高电压技术吴广宁电子教案

高电压技术(第二版)吴广宁电子授课设计高电压技术(第二版)吴广宁电子授课设计/高电压技术(第二版)吴广宁电子授课设计周次：时间：课题：1.1气体放电的基本物理过程（一）课时：2课时授课目标：1、认识带电质点的产生与消失、掌握电子崩的形成与汤逊理论重点、难点：电子崩的形成与汤逊理论教具：教材粉笔授课方法：讲解法时间分派：回首10分钟授课65分钟小结10分钟作业部署5分钟授课过程：1.1气体放电的基本物理过程高压电气设备中的绝缘介质有气体、液体、固体以及其他复合介质。由于气体绝缘介质不存在老化问题，击穿后自愈能力强，且其成本低价，所以气体成为了在实质应用中最常有的绝缘介质。气体击穿过程的理论研究诚然还不完满，此，高电压绝缘的阐述一般都由气体绝缘开始。带电质点的产生

可是有关于其他几种绝缘资料来说最为完满。

因气体放电是对气体中流通电流的各样形式统称。由于空气中存在来自空间的辐射，气意会发生稍微的电离而产生少量的带电质点正常状态下气体的电导很小，空气仍是性能优秀的绝缘体；在出现大量带电质点的情况下，气体才会丧失绝缘性能1、气体中电子与正离子的产生电离是指电子走开原子核的拘束而形成自由电子和正离子的过程。电离可一次达成，也可以是先激励再电离的分级电离方式。（1）热电离常温下，气体分子发生热电离的概率极小。气体中发生电离的分子数与总分子数的比值m称为该气体的电离度。hc（2）光电离当知足以下条件时，产生光电离。Wi12eEx（3）碰撞电离mv2高速运动的质点与中性的原子或分子碰撞时，如原子或分子获取的能量等于或大于其电离能，则会发生电离。（4）分级电离电子在外界因素的作用下可跃迁到能级较高的外层轨道，称之为激励，其所需能量称为激励能。原子或分子在激励态再获取能量而发生电离称为分级电离。2、电极表面的电子逸出1）正离子撞击阴极2）光电子发射3）强场发射4）热电子发射3、气体中负离子的形成电子亲合能：使基态的气体原子获取一个电子形成负离子时所放出的能量，其值越大则越易形成负离子。带电质点的消失1.带电质点受电场力的作用流入电极；带电质点的扩散；带电质点的复合。电子崩与汤逊理论1、放电的电子崩阶段1）非自持放电和自持放电的不同样特点2）电子崩的形成外界电离因子在阴极周边产生了一个初始电子，若是空间电场强度足够大，该电子在旭日极运动时就会惹起碰撞电离，产生一个新的电子，初始电子和新电子连续旭日极运动，又会惹起新的碰撞电离，产生更多电子。依此，电子将依照几何级数不断增加，近似雪崩似地发展，这类急剧增大的空间电子流被称为电子崩。2、汤逊理论前述已知，只有电子崩过程是不会发生自持放电的。要达到自持放电的条件，必定在气隙内初始电子崩消失前产生新的电子（二次电子）来代替外电离因素产生的初始电子。（1）γ过程与自持放电条件由于阴极资料的表面逸出功比气体分子的电离能小很多，所以正离子碰撞阴极较易使阴极释放出电子。其他正负离子复合时，以及分子由激励态跃迁回正常态时，所产生的光子抵达阴极表面都将惹起阴极表面电离，统称为γ过程。2）汤逊放电理论的合用范围作业部署：审批：小结：1、带电质点的产生与消失、电子崩的形成与汤逊理论后记：周次：时间：课题：1.1气体放电的基本物理过程（二）课时：2课时授课目标：1、掌握巴申定律与合用范围、掌握气体放电的流注理论、掌握不平均电场中的气体放电重点、难点：流注理论教具：教材粉笔授课方法：讲解法时间分派：回首10分钟授课65分钟小结10分钟作业部署5分钟授课过程：1.1气体放电的基本物理过程巴申定律与合用范围1、巴申定律早在汤逊理论出现以前，巴申(Paschen)就于1889年从大量的实验中总结出了击穿电压ub与pd的关系曲线，称为巴申定律，即气体放电的流注理论空间电荷对原有电场的影响电子崩头部齐集大部分正离子和全部电子，产生了电场畸变；在电场很小的地域，电子和离子浓度最大，有利于达成复合；强烈的复合辐射出很多光子，成为惹起新的空间光电离辐射源。空间光电离的作用这些电离强度和发展速度远大于初始电子崩的二次电子崩不断汇入初崩通道的过程称为流注。流注条件流注的特点是电离强度很大和流传速度很快，出现流注后，放电便获取独立连续发展的能力，而不再依靠外界电离因子的作用，可见这时出现流注的条件也就是自持放电的条件。不平均电场中的气体放电电气设备中极稀有平均电场的情况。但对不平均电场还要区分两种不同样的情况，即略不平均电场和极不平均电场。全关闭组合电器(GIS)的母线筒和高压实验室中测量电压用的球空隙是典型的略不平均电场；高压输电线之间的空气绝缘和实验室中高压发生器的输出端对墙的空气绝缘则属于极不平均电场。1.略不平均电场和极不平均电场的特点与区分述各样构造的电场不平均程度，可引入一个电场不平均系数

f

，表示为：为了描

f<2

时为略不平均电场，

f>4

属不平均电场。2.极不平均电场的电晕放电（1）电晕放电在极不平均场中，当电压高升到必然程度后，在空气空隙完满击穿以前，大曲率电极(高场强电极)周边会有薄薄的发光层，这类放电现象称为电晕。（2）电晕放电的初步场强电晕放电的初步场强一般由实验总结出的经验公式来计算，电晕的产生主要取决于电极表面的场强，所以研究电晕初步场强和各样因素间的关系更直接。（3）电晕放电的危害、对策及其利用电晕放电惹起的光、声、热等效应使空气发生化学反应，都会耗资必然的能量。电晕耗费是超高压输电线路设计时必定考虑的因素。电晕放电中，由于电子崩和流注不断消失和从头出现所造成的放电脉冲会产生高频电磁波，进而对无线电和电视广播产生搅乱。电晕放电还会产生可闻噪声，并有可能高出环境保护所同意的标准。降低电晕的方法：①在选择导线的构造和尺寸时，应使晴天气时电晕耗费凑近于零，对无线电和电视的搅乱应限制到同意水平以下。②关于超高压和特高压线路的分裂线来说，找到最正确的分裂距，使导线表面最大电场强度值最小。（4）极不平均电场中放电的极性效应在电晕放电时，空间电荷对放电的影响已获取关注。由于高场强电极极性的不同样，空间电荷的极性也不同样，对放电发展的影响也就不同样，这就造成了不同样极性的高场强电极的电晕初步电压的不同样，以及空隙击穿电压的不同样，称为极性效应.棒－板空隙这类典型的极不平均场（5）长空隙击穿过程长空隙的放电大概可分为先导放电和主放电两个阶段，在先导放电阶段中包括电子崩和流注的形成及发展过程。不太长空隙的放电没有先导放电阶段、只分为电子崩、流注和主放电阶段。略不平均电场中的极性效应略不平均电场意味着电场还比较平均，高场强区电子电离系数@达足足数值时，空隙中很大一部分地域中的@也达到相当值，初步电子崩在强场区发展起来，经过一部分空隙距离后形成流注。流注一经产生，随即发展至贯串整个空隙，致使完满击穿。作业部署：审批：小结：1、巴申定律与合用范围、气体放电的流注理论、不平均电场中的气体放电后记：周次：时间：课题：1.2气体介质的电气强度(一)课时：2课时授课目标：1、掌握连续作用电压下的击穿现象、掌握雷电冲击电压下的击穿现象重点、难点：击穿机理教具：教材粉笔授课方法：讲解法时间分派：回首10分钟授课65分钟小结10分钟作业部署5分钟授课过程：1.2气体介质的电气强度连续作用电压下的击穿1、平均电场中的击穿实质中，大平均电场空隙要求电极尺寸做得很大。所以，关于平均场空隙，平时只有空隙长度不大时的击穿数据，以以下列图。平均电场的击穿特点：电极部署对称，无击穿的极性效应；空隙中各处电场强度相等，击穿所需时间极短直流击穿电压、工频击穿电压峰值以及50％冲击击穿电压同样；击穿电压的分别性很小。2、略不平均电场中的击穿略不平均电场的击穿特点：击穿前无电晕；无显然的极性效应；直流击穿电压、工频击穿电压峰值及50％冲击击穿电压几乎一致。3、极不平均电场中的击穿电场不平均程度对击穿电压的影响减弱；极间距离对击穿电压的影响增大；在直流电压中，直流击穿电压的极性效应特别显然；工频电压下，击穿都发生在正半周峰值周边。雷电冲击电压下的击穿大气中雷电产生的过电压对高压电气设备绝缘会产生重要威胁。所以在电力系统中，一方面应采用举措限制大气过电压，另一方面应保证高压电气设备能耐受必然水平的雷电过电压。1、雷电冲击电压的标准波形雷电能对地面设备造成危害的主若是云地闪。按雷电发展的方向可分为下行雷在雷云中产生并向大地发展；上行雷由接地物体顶部激发，并向雷云方向发展。下行负极性雷平时可分为3个主要阶段：先导过程主放电过程余光放电过程先导过程：连续约几毫秒，以远级发展、高电导、高温的、拥有极高电位的先导通道将雷云到大地之间的气隙击穿。沿先导通道散布着电荷，其数量达几库仑。主放电过程：当下行先导和大地短接时，发生先导通道放电的过渡过程。在主放电过程中，通道产生突发的亮光，发出巨大的声响，沿着雷电通道流过幅值很大、连续时间为近百微秒的冲击电流。余光放电：主放电达成后，云中的节余电荷沿着雷电通道连续流向大地，这时在张开照片上看到的是一片模糊发光的部分，相应的电流是渐渐衰减的，约为10000—10A，连续时间约为几毫秒。图1-16标准雷电冲击电压波形Figure1-16ThestandardlighteningimpulsewaveformT1－波前时间wave-fronttimeT2－半峰值时间half-peaktimeUmax－冲击电压峰值peakofimpulsevoltage2、放电延时达成气隙击穿的三个必备条件：最低静态击穿电压；在气隙中存在能惹起电子崩并致使流注和主放电的有效电子；需要有必然的时间，让放电得以渐渐发展并达成击穿。50％击穿电压在工程实质中宽泛采用击穿百分比为50％时的电压（U50%）来表征气隙的冲击击穿特性。实质中，施加10次电压中有4-6次击穿了，这一电压即可以为是50％冲击击穿电压。伏-秒特点冲击击穿特点最好用电压和时间两个参量来表示，这类在“电压－时间”坐标平面上形成的曲线，平时称为伏秒特点曲线，它表示该气隙的冲击击穿电压与放电时间的关系。以以下列图：作业部署：审批：小结：1、连续作用电压下的击穿现象、雷电冲击电压下的击穿现象后记：周次：时间：课题：1.2气体介质的电气强度（二）课时：2课时授课目标：1、认识气体操作冲击电压下空气的绝缘特点、掌握大气条件对气体击穿的影响、掌握提高气体击穿电压的举措重点、难点：教具：教材粉笔授课方法：讲解法时间分派：回首10分钟授课65分钟小结10分钟作业部署5分钟授课过程：1.2气体介质的电气强度操作冲击电压下空气的绝缘特点电力系统在操作或发惹祸故时，因状态发生突然变化惹起电感和电容回路的振荡产生过电压，称为操作过电压。1、操作冲击电压波形操作冲击放电电压的特点U形曲线极性效应分别性大周边效应大气条件对气体击穿的影响由于大气的压力、温度、湿度等条件都会影响空气的密度、电子自由行程长度、碰撞电离及附着过程，所以也必然会影响气隙的击穿电压。海拔高度的影响亦与此近似，由于随着海拔高度的增加，空气的压力和密度均下降。正如在“负离子的形成”一段中所介绍的那样，大气中所含的水气分子能俘获自由电子而形成负离子，这对气体中的放电过程显然起着控制作用，可见大气的湿度越大，气隙的击穿电压也会增高。提高气体击穿电压的举措1.为了减小电力设备的尺寸，总希望将气隙长度或绝缘距离尽可能获取小一些，为此就应采用举措来提高气体介质的电气强度。从合用角度出发，要提高气隙的击穿电压不外乎采用两条路子：①改良气隙中的电场散布，使之平均；②想法削弱和控制气体介质中的电离过程。2.电场散布越平均，气隙的平均击穿场强也就越大。所以，能够经过改良电极形状的方法来减小气隙中的最大电场强度，以改良电场散布，提高气隙的击穿电压。如：①增大电极的曲率半径②改良电极边缘③使电极拥有最正确外形极不平均电场气隙被击穿前先出现电晕放电。在必然条件下，能够利用放电自己所产生的空间电荷来调整和改良空间的电场散布，以提高气隙的击穿电压。极不平均场中屏障的采用屏障的作用在于屏障表面上齐集的空间电荷，使屏障与板电极间形成较平均的电场，进而使整个空隙的击穿电压提高。5.提高气体压力的作用在常压下空气的电气强度比较低，约为30kV/cm。即便采用上述各种举措来尽可能改良电场，其平均击穿场强也不能能超越这一极限。高真空和高电气强度气体SF6的采用采用高真空也能够减弱气隙中的碰撞电离过程，进而显然提高气隙的击穿电压。有一些含卤族元素的强电负性气体电气强度特别高，所以可称之为高电气强度气体。采用这些气体来代替空气，能够大大提高气隙的击穿电压，甚至在空气中混入一部分这样的气体也能显然提高其电气强度。但可是知足高电气强度是不够的，还必定知足以下条件：液化温度要低，这样才能同时采用高气压；优秀的化学牢固性，出现放电时不易分解、不焚烧或爆炸、不产生有毒物质；生产不太困难，价钱可是于昂贵。作业部署：审批：小结：1、气体操作冲击电压下空气的绝缘特点、大气条件对气体击穿的影响、提高气体击穿电压的举措后记：周次：时间：课题：1.3固体绝缘表面的气体沿面放电课时：2课时授课目标：1、认识固体绝缘表面的气体沿面放电现象、掌握绝缘子的污秽放电、掌握提高沿面放电电压的举措重点、难点：提高沿面放电电压的举措教具：教材粉笔授课方法：讲解法时间分派：回首10分钟授课65分钟小结10分钟授课过程：1.3固体绝缘表面的气体沿面放电闪络:沿着整个固体绝缘表面发生的放电。

作业部署

5分钟高压绝缘子的分类：（１）绝缘子在机械上起固定，电气上起间隔作用的固体高压绝缘零件。如悬式绝缘子、支柱绝缘子、横担绝缘子等。（２）套筒用作电器内绝缘的容器，如互感器瓷套、避雷器瓷套及断路器瓷套等。（３）套管用作导电体穿过接地隔板、电器外壳和墙壁的绝缘件，如穿越墙壁的穿墙套管、变压器、电容器的出线套管等。按资料分1）电工陶瓷2）钢化玻璃3）硅橡胶、乙丙橡胶等有机资料界面电场的散布界面电场的散布的三种典型情况：平均电场中的沿面放电沿面闪络电压的影响因素：固体绝缘资料特点介质表面的粗拙度固体介质与电极间的气隙大小极不平均电场中的沿面放电以以下列图，以拥有强垂直重量的套管为例，说明沿面放电的发展过程及其特有形式：发展过程外施电压高升

电压高出某一值

电压再高升一些电晕放电

辉光放电

滑闪放电

闪络绝缘子的污秽放电污闪：由于污秽致使产生的闪络，对电力系统造成的损失最大污闪形成：绝缘子常年处于户外，自然界尘埃和飘浮盐碱颗粒易附于其上，进而形成污层。随着大气湿度的提高，污层将受潮变得润湿，致使电导剧增，绝缘子泄露电流大大增加。当绝缘子闪络电压降到一个很低的水平时，即便在工作电压下，绝缘子都可能发生污闪。提高沿面放电电压的举措屏障障蔽提高表面憎水性除去绝缘体与电极接触面的空隙改变绝缘体表面的电阻率逼迫固体介质表面的电位散布提高污闪电压作业部署：审批：小结：1、固体绝缘表面的气体沿面放电现象、绝缘子的污秽放电、提高沿面放电电压的举措后记：周次：时间：课题：2.1固体电介质的极化与耗费2.2固体电介质的电导（一）课时：2课时授课目标：1、掌握固体电介质的极化现象、掌握固体电介质的耗费、掌握固体电介质的电导重点、难点：极化现象教具：教材粉笔授课方法：讲解法时间分派：回首10分钟授课65分钟小结10分钟作业部署5分钟授课过程：2.1固体电介质的极化与耗费固体电介质的极化电介质的介电常数也称为电容率，是描绘电介质极化的宏观参数。电介质极化的强弱可用介电常数的大小来表示，它与该介质分子的极性强弱有关，还碰到温度、外加电场频次等因素的影响。非极性固体电介质这类介质在外电场作用下，按其物质构造只能发生电子位移极化。极性固体电介质极性固体电介质在外电场作用下，除了发生电子位移极化外，还有极性分子的转向极化。由于转向极化的贡献，使介电常数显然地与温度有关。固体电介质的耗费在电场作用下没有能量耗费的理想介质是不存在的，实质电介质中总有必然的能量耗费，包括由电导惹起的耗费和某些有损极化惹起的耗费，总称为介质耗费。固体无机电介质（1）无机晶体一般的无机晶体介质，如氯化钠(NaCl)、石英和云母等，它们只有位移极化，其介质耗费主要根源于电导。（2）无机玻璃玻璃的介质耗费能够以为主要由三部分组成：电导耗费、废弛耗费和构造耗费。（3）陶瓷介质陶瓷能够分为含有玻璃相和几乎不含玻璃相两类，第一类陶瓷是含有大量玻璃相和少量微晶的构造，其介质耗费主要由三部分组成：固体有机电介质非极性有机介质，如聚乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯和天然的白腊、地蜡等它们既没有弱联系离子，也不含极性基团，所以在外电场作用下只有电子位移极化，其介质耗费主若是由杂质电导惹起的。这类介质的电导率一般很小，所以相应的tanδ值也很小，被宽泛用作工频和高频绝缘资料。极性有机介质，如含有极性基的有机介质及天然纤维等，它们的分子量一般较大，分子间相互联系的阻截作用较强，所以除非在高温之下，整个极性分子的转向难以成立，转向极化只可能由极性基团的定向所惹起。这类极性有机介质的耗费，主要决定于极性基的废弛耗费，所以在高频下的耗费也很大，不能够作为高频介质应用。固体电介质的离子电导固体电介质按其构造可分为晶体和非晶体两大类。晶体无机电介质的离子电导晶体介质的离子根源有两种：本征离子电导弱拘束离子电导非晶体无机电介质的离子电导有机电介质中的离子电导作业部署：审批：小结：1、固体电介质的极化现象2、固体电介质的耗费、固体电介质的电导后记：周次：时间：课题：2.2固体电介质的电导（二）2.3固体电介质的击穿课时：2课时授课目标：1、掌握固体电介质的电导、掌握固体电介质的击穿机理重点、难点：击穿机理教具：教材粉笔授课方法：讲解法时间分派：回首10分钟授课65分钟小结10分钟作业部署5分钟授课过程：2.2固体电介质的电导固体电介质的电子电导电介质中导电电子的根源包括来自电极和介质体内的热电子发射，场致冷发射及碰撞电离，而其导电系统则有自由电子气模型、能带模型和电子跳跃模型等。晶体电介质的电子电导电介质中的电子跳跃电导常用的绝缘高分子介质资料多由非晶体或非晶体与晶体相共存所组成。热电子发射电流金属中的电子能量大多处于费米能级以下，只有少部分电子由于热的作用拥有较高的能量，当其能量高出时，才可能高出势垒走开金属向介质或真空中发射，并惹起发射电流。显然，此发射电流与温度有关，它随着温度的高升而增加，故称为热电子发射电流。场致发射电流关于拥有能量uu0的微观粒子，粒子能够由地域I穿过势垒II抵达地域III中，而且粒子穿过势垒后，能量并没有减少，仍旧保持在地域I时的能量，这类现象平时形象化地称为地道效应。空间电荷限制电流空间电荷所惹起的电流包括漂移电流和扩散电流两部分。固体电介质的表面电导经过固体介质的表面还有一种表面电导电流Is。此电流与固体介质上所加电压U成正比。电介质表面吸附的水膜对表面电导率的影响电介质的分子构造对表面电导率的影响电介质表面干净度对表面电导率的影响2.3固体电介质的击穿电介质在强电场下的电流密度按指数规律随电场强度增加而增加，当电场进一步加强到某个临界值时，电介质的电导突然剧增，电介质便由绝缘状态变为导电状态，这一跃变现象称为电介质的击穿。与气体、液体介质对照，固体介质的击穿场强较高，但固体介质击穿后资料中留下有不能够恢复的痕迹，如烧焦或消融的通道、裂痕等，即便去掉外施电压，也不象气体、液体介质那样能自行恢复绝缘性能。固体电介质的击穿中，常有的有热击穿、电击穿和不平均介质局部放电惹起击穿等形式。热击穿热击穿是由于电介质内部热不牢固过程所造成的。当固体电介质加上电场时，电介质中发生的耗费将惹起发热，使介质温度高升。电压作用时间很短，散热来不及进行的情况，称这类情况下的击穿为脉冲热击穿;电压长时间作用，介质内温度变化极慢的情况，称这类情况下的击穿为稳态热击穿。电击穿电击穿是在较低温度下，采用了除去边缘效应的电极装置等严格控制的条件下，进行击穿试验时所察看到的一种击穿现象。电击穿的主要特点是：击穿场强高；在必然温度范围内，击穿场强随温度高升而增大，或变化不大。①以碰撞电走开始作为击穿判据。称这类理论为碰撞电离理论，或称本征电击穿理论。②以碰撞电走开始后，电子数倍增到必然数值，足以破坏电介质构造作为击穿判据。称这类理论为雪崩击穿理论。3.不平均电介质的击穿不平均电介质击穿是指包括固体、液体或气体组合组成的绝缘构造中的一种击穿形式。与单调平均资料的击穿不同样，击穿经常是从耐电强度低的气体开始，表现为局部放电，尔后或快或慢地随时间发展至固体介质劣化损害渐渐扩大，致使介质击穿。（1）双层复合电介质的击穿（2）边缘效应及其除去方法方法之一就是将电极试样系统做成必然的尺寸和形状，一般采用把试样制作为凹面状方法之二是采用适合的媒质，使在固体电介质击穿以前媒质中所分派到的电场度低于其击穿值局部放电在含有气体（如气隙或气泡）或液体（如油膜）的固体电介质中，当击穿强度较低的气体或液体中的局部电场强度达到其击穿场强时，这部分气体或液体开始放电，使电介质发生不贯串电极的局部击穿，这就是局部放电现象。作业部署：审批：小结：1、固体电介质的电导、固体电介质的击穿机理后记：周次：时间：课题：第三章液体的绝缘特点与介质的电气强度课时：2课时授课目标：1、掌握液体电解质的极化与耗费、掌握液体电解质的电导、掌握液体电解质的击穿重点、难点：极化与耗费教具：教材粉笔授课方法：讲解法时间分派：回首

10分钟

授课

65

分钟

小结

10

分钟

作业部署

5分钟授课过程：

第三章液体的绝缘特点与介质的电气强度3.1液体电介质的极化与耗费液体电介质的极化非极性和弱极性液体电介质非极性液体和弱极性液体电介质极化中起主要作用的是电子位移极化，其极化率为αe，介电常数与折射率n仍近似保持麦克斯韦关系极性液体电介质极性液体介质包括中极性和强极性液体介质这类介质在电场作用下，除了电子位移极化外，还有偶极子极化，关于强极性液体介质，偶极子的转向极化经常起主要作用，介电常数远大于折射率平方n2。液体电介质的耗费1．非极性和弱极性液体电介质非极性和弱极性液体介质的极化主若是电子位移极化。相对介电常数与频次没关，介质耗费主要根源于电导。极性液体电介质极性液体介质的介质耗费与粘度有关。极性分子在粘性媒质中作热运动，在交变电场作用下，电场力矩将使极性分子作趋向于外场方向的转动，在定向转动过程中，因摩擦发热而惹起能量的耗费。3.2液体电介质的电导液体电介质的离子电导液体电介质中离子的根源离子电导可分为本征离子电导和杂质离子电导。液体电介质中的离子迁移率液体分子之间的距离远小于气体而与固体相凑近，其微观构造与非晶态固体近似，液体分子的构造拥有短程有序性。另一方面，液体分子的热运动比固体强，分子有强烈的迁移现象。液体电介质电导率与温度的关系q2N0(2u0ua)e2kT6kT液体电介质在强电场下的电导液体电介质在强电场下电导有电子碰撞电离的特点。强极性液体电介质的加入能够使弱电场下的离子电导增加，使电子电导下降。3.3液体电介质的击穿高度纯净去气液体电介质的电击穿理论碰撞电走开始作为击穿条件电子在相邻两次碰撞间从电场中获取的能量大于hυ时，电子就能在运动过程中渐渐积累能量，至电子能量达到必然值时，电子与液体相互作用时便致使碰撞电离。电子崩发展至必然大小为击穿条件а为液体介质上一个电子沿电场方向行径单位距离平均发生的碰撞电离次数，则а正比于碰撞总数1/λ乘以电离几率e-Chv/(eEλ)含气纯净液体电介质的气泡击穿理论气泡击穿理论：无论由于何种原因使液体中存在气泡时，由于在交变电压下两串联介质中电场强度与介质介电常数成反比，气泡中的电场强度比液体介质高，而气体的击穿场强又比液体介质低得多。所以老是气泡先发生电离，这又赌气泡的温度高升，体积膨胀，电离将进一步发展；而气泡电离产生的高能电子又碰撞液体分子，使液体分子电离生成更多的气体，扩大气体通道，当气泡在两极间形成“气桥”时，液体介质就能在此通道中发生击穿。热化气击穿当液体获取的能量（转变为热量）等于电极周边液体气化所需的热量时，便产生气泡。以产生气泡条件作为液体击穿条件。电离化气击穿当液体介质中电场很强，致使有高能电子出现时，也会发生上述近似的过程，液体放气，这就是电离化气的见解。放电时产生的气体其实不是蒸气，而是氢气。对绝缘油击穿时的气体进行光谱分析，证了然不存在残留的空气及油的蒸气，主要存在的是氢气。工程纯液体电介质的杂质击穿工程用液体介质或多或少含有一些杂质，在工程纯液体介质的击穿中，这些杂质起决定性作用。杂质大概主要有以下两种：水分固体杂质水分的影响水分溶解于液体介质中，对击穿电压影响不大水分悬浮状态，击穿电压显然下降水与纤维杂质共存时，影响更为严重固体杂质的影响当液体介质中有悬浮固体杂质微粒时，也会使液体介质击穿场强降低。一般固体悬浮粒子的介电常数比液体的大，在电场力作用下，这些粒子在电极表面电场集中处渐渐齐集起来。考克Kok）依照这类现象提出液体介质杂质小桥击穿模型电场越平均，杂质对击穿电压的影响越大，击穿电压的分别性也越大，而在不平均电场中，杂质对击穿电压的影响较小作业部署：审批：小结：1、液体电解质的极化与耗费、液体电解质的电导、液体电解质的击穿后记：周次：时间：课题：4.1绝缘电阻、吸取比与泄露电流的测量4.2介质耗费角正切的测量课时：2课时授课目标：1、掌握绝缘电阻、吸取比与泄露电流的测量方法、认识介质耗费角正切测量的电磁搅乱和其他影响因素、掌握介质耗费角正切测量的基根源理重点、难点：介质耗费角正切测量的基根源理教具：教材粉笔授课方法：讲解法时间分派：回首10分钟授课65分钟小结10分钟作业部署5分钟授课过程：4.1绝缘电阻、吸取比与泄露电流的测量绝缘电阻与吸取比的测量绝缘电阻是反应绝缘性能的最基本的指标之一，平时都用兆欧表来测量绝缘电阻。用兆欧表来测量电气设备的绝缘电阻被宽泛的运用在常例绝缘试验中。测量绝缘电阻能有效地发现以下弊端：整体绝缘质量欠佳；绝缘介质受潮；两极间有贯穿性的导电通道；绝缘介质表面情况不良。测量绝缘电阻不能够发现以下弊端：绝缘介质中的局部弊端，如非贯串性的局部损害、含有气泡、分层脱开等；绝缘介质的老化。泄露电流的测量测量泄露电流可使用较高的电压(10kV及以上),测量泄露电流能够发现一些还没有完满贯串的集中性弊端。当前常用的绝缘电阻测试方法当前数字兆欧表已经基本上代替了手摇式的兆欧表。数字兆欧表由高压发生器、测量桥路和自动量程切换显示电路等三大部分组成。4.2介质耗费角正切的测量tanδ能反应绝缘的整体性弊端(比方整体老化)和小电容试品中的严重局部性弊端。由tanδ随电压而变化的曲线，可判间隔缘介质可否受潮、含有气泡及老化的程度。西林电桥测量法的基根源理图中Cx，Rx为被测试样的等效并联电容与电阻，R3、R4表示电阻比率臂，Cn为平衡试样电容Cx的标准电容，C4为平衡耗费角正切的可变电容。CxR4CNR3西林电桥测量法的电磁搅乱除去或减小由于电场搅乱惹起的误差，能够采用以下举措：1）加设障蔽，用金属障蔽罩或网把试品与搅乱源分开2）采用移相电源（3）倒相法西林电桥测量法的其他影响因素温度的影响温度对tanδ值的影响很大，详细的影响程度随绝缘资料和构造的不同样而异。一般来说，tanδ随温度的增高而增大。现场试验时的绝缘温度是不用然的，所以为了便于比较，应将在各样温度下测得的tanδ值换算到20℃时的值。试验电压的影响被试品电容量的影响关于电容量较小的被试品(比方套管、互感器等)，测量tanδ能有效地发现局部集中性弊端和整体散布性弊端。但对电容量较大的试品(比方大中型发电机、变压器、电力电缆、电力电容器等)测量tanδ只能发现整体散布性弊端。试品表面泄露的影响试品表面泄露电阻老是与试品等值电阻Rx并联，显然会影响所测得的tanδ值，这在试品的Cx较小时尤需注意。作业部署：审批：小结：1、绝缘电阻、吸取比与泄露电流的测量方法2、介质耗费角正切测量的电磁搅乱和其他影响因素3、介质耗费角正切测量的基根源理后记：周次：时间：课题：4.3局部放电的测量4.4绝缘油性能测量课时：2课时授课目标：1、认识局部放电测量的基础、掌握局部放电的测量方法和绝缘油的分析检测、认识绝缘油的电气试验重点、难点：测量方法教具：教材粉笔授课方法：讲解法时间分派：回首10分钟授课65分钟小结授课过程：4.3局部放电的测量局部放电测量的基础局部放电测量的脉冲电流

10

分钟

作业部署

5分钟法当发生局部放电时，试品两头会出现一个几乎是刹时的电压变化，在检测回路中惹起一高频脉冲电流，将它变换成电压脉冲后就能够用示波器等测量其波形或幅值，由于其大小与视在放电量成正比，经过校准就能得出视在放电量(一般单位用pC)。此法敏捷度高、应用宽泛。局部放电测量的非电检测法噪声检测法当绝缘介质中发生局部放电时，其刹时释放的能量将放电源周围的介质加热使其蒸发，收效就像一个小爆炸。此时放电源忧如一个声源，向外发出声波。由于放电连续时间很短，所发射的声波频谱很宽，可达数MHz。光检测法绝缘介质内部发生局部放电时自然会释放光子而产生光辐射放电所发出的光量。可是只有在透明介质的情况下，才能实现。有时可用光电倍增器或影像亮化器等协助仪器来增加检测灵敏度。化学分析法用气相色谱仪对绝缘油中溶解的气体进行气相色谱分析，是20世纪70年月发展起来的试验方法优点能够发现充油气体设备中一些用其他试验方法不易发现的局部性弊端（包括局部放电）。绝缘油的电气试验电气强度试验电气强度试验是变压器油的一项常例试验。它是用来说明变压器油被水分和其他悬浮物质物理污染的程度。电气强度试验方法是：将变压器油倒入专门设备油杯中，以必然速率上涨的沟通电压加在油杯上，直至变压器油击穿，变压器油击穿时的电压，即为此次变压器油的击穿电压。绝缘油的电阻率绝缘油的电阻率即体积电阻率，可看作在一个单位立方体积内的体积电阻，用其电场强度与稳态电流密度之商来胸怀。油中溶解气体的气相色谱分析当电器中存在局部过热、电弧放电或某些内部故障时绝缘油或固体绝缘资料会发生裂解，就会产生较大量的各样烃类气体和H2、CO、CO2等气体，所以把这类气体称为故障特点气体。详细步骤为：先将油中溶解的气体脱出，再送入气相色谱仪，对不同样气体进行分别和定量。看特点气体的组分和主次看特点气体的含量看特点气体含量随时间的增加率绝缘油的高效液相色谱分析高效液相色谱法是以液体作为流动相的一种色谱分析法，它的基本见解及理论基础与气相色谱是一致的，但又有不同样之处。与气相色谱对照，高效液相色谱同样拥有高敏捷、高效能和高速度的特点，但它的应用范围更为宽泛。在充油电气设备中，由于组成固体绝缘的纤维质资料的老化致使纤维素的分解而产生几种化合物，如糠醛和呋喃衍生物，呋喃衍生物大部分被吸附在纸上，而小部分溶于油中。这些物质的存在能够作为运行设备固体绝缘老化程度的诊疗依照，也能够作为对溶解气体分析的补充。糠醛化合物是纤维性绝缘资料绝缘裂化的特有产物，其根源拥有唯一性、其浓度高低代表了变压器老化的最正确指标。变压器在投运初期，因不会波及到绝缘油的办理问题，能够通过测量油中糠醛含量值作为判断变压器绝缘情况的原始依照。作业部署：审批：小结：1、局部放电测量的基础、局部放电的测量方法和绝缘油的分析检测、绝缘油的电气试验后记：周次：时间：课题：5.1工频高电压实验课时：2课时授课目标：1、认识工频高压的产生、掌握工频高压的测量方法、掌握绝缘的工频耐压试验重点、难点：工频高压的测量方法教具：教材粉笔授课方法：讲解法时间分派：回首10分钟授课65分钟小结10分钟作业部署5分钟授课过程：5.1工频高电压实验工频高电压的产生高压试验变压器是高压试验室最基本的、不能缺少的主要设备之一，它被看作电源，而且是沟通、直流和冲击电压试验设备的组成部分。高压试验室中的工频高电压平时采用高压试验变压器或其串级装置来产生，但对电容量较大的被试样，可采用串联谐振回路来获取工频高电压。1.高压试验变压器高压试验变压器大部分为油浸式，有金属壳及绝缘壳两类。金属壳变压器又可分为单套管和双套管两种试验变压器串级装置由于碰到体积重量的限制，单个试验变压器的额定电压不能能做得太高。但所需工频电压很高，经常采用串级线路把几台试验变压器串接起来。试验变压器的调压试验变压器的电压必定从零调治到指定值，这是其运行方式的特点,要靠连到变压器初级绕组电路中的调压器来进行。串联谐振电路沟通高压能够经过由电动机带动的发电机或电池供电的振荡器产生，可是最常用的试验装置是由110V或240V、50/60Hz的电源供电。工频高电压的测量试品上工频高压的测量当前最常用的测量方法有：用测量球隙或峰值电压表测量沟通电压的峰值，用静电电压表测量沟通电压的有效值用球空隙测量工频高压峰值电压表峰值电压表的制成原理平时有两种，一种是利用整流电容电流测量沟通高压，另一种利用整流充电电压测量沟通高压。静电电压表分压器在被测电压高于200kV时，直接用指示仪表测量高压比较困难，平时采用电容分压器配用低压仪表测量高压。实质的电容分压器有两种主要形式：一种称为散布式电容分压器，它的高压臂由多个电容器元件串联组装而成，要求每个元件尽可能为纯电容，介质耗费和电感尽可能小；绝缘的工频耐压试验工频沟通耐压试验是查验电气设备绝缘强度的最有效和最直接的方法。工频高压试验的基本接线图试验中需注意的问题防备工频高压试验中可能出现的过电压试验电压的波形畸变与改良举措作业部署：审批：小结：1、工频高压的产生、工频高压的测量方法、绝缘的工频耐压试验后记：周次：时间：课题：5.2直流高电压试验课时：2课时授课目标：1、认识直流高电压的产生、掌握直流工频高压的测量方法、掌握绝缘的直流耐压试验重点、难点：绝缘的直流耐压试验教具：教材粉笔授课方法：讲解法时间分派：回首10分钟授课65分钟小结10分钟作业部署5分钟授课过程：5.2直流高电压试验直流高电压的产生直流高电压在其他科技领域也有厂泛的应用，其中包括静电喷漆、静电纺织、静电除尘、射线发生器、等离子体加快以及原子核物理研究中都使用直流高压作为电源。半波整流回路倍压整流回路串级直流发生器直流工频高电压的测量高压高阻法高阻可作为放大器或分压器来使用。采用平均值型指示仪表对纹波小的直流电压进行测量，由于杂散电容的影响能够忽略。旋转电位计电极在电场中旋转，由于电极间电容的变化，形成充放电电荷。经过测量充放电电荷的大小，进而求得直流电压的最大值和平均值的一种装置。旋转电位计的测量精度高，不确定度在1％之内。静电电压表标准棒一棒空隙用球空隙测量直流电压时，会出现下述所提到的放电电压的颠簸标准球空隙测量装置以及测量方法与测量沟通电压时同样。但大气中的尘埃或纤维等会惹起放电电压的变化，就是说长时间加压时，放电电压可能会变得特别低。纹波电压的测量绝缘的直流耐压试验直流高压能反应设备受潮、劣化和局部弊端等多方面的问题。它和沟通耐压试验对照主要有以下一些特点：1）试验设备能够做得比较轻快，适合于现场预防性试验的要求。2）在试验时能够同时测量泄露电流。（3）直流耐压试验比之沟通耐压试验更能发现电机端部的绝缘弊端。4）在直流高压下，局部放电较弱。作业部署：审批：小结：1、直流高电压的产生、直流工频高压的测量方法、绝缘的直流耐压试验后记：周次：时间：课题：5.3冲击高电压试验课时：2课时授课目标：1、认识冲击高电压的产生、掌握冲击高电压的测量方法、掌握绝缘的冲击耐压试验重点、难点：冲击高电压的测量方法教具：教材粉笔授课方法：讲解法时间分派：回首10分钟授课65分钟小结10分钟作业部署5分钟授课过程：5.3冲击高电压试验冲击高电压的产生冲击发生器的基根源理多级冲击电压发生器基根源理:并联充电，串联放电冲击高电压的测量当前最常用的测量冲击电压的方法有：①分压器-示波器；②测量球隙；③分压器-峰值电压表。分压器与数字记录仪（示波器）标准球空隙1）多级法：以预期的50%放电电压的2～3%作为电压级差，对被测试品分级施加冲击电压，每级施加电压10次，最少要加4级电压。(2)起落法估计

50%放电电压的预期值后，取

Ui

的

2%～3%为电压增量△

U，先施加冲击电压

Ui

一次，如未惹起放电，则下次施加电压应为

Ui＋△U。绝缘的冲击耐压试验电气设备内绝缘的雷电冲击耐压试验采用三次冲击法。2.对变压器和电抗器类设备的内绝缘，还要再进行雷电冲击截波（1.2/2～5）耐压试验，它对绕组绝缘（特别是其纵绝缘）的考验经常比雷电冲击全波试验更为严格。3.电力系统外绝缘的冲击高压试验平时可采用15次冲击法。作业部署：审批：小结：1、冲击高电压的产生、冲击高电压的测量方法、绝缘的冲击耐压试验后记：周次：时间：课题：6.1变压器油中溶解气体的检测课时：2课时授课目标：1、认识绝缘故障与油中溶解气体、掌握油中气体分析与故障诊疗的方法、掌握溶解气体的在线检测重点、难点：油中气体分析与故障诊疗的方法教具：教材粉笔授课方法：讲解法时间分派：回首10分钟授课65分钟小结10分钟作业部署5分钟授课过程：6.1变压器油中溶解气体的检测绝缘故障与油中溶解气体变压器的绝缘发生故障时产生故障气体，故障气体部分溶解于油中，部分进入气体继电器。变压器绝缘故障主要分为三类：热故障、电故障及其绝缘受潮，故障不同样时，油中溶解的故障气体成分不同样，所以能够经过分析油中溶解气体的成分来判断变压器存在的绝缘故障。过热故障变压器过热故障是最常有的故障，空载耗费、负载耗费和杂散耗费等转变为热量，当产生的热量和散出的热量平衡时，温度达到牢固状态。当发热量大于预期值，而散热量小于预期值时，就发生过热现象。放电故障放电故障是由于电应力作用而造成绝缘裂化，按能量密度不同样能够分红电弧放电、火花放电和局部放电等。绝缘受潮当变压器内部进水受潮时，油中的水分和含湿气的杂质简单形成“水桥”，致使局部放电而产生H2。水分在电场作用下的电解以及水和铁的化学反应均可产生大量的H2。所以受潮设备中，H2在氢烃总量中占比率更高。油中溶解气体的在线监测压器油中溶解气体在线检测依照不同样的原则能够分为不同样的种类。以检测对象分类可概括为以下几类：油中溶解气体在线检测装置主要由脱气、混淆气体分别及气体检测三大部分组成。脱气脱气法主要有油中吹气法、抽真空取气法、分别膜浸透法。其中平板分别膜、毛细管柱、血液透析装置、中空纤维装置都属于高分子分别膜的应用，其他都属于抽真空脱气法。当前典型的吹气方法有三种：载气洗脱法、空气循环法和比色池法，其基根源理是采用吹气方式将溶解于油中的气体代替出来，使油面上某种气体的浓度与油中气体的浓度渐渐达到平衡。抽真空法主要包括涟漪管法和真空泵脱气法。(1).纹管法是利用小型电机带动涟漪管频频压缩，多次抽真空，将油中溶解气体抽出来，废油仍回到变压器中。真空泵脱气法是利用常例色谱分析中的抽真空脱气原理，用真空泵抽闲气来抽取油中溶解气体，废油仍回到变压器油箱。分别膜浸透法是构造简单、成本低、操作方便，所以获取了宽泛应用，当前采用的透气膜主要有聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚丙烯、聚六氟乙烯、聚四氟乙烯混淆膜、中空纤维膜以及无机膜如钯银合金金属膜等，其中高分子透气膜应用更为宽泛.混淆气体分别混淆气体分别一般用气相色谱柱达成。它常以玻璃管、不锈钢管或铜管组成，管内静止不动的一相（固体或液体）称为固定相；自上而下运动的一相（一般是气体或液体）称为流动相；装有固定相的管子（玻璃管或不锈钢管）即为色谱柱。气体检测当前应用于油中气体检测的气体检测器主要有热导检测器、半导体型传感器、催化焚烧型传感器、光敏气体传感器、焚烧电池型传感器和其他形式的传感器。油中气体分析与故障诊疗1.可否存在故障的判断1）阀值判断法将油中溶解各气体的浓度与正常极限注意值作比较，能够判断变压器有无故障。（2）依照产气速率判断判断有无故障要将各组分的气体浓度和产气速率联合起来，短期内各组分气体含量快速增加，但未高出规定的注意值也可判断为故障。故障性质的判断不同样性质的故障所产生的油中溶解气体的组分是不同样的，据此能够判断故障的种类。（1）特点气体法变压器油中溶解的特点气体能够反应故障点周围的油和纸绝缘的分解实质。气体组分特点随着故障种类、故障能量及波及的绝缘资料不同样而不同样，即故障点产生烃类气体的不饱和度与故障源能量密度之间有亲密的关系。（2）三比值法过热性故障产生的故障特点气体主若是CH4和C2H4，而放电性故障主要的特点气体是C2H2和H2，为此能够采用CH4/H2来区分是放电故障仍是过热故障。国际电工委员会和我国国家标准介绍CH4/H2、C2H4/C2H6、C2H2/C2H4三个比值来判断故障的性质。C2H2/C2H4编码决定故障的种类:“0”代表过热故障，“1”代表高能放电故障，“2”代表低能放电故障。（3）其他故障诊疗法除了特点故障气体法和三比值法，还有立体图示法、大卫三角法、四比值法等其他一些传统的故障诊疗法。作业部署：审批：小结：1、绝缘故障与油中溶解气体、油中气体分析与故障诊疗的方法、溶解气体的在线检测后记：周次：时间：课题：6.2局部放电在线监测6.3介质耗费角正切的检测课时：2课时授课目标：1、认识局部放电的在线检测系统、掌握局部放电分析与故障诊疗、掌握介质耗费角正切的检测方法重点、难点：介质耗费角正切的检测方法教具：教材粉笔授课方法：讲解法时间分派：回首10分钟授课65分钟小结10分钟作业部署5分钟授课过程：6.2局部放电在线监测局部放电的在线监测系统局部放电的在线检测分为电测法和非电测法两大类。电测法中的射频测量法等也都应用到了在线检测中。电测法的弊端是由于现场存在着严重的电磁搅乱，将大大降低检测敏捷度和信噪比。局部放电监测系统原理框图局部放电分析与故障诊疗1.局部放电信号分析局部放电信号分析是指怎样从测试信号中提取有关放电的信息，一般采用数字信号办理技术，当前常用的方法主要有：时域分析频域分析时频联合分析人工神经网络分析2.放电种类的模式鉴识变压器的局部放电情况:①局部放电特点提取变压器绝缘构造中发生的局部放电种类主要有五种：油中尖板放电、纸或纸板内部放电、油中气泡放电、纸或纸板沿面放电和悬浮放电。②放电鉴识每种放电模型都有5个以上的样品，这些样品的资料和构造完满同样，但尺寸等方面有必然差别；而且对同一个样品，在同样条件下采集多个样本，以保证明验结果拥有优秀的统计性和可重复性。6.3介质耗费角正切的检测高压电桥法图6－13电桥法测tanδ原理接线图优点：是较正确、可靠，与电源波形频次没关，数据重复性好。弊端：接入了R3后改变了设备原有的运行状态，其他元件的接入也增加了PT1发生故障的概率。要选择可靠性高的元件和采用一些保护举措。可用低频电流传感器代替相应的电阻元件，但收效其实不理想。相位差法图6?14相位差法检测tanδ原理框架图全数字测量法数字化测量方法主要包括过零点时差比较法、过零点电压比较法、自由电压矢量法、正弦波参数法、谐波分析法和异频电源法。图6?16全数字化tanδ在线检测原理框架图作业部署：审批：小结：1、局部放电的在线检测系统、局部放电分析与故障诊疗、介质耗费角正切的检测方法后记：周次：时间：课题：7.1平均无损单导线上的波过程7.2行波的折射与反射课时：2课时授课目标：1、认识流传的物理见解和颠簸方程解、掌握波速、波阻抗、前行波和反行波、掌握线路尾端的折射、反射、掌握波的多次折射、反射重点、难点：1、波速、波阻抗、前行波和反行波、波的折射、反射教具：教材粉笔授课方法：讲解法时间分派：回首10分钟授课65分钟小结10分钟作业部署5分钟授课过程：7.1平均无损单导线上的波过程波流传的物理见解压波和电流波沿线路的流传过程实质上就是电磁波沿线路流传的过程，电压波和电流波是在线路中流传的陪伴而行的一致体。颠簸方程及解iC0dxuiidxuL0dxiuudxtxtx波速和波阻抗11vv在颠簸方程中定义v为波流传的速度L0C0关于架空线路00ufubL0ZibC0定义波阻抗if波阻抗Z表示了线路中同方向流传的电流波与电压波的数值关系，但不同样极性的行波向不同样的方向流传，需要规定必然的正方向。前行波与反行波线路尾端的折射、反射1.尾端开路时的折射、反射图尾端开路时波的折、反射2.尾端短路时的折射、反射3.尾端接集中负载时的折射、反射集中参数等效电路（彼得逊法例）波的多次折射、反射作业部署：审批：小结：1、流传的物理见解和颠簸方程解、波速、波阻抗、前行波和反行波、线路尾端的折射、反射、波的多次折射、反射后记：周次：时间：课题：7.3波在多导线系统中的流传7.4波在流传中的衰减与畸变7.5绕组中的波过程课时：2课时授课目标：1、认识波在多导线系统中的流传过程、掌握波在流传中衰减与畸变的影响、掌握绕组中波流传过程重点、难点：波在流传中衰减与畸变的影响教具：教材粉笔授课方法：讲解法时间分派：回首10分钟授课65分钟小结10分钟作业部署5分钟授课过程：7.3波在多导线系统中的流传实质输电线路大部份是多导线的。这时波在平行多导线系统中流传，将产生相互耦合作用。图7-12多导线系统的耦合作用导线之间的耦合系数越大，其电位差越小，这对线路防雷是有利的。避雷线与导线之间的绝缘可否闪络，与相互之间的耦合系数关系很大。7.4波在流传中的衰减与畸变波在实质线路中流传，总会发生程度不同样的衰减和变形。线路电阻和绝缘电导的影响随意波形的电磁波能够分解成为不同样频次的重量，由于各样频次下的电阻不同样，波的衰减程度不同样，所以也会惹起波流传过程中的变形。冲击电晕的影响在电网中，线路参数随频次而变的特点也会惹起行波的畸变。其他，在过电压作用下导线上出现电晕将是惹起行波衰减和变形的主要因素。图7-24电晕惹起的行波衰减和变形图利用冲击电晕会使行波衰减和变形的特点，设置进线保护段作为变电所防雷保护的一个主要保护举措。变压器绕组中的波过程在雷电或操作冲击电压作用下，变压器绕组的主绝缘和纵绝缘可能碰到很高的过电压而破坏。这类在冲击电压作用下产生的过电压，主要由绕组内部的电磁振荡过程和绕组之间的静电感觉、电磁感觉过程所惹起。这两个过程统称为变压器绕组的波过程。主要内容包括:1.单相变压器绕组中的波过程绕组各点的电位其实不是同时达到最大值。绕组尾端接地时，最高电位出现在绕组首端周边，其值可达1.4U0。尾端不接地时，最高电位出现在绕组尾端，其值可达1.9U0。由于存在耗费，实质最高电位低于上述数值。振荡过程中，绕组各点的电位梯度也会变化。2.三相变压器绕组中的波过程三相变压器绕组波过程的规律同单相变压器绕组基真同样，可是随三相绕组的接线方式和单相、两相或三相进波的不同样有所差别，分以下三种情况说明。中性点接地星形联系(Y0)三角形联系(△)变压器绕组之间的波过程当冲击电压波侵入变压器某一绕组时，可在变压器的其他绕组上出现很高的感觉过电压，这就是变压器绕组之间的波过程。旋转电机绕组中的波过程旋转电机包括发电机、同步伐相机和大型电动机等,其与电网的连结方式有经过变压器与电网相连和直接与电网相连两种。电机绕组就能够用波阻抗和波速的见解来表征波过程规律。作业部署：审批：小结：1、波在多导线系统中的流传过程、波在流传中衰减与畸变的影响、绕组中波流传过程后记：周次：时间：课题：8.1雷电放电和雷电过电压课时：2课时授课目标：1、认识雷云的形成、掌握雷电放电过程、掌握雷电过电压的形成重点、难点：雷电过电压的形成教具：教材粉笔授课方法：讲解法时间分派：回首10分钟授课65分钟小结10分钟作业部署5分钟授课过程：8.1雷电放电和雷电过电压雷云的形成能产生雷电的带电云层称为雷云雷云的形成主若是含水汽的空气的热对流效应。太阳的热辐射使地面部分水分化为蒸汽，含水蒸汽的空气碰到火热的地面烘烤而上涨，会产生向上的热气流。热气流每上涨10km，温度下降约10℃，热气流与高空冷空气相遇形成雨滴、冰雹等水成物，水成物在地球静电场的作用下被极化，形成热雷云。强气流将云中的水滴吹裂时，较大的残滴带正电，较小的水珠带负电，小水珠被气流带走，于是云的各部分带有不同样的电荷，这是水滴破碎效应。水在结冰时，冰粒会带正电，没有结冰的被风吹走小水珠将带负电，这是水滴结冰效应最后形成带正电的云粒子在云的上部，而带负电的水成物在云的下部，或许带负电的水成物以雨或雹的形式下降到地面。当上面所讲的带电云层一经形成，就形成雷云空间电场。雷电放电过雷电放电就其实质而言是一种超长气隙的火花放电。第一次主放电箭状先导第三次主放电雷电参数雷暴日及雷暴小时地面落雷密度主放电通道波阻抗4.雷电流极性5.雷电流幅值雷电流等值波形(a)双指数波(b)斜角波(c)半余弦7.雷电流陡度雷电过电压的形成1.直击雷过电压雷击地面由先导放电转变为主放电的过程能够用一根已充任的垂直导线突然与被击物体接通来模拟。2.感觉雷过电压由于雷云对地放电过程中，放电通道周围空间电磁场的急巨变化，会在周边线路的导线上产生过电压。作业部署：审批：小结：1、雷云的形成、雷电放电过程、雷电过电压的形成后记：周次：时间：课题：8.2防雷保护设备课时：2课时授课目标：1、掌握避雷针防雷原理及保护范围、掌握避雷线防雷原理及保护范围、掌握避雷器工作原理及常用种类重点、难点：防雷原理及保护范围教具：教材粉笔授课方法：讲解法时间分派：回首10分钟授课65分钟小结10分钟作业部署5分钟授课过程：8.2防雷保护设备避雷针防雷原理及保护范围1.避雷针防雷原理避雷针是显然高出被保护物体的金属支柱，其针头采用圆钢或钢管束成，其作用是吸引雷电击于自己，并将雷电流快速泄入大地，进而使被保护物体免遭直接雷击。避雷针的保护范围（1）单支避雷针（2）两支等高避雷线两支不等高避雷针多支等高避雷针8-9图8-9两支不等高避雷针的避雷线防雷原理及保护范围避雷线，平时又称架空地线。避雷线的防雷原理与避雷针同样，主要用于输电线路的保护，也可用来保护发电厂和变电所，近来几年来很多国家采用避雷线保护500kV大型超高压变电所。1）单根避雷线的保护2）双避雷线的保护8-（3）保护角保护角是指避雷线和外侧导线的连线与避雷线的垂线之间的夹角。保护角愈小，避雷线就愈可靠地保护导线免遭雷击。一般α=20°～30°，这时即以为导线已处于避雷线的保护范围之内。避雷器工作原理及常用种类避雷器的常用种类有：保护空隙、排气式避雷器（常称管型避雷器）、阀式避雷器和金属氧化物避雷器（常称氧化锌避雷器）四种。保护空隙保护空隙与被保护绝缘并联，它的击穿电压比后者低，使过电压波被限制到保护空隙F的击穿电压U。排气式避雷器它实质上是一只拥有较强灭弧能力的保护空隙，其基本元件为装在消弧管内的火花空隙，在安装时再串接一只外火花空隙。应用范围：仅安装在输电线路上绝缘比较单薄的地方和用于变电所、发电厂的进线段保护中。阀式避雷器阀式避雷器是由装在密封瓷套中的多组火花空隙和多组非线性电阻阀片串联组成。它分一般型和磁吹型两大类。金属氧化物避雷器金属氧化物避雷器(MOA)出现于20世纪70年月，因其性能比碳化硅避雷器更好，现在已在全世界获取宽泛应用。金属氧化物避雷器的构造特别简单，仅由相应数量的氧化锌阀片密封在瓷套内组成，所以也称氧化锌避雷器。作业部署：审批：小结：1、避雷针防雷原理及保护范围、避雷线防雷原理及保护范围、避雷器工作原理及常用种类后记：周次：时间：课题：8.3电力系统防雷保护（一）课时：2课时授课目标：1、掌握输电线路的防雷保护重点、难点：输电线路的防雷保护教具：教材粉笔授课方法：讲解法时间分派：回首10分钟授课65分钟小结10分钟作业部署5分钟授课过程：输电线路的防雷保护在整个电力系统的防雷中，输电线路的防雷问题最为突出。这是由于输电线路连绵数千里、地处荒野、又经常是周边地面上最为高耸的物体，所以极易碰到雷击。输电线路防雷性能的利害，工程中主要用耐雷水平和雷击跳闸率两个指标来权衡。所谓耐雷水平，是指雷击线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值（单位为kA）。输电线路上的感觉雷过电压雷击线路周边地面时，在线路的导线上会产生感觉雷过电压，由于雷击地面时雷击点的自然接地电阻较大，雷电流幅值I一般不高出100kA。实测证明，感觉过电压一般不高出300-400kV，对35kV及以下水泥杆线路会惹起必然的闪络事故；对110kV及以上的线路，由于绝缘水平较高，所以一般不会惹起闪络事故。感觉雷过电压同时存在于三相导线，故相间不存在电位差，只能惹起对地闪络，若是二相或三同样时对地闪络即形成相间闪络事故。输电线路的耐雷水平①雷击杆塔塔顶；②雷击避雷线档距中央；③雷电绕过避雷线击于导线1）雷击杆塔塔顶时的耐雷水平运行经验表示，雷击杆塔的次数与避雷线的根数和经过地域的地形有关，雷击杆塔次数与雷击线路总次数的比值称为击杆率g。雷击塔顶前，雷电通道的负电荷在杆塔及架空地线上产生感觉正电荷；当雷击塔顶时，雷通道中的负电荷与杆塔及架空地线上的正感觉电荷快速中和形成雷电流。2）雷击避雷线档距中央3）雷电绕击于导线时的耐雷水平装设避雷线的线路仍旧有雷绕过避雷线而击于导线的可能性，诚然绕击的概率很小，但一旦出现此情况，则经常会惹起线路绝缘子的闪络。输电线路的雷击跳闸率输电线路的防雷举措1）输电线路的防雷举措主要做好以下“四道防线：防备输电线路导线碰到直击雷；防备输电线路受雷击后绝缘发生闪络；防备雷击闪络后成立牢固的工频电弧；防备工频电弧后惹起中止电力供给。2）主要保护举措：1）架设避雷线2）降低杆塔接地电阻3）架设耦合地线4）采用不平衡绝缘方式5）采用中性点非有效接地方式6）装设避雷器7）加强绝缘8）装设自动重合闸作业部署：审批：小结：掌握输电线路的防雷保护后记：周次：时间：课题：8.3电力系统防雷保护（二）课时：2课时授课目标：1、掌握发电厂和变电所的防雷保护重点、难点：发电厂和变电所的防雷保护教具：教材粉笔授课方法：讲解法时间分派：回首10分钟授课65分钟小结10分钟作业部署5分钟授课过程：8.3电力系统防雷保护发电厂和变电所的防雷保护发电厂和变电所是电力系统的枢纽，设备相对集中，一旦发生雷害事故，经常致使发电机、变压器等重要电气设备的破坏，改换和修复困难，并造成大面积停电，严重影响公民经济和人民生活。所以，发电厂和变电所的防雷保护要求十分可靠。变电所中出现的雷电过电压的两个根源：直击雷过电压的防备直击雷防备的举措主若是装设避雷针或避雷线，使被保护设备处于避雷针或避雷线的保护范围之内，同时还必定防备雷击避雷针或避雷线时惹起与被保护物的还击事故。侵入波过电压的防备变电所中限制雷电侵入波过电压的主要举措是装设避雷器。若是三台避雷器分别直接连结在变压器的三个出线套管端部，只需避雷器的冲击放电电压和残压低于变压器的冲击绝缘水平，变压器就获取可靠的保护。变电所的进线段保护保证在凑近变电所一段不长(一般l～2km)的线路上不出现绕击或还击。关于那些未沿全线架设避雷线的35kV及以下线路来说，第一在凑近变电所(l～2km)线段上加装避雷线，使之成为进线段；关于全线有避雷线的110km及以上的线路，将凑近变电所的一段长2km的线路划为进线段。在进线段,加强防雷举措、提高耐雷水平。变压器防雷保护的几个详细问题（1）变压器中性点防雷保护中性点为全绝缘时，一般不需采用专门的保护。但在变电所只有一台变压器且为单路进线的情况下，仍需在中性点加装一台与绕组首端同样电压等级的避雷器。中间性点为降级绝缘时，则必定采用与中性点绝缘等级相当的避雷器加以保护，同时注意校核避雷器的灭弧电压。（2）三绕组变压器的防雷保护高压侧有雷电过电压波时，经过绕组间的静电耦合和电磁耦合，低压侧出现必然过电压。在任一相低压绕组加装阀式避雷器。（3）自耦变压器的防雷保护（4）配电变压器的防雷保护配电变压器的防雷保护接线如图8-36所示，其3～10kV侧应装设阀式避雷器FS-3～10或保护空隙来保护，组成变压器高压侧FS的接地端点、低压绕组的中性点和变压器金属外壳三点联合接8-3地。旋转电机的防雷保护（1）旋转电机的防雷保护特点旋转电机的防雷保护比变压器困难得多，其雷害事故率也经常大于变压器，这是由它的绝缘构造、运行条件等方面的特别性所造成的。（2）直配电机的防雷保护发电机出线母线上装一组MOA或FCD型避雷器，以限制侵入波幅值，取其3kA下的残压与电机的绝缘水平相当合，保护电机主绝缘。采用进线段保护，一般采用电缆段与排气式避雷器配合的典型进线段保护。3)在发电机母线上装设一组并联电容器，包括电缆段电容在内一般每相电容应为0.25～0.5F，能够限制雷电侵入波的陡度a使之小于2kV/μs，同时能够降低感觉雷过电压使之低于电机冲击耐压强度，保护电机匝间绝缘和中性点绝缘。发电机中性点有引出线时，中性点应加装避雷器保护，如电机绕组中性点并未引出，则每相母线并联电容应增至1.5～2.0μF。气体绝缘变电所的防雷保护GIS绝缘的伏秒特点很平展，其绝缘水平主要取决于雷电冲击水平。采用氧化锌避雷器。GIS构造紧凑，被保护设备与避雷器相距较近，比常例变电全部益。GIS的同轴母线筒的波阻抗小，过电压幅值和陡度都显然变小，对变电所的进行波防备有利；GIS内绝缘电场构造不平均，易击穿，要求防雷保护举措更为可靠、在绝缘配合中留有足够的裕度。对GIS常用的保护举措1）66kV及以进步线电缆段的GIS变电所，在GIS管道与架空线路连结处应装设无空隙金属氧化物避雷器(FMO1)，其接地端应与管道金属外壳连结。2）66kV及以进步线有电缆段的GIS变电所，在电缆与架空线路的连结处应装设金属氧化物避雷器(FMO1)，其接地端应与电缆的金属外皮连结。作业部署：审批：小结：发电厂和变电所的防雷保护后记：周次：时间：课题：8.4接地的原理课时：2课时授课目标：1、认识接地见解及分类、认识什么是接地电阻，接触电压和跨步电压、掌握接地和接零保护重点、难点：接地和接零保护教具：教材粉笔授课方法：讲解法时间分派：回首10分钟授课65分钟小结10分钟作业部署5分钟授课过程：8.4接地的原理接地见解及分类接地就是指将电力系统中电气装置和设备的某些导电部分，经接地线连结至接地极。埋入地中并直接与大地接触的金属导体称为接地极。电气装置、设备的接地端子与接地极连结用的金属导电部分称为接地线。接地极和接地线合称接地装置。接地按用途可分为：工作接地保护接地防雷接地静电接地接地电阻，接触电压和跨步电压大地拥有必然的电阻率，若是有电流经过接地极注入，电流以电流场的形式向大地作半球形扩散，则大地就不再保持等电位，将沿大地产生电压降。接地装置对地电位与经过接地极流入地中电流的比值称为接地电阻。人处于散布电位地域内，可能有两种方式波及不同样电位点而碰到电压的作用。当人波及漏电外壳，加于人手脚之间的电压，称为接触电压。当人在散布电位地域内跨开一步，两脚间的电位差，称为跨步电位差，即跨步电压。接地和接零保护1、发电厂、变电所的接地保护发电厂、变电所中的接地网是集工作接地、保护接地和防雷接地为一体的优秀接地装置。般的作法是：除利用自然接地极以外，依照保护接地和工作接地要求敷设一个一致的接地网，尔后再在避雷针和避雷器安装处增加3～5根集中接地极以知足防雷接地的要求。2.输电线路的接地保护

一高压线路每一杆塔都有混凝土基础，

它也起着接地极的作用，

其接地装置经过引线与避雷线相连，目的是使击中避雷线的雷电流经过较低的接地电阻而进入大地。3.计算用土壤电阻率接地电阻除与接地极的形状、尺寸大小有关外，还跟土壤电阻率亲密有关。土壤电阻率要取决于其化学成分及湿度大小，计算防雷接地装置所采用的土壤电阻率应取雷季中最大可能的数值，一般按下式计算：

主0作业部署：审批：小结：1、接地见解及分类、接地电阻，接触电压和跨步电压、接地和接零保护后记：周次：时间：课题：9.1切断空载线经过电压9.2空载线路合闸过电压9.3切除空载变压器过电压课时：2课时授课目标：1、认识切断空载线经过电压影响因素和降压举措并掌握其原理、认识空载线路合闸过电压影响因素和降压举措并掌握其原理、认识切除空载变压器过电压影响因素和降压举措和发展过程重点、难点：原理教具：教材粉笔授课方法：讲解法时间分派：回首10分钟授课65分钟小结10分钟作业部署5分钟授课过程：9.1切断空载线经过电压产生原理影响因素和降压举措影响过电压的最大值的因素：断路器的性能；中性点接地方式；母线上的出线数在断路器外侧装有电磁式电压互感器等设备除去或降低操作过电压采用的举措以下：（1）改良断路器的构造，防备发生重燃现象（2）断路器加装并联电阻（3）利用避雷器保护（4）泄流设备的装设9.2空载线路合闸过电压发展过程1.正常合闸的情况2.自动重合闸的情况自动重合闸是线路发生跳闸故障后，由自动装置控制而进行的合闸操作。影响因素和降压举措以上对合闸过电压的分析也是考虑最严重的条件、最不利的情况。实质出现的过电压幅值会碰到一系列因素的影响，最主要的有：合闸相位、线路耗费、线路节余电压的变化。合闸过电压的限制、降低举措主要有:装设并联合闸电阻——最有效的举措控制合闸相位利用避雷器来保护9.3切除空载变压器过电压发展过程变压器和断路器上出现过电压的原因是变压器的空载电流过零前就被断路器逼迫熄弧而切断，致使全部电磁能量转变为电场能量而使电压高升。切断100A以上的沟通电流时，开关触头间的电弧平时是在工频电流自然过零时熄灭的；当所切除的电流很小时（变压器的空载电流特别小，只有几安到几十安），电弧经常提早熄灭，亦即电流会在过零以前就被强行切断，即所谓的截流现象。影响因素和限制举措影响因素及对应的限制举措主要有：断路器性能切断小电流的电弧时性能越好的断路器，其切空变过电压的幅值越高。变压器特点采用避雷器保护这类过电压的特点：幅值比较大，连续时间短、能量小，易受限制。装设并联电阻在断路器的主触头上并联一线性或非线性电阻，其限值应凑近于被切电感的工作激磁阻抗（数万欧）。作业部署：审批：小结：1、切断空载线经过电压影响因素和降压举措并掌握其原理、空载线路合闸过电压影响因素和降压举措并掌握其原理、切除空载变压器过电压影响因素和降压举措和发展过程后记：周次：时间：课题：9.4断续电弧接地过电压9.5工频电压高升9.6谐振过电压课时：2课时授课目标：1、认识断续电弧接地过电压的发展过程，掌握其防备举措、掌握惹起工频电压高升的原因、认识谐振过电压种类并认识铁磁谐振过电压重点、难点：教具：教材粉笔授课方法：讲解法时间分派：回首10分钟授课65分钟小结10分钟作业部署5分钟授课过程：9.4断续电弧接地过电压发展过程这类过电压的发展过程和幅值大小都与熄弧时间有关。存在两种熄弧时间：电弧在过渡过程中的高频振荡电流过零时即可熄灭，电弧的熄灭发生在工频电流过零的时刻。按工频电流过零时熄弧的理论分析得出的结论是：(1)非故障相上的最大过电压为3.5倍；故障相上的最大过电压为2.0倍。长久以来大量试验研究表示：故障点电弧在工频电流过零时和高频电流过零时熄灭都是可能的。发生在大气中的开放性电弧经常要到工频电流过零时才能熄灭；在强烈去电离的条件下，电弧经常在高频电流过零时就能熄灭。电弧的焚烧和熄灭会碰到发弧部位的周围媒质和大气条件等的影响，拥有很强的随机性质，所以它所惹起的过电压值拥有统计性质。防备举措为了除去电弧接地