河南理工大学高电压技术复习总结样本

1、高电压技术电介质（dielectric）:-在电场中能产生极化的物质，指一般条件下导电性能极差、在电力系统用作绝缘的材料。-极化是指物质中电荷分离形成偶极子的过程电介质的极化、电导和损耗1极化：在外加电场的作用下，电介质中的正、负电荷沿电场方向作有限位移或转向，形成偶极矩子2.电介质的极化种类Electronic polarization电子位移极化特点：存在于一切电介质，极化所需时间短，不随频率变化；极化具有弹性， 不损耗能量。Ionic polarization.离子位移极化特点：存在于离子结构电介质中，极化所需时间也很短；极化具有弹性，有极 微量能量损耗；随温度升高而增大。Orienta

2、tion polarization 转向极化（偶极子极化）出现外电场后偶极子沿电场方向转动，作较有规则的排列，因而显出极性，这 种极化称为偶极子极化或转向极化。特点：存在于极性电介质中，极化所需时间较长，与电源频率有很大关系；极 化消耗能量，温度过高或过低，都会减小.空间电荷极化（夹层极化Interface polarization）特点：存在于复合介质、不均匀介质中；极化过程很缓慢，只在直流和低频交流下表现出来；极化伴随着能量损耗极化冲突产，土场台帆需时M能域姻郅产生顺闪|旧了位移极化任何也介质花束纯心运如- 碗里偏移高了位移极化离了式端构也 介庙几乎没仃离子的制儡 穆转向极化极怕:电介听1

3、1什工3*I国极于的定向 tt列火层极化*信 介Ml的交 界由I一 一敢，卜小rW白巾|也荷的林 动2.电介质电导与金属电导的区别带电质点：电介质中为ionic conduction（固有及杂质离子）；金属中为electronic conduction数量级：电介质的丫小，泄漏电流小；金属的电导电流很大电导电流影响因素：电介质中由离子数目决定，对所含杂质、温度很敏感；金属中主要由外加电压决定，杂质、温度不是主要因素3电介质的电阻率具有负的温度系数；金属的电阻率具有正的温度系数。4电介质的损耗（dielectricloss）:任何电介质在电场作用下都有能量损耗，包括由电导引起的损耗和由某些极化过

4、程引起的损耗。电介质的能量损耗简称介质损耗。5介质损耗角6为功率因数角 小的余角,其正切tg 6又可称为介质损耗 因数，常见百分数（%）来表示。tg 6的增大，意味着介质绝缘性能变差，实践中常经过测量tg 6来判断设备 绝缘的好坏。一切电介质的电气强度都是有限的，超过某种限度，电介质就会丧失其原有 的绝缘性能，甚至演变成导体。6在电场的作用下，电介质中出现的电气现象：1在弱电场下，主要有极化、电 导、介质损耗等2.在强电场下，主要有放电、闪络、击穿等气体放电的物理过程1.电离一原子在外界因素作用下，使其一个或几个电子脱离原子核的束缚而形 成自由电子和正离子的过程2电离能 一电离过程所需要的能量

5、称为电离能，也可用电离电位反映。3气体中带电粒子的产生与消失带电粒子的产生（电离过程）1 .碰撞电离：气体介质中粒子相撞，撞击粒子传给被撞粒子能量，使其电离条件： 撞击粒子的总能量被撞粒子的电离能一定的相互作用的时间和条件，经过复杂的电磁力的相互作用达到 两粒子间能量转换2 .光电离：在光照射下，将光子能量传给粒子，游离出自由电子。由光电离而 产生的自由电子称为光电子 必要条件：光子的能量大于气体粒子的电离能。3 .热电离 是热状态下碰撞电离和光电离的综合T T-分子动能T-碰撞电离T Tf热辐射光子的能量、数量Tf光电离温度超过10000K时（如电弧放电）热电离较强，在温度达到0K左右，几乎

6、全部空气分子都已经处于热电离状态。4 .电极表面电离：气体中的电子也可从金属电极表面游离出来。游离需要能量，称金属的逸出功，小于气体分子的电离能表明金属表面电离比气体空间电离更易发生随着外加能量形式的不同，阴极的表面电离可在下列情况下发生：正离子撞击阴极表面 光电子发射：高能辐射线照射电极表面 热电子发射：金属电极加热强场发射：电极表面附近存在强电场5 .负离子的形成：中性分子或原子与电子相结合，形成负离子（附着） 附着过程中放出能量（亲合能E）电负性气体E大，易形成负离子一强电负 性气体，如SF6负离子的形成使自由电子数减少，对气体放电的发展起抑制作用带电粒子的消失（去电离、消电离）1中和

7、在电场作用下作定向运动，消失于电极而形成外电路中的电流（迁移率）2 .扩散一因扩散而逸出气体放电空间(热运动)3 .复合一带有异号电荷的粒子相遇，发生电荷的传递、中和而还原为中性粒 子的过程(多为负离子与正离子复合，而碰撞电离多为电子碰撞粒子产生)2.2气体放电过程及电子崩的形成1电子崩的形成：外界电离因子在阴极附近产生了一个初始电子，如果空间电 场强度足够大，该电子在向阳极运动时就会引起碰撞电离，产生一个新的电子， 初始电子和新电子继续向阳极运动，又会引起新的碰撞电离，产生更多电子。依此，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 问电子流被称为电子崩。结论：由于碰撞电离

8、引起电子崩过程，导致气隙中电子数迅速增加。2非自持放电：必须依靠外界电离因素的作用提供自由电子作为电子崩的初始电子，一旦外界电离因素停止发生作用，则放电中止3自持放电：撤除外界电离因素后，能仅由电场的作用而维持的放电4均匀电场自持放电条件为：5气体放电的流注理论Pd>>26.66kPacm( 200mmHgcm)时，一些无法用汤逊理论解释的现象：(1) .放电外形：在大气压下放电不再是辉光放电，而是火花通道(2) .放电时间：放电时间短于正离子在通道中到达阴极的行程时间(3) .阴极材料的影响：阴极材料对放电电压影响不大流注的特点一电离强度很大传播速度很快导电性能良好形成流注后，放

9、电就能够由本身产生的空间光电离自行维持，即转为自持放电， 形成流注的条件(即自持放电条件)流注理论和汤逊理论比较：1 .汤逊理论适用于低气压、短气隙的情况(pd<26.66kPa - cm)2 .流注理论适用于高气压、长气隙的情况(pd>>26.66kPa - cm)3 .汤逊理论认为电子崩和阴极上的二次发射过程是气体自持放电的决定性因素；流注理论认为电子碰撞电离及空间光电离是维持自持放电的主要因素，并强调了空间电荷畸变电场的作用。§ 2.3 4电晕放电和不均匀电场中气隙的击穿1常见电场的结构：均匀场：板一板稍不均匀场：球一球同轴圆筒极不均匀场：棒-棒 对称场(棒-

10、板不对称场)稍不均匀电场中气隙的放电特性与均匀电场相似，一旦出现自持放电，便会导致整个间隙的击穿，极不均匀电场中，首先在强场区发生电晕放电，自持放电条件即是电晕起始 条件，气隙击穿电压大于电晕起始电压。2电晕的形成：极不均匀电场中，在外加电压下，小曲率半径电极附近的电场 强度首先达到起始场强 E0,在此局部区域先出现碰撞电离和电子崩，甚至出现 流注，这种仅仅发生在强场区的局部放电称为电晕放电，在外观上表现为环绕电极表面出现蓝紫色晕光。3电晕的危害及作用：(1)有光、声、热效应造成能量损耗；电晕损耗在超高压输电线路设计中必 须考虑(2)产生的高频脉冲电流含有许多高次谐波，造成无线电干扰；(3)使空气