高电压技术总复习田付强

田付强副教授牵引供电研究所Email:fqtian@办公室：电气楼808办公电话604手机电压技术高电压技术总复习一、知识要点归纳总结二、考试相关重点内容复习三、例题及作业题讲解2/46绝缘特性(绝缘材料、绝缘结构)绝缘试验(破坏性与非破坏性)过电压及其防护(大气+内部过电压)（一）高电压技术的主要内容一、知识要点归纳总结3/461.气体放电理论汤逊(pd<27kPa·cm)：初始电子→电子崩→γ过程→自持(起始场强，均匀电场击穿，不均匀电场电晕，可导出巴申定律)流注(pd>27kPa·cm)：初始电子→电子崩→空间电荷畸变崩头崩尾电场、光电离→自持+流注(二次崩汇入一次崩)(起始场强为均匀电场击穿、不均匀电场电晕，自持条件为出现流注的条件)长间隙放电(雷电)：先导逐级推进，热电离（二）绝缘特性-电介质的电气强度一、知识要点归纳总结4/462.气体介质的介电强度气体击穿的条件：场强、初始电子、时间、碰撞电离影响因素：电场均匀度、电压波形、大气条件(密度+、湿度+、高度-)-可用气体放电理论解释均匀电场：击穿时间极短；直流、工频、冲击击穿电压近似相等；不存在极性效应；1-10cm范围内为30kV/mm；极不均匀电场：放电时延；极性效应(空间电荷效应，正棒负板<正棒负棒(地)<负棒正棒(地)<负棒正板)；击穿电压远小于均匀电场；一、知识要点归纳总结5/46（二）绝缘特性-电介质的电气强度直流：棒板极性效应强，正极性击穿电压远低于负极性；棒棒有弱极性效应；工频：棒板在棒极为正半周内击穿，棒板击穿电压与直流负棒板相近或稍小，且长间隙易饱和；略低于棒棒击穿电压；雷电：放电时延tlag=统计时延(有效电子产生)+放电形成时延；电压增加，

tlag减小；50%冲击放电电压；静态击穿电压；冲击系数；伏秒特性曲线(同一波形、不同幅值的冲击电压作用下，间隙上出现的电压最大值和放电时间的关系曲线)；均匀电场下：击穿时平均场强高，tlag小，伏秒特性平坦，且分散性小，击穿电压接近于静态值且于波前击穿，冲击系数接近于1，；极不均匀电场下：与均匀电场相反；击穿电压高于静态值；极性效应，正极性低(设备测试)；一、知识要点归纳总结6/46操作：U50%与操作冲击波前时间的关系曲线呈“U”形，最低击穿电压可小于静态值，可用气体放电理论解释(放电时延、冲击电晕层和空间电荷的电场均化效应)；击穿分散性、饱和特征比雷电大和显著；(5)提高气体间隙绝缘强度的方法：改善电场分布：电极形状(屏蔽罩)、空间电荷、极简障；消弱游离：高气压、强电负性、高真空；(6)沿面放电：电场均匀度、表面污秽、绝缘子串电压分布：对地电容和对导线电容分流，使两端电场强，可加均压环改善电场分布；湿闪、污闪：水膜或污层导电液膜被泄漏电流烘干，电压降增加；仅对直流及工频电压有影响；一、知识要点归纳总结7/46

一、知识要点归纳总结8/46（二）绝缘特性-电介质的电气强度(4)固体击穿：类型：电击穿(<0.1s)、热击穿、电化学击穿；影响因素：电压作用时间；电场均匀度；温度；受潮；累积效应(5)组合绝缘的电气强度:多层介质分阶绝缘一、知识要点归纳总结9/464.电气设备绝缘的预防性试验老化：热老化(固体电导增大，液体油的氧化)；电老化(高能电子裂解、高能射线、化学物、油温升高裂解)；机械与环境老化等；绝缘缺陷类型：集中性缺陷(局部)、分布性缺陷(整体)；绝缘电阻、吸收比、极化指数、泄漏电流测量及其意义；兆欧表接线：E、L、G三个端子的作用及意义；介质损耗：介损的功效；介损不能反映集中性缺陷的原因(高电压技术-张一尘第二版第52页)；西林电桥的原理、正接与反接原理图及适用条件和优缺点(高电压技术-张一尘第二版第54页)；局部放电：三电容模型、参数(q、N、W)、检测方法一、知识要点归纳总结10/46（三）电气设备绝缘试验5.绝缘的高压试验工频：基本接线图、实验变压器、串级装置、串联谐振；直流：直流高压的产生、串级直流发生器、主要用途；雷电/操作冲击：波头波尾回路、Marx发生器的充放电过程(并联充电，串联放电)及计算；高压测量：工频高压测量：球隙测压器(测峰值)、静电电压表(测有效值)、峰值电压表、电容分压器(电阻分压器对地杂散电容引入相位和幅值误差)；直流高压测量：球隙测压器(测最大值)、静电电压表(测平均值)、电阻分压器冲击高压测量：阻容分压器一、知识要点归纳总结12/466.输电线路和绕组中的波过程均匀无损单导线的行波理论：波阻抗、波速；前行波、反行波；行波的四个基本方程；行波的折反射：反射波、折射波、反射系数、折射系数、多次折反射的网格图法；集中参数等值电路(彼德逊法则)：电压源/电流源等效电路、使用条件及其应用(例6-1)；波穿过电感和波穿过旁路电容的分析计算(例6-2)；行波在多导线系统中的传播：自/互电位系数、自/互波阻抗；静电感应电压波(u2=k0u1)；绕组中的波过程：冲击电压下绕组初始和终态电压分布；等值电路分析；变压器绕组对过电压的内部保护措施和外部保护措施；冲击截波的影响；一、知识要点归纳总结14/46（四）电力系统过电压与绝缘配合7.雷电放电及防雷保护装置雷电放电和雷电过电压：雷道波阻抗、入射波电流与雷电流；雷电流计算波形；雷电放电的彼德逊等值电路；直击雷计算(等值电路)；感应雷计算(分有无避雷线两种)；防雷保护装置：避雷针(考单避雷针保护范围的计算，图7-8)；避雷线；保护间隙；管事避雷器；普通阀式避雷器(结构原理与特性参数-残压)；磁吹避雷器；金属氧化物避雷器的结构特点及优缺点(无串联间隙)、主要参数；防雷接地：接地的种类；工频接地电阻和冲击接地电阻的；接地装置的冲击系数(大小及原因)；接地装置的形式；一、知识要点归纳总结15/468.电力系统防雷保护架空输电线路防雷保护：耐雷性能指标：耐雷水平、雷击跳闸率；防雷措施：避雷线、降低杆塔接地电阻、加强线路绝缘、耦合地线、消弧线圈等；线路耐雷性能的分析计算：绕击导线、雷击避雷线、雷击杆塔(有无避雷线两种情况)(2)变电所防雷：直击雷保护：保护范围；反击(独立避雷针和架构避雷针)；侵入波保护：阀式避雷器(伏秒特性、残压、保护范围)；进线段保护(目的和作用，见张一尘第二版145页)：限制进波陡度、限制流过避雷器的冲击电流幅值；(3)旋转电机的防雷保护：避雷器、电容器、电缆段、电抗器；一、知识要点归纳总结16/469.内部过电压(操作过电压+暂时过电压)操作过电压：切断空载线路过电压=切电容器：