，常用并联电抗器限制工频过电压，并联电抗器接于线路末端，使末端电压下降。

第二章长线路中的暂态过程1、波阻抗与集中参数电阻有什么不同？答：线路波阻抗Z与数值相等的集中参数电阻相当，但在物理含义上是不同的，电阻要消耗能量，而波阻抗并不消耗能量，它反映了单位时间内导线获得电磁能量的大小。

2、冲击电晕对波过程有什么影响？为什么？答：冲击电晕增大导线有效半径，耦合系数得到增大；冲击电晕增大导线单位长度的对地电容C0，而不影响单位长度导线电感的大小，所以波阻抗减小（自波变，互波不变），波速减小；冲击电晕减小波的陡度、降低波的幅值特性，有利于防雷保护。

而采用分裂导线冲击电晕将减弱。

3、行波传到线路开路的末端时，末端电压如何变化？为什么？答：行波传到线路开路的末端时，即电压波为正的全反射，电流发生负的全反射，使末端的电压升高为入射电压的2倍。

从能量的角度解释，由于末端开路时，末端电流为零，入射波的全部能量转变为电场能量的缘故。

4、行波传到线路末端对地接有匹配电阻时，末端电压如何变化？为什么？答：线路末端接电阻R，且R=Z1时，反射电压为零，折射电压等于入射电压。

表明波到线路末端不发生反射，行波传到末端时全部能量都消耗在电阻R上了，这种情况称为阻抗匹配。

在进行高压测量时，在电缆末端接一匹配电阻，其值等于电缆波阻抗，就可以消除波传到电缆末端时的折、反射情况，从而正确的测量到来波的波形和幅值。

5、使用彼德逊法则的先决条件是什么？答：（1）波沿分布参数的线路射入；（2）波在该节点只有一次折、反射过程。

6、为什么一般采用并联电容、而不是串联电感的方法来降低来波陡度？答：都可以减少过电压波的波前陡度和降低极短过电压波的幅值，但是由于波刚传到电感时发生的正反射会使电感首端电压抬高，危及电感首端绝缘，所以一般采用并联电容、而不是串联电感的方法来降低来波陡度。

但有时也会利用串联电感来改善接前面的避雷器放电特性。

7、波产生损耗的因素：导线电阻引起损耗；导线对地电导引起损耗；大地电阻损耗；导线发生电晕引起损耗。

高电压技术课程教学大纲（适用电气工程与其自动化专业电气工程方向）（共 48 学时）一、课程的性质、地位、任务和教学目标（一）课程的性质和地位本课程是电气工程与其自动化专业本科生的专业选修课程。

它是探讨电气设备的绝缘与其问题的学科。

作为从事电力系统的设计、安装、调试与其运行的工程技术人员，都会遇到属于高电压的问题，因此需专修本门课程，也是从事电力系统的专业人员须要驾驭的专业学问。

本课程具有完整的理论体系，又是一门实践性很强的学科，对学生的基础理论、基本学问和实践阅历、技能都有较好的培育和熬炼。

（二）课程的主要任务本课程的主要任务是：使学生驾驭气体、液体与固体绝缘主要电气特性（特殊是击穿过程）的基本概念，了解电气设备绝缘结构的基本特性和试验方法,驾驭电力系统中雷电过电压和主要内部过电压的产朝气理、影响因素与防护措施等基本学问，正确理解电力系统绝缘协作的基本概念、理论依据和处理原则，以与使学生了解高电压试验与绝缘预防性试验中常用的高压试验装置与测试仪器的原理与用法，以与高电压试验的特点、基本程序和平安措施等。

（三）课程的教学目标通过本课程的学习，使学生了解和驾驭电气设备在高电压作用下绝缘电气性能的基本学问和高电压试验的基本技术；了解和驾驭过电压的基本理论和过电压的爱护方法；能针对各种不同的过电压实行不同的防护措施，并能依据系统电路与元器件的性质，设计爱护的类型，为今后从事高电压工程领域的探讨和技术工作打下必要的专业基础。

二、课程教学环节组成本课程的教学环节包括课堂讲授，师生探讨学生自学，习题探讨课，试验，习题，答疑，质疑，期中测验和期末考试。

三、课程教学内容纲要（一）课堂讲授第一章气体的绝缘强度【目的和要求】：重点学习和驾驭汤逊理论和流注理论、空气间隙在各种电压下的击穿特性以与提高气体介质电气强度的方法。

【重点和难点】：气体放电的汤逊理论与流注理论；不匀称电场中气体间隙放电的极性效应。

【教学内容】第一节气体放电的基本物理过程一、气体中带电质点的产生和消逝二、汤逊理论和巴申定理三、流注理论四、不匀称电场中的放电过程五、冲击电压下气体间隙的击穿特性其次节影响气体放电电压的因素一、电场形式对放电电压的影响二、电压波形对放电电压的影响三、气体的性质和状态对放电电压的影响第三节沿面放电一、沿面放电二、影响沿面放电电压的因素三、提高沿面放电电压的措施其次章液体和固体介质的绝缘强度【目的和要求】：重点驾驭电介质的极化、电导和损耗、液体介质的击穿、固体介质的击穿。

《高电压技术》教学大纲课程名称：高电压技术适用班级：2017级电气工程及其自动化（专升本函授）；2017级电气工程及其自动化（专升本）辅导教材：《高电压技术》常美生主编中国电力出版社一、本课程的地位、任务和作用《高电压技术》是电气工程及自动化专业的一门重要专业必选课，是一门理论性和实践性都很强的课程。

本课程的任务是使学生了解和掌握电气设备在高电压作用下绝缘电气性能的基本知识和高电压试验的基本技术；了解和掌握过电压的基本理论和过电压的保护方法，为今后从事高电压工程领域的研究和技术工作打下必要的专业基础。

二、本课程的相关课程先修课程主要有：《工程电磁场》、《电路分析》等。

三、本课程的基本内容及要求第一章绪论内容：电介质的极化、电导与损耗。

要求：掌握电介质的极化；了解质的介电常数；掌握电介质的电导和损耗。

第二章气体放电的基本物理过程内容：气体中带电质点的产生和消失；气体放电过程的一般描述；均匀电场气隙的击穿；不均匀电场气隙的击穿。

要求：了解带电粒子的产生和消失及电子崩；了解自持放电条件，掌握气体放电的汤逊理论和流注理论；熟悉不均匀电场中的放电过程及电晕放电；掌握沿面放电及污闪。

第三章气体介质的电气强度内容：气隙的击穿时间；气隙的伏秒特性；气隙的击穿电压；提高气隙击SF气体的电气特性。

穿电压的方法；6要求：了解气体介质的电气强度的影响因素；掌握提高气体介质电气强度的方法。

第四章液体和固体介质的电气特性内容：固体、液体电介质击穿的机理；影响固体、液体电介质击穿电压的因素；提高固体、液体电介质击穿电压的方法。

要求：了解固体与液体介质的击穿和老化；掌握提高击穿电压的方法。

第五章电气设备绝缘预防性试验内容：绝缘预防性试验；在线监测和故障诊断技术概述。

要求：掌握绝缘电阻与吸收比的测量、泄漏电流的测量及介质损耗角正切的测量。

第六章绝缘的高电压试验内容：工频高压试验；直流高压试验；冲击电压发生器基本原理。

要求：掌握工频高压试验基本内容；冲击电压发生器基本原理；直流高压试验基本内容。