高电压技术复习提纲

高电压技术复习提纲第一篇 电介质的电气强度一 名词解释击穿，击穿电压，击穿场强击穿：电介质在电场作用下丧失其绝缘性能，形成沟通两极的放电。击穿电压：使电介质失去其绝缘性能所需要的最低临界外加电压。击穿场强：使电介质失去其绝缘性能所需要的最低临界外加电场强度。绝缘强度，绝缘水平绝缘强度：在均匀电场中、使电介质不失去其绝缘性能所需要的最高临界外加电场强度。绝缘水平：电气设备出厂时保证承受的试验电压。电子崩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。这种急剧增大的空间电子流被称为电子崩气体放电的非自持放电，自持放电非自持放电：依靠外电离因素的作用而维持的放电自持放电：只需要外加电压就能维持的放电巴申定律当气体成分和电极材料一定时，气体间隙击穿电压（Ub）是气压（p）和极间距离(d)乘积的函数。电晕放电由于电场强度沿气隙的分布极不均匀，因而当所加电压达到某一临界值时，曲率半径较小的电极附近空间的电场强度首先达到了起始场强E0，因而在这个局部区域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（小曲率半径电极附近空间）的局部放电称为电晕放电。它是极不均匀电场中特有的气体放电现象，是划分均匀（稍不均匀）电场和极不均匀电场的依据。极性效应（极不均匀电场中）在极不均匀电场中，放电一定从曲率半径较小的那个电极表面开始，与该电极极性无关。但后来的发展过程、气隙的电气强度、击穿电压等都与该电极的极性有密切的关系。极不均匀电场中的放电存在着明显的极性效应。50％击穿电压U50%伏秒特性曲线冲击击穿特性最好用电压和时间两个参量来表示，这种在“电压－时间”坐标平面上形成的曲线，通常称为伏秒特性曲线，它表示该气隙的冲击击穿电压与放电时间的关系。GIS（GAS—INSTULATEDSWITCHGEAR）封闭式气体绝缘组合电器固体液体的极化在电场作用下，正、负束缚电荷只能在微观尺度上作相对位移，不能作定向运动。正负束缚电荷间的相对偏移，产生感应偶极矩。在外电场作用下，电介质内部感生偶极矩的现象，称为电介质的极化。介电损耗电介质在电场作用下的往往会发生电能转变为其它形式的能（如热能）的情况，即发生电能的损耗。常将电介质在电场作用下，单位时间消耗的电能叫介质损耗。电介质(dielectric)介质极化型式最基本的极化型式有电子式极化、离子式极化和偶极子极化等三种，另外还有夹层极化和空间电荷极化等介质损耗角二 简要分析下图为气体放电的伏安特性曲线，试解释0—a段，a—b段，b—c段等电场内部发展的过程。1、0—a段，U>Ua,起始带电粒子定向运动，随着外加电压的加大，带电粒子的运动速度越来越快，故电流在加大，此时气隙仍处在绝缘状态.2、a—b段，单位时间内产生的带电粒子带电粒子投入运动，运动速度达到趋引速度，没有新的带电粒子来源。此时电流仅取决于外电离的因素，而与电压大小无关b—c段，产生碰撞游离，放电。c点以后，气隙击穿，转入良好的自持放电状态。U0放电的起始电压利用汤逊理论解释如下低气压、短气隙放电过程。解释流注的形成及发展过程。比较流注理论与汤逊理论的区别与联系。相同点：都有电子崩的产生不同点：流注的形成过程中有二次崩的形成、二次电离在气体击穿过程中起了重要作用。提高气体介质电气强度的方法改善电场分布。包括：改进电极形状以改善电场分布，利用空间电荷改善电场分布，采用屏障。削弱或抑制电离过程。包括：采用高气压，采用高电气强度气体，采用高真空。液体电介质的小桥理论。变压器油击穿电压的影响因素及其提高的方法(一)水分和其他杂质(二)油温(三)电场均匀度(四)电压作用时间(五)油压的影响（六）含纤维量的影响(七)含碳量的影响通常可以采用过滤、防潮、祛气等方法来提高油的品质，在绝缘设计中则可利用“油—屏障”式绝缘(例如覆盖层、绝缘层和隔板等)来减少杂质的影响，这些措施都能显著提高油隙的击穿电压。第二篇 电气设备绝缘试验一 名词解释常见电气设备绝缘试验项目常见试验项目：测量绝缘电阻，吸收比，泄漏电流，介质损耗角正切，局部放电，电压分布等。热老化8℃规则。对A级绝缘介质，如果它们的工作温度超过规定值8℃时，寿命约缩短一半。吸收比同一试品在两个不同时刻绝缘电阻的比值局部放电（PD-PartialDischarge）由于电气设备内部绝缘里面存在的弱点，在一定外施电压下发生的局部的重复击穿和熄灭现象二 简要分析介质损耗角正切的测量工具。采用西林电桥测量绝缘预防性试验的目的是什么？绝缘故障大多因内部存在缺陷而引起，通过测量电气特性的变化来发现隐藏着的缺陷。电气设备的绝缘老化的原因。主要有热的作用、电的作用、机械力的作用、以及水分、氧化和射线及微生物的作用等。为什么要进行介质损耗角正切的测量?介质的功率损耗与介质损耗角正切成正比，所以后者是绝缘品质的重要指标，测量值是判断电气设备绝缘状态的一项灵敏有效的方法。能反映绝缘的整体性缺陷（如全面老化）和小电容试品中的严重局部性缺陷。进行绝缘电阻与吸收比的测量仪表？一般用兆欧表进行绝缘电阻与吸收比的测量。局部放电的危害局部放电发生在一个或几个绝缘内部的气隙或气泡之中，因为在这个很小的空间内电场强度很大。它的放电能量很小，所以它的存在并不影响电气设备的短时绝缘强度。但如一个电气设备在运行电压下长期存在局部放电现象，这些微弱的放电能量和由此产生的一些不良效应，如不良化合物的产生，就可以慢慢地损坏绝缘，日积月累，最后可导致整个绝缘被击穿，发生电气设备的突发性故障电压分布测量的目的表面比较清洁时，其分布规律取决于绝缘结构本身的电容和杂散电容，表面染污受潮时，分布规律取决于表面电导。通过测量绝缘表面上的电压分布亦能发现某些绝缘缺陷。说明下图工频高电压试验的基本线路1—8各部分名称1-电源开关；2-调压器；3-电压表；4-试验变压器；5-变压器保护电阻；6-试品；7-测量铜球保护电阻；8-测量铜球试验变压器与电力变压器区别与联系试验变压器电力变压器负荷性质容性感性容量小大时间短长温度低高安全系数小（1.1)大高压试验变压器的特点额定电压高而容量不大试验变压器与连续运行时间不长，发热较轻，因而不需要复杂的冷却系统。漏抗大，短路电流较小，可降低机械强度方面的要求。输出电压波形很难完美，需要采取措施加以修正。工频耐压试验的实施方法按规定的升压速度提升作用在被试品TO上的电压，直到它等于所需的试验电压为止。保持1分钟，没有发现绝缘击穿或局部损伤，可认为合格通过。如何产生直流高电压？将工频高电压经高压整流器而变换成直流高电压。利用倍压整流原理制成的直流高压串级装置（或称串级直流高压发生器)能产生出更高的直流试验电压。简述倍压整流回路如何获得2Um的直流电压。冲击高电压试验的目的？简述下图冲击电压发生器如何产生性双指数波，并定性画出双指数波。实验室条件下测量高电压采用的仪器有哪些？高压静电电压表、峰值电压表、球隙测压器、高压分压器等仪器测量高电压。高压静电电压表的工作原理。两个特制的电极间加上电压，电极间就会受到静电力的作用，而且大小与数值有固定关系，设法测量静电力的大小就确定所加电压的大小。利用这一原理制成的仪表即为静电电压表，它可以用来测量低电压，也可以在高压测量中得到应用。球隙测压器的工作原理及优点。工作原理基于一定直径的球隙在一定极间距离时的放电（击穿）电压为一定值。球隙的优点：击穿时延小，具有比较稳定的放电电压值和较高的测量精度50%冲击放电电压与静态放电电压的幅值几乎相等。不必对湿度进行校正。为什么要采用高压分压器？被测电压很高时，测压器无法直接测量，则采用高压分压器来分出一小部分电压，然后利用静电电压表、峰值电压表、高压脉冲示波器等来测量。高压分压器分类。电阻分压器，电容分压器，阻容分压器第三篇 电力系统过电压与绝缘配合一 名词解释电力系统过电压的分类集中参数等值电路（彼德逊法则）：计算电压、电流时，可将入射波和波阻抗为Z的集中参数来代替。电源电势为电压入射波的两倍，电源内阻等于线路波阻抗。如图所示。波穿过电感和旁过电容的作用行波穿过电感或旁过电容时，波前均被拉平，波前陡度减小，L或C越大，陡度越小。在无限长直角波的情况下，串联电感和并联电容对电压的最终稳态值都没有影响。从折射波的角度来看，串联电感和并联电容的作用是一样的，但从反射波的角度来看二者的作用相反。从过电压角度，采用并联电容更为有利。3MetalOxideSurgeArresters（MOA）金属氧化物避雷器(MetalOxideSurgeArresters，简写为MOA）电力系统接地以及分类1）工作接地：正常工作需要而设置的接地。0.5~10Ω2）保护接地：为了保护人身安全金属接地。1~10Ω3）防雷接地：将雷电流顺利泄入地下，以减小它所引起的过电压。1~30Ω。输电线路上的空气间隙包括：（1）导线对地面：（2）导线之间：（3）导、地线之间：（4）导线与杆塔之间绝缘配合的原则根据设备在系统中可能承受的工作电压及过电压，考虑限压装置的特性和设备的绝缘特性来确定必要的耐受强度，以便把作用于设备上的各种电压所引起的绝缘损坏和影响连续运行的概率，降低到在经济上和运行上能接受的水平。二 简要分析设某变电所的母线上共接有n条架空线路，当其中某一线路遭受雷击时，即有一过电压波U0沿着该线进入变电所，试求此时的母线电压Ubb。两条波阻抗各为Z1和Z2的长线上之间接一段长度为L0、波阻抗为Z0的短线，当有一幅值为U0的无限长直角波沿Z1线向A、B点传播，求对B点动态稳态的电压的影响？（课本图6-23）进入线路2的电压最终幅值只由Z1和Z2来决定，而与中间线段的存在与否无关。动态影响与Z0和Z1和Z2有关：当Z0介于二者之外时，UB是逐次叠加而增大，即Z0的存在降低了UB电压的上升速度。当Z0介于二者之间时，总的电压UB将是振荡上升的。无限长直角波作用于单相绕组，初始电压分布的特点。当无限长直角波作用于绕组时，绕组中的电压起始分布很不均匀，其不均匀程度与αl值有关：αl愈大分布愈不均匀，且大部分电压降落在首端，在x=0处有最大电位梯度，因此需要对绕组首端绝缘应采取保护措施。冲击电压作用于单相绕组，由初始电压分布到稳态电压分布的振荡过程与冲击电压的波形的关系。冲击电压波头时间越长，上升速度越低，则绕组上的初始电压分布由于受电感电流的影响，就将与稳态电位分布较接近，振荡过程的发展就比较缓和，绕组各点对地的最大电位和纵向电位梯度也将较低；反之，当波头很陡的冲击电压作用时，绕组内的振荡将很激烈。简述雷电放电过程避雷针（线）的保护原理保护原理：避雷针（线）一般均高于被保护对象，它们的迎面先导往往开始得最早，发展得最快，最先影响雷电下行先导的发展方向，使之击向避雷针（线），并顺利泄入地下，使处于它们周围的较低物体受到屏蔽保护、免遭雷击。避雷器的保护原理当雷电入侵波或操作波超过某一电压值后，避雷器将优先于与其并联的被保护电力设备放电，从而限制了过电压，使与其并联的电力设备得到保护。避雷器的种类保护间隙，管式避雷器，阀式避雷器（包括金属氧化物避雷器）避雷器的技术要求（1）过电压作用时，避雷器先于被保护电力设备放电；（2）避雷器应具有一定的熄弧能力，以便可靠地切断在第一次过零时的工频续流。保护间隙的保护原理最简单，最原始的限压器。保护间隙与被保护绝缘并联，且前者的击穿电压要比后者低，当过电压波袭来时，保护间隙先击穿，使过电压波原有的幅值Um被限制到等于保护间隙F的击穿电压值Ub，从而保护了设备。保护间隙的缺点保护间隙的电场多属极不均匀电场，其伏秒特性不平坦，难以与被保护绝缘进行良好的配合。其静态击穿电压定的太低会频繁误动作，太高则不能发挥保护作用。保护间隙没有专门的灭弧装置，灭弧能力有限。保护间隙动作后，会产生截波，影响变压器类设备的绝缘。阀式避雷器的工作原理阀式避雷器主要由火花间隙F及与之串联的工作电阻（阀片）组成。下图为示意图。当出现雷电过电压时，火花间隙应迅速击穿而使过电压的幅值受到限制，这时，流过避雷器的冲击电流i会在工作电阻上产生一压降。其最大值称为残压。理想情况是，无论通过多大冲击电流，这一残压始终不变，永远小于火花间隙的冲击放电电压。输电线路上常用的防雷保护措施(一)避雷线（架空地线）（二）降低杆塔接地电阻（三）加强线路绝缘（四）耦合地线(五)消弧线圈(六)管式避雷器(七)不平衡绝缘(八)自动重合闸变电所中出现的雷电过电压的来源1)雷电直击变电所；2)沿输电线入侵的雷电过电压波。变电站进线段保护的作用1）雷电过电压波在流过进线段时因冲击电晕而发生衰减和变形，降低了波前陡度和幅值；2）限制流过避雷器的冲击电流幅值。我国标准推荐的25~60MW直配电机的防雷保护接线如图所示。解释下图中各种措施、各个元件的作用。发电机母线上FV2是一组ZnO避雷器或磁吹避雷器，是限制进入发电机绕组的过电压波幅值的最后一关；并联电容器C限制进波陡度和降低感应雷击过电压的作用；L为限制工频短路电流的电抗器，在防雷方面，也能发挥降低进波陡度和减小流过FV2的冲击电流的作用；4）插接一段150m以上的电缆主要为了限制流入避雷器FV2的冲击电流不超3kA。5）管式避雷器FT1和FT2：由以上分析，电缆段发挥限流作用的前提是FT2动作，实际上有与电缆的波阻抗小于架空线，FT2很难的动作，为了解决此问题，在距离A点70m处安装FT1。FT1的动作代替FT2的动作，使电缆发挥其限流作用，使得电缆段发挥其限流作用。6）发电机的中性点大多比接地或经消弧线圈接地，因此在电网中发生一相接地故障时，发电机的中性点电位将升至相电压，所以用于保护中性点绝缘的中性点避雷器FV3的灭弧电压应选的高于相电压。消除或降低切空线过电压采取的措施(一)采用不重燃断路器(二)加装并联分闸电阻(三)利用避雷器来保护合闸过电压影响因素1)合闸相位2)线路损耗3)