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高电压技术速记版专题1-6专题一：高电压下气体、液体、固体放电原理1、绝缘的概念：将不同电位的导体分开，使之在电气上不相连接。
具有绝缘作用的材料称为电介质或绝缘材料。
2、电介质的分类：按状态分为气体、液体和固体三类。
3、极化的概念：在外电场作用下，电介质的表面出现束缚电荷的现象叫做电介质极化。
4、极化的形式：电子式极化、离子式极化、偶极子式极化；夹层式极化。
(前三种极化均是在单一电介质中发生的。
但在高压设备中，常应用多种介质绝缘，如电缆、变压器、电机等)5、电子式极化：由于电子发生相对位移而发生的极化。
特点：时间短，弹性极化，无能量损耗。
[注]：存在于一切材料中。
6、离子式极化：离子式极化发生于离子结构的电介质中。
固体无机化合物(如云母、陶瓷、玻璃等)多属于离子结构。
特点：时间短，弹性极化，无能量损耗。
[注]：存在于离子结构物质中。
7、偶极子极化：有些电介质具有固有的电矩，这种分子称为极性分子，这种电介质称为极性电介质(如胶木、橡胶、纤维素、蓖麻油、氯化联苯等)。
特点：时间较长，非弹性极化，有能量损耗。
[注]：存在于极性材料中。
8、夹层式极化特点：时间很长，非弹性极化，有能量损耗。
[注]：存在于多种材料的交界面；当绝缘受潮时，由于电导增大，极化完成时间将大大下降；对使用过的大电容设备，应将两电极短接并彻底放电，以免有吸收电荷释放出来危及人身安全。
9、为便于比较，将上述各种极化列为下表：10、介电常数：[注]：用作电容器的绝缘介质时，希望些好。
大些好。
用作其它设备的绝缘介质时，希望小11、电介质电导：电介质内部带点质点在电场作用下形成电流。
金属导体：温度升高，电阻增大，电导减小。
绝缘介质：温度升高，电阻减小，电导增大。
12、绝缘电阻：在直流电压作用下，经过一定时间，当极化过程结束后，流过介质的电流为稳定电流称为泄漏电流，与其对应的电阻称为绝缘电阻。
(1)介质绝缘电阻的大小决定了介质中泄漏电流的大小。
考点1：电介质的电气特性及放电理论（一）气体电介质的击穿过程气体放电可以分非自持放电和自持放电两种。
20世纪Townsend在均匀电场，低气压，短间隙的条件下进行了放电试验，提出了比较系统的理论和计算公式，解释了整个间隙的放电过程和击穿条件。
1、汤逊放电理论的适用范围：汤逊理论的核心是：(1)电离的主要因素是电子的空间碰撞电离和正离子碰撞阴极产生表面电离；(2)自持放电是气体间隙击穿的必要条件。
汤逊理论是在低气压、Pd值较小的条件下进行的放电实验的基础上建立起来的，这一放电理论能较好的解释低气压短间隙中的放电现象。
因此，汤逊理论的适用范围是低气压短间隙(Pd<26 66kPa.cm)。
在高气压、长气隙中的放电现象无法用汤逊理论加以解释，两者间的主要差异表现在以下几方面：(1) 放电外形根据汤逊理论，气体放电应在整个间隙中均匀连续地发展。
低气压下气体放电发光区确实占据了整个间隙空间，如辉光放电。
但在大气压下气体击穿时出现的却是带有分支的明亮细通道。
(2) 放电时间根据汤逊理论，闻隙完成击穿，需要好几次循环：形成电子崩，正离子到达阴极产生二次电子，又形成更多的电子崩。
完成击穿需要一定的时间。
但实测到的在大气压下气体的放电时间要短得多。
(3) 击穿电压当Pd值较小时，根据汤逊自持放电条件计算的击穿电压与实测值比较一致；但当Pd值很大时，击穿电压计算值与实测值有很大出入。
(4) 阴极材料的影响根据汤逊理论，阴极材料的性质在击穿过程中应起一定作用。
实验表明，低气压下阴极材料对击穿电压有一定影响，但大气压下空气中实测到的击穿电压却与阴极材料无关。
由此可见汤逊理论只适用于一定的Pd范围，当Pd>26 66kPa. cm后，击穿过程就将发生改变，不能用汤逊理论来解释了。
2、流注理论利用流注理论可以很好地解释高气压、长间隙情况下出现的一系列放电现象。
(1) 放电外形 流注通道电流密度很大，电导很大，故其中电场强度很小。
极不均匀电场中的沿面放电1．套管的沿面放电（电场具有强垂直分量）图1-39给出了220kV 变压器出线套管及其简化剖面示意图。
套管的沿面放电过程如图1-40所示，随着外施电压的增高，在法兰的边缘先出现浅蓝色的电晕放电，如图1-40(a)。
进一步升高电压，放电形成平行向前伸展的许多细光线，称为刷形放电，如图1-40(b)。
刷形放电的长度随着电压的升高而增加。
当电压到某临界值时，其中某些细线的长度迅速增长，并转变为较明亮的浅紫色的树枝状火花。
这种放电很不稳定，迅速改变放电路径，并有爆裂声响，这种放电称为滑闪放电，如图1-40(c)。
滑闪放电的火花长度随外施电压的升高而迅速增长，因而出现滑闪后，电压只需要增加不多，放电火花就能延伸到另一电极，形成闪络。
套管滑闪放电现象可用图1-41所示的套管的电场分布及等效电路来解释。
从图1-41（a ）中可以看出，电场强度垂直于介质表面的分量比平行于表面的分量大得多，因此电场具有强垂直分量。
图1-41（b ）中导电杆 （电极） 固体介质 （电工陶瓷） 法兰 （接地极） 图1-39 220kV 变压器出线套管 (a)套管；(b)剖面简图 导电杆 固体介质 法兰 (a)(b) 图1-40工频电压作用下沿面放电发展过程示意图 (a)电晕放电；(b)细丝状辉光放电；(c)滑闪放电 (a) (b)(c) i (a) (b)图1-41 套管的电场分布及等效电路(a)电场示意图；（b ）套管等效电路电力线r 1表示套管表面单位面积的表面电阻，r 2表示单位面积的体积电阻，C 表示单位面积与导电杆间的电容，称其为表面电容系数（F/cm 2）。
由于套管表面电场具有强垂直分量，即电场主要从法兰垂直介质表面进入固体介质到达导电杆，使体积电阻r 2和电容C 的分流大，流过表面电阻r 1的电流逐渐减小，在法兰附近沿介质表面的电流密度最大，在该处介质表面的电位梯度也最大，当此处电位梯度达到使气体游离的数值时，就出现了电晕放电。
