《高电压工程》学习包

实用文档《高电压工程》学习包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。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1—3，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。可用流注理论解释。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，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。实用文档2)A．碰撞游离B．表面游离C．光游离D．电荷畸变电场先导通道的形成是以的出现为特征。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______型绝缘子具有损坏后“自爆”的特性。A.电工陶瓷B.钢化玻璃C.硅橡胶D.乙丙橡胶以下哪个不是发生污闪最危险的气象条件？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3km~10km地区，在污闪季节中潮湿多雾但雨量较少，其线路盐密为mg/cm2。A.≤0.03B.>0.03~0.06C.>0.06~0.10D.>0.10~0.25以下哪种材料具有憎水性？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－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。317)标准参考大气条件为：温度t020C，压力b00kPa，绝对湿度h11g/m越易吸湿的固体，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、计算问答题简要论述汤逊放电理论。为什么棒－板间隙中棒为正极性时电晕起始电压比负极性时略高？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30C，湿球温度t湿25C，气压99.8kPa的大气条件下，问其正极性50%操作冲击击穿电压U50夏为多少kV?（空气相对密度0.95）某母线支柱绝缘子拟用于海拔4500m的高原地区的35kV变电站，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实用文档二、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、101.318、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(α为一个电子在电场作用下移动单位行程所发生的碰as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(eas-1)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U50标准=1300kV查《高电压工程》65页图3-2可得空气绝对湿度h20g/m3。从而h/21,再由图3-1求得实用文档gUb1参数K1.1。求得参数500LK=1300/（500×4×0.95×1.1）=0.62，于是由图3-3得指数mW0.34。空气密度校正因数K1m0.950.340.9827湿度校正因数K2KW1.10.341.033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K1K213000.98271.0331320kV25、查《高电压工程》附录A中的表A-2，亦即GB311.1-1997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UKaU0U0100104154kV1.1H1041.14500气体间隙的击穿强度.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：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，造成电晕起始电压提高。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：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，容易形成自持放电，所以其电晕起始电压较低。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.雷电冲击电压下气隙的击穿特性1.标准波形实用文档几个参数波头时间T1：T1=(1.230%)μs波长时间T2:T2=(5020%)μs标准波形符表示2.放电时延1.2/50s(1).间隙击穿要满足二个条件一定的电压幅值一定的电压作用时间(2).统计时延ts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tL50%冲击放电电压U50%放电概率为50%时的冲击放电电压50%冲击放电电压与静态放电压的比值称为绝缘的冲击系数β伏秒特性定义同一波形、不同幅值的冲击电压下U，间隙上出现的电压最大值和放电时间的关系曲线50%(2)曲线求取方法U0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线.实用文档.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=101.3kpa温度 200C湿度 f0=11g/m3相对密度的影响相对密度=0.289----当在0.95到1.05之间时,空气间隙的击穿电压U与成正比U= U0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.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=kaU0四. 提高气体间隙绝缘强度的方法k

11.1

H1000.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改善电场分布的措施(1).改变电极形状(2).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倍削弱游离因素的措施(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。实用文档(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. 气体中的沿面放电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.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.其原因固体介质与电极表面没有完全密合而存在微小气隙,或者介面有裂纹.介质表面不可能绝对光滑,使表面电场不均匀.介质表面电阻不均匀使电场分布不均匀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,使电场不均匀极不均匀电场具有强法线分量时的沿面放电放电发展特点电晕放电线状火花放电滑闪放电闪络放电影响沿面放电因素分析固体介质厚度越小，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；同理，固体介质的体积电阻越小，沿面闪络电压越低固体介质表面电阻减少，可降低沿面的最大电场强度，从而提高沿面闪络电压(3).提高沿面闪络电压措施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著降低沿面闪络电压，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实用文档绝缘子串的电压分布000分析结果绝缘子片数越多，电压分布越不均匀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).加强绝缘和采用防污绝缘子(4).采用半导体釉绝缘子实用文档第2章 习题及答案一、选择题SF6气体具有较高绝缘强度的主要原因之一是______。A．无色无味性 B．不燃性 C．无腐蚀性 D．电负性冲击系数是______放电电压与静态放电电压之比。A．25% B．50% C．75% D．100%在高气压下，气隙的击穿电压和电极表面______有很大关系A．粗糙度 B．面积 C．电场分布 D．形状雷电流具有冲击波形的特点：______。A．缓慢上升，平缓下降 B．缓慢上升，快速下降C．迅速上升，平缓下降 D．迅速上升，快速下降5) 在极不均匀电场中，正极性击穿电压比负极性击穿电压 ______。A.．小 B．大 C．相等 D．不确定二、填空题我国国家标准规定的标准操作冲击波形成______s。极不均匀电场中，屏障的作用是由于其对______的阻挡作用，造成电场分布的改变。8) 下行的负极性雷通常可分为 3个主要阶段： 、 、 。调整电场的方法：______电极曲率半径、改善电极边缘、使电极具有最佳外形三、计算问答题保护设备与被保护设备的伏秒特性应如何配合？为什么？11) 某1000kV工频试验变压器，套管顶部为球形电极，球心距离四周墙壁均约5m，问球电极直径至少要多大才能保证在标准参考大气条件下，当变压器升压到1000kV额定电压时，球电极不发生电晕放电？一些卤族元素化合物（如SF6）具有高电气强度的原因是什么？一、选择题1、D2、B3、A4、C5、A二、填空题6、250/2500 7 、空间电荷 8 、先导、主放电、余光 9 、增大三、计算问答题10、保护设备的伏秒特性应始终低于被保护设备的伏秒特性。这样，当有一过电压作用于两设备时，总是保护设备先击穿，进而限制了过电压幅值，保护了被保护设备11、此球形电极与四周墙壁大致等距离，可按照上述的同心球电极结构来考虑。变压器的球电极为同心球的内电极，四周墙壁为同心球的外电极。按题意须保证点要求升压到1000kV（有效值）时，球电极表面最大场强Emax小于球电极的电晕起始场强E0，即保证RU24(1 1/ r )r(R r)将U=1414V峰值，R=500cm， 1代入此不等式，算得 r=60cm时球电极表面最大场强实用文档Emax=26.7kV/cm，小于同心球内电极的电晕起始场强 E0=27.1kV/cm。球电极的起始电晕电压Uc=1012kV＞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。12、（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。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CE>CL，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）防止污闪的措施实用文档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），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，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。实用文档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 4 、电压的类型5、积累效应 6 、受潮7、机械负荷第4章 习题及答案一、选择题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______，强极性电介质有______。A.HB.NC.O2D.COE.CH4F.空气222G.水H.酒精I.变压器油J.蓖麻油按照国家标准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______。A.90 B.105 C.120 D.130 E.155 F.180二、填空题影响液体电介质击穿电压的因素有______、______、______、______、______。固体介质的击穿形势有______、______、______。电介质是指______，根据化学结构可以将其分成______、______、______。电介质极化的基本形式有______、______、______、______、______。介质损失角正切的计算公式是_______，tan表示______。一般来说，标准电容器采用______绝缘，电力电容器采用______绝缘，为什么？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 ______。介质热老化的程度主要是由______和_______来决定的。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______。纯净液体介质的击穿理论分为______和_______。影响固体介质击穿电压的主要因素有______、______、______、______、______。三、计算问答题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、A,B,C,D,E,FIH,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

离子性电介质实用文档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。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 tgδ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）i：34）介质中的总电流i=i1+i2+i3当t趋于无穷大时，i=i3（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）的结构和工作原理实用文档结构：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、测吸收比吸收比K：用兆欧表测量15s和60s时的绝缘电阻值，即 R15和R60。吸收比K=R60/R15，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（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 tgδ的测量1、测量tgδ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tgδ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ZC

X—被试品4—可调电容R3—可调电阻电桥平衡时：tgδ=C4 （f=50HZ）3、试验接线（1）正接法：图2—8(a），被试品两端对地绝缘，实验室采用，安全2、反接法：图2—8(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、测量过程实用文档西林电桥的使用：第5章 习题及答案一、选择题下面的选项中，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击耐压试验

E.H. 雷电冲二、填空题根据绝缘特征的诊断规则的不同，可将诊断方法可以分为______、______、______。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______。测量泄漏电流的方法有______和_______。其中______测量泄漏电流更好，因为______。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______。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？10)如图所示，介质的三电容模型，试推导说明视在放电电荷量q与介质中真实放电电荷qr之间的关系,要求写出推导过程。一、选择题1、ADEG

BCFH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8、 直流 交流 雷电过电压 操作冲击波

Z实用文档三、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）qqrCb/(CgCb)电气设备绝缘的高电压试验一、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 2—9）（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=5~750KVA），变比大试验变压器的型号如：YDJ—5/50表示：5KVA，50/0.23KV（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0.5B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交流峰值电压表的类型有：实用文档电容电流整流测量电压峰值整流的充电电压测量电压峰值有源数字式峰值电压表无源数字式峰值电压表关于以下对测量不确定度的要求，说法正确的是：对交流电压的测量，有效值的总不确定度应在±3％范围内对直流电压的测量，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±4％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。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＞＞R2 B．C1＞＞C2、R1＜＜R2C．C1＜＜C2、R1＞＞R2 D．C1＜＜C2、R1＜＜R2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？A球隙必须串有很大阻值的保护电阻串接电阻越大越好一般规定串联的电阻不超过500Ω冲击放电时间很短，不需要保护球面。电容分压器的低压臂的合理结构是______。低压臂电容的内电感必须很小应该用同轴插头，插入低压臂的屏蔽箱电缆输入端应尽可能靠近电容C2的两极。abc环路线应该比较长标准规定的认可的冲击电压测量系统的要求是：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0.5s Tc2s时，测量冲击截波的总不确定度在±5％范围内C当截断时间Tc2s时，测量冲击电压截波的总不确定度在±4％范围内D测量冲击波形时间参数的总不确定度在±15％范围内8) 光电测量系统有哪几种调制方式：A幅度－光强度调制（AM－IM）B调频－光强度调制（FM－IM）C数字脉冲调制D利用光电效应二、填空题交流高电压试验设备主要是指______。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______来选择。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______。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______。实用文档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______。用高压静电电压表测量稳态高电压的优点是______；缺点是______。冲击电压发生器的原理是______。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_________冲击电流的试验设备的功用是______。测量冲击大电流的仪器有______和______。实验室测量冲击高电压的方法有______。影响球隙测量电压的可靠性的因素有______和______。常用的冲击电压分压器有______。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、计算问答题一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4MΩ，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。压充电标准电容器有什么功用？高压直流分压器的选择原则是什么？29)35kV电力变压P器，5Pa在大气条t27件1.0510为，℃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。高压实验室中被用来测量交流高电压的方法常用的有几种？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？某冲击电压发生器的等效电路如图8-13所示。已知C1为20nF，C2为2nF，阻尼电阻Rd为100Ω,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R,Rt。f冲击电流波形有哪两类？对两类冲击波，中国和IEC标准怎么规定的？简述冲击电流发生器的基本原理。名词解释：50％放电电压简述对冲击电压测量系统响应特性的要求。实用文档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？简述高电压试验时的抗干扰措施。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？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1、ABCD 2 、ABC 3 、A4、B 5 、B 6 、ACD 7、ABC8、ABCD二、填空题9、高电压试验变压器10、PnIsUn11、使几台变压器高压绕组的电压相叠加Wn(n1)3～412、2W试＝22W装n（n1)0.110%13、2014、稳态性的电压升高瞬态性的电压升高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 2L/[C1C2/(C1C2]20、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A1[(R1Ce)2/1801[(23.1450410610001012)2/180]0.9912相角误差arctan(R1Ce/6)11.82热耗的功率值PU2/R(100103)2/41062500W27、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0.5mA。一般I1选择在0.5mA～2mA之间。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U0 (1.05~1.15)Us实用文档应为若取 U0 1.05Us 1.05 72 2 106.9(kV,最大值）也就是说，球隙的实际放电电压等于106.9kV(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U0即U027327106.9105.7(kV,最大值）0.2891050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' 0.2891050U0 105 106.2(kV，最大值）30、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。I2fCU1031012P2fCU21032504000400200.96(kVA)5.024104(A)31、利用气体放电测量交流高电压，例如静电电压表；利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。32、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：Tf3.24(RdRf)C1C2/(C1C2)1.2sTt0.693(RdRt)(C1C2)50sC120nFC22nF解得Rf＝103ΩRt=3179.5Ω34、第一类：电流从零值以较短的时间上升到峰值，然后以近似指数规律或强阻尼正弦波形下降到零。第二类冲击电流波形近似为方波。35、第一类波形，中国和IEC标准规定了4种该类冲击波，即1μs/20μs，4μs/10μs,8μs/20μs和30μs/80μs冲击电流波。第二类规定的冲击电流波形峰值持续时间规定为 500s，1000μs，2000μs，或者2000μs与3200μs之间。36、由一组高压大电容量的电容器，先通过直流高压并联充电，充电时间为几十秒到几分；然后通过触发球隙的击穿，并联地对试品放电，从而在试品上流过冲击大电流。37、球隙的冲击放电电压是有分散性的，球隙的50％放电电压是指在此电压作用下，相应的球间隙距离的放电概率为50％38、标准规定：对于认可的冲击电压测量系统，在测量波前时间为Tf的雷电标准冲击电压时，它的过冲β和部分阶跃响应时间Tα与Tf的比值，应处在图9-13中的剖面线所划的范围以内。测量波前截断波时，除了要满足这一要求外，还规定了实验阶跃响应时间NT和部分响应时间Tα应满足另一附加要求。即 T 0.03TcTN0.03Tc。当考虑测量雷电冲击电压时，要求它的部分响应时间T30ns，而且实验响应时间TN15ns。当考虑测量雷电冲击电压波前截波时，要求T20ns，而TN10ns。39、测量用的射频同轴电缆外皮中通过的瞬态电流引起的干扰，间隙放电时产生的空间电磁实用文档辐射，仪器电源线引入的干扰40、改善接地回线；实验室采用全屏蔽；专为应用于高压测试中的通用数字示波器及其附属设备建一小屏蔽室或屏蔽盒；分压器应置于紧靠集中接地极的地点，并以最短的连线相接；由分压器到测量仪器敷设宽度较大的金属板或金属带作为接地连线；测量电缆采取两端匹配的接线方式；测量电缆长度应尽可能短；采用双屏蔽同轴电缆，或在单屏蔽同轴电缆外再套一金属管，甚至在双屏蔽同轴电缆外再套金属管；在测量电缆上加设共模抑制器；提高传递信号环节的信噪比。41、答：第一个半波持续的时间取决于铁心饱和出现的时刻，也就是取决于饱和磁通量和初始磁通量的差值。理论上说，做了第一次操作波试验后，铁心上会留下同向剩磁，在做第二次同极性操作波试验时，波长会有所缩短。42、答：电路的 U随级数n的平方倍关系上升，U随n的立方倍关系上升。当级数n超过一定值时，再增加 n也无助于输出电压的增加，而元件数量和整个结构高度去会随 n而正比上升。线路和绕组中的波过程过电压的概念超过额定的最高运行电压称为过电压过电压（1）大气过电压a直击雷过电压b 感应雷过电压（2）内部过电压a操作过电压操作过电压.波过程的一些物理概念什么是波过程波是怎样沿着导线传布的波阻抗Z u L0C0.波动方程线路上点在时间的电压和电流的波动方程2u2ux2L0Cot22i2ix2L0C0t2波动方程的通解u(x,t) uq(x t) uf(x t) u ui(x,t) iq(x t) if(x t) i i波动方程通解的物理意义(1).电压和电流均有两个部分组成：前行波和反行波(2).电压与电流的方向的规定实用文档(3).关于波阻抗的特点表示同一方向电压波与电流波大小的比值，电磁波通过Z时，以电磁波的形式储存在周围介质中；导线上既有前行波又有反行波时，Z≠U/Ic.Z的数值与线路长度无关.行波的折射与反射1.折射与反射(1).折射波与反射波电压波折射系数2Z2Z1 Z2 0 2电压波反射系数Z2 Z1Z1 Z2 1 1与 之间的关系1(2). 几种特殊条件下的折、反射波线路末端开路线路末端短路线路末端接负截电阻R彼德逊法则实用文档要计算分布参数线路上节点的电压可用集中参数等值电路计算：线路波阻抗用数值相等的集中参数等值电阻代替把线路上的入射电压波的两倍作为等值电压源.行波通过串联电感和并联电容1.通过串联电感回路方程：2U1qi2q(Z1di2qZ2)Ldt解得：2Uti2q1q(1eT)Z1Z2LTZ1 Z2于是： tu2q i2qZ2 U1q(1 eT)它有二个部分组成：一部分是与时间无关的强制分量；另一部分为随时间而衰减的自由分量当t=0时u2q0,i2q0t时2Zu2q2U1qU1qZ1Z2i2q2U1qZ1Z2通过电感后折射波的陡度：du2q最大陡度出现在 t=0时：dtdu2qdl折射波电压、电流随时间变化在A点反射波电压和电流因为di2qu2qLdtuAu1qu1f

实用文档t2U1qZ2eTLdu2qdt2Z2U1qmaxmaxLdtdl可得Z1U1qtu1fZ22Z1U1qeTZ1Z2Z1Z2当t=0u1fU1q此时uAu1qu1f2U1f波到达电感瞬间，在线圈首端的电压将上升到入射波电压两倍当t→∞u1fZ2Z1U1qU1qZ1Z2此时uAu1qu1f2Z1U1quBZ1Z2时间很长以后，达到稳定值反射波电流u1fZ2Z1U1q2U1qti1feTZ1Z1Z2Z1Z1Z2t=0i1f0t→∞i1fZ2Z1U1qZ1Z2Z1实用文档反射波电压、电流随时间变化通过并联电容回路方程2U1q

i1Z1

i2qZ2i1

i2q

C

du2qdt

i2q

CZ2

di2qdt解得：ti2q 2U1q (1 eT)Z1 Z2tu2q

i2qZ2

U1q(1

eT)Z2Z1Z1Z22Z2Z1Z2当t=0时：u2q 0,i2q 0t时实用文档2Z2u2q u1q U1qZ1 Z2i2q2U1qZ1Z2经过并联电容时，折射波的陡度：tdu2q2U1qeTdtZ1Cdu2q2U1q最大陡度出现在t=0时：dtmaxZ1C最大空间陡度：

du2q

max

2U1qdl

Z1C折射波电压、电流随时间变化反射波电压、电流Z2Z1U1q2Z2tu1fU1qeTZ1Z2Z1Z2(Z2Z1)U1q2Z2U1qti1feT(Z1Z2)Z1Z1Z2Z1当t=0时u1fu2qi1fi1qiAi1qi1f2i1q当t→∞时u1fZ2Z1U1qU1qZ1Z2i1fZ2Z1U1qZ1Z2Z1uAU1q实用文档反射波电压、电流随时间变化五.行波的多次折、反射用网格法计算波的折、反射0tl0u2q0l0t3l0u2q12U03l0t5l05l07l0tu2qu21q2U22012U102112U2012U10212U0tu2q U0串联三导线典型参数配合时波过程的特点(1).Z1ZlZ2(2).(3). Z1ZlZ2 ZlZ1 Zl Z2实用文档(4). Z1 ZlZ2 Zl.行波在平行多导线系统中的传播1.多导线系统的电压、电流方程自电位系数ukkk q1q2 qk1 qk1 qn 0qk1ln2hk20rrk互电位系数ukkn qn q1q2 qk qn101dkn'knln20rdkn自波阻抗Zkk2hk60lnrk互波阻抗Zkn60lndkn'dkn耦合系数k两导线系统k12

Z21Z11实用文档多导线系统.线路上行波的衰减和变形1.冲击电晕的形成和特点2.电晕对导线上波过程的影响(1).使导线的耦合系数增大(2).使导线的波阻抗和波速减小(3).使波在传播过程中幅值衰减，波形畸变l(0.50.008u)h.变压器绕组中的波过程1.简化等值电路绕组中初始电压分布(1).绕组末端接地sh(l x)u U0shl实用文档(2).绕组末端开路绕组首端处：u=U0绕组末端处：k0duxl0dx(3).变压器的入口电容CTQx01k0duU0U0dxx0k0C0lk0CKl绕组中的稳态电压分布(1).绕组末端接地uU0x1(2).绕组末端开路luU0

k0U0U0xlxuU0eU0eldux0U0Uoldxl三相绕组中的波过程(1).中性点接地的星形接线(2).性点不接地的星形接线实用文档(3).三角形接线三相同时进波冲击电压在绕组间的传递第7章 习题及答案一、选择题1) 波在线路上传播，当末端短路时，以下关于反射描述正确的是 ______。A． 电流为0，电压增大一倍B． 电压为0，电流增大一倍C． 电流不变，电压增大一倍D． 电压不变，电流增大一倍实用文档下列表述中，对波阻抗描述不正确的是______。A．波阻抗是前行波电压与前行波电流之比B．对于电源来说波阻抗与电阻是等效的C．线路越长，波阻抗越大D．波阻抗的大小与线路的几何尺寸有关减少绝缘介质的介电常数可以______电缆中电磁波的传播速度。A．降低 B ．提高 C ．不改变 D．不一定二、填空题电磁波沿架空线路的传播速度为______。传输线路的波阻抗与______和______有关，与线路长度无关。在末端开路的情况下，波发生反射后，导线上的电压会______。波传输时，发生衰减的主要原因是______、______、______。Z1、Z2两不同波阻抗的长线相连于A点，行波在A点将发生折射与反射，反射系数的β取值范围为______。三、计算问答题简述波传播过程的反射和折射。波阻抗与集中参数电阻本质上有什么不同？彼得逊法则的内容、应用和需注意的地方。一、选择题1、A2、C3、B二、填空题4、3×108m/s5、单位长度电感L0和电容C06、提高一倍7、导线电阻和线路对地电导大地电阻和地中电流等值深度的影响冲击电晕的影响8、－1≤β≤1三、计算问答题9、当波沿传输线路传播，遇到线路参数发生突变，即有波阻抗发生突变的节点时，会在波阻抗发生突变的节点上产生折射与反射。10、（1）波阻抗表示同一方向的电压波与电流波的比值，电磁波通过波阻抗为 Z的导线时，能量以电能、磁能的方式储存在周围介质中，而不是被消耗掉。 （2）若导线上前行波与反行波同时存在时，则导线上总电压与总电流的比值不再等于波阻抗（ 3）波阻抗Z的数值只取决于导线单位长度的电感和电容，与线路长度无关。（4）为了区别不同方向的流动波，波阻抗有正、负号。11、在计算线路中一点的电压时，可以将分布电路等值为集中参数电路：线路的波阻抗用数值相等的电阻来代替，把入射波的2倍作为等值电压源。这就是计算节点电压的等值电路法则，也称彼得逊法则。利用这一法则，可以把分布参数电路中波过程的许多问题简化成一些集中参数电路的暂态计算。但必须注意，如果Z1,Z2是有限长度线路的波阻抗，则上述等值电路只适用于在Z1，Z2端部的反射波尚未回到节点以前的时间内。实用文档雷电及防雷装置一、气体间隙二、避雷器1、避雷器的作用：它是一种保护电器。用于防止侵人波过电压。2、对避雷器的要求（1）当电压超过一定值时，避雷器动作（放电）（2）过电压消失后，避雷器迅速切断工频电弧。三、避雷器的类型：1、管型避雷器2、阀型避雷器3、磁吹避雷器4、氧化锌避雷器四、阀型避雷器：1、结构：主要由火花间隙和阀片组成。1） 火花间隙用于切断工频续流。2）阀片：是一种非线性电阻。雷电流作用下，阀片呈低阻值，限制残压；对工频续流，阀片工作在高阻值区，限制工频续流，有利于灭电弧。2、工作原理：（1）正常时，由于火花间隙的作用，导线对地绝缘；（2）当过电压作用时，间隙被击穿，将电流引人大地。过电压消失后，间隙绝缘强度恢复，避雷器恢复正常状态。3、阀型避雷器的阀式特性：避雷器象一只阀门一样，正常时阀门关闭，导线对地绝缘；过电压作用时，阀门打开，让雷电流人地。4、避雷器的主要电气参数：（1）额定电压：我国指正常工作时加在避雷器上的工作电压，即避雷器安装处的电网标称电压。（2）灭弧电压：在保证避雷器动作时工频续流第一次过零就灭弧的条件下，允许加在避雷器上的最大工频电压。它应高于安装处工作母线上可能出现的最高工频电压。否则就不能保证电弧熄灭。1）对于中性点不接地电网，避雷器的灭弧电压规定为系统最大工作线电压的110%，称110%避雷器。10KV避雷器的灭弧电压为：10×（1+15%）×110%=12、7KV2）35—60KV中性点经消弧线圈接地电网，避雷器的灭弧电压规定为系统最大工作线电压的100%，称100%避雷器。35KV避雷器的灭弧电压为：35×（1+15%）×100%=41KV3）110KV及以上中性点直接接地电网，发生单相接地时，非故障相电压可达最大工作线电压的80%，避雷器的灭弧电压取该值，称80%避雷器。（3）工频放电电压（4）冲击放电电压（5）残压五、氧化锌避雷器实用文档1、结构：此避雷器无间隙，只有阀片。其阀片是以氧化锌为主要材料的非线性特性的压敏电阻。2、工作原理：在正常工作电压作用下，流过氧化锌阀片的电流很小，为10-5A，此时阀片相当于一个绝缘体，所以无需间隙。当过电压作用时，阀片呈现出很小的电阻，相当于阀片“导通”，其残压与电流几乎无关。3、主要电气参数（1）额定电压 （2）最大长期工作电压（3）压比 （4）残压4、特点：无间隙，结构简单，体积轻小；无续流，不存在灭弧问题。输电线路的防雷保护一、输电线路的运行特点二、输电线路上的感应过电压1、雷击线路附近地面时导线上的感应过电压主要说明避雷线对感应过电压的影响，结论是：由于避雷线的存在，可使感应过电压下降。2、雷击塔顶时线路上的感应过电压（1）无避雷线时（2）有避雷线时三、输电线路的直击雷过电压1、雷直击导线时的过电压绕击的概念2、雷击杆塔顶时的过电压（1）作用在线路绝缘子串上的电压（即塔顶与导线之间的电压）由下列杆塔对地电位Utd；避雷线和导线间的耦合作用在导线上具有的电位；感应电位。1）塔顶电位：U=βI(R +L /2、6)td ch gt

3个分量组成：2）导线电位：

Ud=KUtd

-ah

d(1

–

K)(

包含耦合以及感应

)3）绝缘子串上的电压

Uj：Uj=Utd

-U

d=I(

βRch

+

βLgt

/2

、6+hd/2、6)(1

–

K)（2）绝缘子串的闪络：当Uj大于绝缘子串的冲击闪络电压时，绝缘子串将发生闪络，称为“反击”。（3）反击耐雷水平四、雷击跳闸1、输电线路雷击跳闸率的定义2、雷击时引起线路绝缘子闪络跳闸的原因3、线路雷击跳闸率的计算：包括雷击杆塔顶时的跳闸率和线路绕击跳闸率。四、衡量输电线路防雷性能的主要指标：1、耐雷水平2、雷击跳闸率。五、线路防雷的措施实用文档1、架设避雷线2、降低杆塔接地电阻3、加强线路绝缘4、采用中性点经消弧线圈接地方式5、装设自动重合闸6、线路交叉部分的防雷保六、各级线路防雷的具体措施1、3~10KV线路2、35~66KV线路3、110~500KV线路发电厂和变电所的防雷保护一、发电厂、变电所的雷害事故主要来自两方面：一是直击雷，二是雷电入侵波。二、发电厂、变电站的防雷保护的特点：1、设备设施集中布置，防直击雷主要采用避雷针。2、防侵人波过电压，采用避雷器。3、发电厂、变电所布置的设备贵重，防雷措施需要更加周密。4、发电厂、变电所的接地系统包括防雷、工作和保护接地，必须保证良好的接地。三、避雷针安放的原则：1、被保护设备应在避雷针的保护范围内；2、应防止反击。避雷针与被保护设备的空气距离 Sk不小于5米，地中距离Sd不小于3米。根据防止反击的要求和配电装置的布置，决定针的安装位置，即决定了避雷针与被保护设备的水平距离。由避雷针与被保护设备的水平距离和被保护设备的高度 hx确定避雷针针高h。3、35KV及以下配电装置架构上不宜装避雷针，应设独立避雷针及独立的接地装置；4、110KV及以上配电装置，在电阻率不高地区，允许将避雷针装在出线架构上，但应防止反击，并设集中接地装置，其与变电所接地网的连接点离主变与接地网的接地点之间的电气距离应不小于15米；5、变压器门型架上不允许装避雷针；6、土壤电阻率大于 1000地区，架构上不宜装避雷针7、照明灯塔作为避雷针的支架时，照明灯塔的电源线必须用铅皮电缆或将电源线穿入铁管埋入地中；8、发、变电所的主控室和 35KV及以下的配电装置室一般不设避雷针，只须将其金属结构接地即可；9、独立避雷针不应设在经常通行的地方，距道路不应小于

3米。四、变电所侵人波过电压防护1、侵入波过电压的危害2、避雷器的保护作用3、被保护设备上的过电压—距离效应距离效应的存在被保护设备上的电压大于避雷器上的残压五、变电所的进线段保护1、进线段保护的概念实用文档2、35KV及以上变电所的进线段保护接线六、变压器的防雷保护1、三绕组变压器的防雷保护2、自耦变压器的防雷保护3、变压器中性点的防雷保护第8、9、10章 习题及答案一、选择题根据我国有关标准，220kV线路的绕击耐雷水平是______。避雷器到变压器的最大允许距离______。A． 随变压器多次截波耐压值与避雷器残压的差值增大而增大B． 随变压器冲击全波耐压值与避雷器冲击放电电压的差值增大而增大C． 随来波陡度增大而增大D． 随来波幅值增大而增大对于500kV线路，一半悬挂的瓷绝缘子片数为______。A．24 B ．26 C ．28 D.30接地装置按工作特点可分为工作接地、保护接地和防雷接地。保护接地的电阻值对高压设备约为______A．0.5～5 B ．1～10 C ．10～100 D 小于1在放电厂和变电站中，对直击雷的保护通常采用哪几种方式？A．避雷针B．避雷线C．并联电容器D．接地装置二、填空题落雷密度是指______。雷电波的波头范围一般在______到______范围内，在我国防雷设计中，通常建议采用______长度的雷电流波头长度。埋入地中的金属接地体称为接地装置，其作用是______。中等雷电活动地区是指该地区一年中听到雷闪放电的天数Td范围为______。10)对于500kV的高压输电线路，避雷线的保护角 一般不大于______。输电线路防雷性能的优劣，工程上主要用______和______两个指标来衡量。GIS的绝缘水平主要取决于______。降低杆塔接地电阻是提高线路耐雷水平防止______的有效措施。避雷针加设在配电装置构架上时，避雷针与主接地网的地下连接点到变压器接地线与主接地网的地下连接点之间的距离不得小于______m。我国35~220kV电网的电气设备绝缘水平是以避雷器______kA下的残压作为绝缘配合的设计依据。三、计算问答题防雷的基本措施有哪些？请简要说明。实用文档电容器在直配电机防雷保护中的主要作用是什么?感应过电压是怎么产生的？请介绍简单的计算公式。简述避雷针的保护原理和单根保护范围的计算。一、选择题1、A2、A3、C4、B5、AB二、填空题6、每雷暴日中每平方公里地面内落雷的次数7、1s~5s2.6s8、降低接地电阻9、15～4010、15°11、耐雷水平和雷击跳闸率12、雷电冲击水平13、反击14、3m15、5三、计算问答题16、基本措施是设置避雷针、避雷线、避雷器和接地装置。避雷针（线）可以防止雷电直接击中被保护物体，称为直击雷保护；避雷器可以防止沿输电线侵入变电所的雷电冲击波，称为侵入波保护；接地装置的作用是减少避雷针（线）或避雷器与大地之间的电阻值，达到降低雷电冲击电压幅值的目的。17、用是限制侵入波陡度，和降低感应雷过电压。18、对地放电过程中，放电通道周围的空间电磁场将发生急剧变化。因而当雷击输电线附近的地面时，虽未直击导线，由于雷电过程引起周围电磁场的突变，也会在导线上感应出一个高电压来，这就是感应过电压，它包含静电感应和电磁感应两个分量，一般以静电感应分量为主。设地面雷击点距输电线路正下方的水平距离为S，一般当S超过65m时，规程规定，导线上感应过电压的幅值可按下式计算：U25Ih/SkV，其中，I为雷电流幅值，单位为kA；S为地面雷击点距线路的水平距离，单位为m；h为导线平均对地高度，单位为m。19、避雷针的保护原理是当雷云放电时使地面电场畸变，在避雷针的顶端形成局部场强集中的空间，以影响雷闪先导放电的发展方向，使雷闪对避雷针放电，再经过接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护物体免遭雷击。避雷针的保护范围使指被保护物体再此空间范围内不致遭受直接雷击。对于单根避雷针的保护范围，有计算公式：rx(hhx)phap,hxh/2rx(1.5h2h)p,hxh/2式中，h,hx,ha,rx,p的单位均为m。p是避雷针的高度影响系数，h30m时，p＝1；30mh120m时，p5.5/h；h120m时按照120m计算。暂时过电压一、工频过电压的产生系统正常运行或故障时产生。如：1、空载长线路末端电压的升高2、发生单相接地故障时，非故障相电压的升高。甩负荷引起的工频电压升高二、特点：1、过电压倍数不大，对正常绝缘的电气设备一般没有危险2、在超高压输电中成为确定系统绝缘水平的重要因素。（1）工频电压升高将直接影响操作过电压的幅值。实用文档（2）工频电压升高是决定保护电器（避雷器）工作条件的重要因素。（3）工频电压升高持续时间长，对设备的绝缘不利。三、形式：1、空载长线路末端电压升高2、不对称短路引起的工频电压升高3、甩负荷引起的工频电压升高四、空载长线路电容效应引起的电压升高1、输电线路的等值电路：2、首端与末端电压之比为：对于无穷大容量的系统，可以证明：式中：α—相位常数， α=0.06°/KM—线路长度说明线路末端电压高于首端电压，线路越长，末端电压越高，这种现象是由于电容性充电电流造成的，称为电容效应。3、系统电源容量对电容效应的影响沿线路的工频电压按余弦规律分布K20=U2/E=COS φ/COS（αl+ φ）Φ=arctgXs/Z式中：Xs—系统电源的等值阻抗—导线的波阻抗可见，电源容量越小，电抗越大，工频电压升高越严重，即电源电抗的存在相当于使线路变长了。五、不对称短路引起的工频电压升高1、系统发生单相或两相接地故障时，非故障相（健全相）上工频电压将升高（阀式避雷器的灭弧电压是以此升高值决定）2、分析单相接地（ 以A相接地为例）：利用对称分量法可以求出：（推导从略）零序电抗X0的大小与系统中性点接地方式有关（1）对于3～10KV系统（中性点绝缘系统）：X0由线路容抗决定，为负值。则X0/X1的值比 稍大。即：健全相上电压为 1、1倍线电压选110%避雷器：如10KV避雷器的灭弧电压为（220KV及以下系统的最高工作电压按 1、15Un确定）即选FZ—10/12、7的避雷器（2）对于35～60KV中性点经消弧线圈接地系统X0为正值，健全相上电压接近线电压选100%避雷器：如35KV避雷器的灭弧电压为1、0*1、15Un=1、15*35=40.25KV即选FZ—35/41避雷器（3）110～220KV为中性点直接接地系统一般X0