《高电压工程》学习包

1、高电压工程学习包1 气体放电的基本物理过程一、物质的结构二、原子的激励（激发）和电离：1、原子的激励原子由外界获得能量，电子从低能级跃至高能级轨道的过程。2、原子的电离（游离）：当原子由外界获得能量足够大时，被束的电子变为自由电子（带电质点），即产生带电质点。3、碰撞游离：在电场作用下，电子得到加速与空气的分子碰撞，又产生新的带电质点，碰撞 游离不断进行，产生大量的电子，形成电子崩，最后气体间隙击穿（放电）。所以，气体放 电就是气体分子电离产生带电质点，在电场作用下定向运动的结果。三、汤逊放电理论由天然辐射作用产生电离生成正离子和电子，在高电场作用下，电子加速碰撞气体分子，产 生新的电子和离子

2、。电离过程象雪崩一样发展，称为电子崩。正离子撞击阴极又会产生新的 电子崩。即使外界不传给起始电子，放电过程能持续下去，这种放电现象称为自持放电。四、巴森定律1气体绝缘击穿电压与气压 P和电极间隙d的乘积的函数关系：U = f （ p*d ）2、图 13 ， 曲线有一极小值点，其击穿电压最低，（1）当 p*d 由大变小时，击穿电压变低，（2）当 p*d 太小时，击穿电压高，五、流注理论1当p*d大于一定值时，汤逊理论不能说明在大气压下，间隙的放电现象。可用流注理论解2、流注的形成（流注是一种现象）正离子的运动速度太小，正离子在阳极的运动速度很大，p*d越大，浓度越大，使二次电子崩与初始电子崩回合

3、，电子和正离子混合，形成等离子通道，生成流注。六、局部放电（电晕放电）1在极不均匀电场中电极曲率半径小的附近空间的局部场强很大，造成局部放电。2、电晕放电的现象七、气体放电的几种形式：1辉光放电（低气压，小功率）2、火花或电弧放电（高气压）3、电晕放电（极不均匀电场中的局部放电）4、沿面放电：沿固体介质表面的气体放电。八、影响气体间隙击穿的主要因素1电极的几何形状（均匀、极不均匀电场）2、电压的类型（直流、工频交流、冲击电压）3、极间距离4、持续时间第1章习题及答案一、选择题1）流注理论未考虑 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 的出现为特征。

4、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 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 。A.碰撞游离B.光游离C.热游离D.表面游离5) 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A. 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3km10km地区，在污闪季节中潮湿多雾但雨量较少，其线路盐密为 mg/cm 。a. 0.06C.D.8) 以下哪种

5、材料具有憎水性A.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： 、10) 根据巴申定律，在某一 PS值下，击穿电压存在 值。11) 在极不均匀电场中，空气湿度增加，空气间隙击穿电压 。12) 流注理论认为，碰撞游离和 是形成自持放电的主要因素。13) 工程实际中，常用棒一板或 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 、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 。16) 沿面放电就是沿着 表面气体中发生的放电。17) 标准参考大气条件为：温度t。20 C，压力b。kPa,绝对湿度h。11g/m18) 越易吸湿

6、的固体，沿面闪络电压就越 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 含量的一种方法20) 常规的防污闪措施有： 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。22) 为什么棒一板间隙中棒为正极性时电晕起始电压比负极性时略高23) 影响套管沿面闪络电压的主要因素有哪些24) 某距离4m的棒-极间隙。在夏季某日干球温度t干30 C，湿球温度t湿25 C，气压 b 99.8kPa的大气条件下，问其正极性50%操作冲击击穿电压U 50夏为多少kV (空气相对密度0.95)25) 某母线支柱绝缘子拟用于海拔 4500m的高原地区的35kV变

7、电站，问平原地区的制造厂在标准参考大气条件下进行1min工频耐受电压试验时，其试验电压应为多少kV一、选择题1、B2、C3、A4、C5、B6、D7、C8、A二、填空题9、答案：辉光放电、电晕放电、刷状放电、火花放电、电弧放电10、极小（最低）11、提高12、光电离13、棒棒14、扩散15、改善 （电极附近 ）电场分布16、固体介质17、18、低19、NaCl20、增加三、计算问答题21、当外施电压足够高时，一个电子从阴极出发向阳极运动，由于碰撞游离形成电子崩，则 到达阳极并进入阳极的电子数为 eas个（a为一个电子在电场作用下移动单位行程所发生的碰撞 游离数；s为间隙距离）。因碰撞游离而产生的

8、新的电子数或正离子数为 （eas-1）个。这些正离子 在电场作用下向阴极运动，并撞击阴极若 1个正离子撞击阴极能从阴极表面释放 r个（r为 正离子的表面游离系数）有效电子，则（eTl）个正离子撞击阴极表面时，至少能从阴极表面释放 出一个有效电子，以弥补原来那个产生电子崩并进入阳极的电子，则放电达到自持放电。即 汤逊理论的自持放电条件可表达为 r（eas-1）=1 。22、（1）当棒具有正极性时，间隙中出现的电子向棒运动，进入强电场区，开始引起电离现 象而形成电子崩。随着电压的逐渐上升，到放电达到自持、爆发电晕之前，在间隙中形成相 当多的电子崩。当电子崩达到棒极后，其中的电子就进入棒极，而正离子

9、仍留在空间，相对 来说缓慢地向板极移动。于是在棒极附近，积聚起正空间电荷，从而减少了紧贴棒极附近的 电场，而略为加强了外部空间的电场。这样，棒极附近的电场被削弱，难以造成流柱，这就 使得自持放电也即电晕放电难以形成。（2）当棒具有负极性时，阴极表面形成的电子立即进入强电场区，造成电子崩。当电子崩 中的电子离开强电场区后，电子就不再能引起电离，而以越来越慢的速度向阳极运动。一部 份电子直接消失于阳极，其余的可为氧原子所吸附形成负离子。电子崩中的正离子逐渐向棒 极运动而消失于棒极，但由于其运动速度较慢，所以在棒极附近总是存在着正空间电荷。结 果在棒极附近出现了比较集中的正空间电荷，而在其后则是非常

10、分散的负空间电荷。负空间 电荷由于浓度小，对外电场的影响不大，而正空间电荷将使电场畸变。棒极附近的电场得到 增强，因而自持放电条件易于得到满足、易于转入流柱而形成电晕放电。23、（1）电场分布情况和作用电压波形的影响（2）电介质材料的影响（3）气体条件的影响(4) 雨水的影响24、查高电压工程52页图2-24曲线4可知，距离为4m的棒-极间隙，其标准参考大气 条件下的正极性50%操作冲击击穿电压U5。标准=l300kV3查高电压工程65页图3-2可得空气绝对湿度h 20g/m。从而h/ 21,再由图3-1求得 Ub ? 1g ?参数K 1.1。求得参数 500L K =1300/ ( 500

11、X 4XX)=,于是由图3-3得指数 m W 0.34。空气密度校正因数K1m 0.95034 0.9827湿度校正因数K2 KW 1.10.34 1.033所以在这种大气条件下，距离为 4m的棒-极间隙的正极性50%操作冲击击穿电压为U50夏 U50标准？Q?K21300 0.9827 1.0331320kV25、 查高电压工程附录A中的表A-2，亦即的规定可知，35kV母线支柱绝缘子的1min干 工频耐受电压应为100kV,则可算出制造厂在平原地区进行出厂 1min干工频耐受电压试验时， 其耐受电压U应为KaU。U01001.1 H 10 41.14500 10 4154 kV2气体间隙的

12、击穿强度.不均匀电场中气隙的放电特性1. 电晕放电一定电压作用下，在曲率半径小的电极附近发生局部 游离,并发出大量光辐射，有些像日月的晕光，称为电晕 放电.电晕起始场强开始出现电晕时电极表面的场强电晕起始场强开始出现电晕时电极表面的场强电晕起始场强开始出现电晕时电极表面的场强2. 极性效应(1) .正棒-负板分析:a. 由于捧极附近积聚起正空间电荷，削弱了电离，使电晕放电难以形成，造成电晕起始电压b. 由于捧极附近积聚起正空间电荷在间隙深处产生电场加强了朝向板极的电场，有利于流注 发展，故降低了击穿电压(2) . 负棒 - 正板分析：a. 捧附近正空间电荷产生附加电场加强了朝向棒端的电场强度，

13、容易形成自持放电，所以其 电晕起始电压较低。b.在间隙深处，正空间电荷产生的附加电场与原电场方向相反，使放电的发展比较困难，因 而击穿电压较高。结论：在相同间隙下正捧 负板 负捧 正板电晕起始高低间隙击穿压低高二. 雷电冲击电压下气隙的击穿特性1. 标准波形几个参数波头时间T1: T1=30%) Q波长时间 T2:T2=(5020%) Q标准波形符1.2/5(表示2. 放电时延(1) .间隙击穿要满足二个条件a. 一定的电压幅值b. 一定的电压作用时间(2) .统计时延t s通常把电压达间隙的静态击穿电压开始到间隙中出现第一个有效电子为止所需的时间(3) .放电形成时延tf从第一个有效电子到间

14、隙完成击穿所需的时间(4) .放电时延tLtL=ts+tf气体间隙在冲击电压作用下击穿所需全部时间：t=t1+ts+tf其中：ts+tf 就是放电时延tL3. 50%冲击放电电压 U50%放电概率为50%寸的冲击放电电压50%中击放电电压与静态放电压的比值称为绝缘的冲击系数B4.伏秒特性(1) 定义U 50%Uo同一波形、不同幅值的冲击电压下，间隙上出现的电压最大值和放电时间的关系曲线(2)曲线求取方法(3)电场均匀程度对曲线的影响不均匀电场由于平均击穿电场强度较低，而且流注总是从强场区向弱场区发展，放电速度受到电场分布的影响，所以放电时延长，分散性大，其伏秒特性曲线在放电时间还相当大时，便随

15、时间之减小而明显地上翘，曲线比较陡.均匀或稍不均匀电场则相反，由于击穿时平均场强较高，流注发展较快，放电时延较短，其伏秒特性曲线较平坦S1被保护设备的伏秒特性曲线，S2保护设备的伏秒特性曲线为了使被保护设备得到可靠的保护，被保护设备绝缘的伏秒特性曲线的下包线必须始终高于保护设备的伏秒特性曲线的上包大气条件对气体间隙击穿电压的影响大气条件大气压力P0=温度200C湿度 f0=11g/m32.相对密度的影响相对密度当在到之间时，空气间隙的击穿电压U与成正比U= U03. 湿度的影响(1) .均匀或稍不均匀电场湿度的增加而略有增加，但程度极微，可以不校正(2) .极不均匀电场由于平均场强较低，湿度增

16、加后，水分子易吸附电子而形成质量较大的负离子，运动速度,减慢 游离能力大大降低，使击穿电压增大因此需要校正4. 高度的影响随着高度增加，空气逐渐稀薄，大气压力及空气相对密度下降，间隙的击穿电压也随之下降.U=ka U0四提高气体间隙绝缘强度的方法1.1H1000五提高气体间隙绝缘强度的方法有两个途径：一个是改善电场分布，使之尽量均匀 另一个是削弱气体间隙中的游离因素1. 改善电场分布的措施(1) .改变电极形状.利用空间电荷对电场的畸变作用(3) .极不均匀电场中采用屏障 当屏障与棒极之间的距离约等于间隙的距离的15%20% 时，间隙的击穿电压提高得最多，可达到无屏障时的 2-3 倍2. 削弱

17、游离因素的措施(1) . 采用高气压 气体压力提高后，气体的密度加大，减少了电子的平均自由行程，从而削弱了碰撞游离 的过程。如高压空气断路器和高压标准电容器等(2) . 采用高真空 气体间隙中压力很低时，电子的平均自由行程已增大到极间空间很难产生碰撞游离的程度。 如真空电容器、真空断路器等。(3) . 采用高强度气体SF6气体属强电负性气体，容易吸附电子成为负离子，从而削弱了游离过程提高压力后可 相当于一般液体或固体绝缘的绝缘强度 . 它是一种无色、无味、无臭、无毒、不燃的不活泼气 体，化学性能非常稳定，无腐蚀作用。它具有优良的灭弧性能，其灭弧能力是空气的100 倍，故极适用于高压断路器中。六

18、 . 气体中的沿面放电1. 什么叫沿面放电沿着固体介质表面的气体发生的放电 沿面放电电压通常比纯空气间隙的击穿电压要低2. 界面电场分布的三种典型情况 气体介质与固体介质的交界称为界面(1) . 固体介质处于均匀电场中 , 且界面与电力线平行(2) .固体介质处于极不均匀电场中, 且电力线垂直于界面的分量比平行于界面的分量大得多; 类似套管(3) .固体介质处于极不均匀电场中, 且电力线平行于界面的分量以垂直于界面的分量大得多.3. 均匀电场中的沿面放电 其放电特点 :(1) . 放电发生在沿着固体介质表面 , 且放电电压比纯空气间隙的放电电压要低 . 其原因a. 固体介质与电极表面没有完全密

19、合而存在微小气隙 , 或者介面有裂纹 .b. 介质表面不可能绝对光滑，使表面电场不均匀.c. 介质表面电阻不均匀使电场分布不均匀d. 介质表面易吸收水分 , 形成一层很薄的膜 , 水膜中的离子在电场作用下向两极移动 , 易在电 极附近积聚电荷 , 使电场不均匀4. 极不均匀电场具有强法线分量时的沿面放电(1) 放电发展特点a. 电晕放电b. 线状火花放电c. 滑闪放电d. 闪络放电(2) 影响沿面放电因素分析a. 固体介质厚度越小，则体积电容越大，沿介质表面电压分布越不均匀，其沿面闪络电压越低;b. 同理，固体介质的体积电阻越小，沿面闪络电压越低c. 固体介质表面电阻减少，可降低沿面的最大电场

20、强度，从而提高沿面闪络电压(3) .提高沿面闪络电压措施a. 减少套管的体积电容。如增大固体介质厚度，加大法兰处套管的外经b. 减少绝缘的表面电阻。如在套管近法兰处涂半导体漆或半导体釉5. 极不均匀电场具有强切线分量时的沿面放电(支柱绝缘子型)由于电极本身的形状和布置己使电场很不均匀，故介质表面积聚电荷使电压重新分布不会显 着降低沿面闪络电压，为了提高沿面闪络电压，一般从改进电极形状，如采用屏蔽罩和均压 环6. 绝缘子串的电压分布E1-1 SAl11 ,t cLAi曲堡；tw欝000分析结果a. 绝缘子片数越多，电压分布越不均匀b. 靠近导线端第一个绝缘子电压降最高，易产生电晕放电。在工作电压

21、下不允许产生电晕,故对330kv及以上电压等级考虑使用均压环7. 绝缘子表面污秽时的沿面放电户外绝缘子，会受到工业污秽或自然界盐碱、飞尘等污染，在干燥时，由于污秽尘埃电阻 很大，绝缘子表面泄漏电流很小，对绝缘子安全运行无危险；但下雨时，绝缘子表面容易冲 掉，而大气湿度较高，或在毛毛雨、雾等气候下，污秽尘埃被润湿，表面电导剧增，使绝缘 子的泄漏电流剧增，降低闪络电压8. 防止绝缘子的污闪，应采取措施(1) .对污秽绝缘子定期或不定期进行清洗(2) .绝缘子表面涂一层憎水性防尘材料(3) .加强绝缘和米用防污绝缘子(4) .采用半导体釉绝缘子第2章习题及答案一、选择题1) SF6气体具有较高绝缘强

22、度的主要原因之一是 o2) A 无色无味性B.不燃性 C 无腐蚀性 D 电负性4) A. 25% B. 50% C. 75% D. 100%5) 在高气压下，气隙的击穿电压和电极表面 很大关系C.电场分布 D .形状B.缓慢上升，快速下降D.迅速上升，快速下降6) A .粗糙度B.面积7) 雷电流具有冲击波形的特点:8) A .缓慢上升，平缓下降9) C.迅速上升，平缓下降10) 在极不均匀电场中，正极性击穿电压比负极性击穿电压 1000kV。因此，在这种距离四周墙壁仅 5m 的空间尺寸下，球电极的直径应达 120cm 才能保证当变压 器升压到 1000kV 额定电压时球电极不发生电晕放电。1

23、2、（ 1）由于含有卤族元素，这些气体具有很强的电负性，气体分子容易和电子结合成为 负离子，从而削弱了电子的碰撞电离能力，同时又加强了复合过程。（2）这些气体的分子量都比较大，分子直径较大，使得电子在其中的自由行程缩短， 不易积聚能量，从而减少了碰撞电离的能力。（3）电子在和这些气体的分子相遇时，还易引起分子发生极化等过程，增加能量损失， 从而减弱碰撞电离的能力。3 气体中沿固体绝缘表面的放电一、双层介质的电场分布两层介质，其厚度、相对介电常数、电导率分别为 ，真施加冲击电压时，场强与介电常数成 反比，即介电常数小的介质，场强大，故易击穿。固体表面电荷的影响，固体表面带有电荷时，加直流电压，所

24、加电压几乎全加在固体上，气 体、液体所加电压小，固体先行击穿的情况多。加交流电压，固体表面所带电荷极性和外加 电压的极性相反，气体或液体上所加电压将很大。二、局部放电类型：沿面放电、气隙放电、气泡放电三、沿面放电1 、不同绝缘结构的沿面放电特性2、悬式绝缘子的电压分布及闪络特性（1 ）绝缘子串的机械强度与单个绝缘子相同（2）沿面闪络电压与绝缘子片数成正比（3）线路的绝缘水平由绝缘子片数决定4）悬式绝缘子的电压分布1）等值电路图图中c绝缘子本身电容CE 绝缘子金属部分的对地电容cL 绝缘子金属部分对导线的电容一般C大，Ce小，Cl最小2当绝缘子串的总电容 C Ce及Cl时，电压分布均匀。3）实际

25、上 C 与 CE、CL 为同一数量级，当绝缘子串很长时，电压分布不均匀。4）由于CeCl，绝缘子串中靠近导线端的绝缘子电压降最大，从而产生电晕5）改善电压分布均匀的措施：在绝缘子串导线端安装均压环（ 330KV 及以上使用）（5）举重的电气性能常用闪络电压来衡量，分为干闪（户内绝缘子）和湿闪（户外绝缘子）3、绝缘子表面污秽时的沿面放电污闪（1）污闪产生的条件以及造成的后果（2）防止污闪的措施4 液体与固体介质的击穿一、液体介质的击穿 液体绝缘的击穿有：电击穿、气泡击穿、悬浮粒子击穿1、电击穿液体绝缘在电场作用下，阴极上由于强电场发射或热电子发射出来的电子被加速后，引起电 子崩，当电子密度达到一

26、定值时就发生击穿。液体分子振动击穿理论2、气泡击穿介质击穿场强按固体、液体、气体顺次降低。所以当液体中含有气泡时，因气体的介电常数很小，承受较大的场强，从而使气泡放电，分 解产生更多气泡，导致液体介质击穿。气泡产生的原因：1、电极表面的微小突起使电流集中而引起液体加热2、液体中的杂质使电流增大而将液体加热3、电极和流入电荷之间的或同电极注入电荷之间的排斥力抵消了液体表面张力4、电子崩引起的液体分子离解5、电极表面吸附的气泡脱离出来3、悬浮粒子产生的击穿液体中悬浮着杂质粒子，使电场畸变，在电极间搭成导电小桥，使液体介质的抗电场度下降， 导致击穿。以变压器油为例当变压器油中含有杂质时（水分和纤维）

27、，水被纤维吸收后，在电场作用下，沿电场分析排 列形成导电的杂质小桥，当小桥连通电极时，泄漏电流增加，最后造成介质击穿。4、影响液体介质击穿电压的因素1、水分：造成击穿电压 UB 下降2、纤维和其它杂质：造成 UB 下降3、电压作用的时间：时间越长， UB 下降4、电场的均匀程度：电场越均匀， UB 越高。5、提高液体介质击穿电压的措施对液体介质进行过滤、干燥、脱气等。二、固体介质的击穿1、电击穿 固体介质中的电子在外电场作用下，发生碰撞电离，使传导电子增多，最后导致击穿 . 主要特性：电压作用时间短，击穿电压高，击穿电压和电场分布形式有关。2、热击穿 介质长时间受电压的作用，由于泄漏电流的存在

28、，产生损耗，引起介质发热，温度升高，绝 缘劣化，最后造成击穿。特征：击穿时间长，负的温度依存性，散热条件越差，绝缘热击穿电压则越低，击穿过程与 电压作用的时间；环境温度；电源的频率以及介质本身情况有关。3、电化学击穿 运行中的绝缘长期受到电、热、化学、机械力等的作用，使其绝缘性能逐渐劣化，导致绝缘 性能变坏，引起击穿。绝缘劣化的主要原因：绝缘内部的局部放电。4、影响固体介质击穿的因素1、电压作用的时间2、温度3、电场的均匀程度5、积累效应4、电压的类型6、受潮7、机械负荷第 4 章 习题及答案一、选择题1) 电介质按极性强弱分类， 在下面的介质中， 弱极性电介质有 ，中性电介质有 强极性电介质

29、有 。2C4F.空气G.水H.酒精I.变压器油J蓖麻油2) 按照国家标准 GB11021-1989 “电气绝缘的耐热性评定和分级”将各种电工绝缘材料耐热 程度划分等级，以确定各级绝缘材料的最高持续工作温度。其中 A 级绝缘材料的最高持续温 度是，F 级绝缘材料的最高持续温度是 。B.105 C .120E. 155F.180二、填空题3) 影响液体电介质击穿电压的因素有 、 、 、。4) 固体介质的击穿形势有 、。5) 电介质是指 ，根据化学结构可以将其分成 、。6) 电介质极化的基本形式有 、 、 、。7) 介质损失角正切的计算公式是 ， tan 表示。8) 一般来说，标准电容器采用 绝缘，

30、电力电容器采用 绝缘，为什么9) 两个标准油杯，一个是含杂质较多的油；另一个是含杂质较少的油，试问：( 1 )当施加工频电压时，两杯油击穿电压 。(2)当施加雷电冲击电压时，两杯油击穿电压 ，是因为 。10) 纤维等杂质对极不均匀电场下变压器的击穿电压影响较小，这是因为 。11) 介质热老化的程度主要是由 和来决定的。12) 转向极化程度与电源频率和温度有关， 随着频率的增加， 极化率，随着温度的增加，极化程度 。13) 纯净液体介质的击穿理论分为 和。14) 影响固体介质击穿电压的主要因素有 、 。三、计算问答题15) 测量绝缘材料的泄漏电流为什么用直流电压而不用交流电压 答案一、选择题1、

31、 A,B,C,D,E,FI H,G2、 BE二、填空题3、 能在其中建立静电场的物质非极性(弱极性)电介质偶极性电介质 离子性电介质4、 电子位移极化离子位移极化 转向极化 介质界面极化 空间电荷极化5、 tanIR / IC 交流下的介质损耗6、杂质 温度 电压作用时间 电场均匀程度 压力7、 电击穿热击穿 电化学击穿8、 气体油纸气体电介质的相对介电常数接近 1，极化率极小，气体电介质的损耗就是电导损耗，当电场 强度小于使气体分子电离所需要值时，气体介质损耗很小，所以标准电容器采用气体绝缘。 而电力电容器采用油纸绝缘是因为油纸绝缘具有优良的电气性能，干纸和纯油组合后，油填 充了纸中薄弱点的

32、空气隙，纸在油中又起了屏障作用，使总体的耐电强度提高很多。9、差别很大差别很小 冲击击穿电压作用时间太短，杂质来不及形成桥10、不均匀场强处扰动大，杂质不易形成桥11、1 温度介质经受热作用时间12、减小 先增加后减小13、电子碰撞电离理论气泡击穿理论14、电压作用时间电场均匀程度 温度 累积效应 受潮程度三、计算问答题15、答：因为直流电压作用下的介质损失仅有漏导损失，而交流作用下的介质损失不仅有漏 导损失还有极化损失。所以在直流电压下，更容易测量出泄漏电流。5 电气设备绝缘的预防性试验一、电气设备试验的种类1、出厂试验2、安装后的交接试验3、使用过程中的绝缘预防性试验二、绝缘预防性试验方法

33、的分类1、非破坏性试验：试验项目有：绝缘电阻的测量；直流泄漏电流的测量；介质损耗tg的测量。2、破坏性试验：直流耐压试验；工频耐压试验。试验顺序：先进行非破坏性试验，并且试验合格后，再进行破坏性试验。三、绝缘电阻和吸收比的测量1、电介质在直流作用下的等值电路(1) 电介质中的电流1) 纯电容电流分量 i1：2) 吸收电流 i2：3）电导电流（泄漏电流） i3：4）介质中的总电流 i = i1+ i2+ i3当 t 趋于无穷大时， i = i 3（2）等值电路：2、.测量绝缘电阻的目的： 检查绝缘是否存在贯穿性的集中缺陷或整体受潮。3、测量绝缘电阻的原理4、用兆欧表测量绝缘电阻（1）兆欧表（摇表

34、）的结构和工作原理 结构：由磁电式比率表和手摇发电机组成， 工作原理：（ 2） 兆欧表的类型：有手动和电动两种 电压等级有： 500V、1000V、2500V、5000V 几种。（3）测量绝缘电阻的步骤5、测吸收比R15 和 R60。吸收比K :用兆欧表测量15s和60s时的绝缘电阻值，即 吸收比K= Rec / Ris，要求K 1、36、测量结果分析:采用纵向、横向比较的方法（1）与规程规定的值比较（2）同一设备的三相比较与历年的的试验数据比较四、泄漏电流测量1、测量泄漏电流的目的更灵敏地反应绝缘的集中性缺陷2、直流高压的获得（1）由交流高压半波整流电路（2）直流高压发生器3、泄漏电流的测量

35、（1） 试验接线图1）微安表接在低压端图 2 5优点：读数安全，但测量误差较大2）微安表接在高压端图 2 6（被试品一端已接地） 参考高压实验指导书实验二，图 7（2）试验步骤和方法4、试验结果分析五、介质损失角正切值tg的测量1测量tg的作用：反应绝缘的分布性缺陷，对检查变压器、互感器、套管、电容的绝缘状况有效2、测量tg的方法一般采用专门的仪器，如西林电桥 QS1或介质损耗测量仪等。 西林电桥的结构和工作原理： 电桥的四个臂：Cn标准电容器ZX 被试品C4可调电容R3 可调电阻电桥平衡时： tg S4 = (f =50HZ )3、试验接线( 1 )正接法：图 28(a )，被试品两端对地绝

36、缘，实验室采用，安全2、反接法：图 28(b) 被试品一端固定接地，一般现场试验采用，为了保证安全，使用绝缘杆操作4、测量过程西林电桥的使用：第 5 章 习题及答案一、选择题1) 下面的选项中，非破坏性试验包括 ，破坏性实验包括 。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.雷电冲击耐压试验二、填空题2) 根据绝缘特征的诊断规则的不同，可将诊断方法可以分为 、。3) 当绝缘良好时，稳定的绝缘值 ，吸收过程相对 ；绝缘不良或受潮时，稳定的绝缘电阻值 ，吸收过程相对 。4) 测量泄漏电流的方法有 和

37、。其中 测量泄漏电流更好，因为 。5) 目前实用的局部放电测量的方法，使用得最多的测量方法是 、。6) 在局部放电测量中，q称为，是指。7) 用阻抗法进行局部放电测量，阻抗 Z 的位置很重要，根据 Z 位置不同，可以分为 和。如果试样电容很大的话，这里应该使用 ，因为。8) 在对电力设备绝缘进行高电压耐压试验时， 所采用的电压波形有 、。三、计算问答题9) 正接法和反接法西林电桥各应用在什么条件下q与介质中真实放电电荷qr10) 如图所示，介质的三电容模型，试推导说明视在放电电荷量 之间的关系，要求写出推导过程。-11 仲啧内邮 陳飒电的三电粹複空如*trts的存朮剧面Mh等蚊电端11)一、选

38、择题1、ADEGBCFH二、填空题2、 逻辑诊断模糊诊断 统计诊断3、较高 较慢 较低 较快4、微安表直读法 光电法 光电法 安全，可靠，准确度高5、 绝缘油的气相色谱分析超声波探测法 脉冲电流法6、 视在放电量三电容模型里总电容上的放电量7、 串联法 并联法 并联法防止试样上很大的放电电流通过阻抗 Z8 直流 交流 雷电过电压操作冲击波三、计算问答题9、答：正接法一般应用于实验室内的测试材料及小设备，实现样品的对地绝缘。实际上，绝大多数电气设备的金属外壳是直接放在接地底座上的，换句话说，就是试品的一 极是固定接地的，这时就要用反接法。10、 (过程略)qqr Cb /(Cg Cb)6电气设备

39、绝缘的高电压试验、工频耐压试验1、工频耐压试验的目的:(1)有效地发现设备较危险的集中性缺陷,(2)确定设备的绝缘水平2、试验电压大小的确定3、试验的接线(图29)1）试验设备1）试验变压器； 2）.调压设备， 3）测量设备，4） .保护装置等组成。（2）试验变压器特点：1）单相， 2、）绝缘裕度低（不需要考虑过电压），3、）不需要长期工作，无散热装置4、）容量小（S = 5750KVA），变比大试验变压器的型号如： YDJ 5/50 表示： 5KVA， 50/（ 3）试验变压器容量的选择4、试验电压的测量（ 1 ）在高压侧直接测量1）静电电压表2）球隙测压器3）分压器（电阻分压器主要测直流高

40、压；电容分压器主要测交流高压）（ 2 ）在低压侧间接测量5、试验步骤及注意事项二、直流耐压试验1、试验的特点2、试验电压的确定3、直流电压的测量第 6 章 习题及答案一、选择题1) 用铜球间隙测量高电压，需满足那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2) 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3) 关于以下对测量不确定度的要求，说法正确的是：A 对交流电压的测量，有效值的总不确

41、定度应在 3范围内B 对直流电压的测量，一般要求测量系统测量试验电压算术平均值的测量总不确定度应不超 过4C 测量直流电压的纹波幅值时，要求其总不确定度不超过8 的纹波幅值D 测量直流电压的纹波幅值时，要求其总不确定度不超过2 的直流电压平均值。4) 构成冲击电压发生器基本回路的元件有冲击电容C1，负荷电容C2,波头电阻R1和波尾电阻R2,为了获得一很快由零上升到峰值然后较慢下降的冲击电压，应使 。A . C1 C2、R1 R2B. C1 C2、R1vv R2C. C1vv C2、R1R2D . C1vv C2、R1vv R25) 用球隙测量交直流电压时，关于串接保护电阻的说法，下面哪些是对的

42、A 球隙必须串有很大阻值的保护电阻B 串接电阻越大越好C 一般规定串联的电阻不超过 500QD 冲击放电时间很短，不需要保护球面。6) 电容分压器的低压臂的合理结构是 。A 低压臂电容的内电感必须很小B 应该用同轴插头，插入低压臂的屏蔽箱C电缆输入端应尽可能靠近电容 C2的两极。D abc 环路线应该比较长7) 标准规定的认可的冲击电压测量系统的要求是：A 测量冲击全波峰值的总不确定度为 5范围内B 当截断时间 0.5 s Tc 2 s 时，测量冲击截波的总不确定度在 5范围内C当截断时间Tc 2 s时，测量冲击电压截波的总不确定度在土 4%范围内D 测量冲击波形时间参数的总不确定度在 15范

43、围内8) 光电测量系统有哪几种调制方式：A 幅度光强度调制( AMIM )B 调频光强度调制( FMIM )C 数字脉冲调制D 利用光电效应二、填空题9) 交流高电压试验设备主要是指 。10) 试验变压器的体积和重量都随其额定电压值的增加而急剧增加，试验变压器的额定容量 Pn应按选择。11) 在电压很高时，常采用几个变压器串联的方法，几台试验变压器串联的意思是 。12) 如果串级数为n,串级变压器整套设备的装置总容量 W装为，随着串级数的增加,装置的利用率明显下降，一般串级数 n 。13) 串级数为 4级试的串级试验变压器的利用率 为。14) 试验变压器容性试品上的电压的电压升高，分为 和。1

44、5) 利用高压实验变压器产生操作冲击波，而不用冲击电压发生器来产生冲击波，是因为16) 电力系统外绝缘的冲击高压试验通常可以采样 15 次冲击法，即是 。17) 用高压静电电压表测量稳态高电压的优点是 ；缺点是 。18) 冲击电压发生器的原理是 。19) 在冲击电压发生器的等效电路中，若考虑回路电感效应，为获得非振荡冲击波的条件是20) 冲击电流的试验设备的功用是 。21) 测量冲击大电流的仪器有 和。22) 实验室测量冲击高电压的方法有 。23) 影响球隙测量电压的可靠性的因素有 和。24) 常用的冲击电压分压器有 。25) 为了补偿分压器的对地电容，在分压器的高压端安装一个圆伞形 三、计算

45、问答题26) 台测工频高电压的电阻分压器，额定电压为100kV (有效值)，阻值为4MQ,对地杂散电容为1000pF,求由杂散电容引起的峰值和相位测量误差，以及在额定测量电压下热耗的功 率值。27) 压充电标准电容器有什么功用28) 高压直流分压器的选择原则是什么29) 35kV 电 力 变 压 P器.05 1,5Pa在 大 气 条27件为，C时做工频耐压试验，应选用球隙的球极直径为多大球隙距离为多少30) 怎样选择试验变压器的额定电压和额定容量设一被试品的电容量为4000pF,所加的试验电压有效值为400kV，试求进行这一工频耐压试验时流过试品的电流和该试验变压器的输出 功率。31) 高压实

46、验室中被用来测量交流高电压的方法常用的有几种32) 在说明多极冲击电压发生器动作原理时，为什么必须强调装置对地杂散电容所起的作用33) 某冲击电压发生器的等效电路如图8-13所示。已知Ci为20nF, C2为2nF,阻尼电阻Rd为100Q,若要获得标准雷电冲击波形，设暂不计 L的影响，请用近似公式计算 Rf,Rt 034) 冲击电流波形有哪两类35) 对两类冲击波，中国和IEC标准怎么规定的36) 简述冲击电流发生器的基本原理。37) 名词解释：50%放电电压38) 简述对冲击电压测量系统响应特性的要求。39) 测量高电压的弱电仪器常受一些电磁干扰，干扰来源主要有哪些40) 简述高电压试验时的

47、抗干扰措施。41) 利用试验变压器产生操作冲击电压波以及电力变压器进行感应操作冲击电压波试验时，为什么波长时间Tz与铁心中的起始磁通量 0和铁心的饱和磁通量s相关42) 串级倍压直流高压装置的串级数受到什么因素的制约一、选择题I、ABCD2、ABC3、A 4、B5、B6、ACD7、ABC8、ABCD二、填空题9、高电压试验变压器10、 Pn I sU nII、使几台变压器高压绕组的电压相叠加W12、23 4W试_213、W装 n (n 1)瞬态性的电压升高14、稳态性的电压升高15、冲击电压发生器产生长波前操作波时效率低，而且火花间隙中容易出现熄弧现象16、 被试品施加正、负极性冲击全波试验电

48、压各15次，相邻两次冲击时间间隔应不小于 1min17、吸收功率极小；外界电场对表的影响严重，不宜用于有风的环境。28、电容器并联充电，串联放电29、R 2 . L/C1C2/(C1 C220、研究雷闪电流对绝缘材料和结构以及防雷装置的热能或电动力的破坏作用21、分流器和罗戈夫斯基线圈22、球隙法，分压器-峰值电压表法，分压器-示波器法，光电测量法。23、球面的尘污和球隙间空气游离不充分。24、电阻分压器、电容分压器、串联阻容分压器、微分积分系统25、屏蔽环三、计算问答题26、解：幅值误差A 1 ( R,Ce)2/180 1 (2 3.14 50 4 10 5.024 10 (A) 31、利用

49、气体放电测量交流高电压，例如静电电压表；禾【J用静电力测量交流高电压，例如静 电电压表；利用整流电容电流测量交流高电压，例如峰值电压表；利用整流充电电压测量交 流高电压，例如峰值电压表。 1000 10 12)2 /180 0.9912 相角误差arctan( R1Ce /6)11.82热耗的功率值2326P U /R (100 10 ) /4 102500W27、由于气体介质基本上无损耗，接近于理想介质，所以由它构成的电容器的电容量不受作 用电压的影响，准确而稳定。这种电容器有良好的屏蔽，有无晕的电极，电容值不受周围环 境的影响。28、国际电工委员会规定I1不低于。一般I1选择在2mA之间。

50、29、根据规程，35kV电力变压器的试验电压为 Us 85 85%72(kV)因为电力变压器的绝缘性能基本上不受周围大气条件的影响，所以保护球隙的实际放电电压 应为U。(1.051.15)Us若取 U0 1.05U s 1.05 722106.9(kV,最大值)也就是说，球隙的实际放电电压等于(最大值)。因为球隙的放电电压与球极直径和球隙距离 之间关系是在标准大气状态下得到的，所以应当把实际放电电压换算到标准大气状态下的放 电电压U0U0273 270.289 1050106.9 105.7( kV,最大值)查球隙的工频放电电压表，若选取球极直径为10cm,则球隙距离为4cm时，在标准大气状态 下的放电电压为105kV(最大值)。而在试验大气状态下的放电电压为.0.289 1050 彳U0105 106.2(kV，最大值)30030、试验变压器高压侧电流和额定容量都主要取决于被试品的电容P 2 fCU2 10200.96(kVA)I 2 fCU 1012250 4000 1040032、因为对地杂散电容引起容易高频振荡，产生冲击过电压。33、解： T f 3.24( Rd Rf )C1C2 /(C1 C2) 1.2 sTt 0.693(Rd Rt )(C1 C2) 50 sC1 20nFC2