高电压技术知识点期末复习

气体放电.气体中带电质点产生和消失的形式带电粒子的产生：产生带电粒子的物理过程称为电离，源于气体内部的如光电离（外界的高能辐射线和气体放电本身）、热电离C温度超过10000K）、碰撞电离（是气体中产生带电粒子最主要的形式）外部的如电极表面的电离（正离子碰撞、光电子发射、热电子发射、强场发射）等。负离子（电子与中性分子相结合）的形成过程称为附着，对气体放电的发展起抑制作用带电粒子的消失：（1）中和（2）扩散（3）复合‘.简述气体的放电机理。外界电离因子在阴极附近产生了一个初始电子，若空间电场强度足够大，该电子就会引起碰撞电离，产生出一个新电子，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，产生出更多电子，最终形成电子崩，产生电流。气体放电的主要形式：辉光放电、火花放电、电晕放电、刷状放电、电弧放电.汤森德放电机理与流注放电机理的差别，联系和适用范围。汤逊理论认为电子碰撞电离是气体放电的主要原因，二次电子来源于正离子撞击阴极使阴极表面逸出电子，逸出电子是维持气体放电的必要条件。所逸出的电子能否接替起始电子的作用是自持放电的判据。流注理论认为形成流注的必要条件是电子崩发展到足够的程度后，电子崩中的空间电荷足以使原电场明显畸变，流注理论认为二次电子的主要来源是空间的光电离。汤逊理论的适用范围是低气压短间隙的气隙放电流注理论适用于高气压、长间隙电场放电。.帕型定律均匀电场气隙的击穿电压Ub等于它的自持放电电压U0,Ub是气压和极间距离的乘积（pd）的函数。如果在改变极间距离d的同时，也相应地改变气压p，而使pd的乘积保持不变，则极间距离不等的气隙的击穿电压却彼此相等。.电晕放电概念，产生的效应以及防治措施电晕放电：气体介质在极不均匀电场中的局部自持放电现象。（淡紫色辉光、嘶嘶作响的噪声、臭氧气味）产生多种派生效应，如电晕损耗、谐波电流和非正弦电压、无线电干扰、可闻噪声、空气的有机合成等。防治措施：采用分裂导线限制和降低导线的表面电场强度。极不均匀电场的放电的极性效应：电晕起始电压为正棒•负板＞负棒-正板（棒极附近正空间电荷削弱了棒极附近的电场强度，而加强了正离子群外部空间的电场）；但其击穿电压为正棒-负板＜负棒-正板（棒极附近大批正离子加强棒极附近电场而削弱外围空间的电场）.气隙的沿面放电和闪络的幡取。沿面放电：沿着固体介质表面发展的气体放电现象，通常是指固体介质表面比较干净时的情况沿面闪络：滑闪放电电压进一步升高，导致放电火花达到另一电极，完成表面气体的完全击穿污闪：沿着污染表面发展的闪络.完成气隙击穿的三个必备条件①足够大的电场强度或足够高的电压②在气隙中存在能引起电子崩并导致流注和主放电的有效电子；③需要有一定的时间，让放电得以逐步发展并完成击穿标准雷电冲击电压波：1.2/50微秒；标准雷电载波：1.2/2〜5微秒；标准操作冲击电压波:250/2500微秒长间隙的击穿：电晕放电-先导放电-主放电-整个气隙被击穿.伏秒特性概念及作用（并据此说明氧化锌避雷器进行过电压保护的理由）在同一波形，不同幅值的冲击电压作用下，气隙上出现的电压最大幅值和击穿时间的关系。通过比较不同绝缘设备绝缘的冲击击穿特性，以实现良好的绝缘配合.提高气隙击穿电压的方法及原理。提高气压或降低气压到高度真空。因为高气压和高真空的条件下,气隙都不易发生放电现象，即具有很高的电气强度。10.影响气隙沿面闪络电压的因素。固体介质材料、电场型式、天气11污闪的防治措施①调整爬距（增大泄露距离）②定期或不定期的清扫③绝缘子表面涂憎水性材料④半导体釉绝缘子⑤新型合成绝缘子12.比较真空断路器和六氟化硫断路器的优缺点优点 映点1,价格较低2,结构紧凑।体枳小,重量轻।寿命长，滩护量小，防燃，防爆,适于颈繁操作3，更环保，上要计对MF6断路器,4,受所使用地环境影b分新太电流的能力不强।一般只用在3款丫及跳下的电压等砥2t1三要用「户内晌小L分新大电流的能力强，2,灭弧能力强t常用在户外3,开断能力强，允许连续」F端次数位多%曜音小a主要应用于变心以上电压等级5,常用力户内，目前国内技术水平基本过关।产品灯靠性可保障1:价格较高着结相复杂、维修复朵、而要定期检查济6气体的泄露情况3.L分新大电流的能力强，2,灭弧能力强t常用在户外3,开断能力强，允许连续」F端次数位多%曜音小a主要应用于变心以上电压等级5,SF6在运行中高温会分解出腐蚀性较强气体，易腐蚀铝合金等材料元器件6，不环保T,对于生产技术要求较高1国内厂.家技术水平不一,产品质后难以保证n8：使用环境较苛刻,液体电介质的放电.电介质的极化、电导、能量损耗的概念电介质的极化是电介质在电场作用下，其束缚电荷相应于电场方向产生弹性位移现象和偶极子的取向现象。分为电子式极化、离子式极化（极化时间短，无能量损耗）；偶极子极化、夹层极化（极化时间长，有能量损耗）电导：电介质内部载流子在外电场作用下产生定向漂移形成传导电流。按载流子不同分为离子电导和电子电导。能量损耗：电介质中由电导引起的损耗和某些有损极化引起的损耗，总称介质损耗能否用介质损耗值P的大小来衡量介质的绝缘好坏？P表示介质损耗的话，不同试品间难以横向比较，而功率损耗因数仅取决于材料的特性，去

除了外加电压以及介质尺寸的影响，能够真实反映介质的绝缘品质电力工程中常用的电介质：云母，油纸，聚乙烯，石棉，纤维，橡胶，玻璃，树脂，涤纶，石油，苯，硅油，六氟化硫.固体电介质的老化的原因和种类原因：电气设备的绝缘材料在运行过程中，由于物理因素、化学因素、生物因素会发生一系列不可逆的变化，从而导致其物理，化学，电和机械等性能的劣化种类：①固体介质的环境老化②固体介质的电老化：电离性、电导性、电解性③固体介质的热老化3局部放电对固体电介质的影响局部放电导致绝缘介质劣化损伤，电气强度逐步下降并引起击穿.如何提高固体电介质的击穿电压①改进绝缘设计；采取合理的绝缘结构；改善电极形状及表面光洁度；改善电极与绝缘体的接触状态，消除气隙。②改进制造工艺；尽量保证固体电介质的均匀致密。③改善运行条件；防潮、防尘、防有害气体以及加强散热等雨季经常要对变电站室内的电气设备进行防潮处理，为什么？雨季湿度大，电力设备一旦受潮，那么就会导致绝缘强度降低，绝缘易被击穿。同时湿度过高还会使电气设备的金属氧化生锈速度加快，设备使用寿命下降，易出现电气故障。空气湿度过高还会滋养霉菌，破坏电气设备。.如何提高液体电介质的击穿电压①提高并保持油的品质。过滤、防潮、祛气、对运行中的油使用吸附剂循环过滤法。②采用固体介质降低杂质的影响。采用“油-屏障式”绝缘减小杂质影响，覆盖层：限制泄漏电流，阻止“杂质小桥”的发展。绝缘层：可减小油中杂质的危害，同时绝缘层承担一定电压，可改善电场分布。屏障：既能割断杂质“小桥”的形成，又能改善另一侧间隙中的电场均匀程度。波过程.简述波传播过程的反射和折射。两条波阻抗分别为Z1和Z2的线路在节点A相连，第一条线路的前行波就是投射到A点上来的入射波；第二条线路的前行波就是入射波经节点A而折射到Z2上来的折射波；第一条线路的反行波是由入射波在节点A上因反射而产生，故可称为反射波。Z1Z1+Z2w=aufz-ZU"=-2 1U,二^w1z+z11112a是电压折射系数，B是电压反射系数，1+B=a.波阻抗与集中参数电阻本质上有什么不同？（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。Z=士卜（4）为了区别不同方向的流动波，波阻抗有正、负号。会利用线路参数计算波阻抗。.彼得逊法则的内容、应用和需注意的地方。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。在使用彼德逊法则时，要满足以下两个条件：（1）波沿分布参数的线路射入；（2）和节点连接的线路上没有反行波或者反行波还未到达节点。会画彼得逊等值电路4冲击电晕对蜘程有什么影响？为什么？导线波阻抗减小、波速减小、耦合系数增大、引起波的衰减与变形。发生冲击电晕后，在导线周围形成导电性能较好的电晕套，在这个电晕区内，径向电导增大、径向电位梯度减小，相当于扩大了导线的有效半径、增大了导线的对地电容。5、行波传到线路开路（短路）的末端时，末端电压如何变化？为什么？末端电压加倍，电流为零。电压入射波到达开路末端发生了全反射。入射波的全部能量转变为电场能量。a=2，B=16、行波传到线路末端对地接有匹配电阻时，末端电压如何变化？为什么？末端电压不发生变化。电压入射波到达末端后完全不发生反射。行波传到末端时全部能量都消耗在电阻R上了。1=1，6=07、为什么一般采用并联电容、而不是串联电感的方法来降低来波陡度？（在电机或者变压器进线端串联电感或者并联电容，可以保护该设备的质间绝缘，请说明其原因。采用哪种保护更经济？）波通过电感和电容的规律：串联电感和并联电容都可以用作过电压保护措施，它们能减小过电压波的波前陡度和降低极短过电压波（例如冲击截波）的幅值，而不会影响折射波的稳态值。采用L会使来波幅值加倍，而采用C不会使来波幅值增大，所以从过电压保护的角度出发，采用并联电容更为有利。在实际工作中也常利用电感线圈能抬高来波电压的这种性质来改善接在它前面的避雷器放电特性（使避雷器在冲击下容易放电）。8、变压器绕组的波过程：振荡产生的原因，消除方法由于变压器绕组中的初始电压分布和稳态电压不相同，且电路中有电感、电容等储能元件,因此在过渡过程中必将发生振荡，振荡的激烈程度和起始电压分布与稳态分布的差值直接相关。试画图说明冲击电压波在变压器绕组内产生振荡的原因，及消除振荡的方法。图6-32单相绕组波过程简化等值电路产生原因绕组电压由初始电压分布向稳态电压分布过渡过程中绕组各处都将有一个振荡过程消除方法：补偿对地电容电流（横向补偿）、增大纵向电容（纵向补偿）雷电放电及防雷保护装置.雷电对地放电过程分为几个阶段？云层底部出现引发放电场强，形成流注出现分级先导放电，初始阶段先导向下推进，与迎面先导接通完成主放电阶段，第二次及以后各次冲击先导放电不再分级。雷暴日：一年中发生雷天的天数；雷暴小时：一年中发生雷电放电的小时数雷电流幅值超过I的概率为：ZgP=-'88.防雷的基本措施有哪些？请简要说明。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。3简述避雷针的保护原理和保护范围的概氟原理通过使雷电击向自身将雷电流泄入大地从而使周围较低物体受到屏蔽保护、免遭雷击保护范围：使物体遭受雷击概率为0.1%的一定区域范围，表示避雷装置的保护效能单只避雷针：在某一被保护高度&的水平面上的保护半径7为当九力2时，rx=（h-&）P当*《立时，7=(1.5h-2&)P

人2 人 人当hw30m时，P=1；当30m<hW120m时，P=阵二竿hlh单根避雷线：保护范围一侧宽度G的计算当h%洪时，1=0.47(h-hx)P

人，2 ^v ^u当&<：时，rx=(h-1.53hjP给出被保护设备尺寸，会设计避雷针的取址，高度常见的避雷器种类：管式避雷器、普通阀式避雷器、磁吹避雷器、金属氧化物避雷器(主要是氧化锌避雷器)氧化锌避雷器优点：①结构简化、体积小、造价低；②保护特性优越；③无续流、动作负载轻、能重复动作实施保护；④通流容量大，能制成重载避雷器；⑤耐污性能好接地的种类：工作接地、保护接地、防雷接地；冲击接地电阻所具有的两个特点：火花效应和电感效应。输电线路防雷1、感应过电压的大4省哪些因素有关？耐雷水平(I):雷击线路时，其绝缘尚不至于发生闪络的最大雷电流幅值或能引起绝缘闪络的最小雷电流幅值。雷击跳闸率(n):在雷暴日数心=40的情况下、100Km的线路每年因雷击而引起的跳闸次数，单位：次/(100km,40雷暴日)4=(4.5E0.75-14)X10-2E——绝缘子串的平均工作电压梯度2、为什么导线上方架设有避雷线时导线上的感应雷过电压会降低？对于有避雷线的线路，因为避雷线位于导线上方，当雷击在有避雷线的导线附近大地时，在避雷线的屏蔽作用下，导线上的感应电荷会减少，致使导线上的感应雷过电压会降低。2、雷击杆塔塔顶时，导线上的电位由哪几部分组成？誓;雷击杆塔塔顶时.由于避雷线与导线上的耦合作用,导线将具有电位出导线上正有极性与雷电流相反的感应过电压-(I-k)矶.所以.实隰作用于纸境子串的电压U- -1卜%-(I-fc}]-11-Ulftp+瓯)l♦=#)[即凡十—卜+—J4、线路上架设的避雷线有什么作用？⑴防止雷电直击导线，使作用到线路绝缘子串的过电压幅值降低。⑵雷击杆顶时，对雷电有分流作用，可减少流入杆塔的雷电流。⑶对导线有耦合作用，降低雷击塔头绝缘上的电压。⑷对导线有屏蔽作用，降低导线上的感应过电压。输电线路的雷害事故发展过程，结合反击、绕击来说明①输电线路受到雷电过电压的作用。一、雷闪绕过避雷线直接击中导线（绕击导线）；二、雷击线路接地部分如避雷线、杆塔等，引起绝缘子串闪络（反击）②输电线路发生闪络。③输电线路从冲击闪络转变为稳定的工频电压。④线路跳闸，供电中断。5、不同电压等级线路对架设避雷线的要求有何不同？我国相关的规程规定：110kV及以上电压等级的线路通常要全线架设避雷线（杆塔更高、中性点接地等方面）35kV及以下的线路一般不在全线装设避雷线，主要依靠装设消弧线圈和自动重合闸来进行防雷保护。6、试述线路的防雷保护措施。架设避雷线、降低杆塔接地电阻、加强线路绝缘、架设耦合地线、采用消弧线圈、装设自动重合闸、采用不平衡绝缘方式、装设避雷器河南理工大学附近欲新建一座35kV的变电站，请对其进行综合防雷保护设计。直击雷，防止发生反击（装设独立避雷针）、入侵波的防护。包括如何确定避雷针的安装位置（独立避雷针与主接地网的地下连接点至35kV及以下配电装置地下接地点不小于15m；构架避雷针与主接地网的地下连接点至主变地下接地点不小于15m。）、避雷针的高度；进线段保护；如何确定避雷器的安装位置（靠近变压器安装，安装于跌落保险上侧）等。变电站怎么防治由线路入侵的雷电波？一方面利用避雷器限制过电压波的幅值另一方面采用进线段保护……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。4.变电所防由保护——向击雷防护（措施：装设避雷针或避雷线）O选择合适的避雷针安装方式；（独立避雷针、构架避雷针）❷独立避雷针不发生反击的条件： s力卜一般规定：Sk>5m 43SdN3加 i'rn]?❸独立避雷针与匕接地网的地下连接点至35kV及以下配电装置地F接地点不小于15m；构架避雷针与匕接地网的地卜连接点至一变地下接地点不小于15m。发电厂和变电站的防雷保护1、在什么情况下可装设构架避雷针？110KV及以上的配电装置，一般将避雷针装在构架上；60KV的配电装置，在p<500Q,m的地区容许采用构