函授高压课件

《高电压技术》田建华绪

论本门学科的形成、任务本门学科的分类及特点

本课程在本专业中的地位、特点一、本门学科的形成、任务

问题：1、目前世界上最高电压等级？我国最高？我省？

2、为什么需要“高电压”？国内外电力发展概况：国际：只有日本、俄罗斯已有1000KV线路运行，且都是短距离输电我国：1000KV，±800KV我省：首条500KV在我省，1000KV可能在建我省两个特高压变电站1——220KV：高压330——750KV：超高压800以上（1000KV）：特高压

3、高压输电带来什么问题？

绝缘材料及结构是否能承受高电压？运行过程中会出现多大的过电压？能否避免？措施？高电压下怎么检测设备状况？如何进行试验？二、本门学科的分类及特点：分类：绝缘技术——材料及其电气特性、结构、形式试验技术——试验电源、测量仪器、手段方法（在线、离线、智能化）。分支：状态检测技术（定性、定位、预测）。过电压技术——产生机理及其特点、防止措施（结合计算机技术、模拟、仿真）特点：多学科性、边缘性、不完善性三、本课程在本专业中的地位、特点

必修专业课。

运行、试验、事故分析处理等工作所必备之技术主讲内容：①试验

②过电压

③绝缘特性课程特点：抽象、理论性、实践性均较强。作业少、思

考题多。

第一章气体电介质的击穿特性1.1气体中带电质点的产生和消失本节内容的教学目标：

能说明带电质点产生、消失的方式及其特点和作用

作用——促进放电发展

产生：气体原子的激发和电离产生形式（种类）：碰撞游离光游离热游离表面游离⑴碰撞⑵光⑶热电子发射⑷强场发射消失形式：进入电极中和、扩散、复合作用：前两者阻碍放电产生后者双向1.2均匀电场中气体的击穿过程本节教学目标：1、能说明均匀场中气体放电特点2、能解释巴申曲线，能说明P、d对Ub的影响。1.2均匀电场中气体的击穿过程一、均匀场中的放电过程气体放电实验的伏安特性曲线实验分析oa段：电流随电压升高而升高ab段：电流仅取决于外游离因素与电压无关bs段：电压升高碰撞游离增强但仍靠外游离维持(非自持放电)s点后：只靠外加电压就能维持(自持放电)定义：非自持放电：依靠外游离因素才能维持的放电自持放电：不需要外游离因素仅靠电场就能维持的放电称为自持放电（片14）放电过程三阶段：1、电子崩形成阶段——2、电子崩发展阶段→出现表面游离（光游离）→放电自持3、热游离发展—→导电通道接通两极――击穿

自持放电形式：汤逊理论：①均电场、短间隙、低气压；表面游离

自持条件：r(ead-1)>=1流注理论：②长间隙、大气压：光游离；

自持条件：崩中电荷足够多，出现光游离形成流注条件共性：足够的碰撞游离次数概念：非自持放电、自持放电二、巴申定律当气体和电极材料一定时，气隙的击穿电压(Ub)是气压(p)(或气密度）和气隙距离(d)乘积的函数，即Ub=f(pd)幻灯片182、定性分析(1)d一定时幻灯片16

(a)P较小时：↓P→碰撞次数进一步↓→有效碰撞次数↓

→Ub↑(b)P较大时：↑P→平均自由行程↓→碰撞次数↑，不易积由此分析可知：当极间距离d不变时提高气压或降低气压到真空，都可以提高气隙的击穿电压，累足够游离能（只碰撞不游离）→有效碰撞次数↓→Ub↑三、均匀场中气体放电特点：①放电=击穿

②击穿所需时间短③d越大，Ub越大(2)P一定时幻灯片16(a)d较小时：进一步↓d→全程碰撞次数少→无足够(b)d较大时：↑d→E↓→不易游离→Ub↑意义：减小或增大d，都能使击穿电压提高

工程应用：

的碰撞次数→Ub↑1.3极不均匀场中气体的击穿过程本节教学目标：1、能说明不均匀场中气体的放电特点。2、能表述极性效应的具体内容及原因，3、会分析空间电荷对电场的影响。1.3极不均匀场中气体的击穿过程放电特点：一、电晕放电（CoronaDischarges）

二、极性效应(PolarityEffect)放电过程：

1、↑U→电子崩→自持，首先在尖极处自持→电晕放电2、↑U→火花放电→击穿一、电晕现象危害：运用：除尘、改善E分布特点：极不均匀场下，耗能、高频电磁波干扰

二、极性效应

定义：在不对称的极不均匀场中，大曲率电极极性不同时，间隙的击穿电压不相同。即

Ub-→|+>Ub+→|-

分析:

“正尖——负板”：尖极前方空间电荷加强前方电场

放电容易发展间隙击穿电压降低Ub。

“负尖——正板：”故：极不均匀电场放电特点：1）存在稳定的电晕放电，U起始<Uj2）无论尖极极性如何，尖极附近总留下正空间电荷，放电总从尖极开始3）存在极性效应：负尖—正板Uj>正尖——负板Uj思考题：P46:2-2、2-4、2-5、1、大气条件下，Uj随P变化怎么变？为什么？海拔高度对设备外绝缘击穿电压怎么影响？2、棒－棒电场、球－球电场有极性效应吗？3、棒－棒、球－球、正尖－负板、负尖－正板电场四种情况，外界条件相同时，Uj的高低排列顺序如何？1.4持续电压作用下气体的击穿特性（自学）自学要点：

1、什么是持续电压？

2、总结均匀场、稍不均匀场、极不均匀场各自的击穿特点。

3、直流、交流下气隙的击穿特点是什么？

思考题：比较“负棒—正板”及“棒—板”间施加交流电压时谁的击穿电压高？1.5

雷电冲击电压下气体的击穿教学目标：1、能说明雷电冲击波及冲击放电特点2、能说明均匀、不均匀场中气隙的“V-S”特性曲线特点。3、会应用“V-S”特性曲线进行设备绝缘配合。1.5

雷电冲击电压下气体的击穿一、雷电冲击波及其特点：冲击波：①雷电冲击波②操作冲击波标准雷电波：IEC和国标规定：

1.2±0.3/50±0.2特点：高幅值、高陡度、短时间二、冲击放电特点冲击下、击穿需：①足够高U

②足够长时间故冲击波下：Uj>U0

时延：①统计时延ts

②放电形成时延tf均匀场、短间隙：以ts为主极不均匀场、长间隙：以tf为主故冲击放电特点：1）具有时延

2）Uj>U0

三、气隙的“V-S”特性曲线及其特点、应用1、“V-S”特性定义：在一定电压作用下，气隙的击穿电压与击穿时间的关系：Ub=f(tb)“V-S”曲线：Umax=f(tb)

2、“V-S”特性曲线特点：

电场越均匀，“V-S”越平坦极不均匀场：tf长、影响大、陡翘均匀场：各点E几乎相同、无弱场区、时延短。3、应用——绝缘配合绝缘配合要求：①尽量相似②力求平坦四、U50%冲击系数βU50%：多次施加电压，导致气隙击穿概率为50%的外施

电压。物理意义：反映气隙的冲击耐电强度。特

点：处于波尾、与时间无关冲击系数β：

β=U50%/U0小结：

①冲击波特点:②冲击波放电特性:③“V-S”特点及应用:④U50%、β概念习题p462-6、7、8、9、10、111.6影响气体击穿电压的主要因素及

提高气隙击穿场强的方法教学目标：

1、能说明影响气体击穿电压的主要因素有哪些？怎样影响？

2、能说明大气条件对外绝缘放电电压怎样影响？如何换算？

3、能表述提高气隙击穿电压的主要措施。

4、能说明高强度气体（SF6）的电气特性。影响气体介质击穿的主要因素电场均匀度、外施电压种类、间隙距离、环境条件一、电场均匀度：

E越均匀→Uj↑大均匀、稍不均匀场：

1）无极性效应

2）不同波形下Ub相近

3）U起始=Ub极不均匀场：1）显著极性效应、电晕

2）不同波形下，Ub不同，分散性大

3）U起始<

Ub

三、间隙距离：

二、外施电压种类：DC：显著极性效应，Ub与d成线性关系

AC：与正棒—负板电场接近。冲击下：Ub冲与d成线性关系，击穿发生在波尾，放电时间短。极不均匀场：β>1均匀场：β<1四、大气条件的影响：

U=KtU0

Kt:大气校正系数(GB/T16927.1－1997)Kt=KdKhKh:空气湿度校正系数

Kd:空气密度校正系数实际，近似公式：U=δU0

（δ＝0.289P/(276+t)）

结论：δ↑→U↑:δ↑→λ↓→不易游离

Kh↑→U↑:Kh↑→水俘获电子成负离子→↓自由电子数。实际问题：气压P、海拔H的影响，Kh影响不大。

提高气隙击穿场强的方法

途径：①改善电场分布：.改进电极形状

..利用空间电荷畸变电场②削弱游离过程具体措施：（一）、改进电极形状（二）利用空间电荷改善电场分布1、细线效应：细线电晕→导线D↑→改善E分布→Ub↑2、屏障：薄绝缘层→改善电场分布→Ub↑1）适当距离：均匀性↑→Ub↑2）d过近：正电荷削弱前方电场Ub↑3）一定距离下：负电荷加强前方电场Ub（三）高气压应用（四）高真空（五）高强度气体采用卤族元素气体，具高耐电强度特点：1）强电负性

2）分子量大→D大→迁移率小，不易积累动能

3）液化温度低，化学稳定性好运用：缺点：小结：1.7沿面放电教学目标：

1、能说明各典型电场沿面放电特点。

2、能说明影响沿面闪络的因素及提高Us措施。

3、能说明污闪特点及防污措施。

4、能说明合成绝缘子（硅橡胶）的特点及其应用。1.7沿面放电定义：沿着固体介质表面所进行的气体放电。典型电场：片42均匀场弱垂直分量场强垂直分量场（一）均匀场电场特点：放电特点：击穿发生在介质表面、Ub降低原因：1）电极间存气隙→局放→电荷畸变电场→Ub↓2）水分→畸变电场3）介表电阻分布不均→Ub↓冲击下Vs变化小措施：密合、干燥气体下增压电场特点：电力线与介表几乎垂直放电特点：出现滑闪滑闪条件：产生热游离影响因素：1、表面电容C0对Vs的影响：幻灯片45C0越大→电压分布越不均匀→Vs↓r表越大→Vs分布越不均匀→Vs↓2、介质材料吸湿性（大→r表分布不均匀Vs↓）大气相对湿度<40%湿度影响很小大气相对湿度>40%湿度↑→Vs↓

（二）强垂直分量场幻灯片443、闪络距离d：一方面：↑d→Us↑另一方面：↑d→电压分布不均匀→Us↓提高VS措施：1、↓C0：↑绝缘厚度，采用小ε介质2、↓r表：靠近法兰处涂半导体釉幻灯片46(三)弱垂直分量场

电场特点：本身电场极不均匀，电场垂直分量小，主要为平行分量放电特点：无热游离、无滑闪。主要矛盾：本身电场极不均匀提高放电电压措施：均压环等，改善电场分布一、干闪、雨闪1、干闪定义：干燥状态下绝缘子的闪络特点：（1）U干闪由两极间最短充气距离决定

U干闪=U气隙

（2）干闪电压与绝缘子个数不成正比2、雨闪定义：特点：U湿<U干闪措施：加大伞群

U雨闪：决定户外绝缘子外型结构重要因素二、污闪1、定义：重污染地区：盐、水泥、冶炼厂等高盐密区恶劣大气条件：雾、露、雪、毛毛雨表面脏污的绝缘子在受潮情况下的闪络。污闪过程：表面受污、受潮不同→R表分布不均匀，泄漏电流分布不同，电流大处发热多、干燥快→形成高阻干燥带→此处I↓，附近潮区I↑→干燥带扩大→干燥带几乎受全部电压→当E>Ecr→局部闪烁放电→热游离产生局部电弧。若：1）外施电压、弧道电流足以维持局部电弧燃烧→闪络；2）否则→熄灭污闪条件：1、产生局部电弧2、污秽电流能维持局部电弧燃烧影响因素：1、泄漏距离l；2、绝缘子直径D；3、表面电导率；4、电压作用时间防污闪措施:1、↑l；2、减少污源；3、清扫、水冲洗；4、防污涂料；5、防污、半导体釉绝缘子；6、合成绝缘子硅橡胶特点：1、憎水性强、耐污性好、且具有迁移性；2、耐气候变化、耐臭氧、紫外线、电弧；3、重量轻、机械强度高、不破碎、安装方便；4、价贵，寿命短，5-15年寿命。思考作业：2-15、2-16、2-17

第二章电介质的极化、电导和损耗教学目标：

1、能表述“极化”、“绝缘电阻”概念

2、能说明极化的种类和特点

3、能说明介质电导形成的原因及影响因素

4、能说明介损组成，能表述Tanδ的物理意义概述：电介质的概念：

常用的液体介质：变压器油、电容器油、电缆油

常用的固体介质：绝缘纸、纸板、云母、塑料、电瓷、玻璃、硅橡胶表征参数：电导率(绝缘电阻率)γ

介电常数ε

介质损耗角正切tanδ

击穿电场强度

电介质分类：按状态分气体、液体和固体三类2.1电介质的极化一、介质的极化和介电常数1、极化定义

2、介电常数表示极化强弱的一个物理量。极化前：

C0=Q0/U极化后：C=（Q0+△Q）/U

在E作用下，介质中原来彼此中和的正负电荷定向移动，由电场感应的这种移（运）动——极化εr=ε/ε0=Q0+△Q/

Q0极化结果：①产生极性②等值电容、总电荷量增加气体：分子密度小→极化率低→εr=1液体：εr：①中性1.8-2.8

②极性：εr大固体：εr：：①中性：2-10

②极性：3-6或更大

εr与温度、f有关3、极化种类无损极化：①电子式极化：特点：.极化时间很短；...各种频率下均可发生，与外加频率无关；…具有弹性，无损耗；….温度影响不大。

②离子式极化特点：.极化时间稍长；

..各种频率下均可发生，与外加频率无关；

…具有弹性，无损耗；

….有温度影响：T↑→离子结合力↓→极化↑有损极化：①偶极子极化②夹层极化①偶极子极化：③偶极子极化偶极子特点：极化时间较长；非弹性极化，有能耗；频率↑→偶极子来不及转向→极化↓；温度影响：T↑→转向容易→极化↑

T↑→热运动加剧阻碍转向→极化↓t=0+

：(U1/U2)|t=0+=（C2/C1）t=∞：(U1/U2)|t=∞=（G2/G1）若介质均匀：ε1=ε2、r1′=r2′→(U1/U2)|t=0+=(U1/U2)|t=∞若介质不均匀：ε1≠ε2

、r1′≠r2′→(U1/U2)|t=0+≠(U1/U2)|t=∞④夹层极化若C1＞C2G1＜G2则t=0+：U2＞U1t=∞：U2＜U1极化结果：1、等值电容↑2、夹层界面堆积电荷夹层极化特点：1、与分子结构无关2、极化时间长3、有能耗、负温度系数各种极化类型的比较极化类型产生场合极化时间(s)极化原因能量损耗电子式任何电介质10-15

束缚电荷的位移无离子式离子式结构电介质10-13

离子的相对偏移几乎无偶极子式极性电介质10-10～10-2

偶极子的定向排列有夹层介质界面多层介质交界面10-1～数小时自由电荷的移动有空间电荷电极附近2.2介质的电导1、存在电导的原因泄漏电流Ig：介质中少量带电离子在电场作用下定向运动产生。少量带电离子（存在电导的原因）

：①介质本身离解出的带电离子②杂质离解的带电离子2、绝缘电阻定义：R=U/Ig特点：离子电导，具负温度系数3、影响R的因素杂质温度受潮4、工程应用思考题：金属材料的R与介质R的区别

2-3介质的损耗

产生损耗的原因：电导极化局放DC：电导损耗

AC：①电导②极化i=ic+irP=QTanδ=ωcu2Tanδ

W=P+jQ

故：用Tanδ表征介质损耗P二、TanδTanδ物理意义：表征均匀介质单位体积内能量损失大小的参数。

影响因素：1、Tanδ与U的关系：U＜U0：仅电导损耗、极化且与U无关

U＞U0：局放电晕电晕损耗↑2、Tanδ与f、T0C关系：

①Tanδ与T0C关系：中性、弱极性介质：电导损耗为主→Tanδ值随T0C↑而↑T0C＜T10C：↑T0C则：①电导损耗↑

②极化↑→极化损耗↑极性介质：

T10C＜T0C＜T20C：

T0C>T20C：②与f关系：较低f:↑f→极化↑→Tanδ↑较高f:↑f→偶极子转向难→Tanδ↓

工程应用：

1）判断绝缘特性：

受潮、内部缺陷

劣化2）干燥加热3）绝缘结构设计考虑Tanδ，以免局部过热劣化，或热不稳定。思考作业：1-1、1-5、1-6、1-7第三章液体和固体介质的击穿特性

教学目标：1、能说明含杂液体击穿特点及影响Ub因素2、能提出提高液体击穿电压措施3、能说明固介击穿特点；影响因素3.1液体介质的击穿纯净液体：——碰撞理论

击穿特点：E高、受电场分布影响，与T0C无关工程纯液体——小桥理论一、绝缘油击穿机理——小桥理论液体中杂质：气体水纤维碳粒气体：溶解状、悬浮状（气泡）水：溶解状、悬浮状（水珠）、沉渣态小桥的形成：杂质在E作用下，极化（放电）拉长定向排列形成杂质小桥。（1）当小桥贯通两极：因小桥电导大→Ig大、发热→汽化、气泡→沿小桥击穿（2）若小桥未贯通：端部液体中场强大、液体电离分解出气体和汽化气体→气泡贯通两极→小桥上击穿油击穿特点：小桥的产生和发展贯通导致Uj↓二、影响击穿电压因素1、杂质：

含量、特性。电场越均匀、杂质影响越大。

2、温度：①0—600C：↑T0C→水珠溶解度↑

②800C以上：↑T0C→汽化→Uj

↓③0—-50C：冰水、全部悬浮、Uj最低④-50C以下：油粘度↑→小桥不易形成Uj↑3、电压作用时间：含杂液Ub随时间↑而↓。冲击下，杂质影响小4、压力：含气液体，↑P→气体溶解度↑→Ub↑三、提高Uj措施1、↑油品质：过滤、祛气、防潮2、采用油——固介组合绝缘：①覆盖电极：↓绝缘小桥电流，阻碍小桥形成②尖极包绝缘层：占据绝缘区，↑均匀度，↓局放③屏障：阻止小桥形成、↑E均匀度→Ub↑3.2

固体介质的击穿一、固体介质的击穿机理固介特点：非自恢复绝缘体在电场作用下，固体介质可能因以下过程而被击穿：

电过程（电击穿）热过程（热击穿）电化学过程（电化学击穿）

1、电击穿：遵循碰撞理论的击穿特点：1）Uj高

2）放电时间短

3）与周围环境温度无关，击穿后温度不变

4）与电场均匀度有关固介在E作用下，介质内耗能→发热，当发热量＞散热量时，T0C↑→介质分解、劣化→在较低电压下击穿击穿特点：

1）击穿在较长时间下发生

2）与环境温度、本身散热能力有关

3）高频下，Uj很低

4）介质厚度大，散热差→Uj↓长时运行后，介质整体性能↓→击穿在很低电压（工作电压）下发生2、热击穿：3、电化学击穿：特点：

长时间、工作电压下击穿

500400300200100Ub/U0(%)10-110010110210310410510610710810910101011ABC1min

U0为1min耐压

t为时间(min)φ50φ10015.3t(μs)图1－29电工纸板的Ub与电压作用时间t的关系二、影响因素温度、E、电压种类、积累效应、受潮、机械负荷三、提高Uj措施（自学）思考题：3-2、3-3、3-6、3-9、3-103.3电介质老化（自学）

要点：1）老化种类及原因、特点？

2）什么是“8度规则”？

3）受潮对介质绝缘有什么影响？第四章绝缘试验

4.1绝缘电阻和吸收比的测量教学目标：

1、能说明预试类型及试验顺序、常规预试项目

2、能说明测R、Ig能（不能）发现的缺陷，会分析测试结果

3、会画测试接线图并能说明各设备作用

4、能分析测量结果并判断绝缘性能第四章电气设备的绝缘试验概述绝缘缺陷：集中性缺陷分布性缺陷绝缘试验：

1、出厂试验

2、交接试验3、预防性试验：①非破坏性试验②破坏性试验

4、状态监测试验顺序：非破坏、破坏试验时间：投运前、大中小修前后、定期、实时监测常规预试项目：绝缘电阻R∞测量、泄漏电流Ig测量、介质损耗因素Tanδ测量、局放测量交/直流耐压吸收比K1、极化指数K2测量；4.1绝缘电阻和吸收比的测量一、基本依据：带电离子增多，绝缘性能下降R∞减小。015”60”tiR1－泄漏电流2－绝缘良好时的绝缘电阻3－绝缘受潮时的绝缘电阻测R∞

能发现：

整体受潮、贯通的受潮部分贯通的集中性缺陷

局部缺陷

（未贯通的集中性缺陷）适用范围：容量不大的设备判断方法：①同条件下不同相R∞比较

②与同条件下历史记录比较③与规定值比较1、绝缘电阻工程定义：60〞电阻值

绝缘老化不能发现：2、吸收比、极化指数（图）适用条件：较大容量试品工程定义：吸收比K1＝R60〞/R15〞

极化指数K2＝R10m/R1m对一般较大容量试品：K1＞1.3对大型电机、长电缆：K1＞1.5能发现：

整体受潮、脏污、绝缘击穿

不能发现：

（未贯通的集中性缺陷）

局部老化测试方法：常用兆欧表的额定电压：500、1000、2500、5000V等级。原理：电压线圈1产生力矩：M1=I1F1（α）电流线圈2产生力矩：M2=I2F2（α）F1（α）、F2（α）随α而变，平衡时M1=M2而：由此可得：三、测试误差及消除（接线图）1、表面泄漏

——加屏蔽G、表面干净

2、残余电荷

——试前充分放电

（残余电荷与电源同（反）极性→影响R）导则规定：发电机接地放电至少5分钟以上四、测量注意事项（自学）思考作业：4-1、4-2、4-34.2泄漏电流测量教学目标

1、能表述测泄漏电流能（不能）发现的缺陷

2、能画出测试原理接线图、说明接线方式及特点、各设备作用

3、能说明影响测量的主要因素及抑制措施

4、能说明如何判断测试结果4.2泄漏电流测量一、定义：极化结束后流过介质的电流试验特点：

试验电压高、可调、有效性（灵敏度）较高试验电压：35kV及以下设备：10~30KV110kV及以下设备：40KV500KV及以下设备：60KV二、能（不能）发现的缺陷(讨论学生总结)三、判断方法：1、变化值（历史记录、同类设备）

2、规定值（标准、导则、单位规定）

eg：35kv及以上油PT：I≤10μA220kv及以上支持型套管：I不大于5μA3、利用“I——V”曲线判断四、试验接线设计原则：

“三性”1、可行性

2、安全性（人身安全、设备安全）

3、准确性（误差水平，精度）接线接线方式选择：

a:被试品一端接地，另一端接高压特点：安全、误差大b:被试品两端均对地绝缘，微安表接低压侧特点：安全、误差小、设备需对地绝缘C：被试品一端接地，微安表接高压端特殊点：五、影响测试结果因素：（学生讨论总结）六、注意事项（讨论、学生总结）

4-3介质损耗因素Tanδ的测量1、能表述测试Tanδ能（不能）发现的缺陷2、能画出测试原理接线图、说明接线方式及特点、各设备作用3、能说明影响测量的主要因素及抑制措施4、能说明如何判断测试结果一、定义：二、试验特点：灵敏度高Eg:好油EJ1=250KV/CmTanδ1=10-14

坏油EJ2=25KV/CmTanδ2=10-12EJ1/EJ2=1：10而Tanδ1/Tanδ2=1:100三、能（不能）发现的缺陷能发现：

（1）受潮；（2）贯通及未贯通的较大的局部缺陷（较大气隙）不能发现：

（1）非贯穿性的小局部损坏；（2）很小部分绝缘的老化、劣化；四、影响因素：杂散电容、外界电磁场干扰温度、湿度介质表面状况

四、判断：变化值比较：规定值：(GB)：

35KV充油CT：Tanδ%＜3%

充胶CT：Tanδ%＜2%1、测试原理：当电桥平衡时，检流计的电流为0

此时有：代入参数可得：五、tgδ的测量方法及原理——西林电桥(QS1型)为了计算方便，通常取当电源为工频时可得：2、接线方式（适用条件:正接法——试品两端对地绝缘;反接法—试品外壳接地或无法两端对地绝缘）六、测试影响因素理想情况下，电势平衡Tanδ=C4（微法

）但实际：杂散电容、外界电磁场干扰（一）杂散电容 引线对桥臂桥臂对地措施：屏蔽；桥臂至CX引线尽量短，小于10m）（二）外界电磁场干扰1、电场干扰措施：（1）屏蔽（2）倒相法：①若C1、C2（Tanδ1、Tanδ2）相差不大，则取平均值。②若I影响使Tanδ为负，则

C4与R3并Tanδ=ωR3Tanδ%（3）移相法2、磁场干扰附近有漏磁通大的设备——产生ΔU、i措施：（1）远离干扰源（2）转换检流计：正反两极测，取平均值。3、温度、湿度、介质表面状况七、注意事项：（导读：P69~70）思考作业：4-74.4局部放电的测量教学目标：

1、能说明局放试验的目的、测量方法

2、会画脉冲电流法测试局放原理图，并说明各元件作用。

3、了解局放判定方法一、局部放电的产生及测试目的：因此局部放电的测量可以有效地检测出绝缘内部的局部缺陷的存在、发展情况。产生：局放在较低外施电压下发生

电现象：电脉冲、介损、电磁波非电现象：超声波、光、热、气压变化目的：揭示局部缺陷的存在和程度，初步定位，估计老化速度特点：对绝缘无破坏，灵敏反映长时运行后设备绝缘缺陷。测量电检法：测量电脉冲、“Tanδ—V”、无线电干扰法

非电检法：红外线、超生波、色谱、测光法等二、电检法测试：——脉冲电流法1.脉冲电流法基本原理检测原理：通过检测阻抗将脉冲电流i转换为电压，——放大——检测2、检测基本参数：视在放电量q：放电重复率N起始放电电压

熄灭电压

四、测量回路1、回路类型:直接法：串联回路：并联回路：平衡法2、回路选择：若icx>izm

或cx接地部分固定——采用并联回路。否则用串联回路高外界干扰时，用平衡回路3、干扰抑制（1）试验回路附近的干扰：电场、磁场、无线电波等――设置屏障（2）试验回路本身：试验变、引线电晕、接触不良，低压电源局放耦合等措施：电源干扰：1、加低通滤波器

2、用隔离变、无晕变、单独电源

引线端部：无晕环（球）、无晕导杆接地干扰：试验回路采用一点接地

五、局放判定：1、放电量、次数比较2、李萨育图形思考作业：4-11

4.5工频（直流）耐压试验及装置教学目标

1、能说明交、直流耐压试验意义、特点

2、能画出耐压试验接线图，并说明各元件作用

3、能解释容升现象及防止对策，会操作试验

4、能分析试验结果工频耐压1―――

220KV以下设备主作此冲击耐压2―――330KV上直接作此耐压直流耐压3

―――大容量设备感应耐压4概述一、工频耐压试验1、意义：（1）检查绝缘水平，确定欲度（2）、确定能否投运2、接线及设备工频耐压原理接线调压设备

试验变压器

过电流保护装置

测量球隙

被试品进入下一节

过电流保护装置（1）工频试验变压器

4)容量小

工频试验变压器的特点：1）电压高。单相。

2）连续运行时间短，工作温度低3）绝缘裕度小，漏抗较大(短路电流较小)工频耐压所需容量：结构：单双套管两种（半绝缘，全绝缘）串级试验变压器各绕组电压电流关系：T3

T2T1

即第1、2、3级变压器总容量为6P3

装置的利用率为n级装置容量利用率（2）调压器要求：从0开始，均匀调压，输出正弦波（正负半调相同，峰值/）选择：Ue>U试(高Us用串极式)CX可测。一般：绝缘子：100PF，PT、CT：100~1000PF

电力变：3000PF型式：自耦式、移圈式、接触式，感应调压自耦调压器（碳刷）：特点：漏抗小、波形畸变小、容量有限，升压不均匀。移圈式：漏抗大、波形畸变大。优点：容量大、调压均匀接触式调压：自耦式，电刷（银铜合金）沿浇组螺旋式升降

特点：波形畸变小，容量大、调压均匀，从零开始(4)保护电阻

R1

限制过电流和过电压。一般取1Ω/V，并应有足够的热容量，通常用水阻作为保护电阻。

R2

限制球隙放电电流，以防止球隙表面严重灼烧受损（3）、保护球隙：保护被试品，放电电压为试验电压的1.1倍3、试品上电压升高——容升现象回路容性电流在回路电感、电阻上产生压降，使回路输出到被试品端电压高于KU1的现象。措施：1）、在高压侧直接测量

2）、校正4、试验电压及试验时间10KV变压器：U出厂：35KVU预：30KV35KV变压器：U出厂：85KVU预：72KV发电机：U出厂=2Un+3kv

U预=1.3~1.5Vn耐压时间：1分钟，大容量：5分钟5、高压测量：（1）、PT（峰值电压表）、静电电压表（l很小时可测量直流电压、交流电压有效值）（2）球隙器：用于户内实验室：S/D不大于0.5

球隙在峰值放电，测量电压是峰值（3）.电容分压器基本要求：(1)无波形畸变(2)分压比恒定(3)分压器接入对被测电压影响微小

高压臂电容器电容量要小且承受大部分高压及较小损耗一般采用标准电容器；低压臂电容器电容要大，承受电压低，可采用油浸纸电容器、云母电容器等电容分压器的优点：（1）只造成幅值误差，不会引起相角误差。（2）基本上不消耗有功功率，不会造成温升而引起参数的变化造成误差。（4）.高电阻串联微安表测量（5）.电阻分压器6、试验结果判断：无破坏性放电发生——合格三、直流耐压试验直流耐压试验的特点：(1)所需试验设备容量小、重量轻，适于现场试验；(2)“U-I”曲线能有效反映绝缘内部缺陷和受潮状况；但等效性差——介损小、局放小1、意义：对大容量试品作耐压，可发电现局缺陷。2、试验电压，一般US=5Un电机：2~2.5Un3、试验时间：5分钟4、接线:同泄漏思考题：4-13、4-18

第五章雷电及防雷设备5.1雷电的放电过程及参数教学目标：

1、掌握雷电放电特点。

2、了解放电过程及雷电参数；§5-1雷电的放电过程及参数一、雷闪放电过程及其特点过程：先导放电阶段：方向性、电流小、↑速度慢（150km/s）主放电阶段：大电流（几百KA）、高陡度（C的10%～50%）、短时间

特点：方向性、高幅值、高陡度、短时间二、雷电参数1、标准雷电波：1.2±0.3/50±0.2（U）、2.6/50（I）2、雷电通道波阻抗3、雷电流幅值及概率

4、年平均雷暴日、雷电小时§5-2避雷针（线）保护范围教学目标：

1、了解BLZ(BLX)防雷原理，掌握其保护范围计算方法

2、会画保护范围图，会设计直击雷保护方案。§3-2避雷针（线）保护范围基本防雷措施：BLZ(X)、BLQ、接地装置

（思路：疏导、拦截）雷击危害：过电压――破坏绝缘大电流――熔断、冲击动力一、避雷针（BLZ）的防雷作用原理：引雷、泄流结构：接闪器、支撑、接地装置、引线二、单支BLZ保护范围

P：校正系数（规定）：被保护范围内雷击概率<0.1%计算：半高以上(hx≥h/2)：rx=(h-hx)p=pha

半高以下(hx≥h/2)：

rx=(1.5h-2hx)p三、两支避雷针保护范围外侧：同单支避雷针针间：hx平面上：bx=1.5(h0-hx)h0=h-D/7P多支避雷针、BLX保护范围（自学）习题：6-5

§5-3避雷器（一）教学目标

1、掌握避雷器原理，了解BLQ基本类型及其特点

2、掌握SiC阀式BLQ、氧化锌BLQ结构原理及其性能特点

3、了解避雷器特性参数，会选择避雷器§5-3避雷器（一）——：碳化硅（SiC）阀式避雷器

一、BLQ基本原理正常运行时：绝缘体冲击下：导体，要求：泄流、无高残压

易于“V—S”配合

二、基本类型及其特点：保护间歇：特点：“V—S”不易配合，截流、灭弧差

排气式BLQ：灭弧能力有所提高，但仍有截波、“V—S”特性曲线陡峭不易绝缘配合等缺点。

2、工作原理：阀式BLQ：碳化硅（SiC）金属氧化物避雷器（MOA）（ZnO）（一）碳化硅(SiC)BLQ

1、主要结构：火花间歇、阀片

3、阀片特性：优秀的“V-A”特性

U=Ciα

（α：0.2左右）额定电压下：阀片处于高阻区

过电压下：阀片处于低阻区火花间隙：“V-S”平坦，分割电弧，易灭弧。

特点：优秀的“V-A”特性、无截波产生、用于限制雷过电压。局限性：通流能力有限，限制内部过电压受限。

改进型：磁吹式碳化硅避雷器：磁吹式火花间歇、高温阀片特点：更强的灭弧能力、更大的通流容量可用于部分内部过电压保护。4、主要电气参数：

灭弧电压：中性点直接接地系统：≥80％线电压中性不接地系统：≥100％－110％线电压

工频放电电压、冲电放电电压、残压、保护比、通流容量小结：各避雷器特点、SiC避雷器结构、原理、主要参数、特点。5.3避雷器（二）

教学目标1、掌握氧化锌避雷器结构特点、特性参数

2、能说明氧化锌避雷器的性能特点及应用优势。§5-3避雷器（二）氧化锌避雷器（MOA）1、结构：FP2、作用原理：

工作电压下：绝缘体过电压下:导体阀片特点：优秀的非线性

V=Ciα

（α：0.02左右）

3、特性参数：额定电压：Un

最大长期工作电压:

工频参考电压：1mA下的阀片电压

保护比B=4、性能特点：①无火花间歇②无灭弧问题、无续流：1）可用于直流系统2）承受多重雷击

3）可用于SF6组合电器③有预“放电”：

1）可↓设备冲击过电压

2）可用于大容量电容器组保护④缺点：长期工作，老化，Ig↑，需定期监测5.4接地装置

教学目标1、掌握防雷接地概念，能说明防雷接地特点。

2、了解接地电阻计算方法，掌握影响接地电阻因素§5.4防雷接地

一、基本概念及类型

1、接地：

工作接地：＜10Ω

保护接地：＜10Ω静电接地（防静电产生火花的接地）R＜1000Ω防雷接地：＜10Ω2、接地电阻：3、接触电压4、跨步电压

二、计算1、工频下接地电阻：自学（P2---P17）2、冲击接地特点：

雷电流的高幅值——火花效应

雷电流的高陡度——电感效应Rch≠RIRch=αRI

α：冲击系数

地网特点：水平接地体、垂直接地体地网总接地电阻：

思考题：1、2、3问题：什么时候α＞1？什么时候α<1？分析实际问题（如图），线路闪络，为何？第六章输电线路的防雷保护6.1无损单导线线路中的波过程教学目标：

1、能表述电磁波在线路上的传播特点、性质

2、能表述波阻抗的基本概念及与“电阻”区别

3、能表述波的折、反射特点，会计算波的折、反射电压、电流。第六章输电线路的防雷保护绪论一、线路雷过电压类型及防雷原则1、过压类型：

感应过压直击过压

击线路击杆顶击避雷线档距中央2、防雷原则——四道防线：防直击防闪络防建立工频电弧防供电中断二、线路防雷性能指标参数

1、耐雷水平

2、雷击跳闸率6.1无损单导线线路中的波过程1、波过程：导线合闸于直流源故：波过程：电压电流在线路上以波的形式按一定速度、沿一定方向传播；电压波、电流波沿线路的流动过程——电磁波传播过程2、波速、波阻抗设单位长度线路LO、CO，合闸后，经t到x点X点：

CX=CO×XLX=LO×X经时间t在X点有：

COX×U=i×tLOX×i=U×t①消去X、t得：ZC=√LO/CO

ZC：反映同方向电压波、电流波的波阻架空线：280~500欧姆；电缆：几十欧姆；绕组：上千欧姆②消去U、i得V=1/√LOCO

架空线：V=3×108m/s=C

电缆：V=1/2C特点：①U、i波以一定速度，按一定方向传播。②波阻抗与一数值相等的集参数电阻等效，但其不消耗能量，与长度又无关，只与LO、CO有关。3、前行波、反行波：前行波：沿x增加方向传播的波反行波：沿x减少方向传播的波规定：前行波波阻抗为“＋”（u、i同号）反行波波阻抗为“－”（u、i反号）故：波阻抗Z特点:1）表示同一方向u、i波的比值，当同时有前行波、反行波时，总的u、i之比不等于波阻抗。2)电磁波是以电磁场能量的形式储存于线路周围介质，而不是被消耗掉3）Z只与L0、C0有关，与线路长度无关4）Z有正负

4、波的折反射一、波的折、反射：在交界点发生能量重新分配——折反射由能量守恒得：当Z2中无反向波时：

讨论：得等值图等值原则：

1）线路波阻Z1用与其等值的电阻代替。

2）用入射电压波的两倍2U0作为等值电源（其中U0可为任意波）。

3）Z2可以是任意阻抗。等值条件：Z2中无反行波

§6-2行波通过串联电感和并联电容教学目标：

1、能说明波通过串联电感、并联电容后波形变化情况（特点）

2、会计算波通过串联电感、并联电容后的最大陡度。§6-2行波通过串联电感和并联电容、波通过串联电感波的解：故：波经L之后，从RT波→指数波。波头陡度

降低陡度最大值：另：定性分析t=0+,：iL=0：L相当于开路发生正的全反射随t↑→iL渐建立，→iLz2渐↑（uA渐↑，波头缓）t=∞：L短路，uA=аu1二、波经过并联电容C与串L同理：波经过并联电容C后：波头变缓，从直角波→指数波

②

t=0时有最大陡度：结论：1）波经过串联电感（并联电容）后，波头陡度↓，其陡度与L(c)有关。L(c)越大→陡度越小。2）在无穷长RT波作用下，LC对稳态值无影响。波通过L后，其最大陡度受Z2影响，而从C旁经过，最大陡度与Z2无关3）侵入波波头陡度越大→LR作用越小，振荡越剧烈→最大电位点电位梯度越大。故：截波对变压器绕组危害越大。6.3输电线路的感应雷过电压一、感应过电压

定性分析：BLX对感应过压有屏蔽

作用定量分析：无BLX时：

Ugd=（1-K）Ug有BLX时：故：BLX（或架空地线）可使导线感应过压↓（1-K）倍

感应过电压特点：上升速度较慢、幅值≤500KV（仅对35KV及以下系统有威胁）

6.3输电线路的直击雷过电压及耐雷水平教学目标：

1、了解线路的直击雷过电压及其耐雷水平计算方法、掌握其特点2、掌握耐雷水平与雷击跳闸率影响因素3、掌握线路防雷基本措施6.3输电线路的直击雷过电压及耐雷水平一、直击雷过电压定义：(1)直击（击线路）、绕击1、雷击点电压：UA=IZ0ZC/(2Z0+ZC)2、耐雷水平：I2=U50%(2Z0+ZC)/Z0ZC

故：直击耐雷水平很低(2)击杆顶时：耐雷水平：各级电压线路应有的耐雷水平额定电压/kV35110220500耐雷水平/kA20－3040－7575－110125－175雷电流超过耐雷水平的概率（％）59－4635－146—143.8－1影响因素：β、Lgt、Rch、K4.4雷击跳闸率及防雷措施

一、引起跳闸可能的过压：直击——绕击（1）击杆顶——反击（2）击避雷线档距中央——（3）感应过压——（4）110KV以上线路：主要是（1）（2）

二、计算

n=n1+n2

n1=N.g.P1.ηη=（4.5E0.75—14）%n2=N1.Pa.P2.η三、影响因素：（耐雷水平、雷击跳闸率）

β、Lgt、Rch、K、线路绝缘水平、E架空输电线路典型杆塔的雷击跳闸率电压等级/kV35110220500平原跳闸率/(次/百公里·年）0.830.250.081山区跳闸率/(次/百公里·年）1.18－2.010.43－0.950.17－0.42四、线路防雷措施

（学生总结）：

要点：（1）QLX在线路防雷中作（2）R地影响（3）消弧线圈在防雷中怎么起作用？

5.1发电厂及变电站直击雷保护教学目标：

1、能说明发电厂、变电所直击雷保护原则；

2、能说明独立避雷针、架构避雷针安装原则及与周围物体距离的要求。

7.1发电厂及变电站直击雷保护教学目标：

1、能说明发电厂、变电所直击雷保护原则；

2、能说明独立避雷针、架构避雷针安装原则及与周围物体距离的要求。

第七章发电厂及变电站的防雷保护第七章发电厂及变电站的防雷保护LightningProtectionInPowerPlantAndSubstation概述：雷害来源：直击、感应、侵入波防护内容：

直击雷防护（DirectLightningStrikeShielding）侵入波防护(IntrudeWave)重要设备防护5.1发、变电站直击雷防护

(DirectLightningStrikeShielding)

一、直击雷防护原则：a）所有物体均在保护范围内b）避雷针落雷时，不对被保护物体反击二、独立避雷针(LightningRod)结构：接闪器、独立支架、独立接地体安装原则：不反击（空中、地中）

得：Sk＞0.3Rch＋0.1hSd>0.3Rch

一般情况下：Sk不应小于5m,Sd不应小于3m。三、架构避雷针安装原则：不反击110及以上配电装置可装，但有条件：《过电压保护设计技术规程》规定：

1）加集中接地极

2）主变门型架上不装3）接地点离主变接地点地中电气距离不小于15m四、变电站直击雷保护设计（学生讨论）：归纳设计步骤。结合规程，讨论练习设计7-2变电站侵入保护（一）教学目标：1、能说明侵入波保护包括哪些内容？各自的作用是什么？2、能分析说明影响避雷器保护距离的因素侵入波来源：7-2变电站侵入保护（一）沿线侵入侵入波保护基础：Umax<=U线50％

、侵入波保护内容及保护任务（作用）：基本保护——避雷器(LightningArresters)

作用：限压

辅助保护——进线段：↓I＜一定值（5KA）↓a＜一定值（一）避雷器的保护作用、保护距离1）避雷器动作后的端电压：当l＝0时：UBM＝U残

当l≠0时：UBM＝U残＋2al/v

l越大，UBM越大。

（一）避雷器的保护作用、保护距离

1）作用：限压基本保护——避雷器

作用：限压

辅助保护——进线段：↓I＜一定值（5KA）↓a＜一定值2）避雷器的保护距离（最大允许距离）：内容侵入波陡度变压器多次截波耐压避雷器残压波速

故：lm与a、Uj、Uc有等关、还与母线上的进出线有关。e.g：220kV：当a＝1.5kV/m：一回进线：lm＝100m

两回进线：lm＝160m（二）、（发）变电站避雷器的配置：

各段母线上均装设避雷器2.保护裕度小的重要设备（如:变压器）:单独配置。思考题：8-1、8-3、8-4小结：（学生归纳、总结）

1、（发）变电站直击雷防护：保护原则、独立避雷针、架构避雷针安装原则、方法

2、变电站直击雷防护设计方法

7.3变电站侵入波防护（二）——进线段保护教学目标：

1、能说明变电站进线段保护的作用。

2、会画变电站进线段保护接线图，能说明各元件作用。35KV未全线架设避雷线变电站进线段保护接线：7.3变电站侵入波防护（二）

——进线段保护一、进线段保护的目的（作用）降低侵入波幅值、陡度：降低雷电流幅值I到一定值（5KA\10KA）以下；降低侵