高电压技术-定稿

高电压技术知识点总结

总结人：电力系08级李芷筠季溢贤李少岩

一、名词解释

1、极性效应：在不均匀电场中，气隙的击穿电压和气隙击穿的发展过程都随电压极性的不

同而有所不同的现象。

2、耐雷水平：雷击线路时绝缘不发生闪络的最大雷电流的幅值，以kA为单位。

3、雷击跳闸率：每100km线路每年由雷击引起的跳闸次数称为“雷击跳闸串”，这是衡量线路防雷性能的综合指标。

4、爬电比距：外绝缘“相—地”之间的爬电距离(cm)与系统最高工作（线）电压（kv,有

效值）之比

5、等值盐密：表征绝缘子表面的污秽度，它指的是每平方厘米表面所沉积的等效NaCl毫

克数。

6、直击雷过电压、感应雷过电压：输电线路上出现的大气过电压有两种：一种是雷直击于线路引起的，称为直击雷过电压；另一种是雷击线路附近地面，由于电磁感应引起的，称为感应雷过电压。

7、沿面放电：沿着气体与固体（或液体）介质的分界面上发展的放电现象。

8、闪络：沿面放电发展到贯穿两极，使整个气隙沿面击穿。

9、自持放电：当场强大于某一临界值时，电子崩可以仅由电场的作用而自行维持和发展，

不再依赖外界电离因素，这种放电称为~

10、非自持放电：当场强小于某一临界值时，电子崩有赖于外界电离因素的原始电离才能持续和发展，如果外界电离因素消失，则这种电子崩也随之逐渐衰减以至消失，这种放电为~

10、平均自由行程：单位行程中的碰撞次数Z的倒数λ

11、静态击穿电压：长时间作用在气隙上能使气隙击穿的最低电压。

12、击穿时间：从开始加压的瞬间起到气隙完全击穿为止总的时间（=升压时间+统计延时+放电发展时间）

13、“50%击穿电压“：指气隙被击穿的概率为50%的冲击电压峰值。

14、2微妙冲击击穿电压：气隙击穿时，击穿前时间小于和大于2微秒的概率各为50%的冲击电压。

15、吸收比：绝缘体在加电压60s与15s时分别所测得的绝缘电阻值的比值，为吸收比。

16、极化指数：绝缘体在加电压后10min 和1min 分别所测得的绝缘电阻值的比值，称之为极化指数。

17、绝缘电阻：电介质在加压无穷长时间测得的电阻。

18、波过程：由雷击、开关操作和故障引起的暂态电磁波在输电线路和设备内部的传播过程。

19、电小（大）系统：若某结构的最大尺寸L 远小于电磁波的波长，即L<=0.1*λ

20、过电压：指电力系统中出现对绝缘有危险的电压升高和电位升高，一般>1.15倍的额定电压。

???内部过电压：由系统故障、开关操作等引起的过电压雷电过电压：雷击引起的

21、入口电容：当冲击电压刚投射到变压器绕组时，电感支路的电流不会突变，电感相当于支路开路，这时变压器的等值电路可进一步简化为电容链，此电容链可等值为一集中电容称为变压器的入口电容。

22、雷暴日：一年中有雷电流活动的日数。

23、雷暴小时：一年中有雷电的小时数。

24、保护范围：保护范围是指具有0.1%左右雷击概率的空间范围。

25、接地：将地面上的金属物体或电气回路中的某一节点通过导体与大地相连，使该物体或节点与大地保持等电位。

26、接地电阻：接地点处的电位与接地电流的比值。

27、铁磁谐振：发生在含有非线性电感（如铁芯电感元件）的串联振荡回路中的谐振。

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空载长线的电容效应工频电压升高不对称短路引起的工频电压升高甩负荷引起的工频电压升高暂时过电压线性谐振过电压谐振过电压铁磁谐振过电压内部过电压参数谐振过电压切断空载线路过电压空载线路合闸过电压操作过电压切断空载变压器过电压

断续电弧接地过电压

28、反击：正常情况下，不带电设备向带电设备放电的现象。

29、绕击：雷绕过避雷线击于导线。

二、小概念

1、绝缘的作用：将电位不等的导体分隔开，使其没有电气的联系，能保持不同的电位，又称为电介质。

2.电介质极化：电介质在电场作用下产生的束缚电荷的弹性位移和偶极子的转向位移现象（效果：削弱外电场，使电介质的等值电容增大）。

3、夹层极化效应：夹层的存在将会造成电荷在夹层界面上的堆积和等值电容的增大

4、电介质损耗：在电场的作用下，电介质由于电导引起的损耗和有损极化（如偶极子极化，夹层极化等）引起的损耗，总称为电介质损耗。

5、电离形式：1）光电离2）撞击电离3)热电离4）表面电离：a.热电子发射（金属中的电子在高温下也能获得足够的动能而从金属表面逸出）b.强场发射c.正离子撞击阴极表面（二次发射：用某些具有足够能量的质点撞击金属电极表面，也可能产生表面电离）d.光电子发射。

6、电介质的电导与金属的电导的本质区别：金属导电的原因是自由电子移动；电介质通常不到点，是在特定情况下电离、化学分解或热理解出来的带电质点移动导致。

7、汤森德放电机理不足：1）只在一定范围内有效S<0.26cm 2）不均匀的电场中，该理论不适用：a.汤森德理论没有考虑电离出来的空间电荷会使电场畸变，从而对放电过程产生影响。b.汤森德理论没有考虑光子在放电过程中的作用。

8、发电厂和变电所雷电过电压来源：（1）雷直击发电厂和变电所；（2）雷击输电线路产生的过电压沿线路侵入发电厂和变电所

9、变电所雷电过电压的危害：（1）发电机、变压器等主要电气设备的内绝缘大都没有自恢复的能力；（2）220kV 线路50%放电电压1200kV ，而相应的变压器全波冲击试验电压850kV ，全波多次冲击耐压只有850/1.1=773kV ；（3）造成大面积停电。

10、过电压防护的主要措施：

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避雷针、避雷线直击防止反击主要措施：避雷器的保护作用与范围入侵波降低来波陡度进线段保护减小通过避雷器的电流

11、接地分类：工作接地（小于110KV，星形接线）、保护接地(设备安全)、防雷接地。保护接地：为了人身安全，将电气设备的金属外壳接地（跨步电压:人的两脚着地点之间的电位差）。工作接地：电力系统正常运行需要的，如系统的中性点接地。防雷接地：针对防雷而设计的接地，目的是减少雷电流通过接地装置时的地电位升高。

12、避雷针(线)高于被保护的物体，其作用是吸引雷电击于自身，并将雷电流迅速泄入大地，从而使避雷针(线)附近的物体得到保护。

13、避雷器作用：限制过电压以保护电气设备。

14、电气设备绝缘试验：是保证设备安全运行的重要措施，通过试验，掌握设备绝缘状况，及时发现绝缘内部隐藏的缺陷，并通过检修加以消除，严重者必须予以更换，以免设备在运行中发生绝缘击穿，造成停电或设备损坏等不可挽回的损失。

绝缘预防性试验可分为两大类：一类是非破坏性试验或称绝缘特性试验，是在较低的电压下或用其他不会损坏绝缘的办法来测量的各种特性参数，主要包括测量绝缘电阻、泄漏电流、介质损耗角正切值等，从而判断绝缘内部有无缺陷。另一类是破坏性试验或称耐压试验，试验所加电压高于设备的工作电压，对绝缘考验非常严格，特别是揭露那些危险性较大的集中性缺陷，并能保证绝缘有一定的耐电强度，主要包括直流耐压、交流耐压等。耐压试验的缺点是会给绝缘造成一定的损伤。所以一般实际中，先做前者后作后者。

三、画图简答

1、定性画出巴申曲线，并说明其物理意义。

解答：在均匀电场中，击穿电压与气体的相对密度、极间距离S的积有函数关系，只要S的乘积不变，也就不变。物理解释：假设S保持不变，当气体密度增大时，电子的平均自由行程缩短了，相邻两次碰撞之间，电子积聚到足够动能的几率减小，故必然增大。反之，当减到过小时，电子在碰撞前积聚到足够动能的几率虽然增大，但气体

很稀薄，电子在走完全程中与气体分子相撞的总次数却减到很小，所以也增大。在两者

之间，总有一个值对造成撞击游离最有利，此时最小。同样，保持不变。S增大时，欲得一定的场强，电压必须增大。当S减到过小时，场强虽大增，但电子在走完全程中所

遇到的撞击次数已减到很小，故要求外加电压增大才能击穿。两者之间，总有一个S值对造成撞击游离最有利，此时最小。

2、比较电介质极化种类。

极化种类产生场合所需时间能量损耗产生原因

电子式极化任何电介质10－15s无束缚电子运动轨道

偏移

离子式极化离子式电介质10－13s几乎没有离子的相对偏移

有偶极子的定向排列

转向极化极性电介质10－10s～10－

2s

10－2s～数分钟有自由电荷的移动

空间电荷极化多层介质交界

面

（在外电场的作用下，介质原子中的电子运动轨道将相对于原子核发生弹性位移，此为电子式极化或电子位移极化。离子式结构化合物，出现外电场后，正负离子将发生方向相反的偏移，使平均偶极距不再为零，此为离子位移极化。极性化合物的每个极性分子都是一个偶极子，在电场作用下，原先排列杂乱的偶极子将沿电场方向转动，显示出极性，这称为偶极子极化。在电场作用下，带电质点在电介质中移动时，可能被晶格缺陷捕获或在两层介质的界面上堆积，造成电荷在介质空间中新的分布，从而产生电矩，这就是空间电荷极化。）污闪””?发生污闪的最不利的大气条件是什么

发生污闪的最不利的大气条件是什么??列举提高污闪电压的什么叫““污闪

3、什么叫

措施。

解答：绝缘子上有污秽且在毛毛雨、雾、露、雪等不利天气下发生的闪络称为污闪。

现代电力系统防止污闪事故的对策：

1、调整爬距

爬电比距：外绝缘“相－地“之间的爬电距离（cm）与系统最高工作（线）电压（kV，有效值）之比。将爬距调大可以减少污闪事故的发生。可以通过增加绝缘子的片数和改变绝缘子的类型。

2、定期或不定期的清扫

3、涂料

涂憎水性涂料，如硅油或硅脂，近年来常采用室温化硅橡胶（RTV）涂料。

4、半导体釉绝缘子

表面有电导电流流过，产生热量使污层不易吸潮。

5、新型合成绝缘子

重量轻、抗拉、抗弯、耐冲击负荷、电气绝缘性能好、耐电弧性能好，但也存在价格贵、老化等问题。

4、某些电容量较大的设备经直流高电压试验后，其接地放电时间要求长达5-10min ？

解答：由于介质夹层极化，通常电气设备含多层介质，直流充电时由于空间电荷极化作用，电荷在介质夹层界面上堆积，初始状态时电容电荷与最终状态不一致；接地放电时由于设备电容较大且设备的绝缘电阻也较大则放电时间常数较大，放电速度较慢故放电时间要长达。。

5、画出电介质等效电路及其向量图，说明图中个元件的含义，指出介质损耗角

图1－4－2中，lk R 为泄漏电阻；lk I 为泄漏电流；g C 为介质真空和无损极化所形成的电容；g I 为流过g C 的电流；p C 为无损极化所引起的电容；p R 为无损极化所形成的等效电阻；p I 为流过p p C R －支路的电流，可以分为有功分量pr I 和无功分量pc I 。

g J 。为真空和无损极化所引起的电流密度，为纯容性的；lk 。

J 为漏导引起的电流密度，为纯阻性的；p 。J 为有损极化所引起的电流密度，它由无功部分pc 。J 和有功部分pr 。J 组成。容性电流c 。J 与总电容电流密度向量。J 之间的夹角为δ，称为介质损耗角。介质损耗角简称介损角δ，为电介质电流的相角领先电压相角的余角，功率因素角?的余角，其正切δtg 称为介质损耗因素，常用％表示，为总的有功电流密度与总无功电流密度之比。6、气体放电的汤森德机理与流注机理的主要区别？各自的使用范围？

解答：汤森德理论认为电子崩向阳极不断发展，崩中的正离子撞击阴极也产生自由电子。自由电子的撞击电离和正离子撞击阴极表面的电离是放电产生和发展的原因。流注理论认为电子崩发展使崩头和崩尾场强增加而崩内场强减少，有利于崩内发生复合产生大量的光子，而

光子又产生光电离，光子产生的电子也产生二次电子崩迅速汇入到主崩，以等离子体的形式向阴极发展就形成了流注。相同点：两者产生和发展都需要碰撞电离和电子崩。相异点：汤逊理论主要考虑了电子的碰撞电离和正离子撞击阴极表面的电离；流柱理论主要考虑了电子的碰撞电离、空间电荷对电场畸变的影响和空间光电离。应用条件：汤逊理论适合低气压、小距离的情况，cm 26.0s δ或不均匀的电场适用。

7、电晕产生的物理机理？危害？消除措施？

解答：1）在极不均匀电场中，最大场强与平均场强相差很大，以至当外加电压及其平均场强还较低的时候，电极曲率半径较小处附近的局部场强已很大。2）在这局部场强区中，产生强烈的游离，但由于力电极稍远处场强已大为减小，所以，此游离区不可能扩展到很大，只能局限在此电极附近的场强范围内。3)伴随着游离而存在的复合和反激励，发出大量的光辐射，使在黑暗中可以看到在该电极附近空间发出蓝色的晕光，这就是电晕。电晕放电效应：（危害）1.伴随着游离、复合、激励、反激励等过程而有声、光、热等效应，表现是发出“丝丝”的声音，蓝色的晕光以及使周围气体温度升高等。2.在尖端或电极的某些突出处，电子和离子在局部强场的驱动下高速运动，与气体分子交换动量，形成“电风”。当电极固定得刚性不够时，气体对“电风”的反作用力会使电晕极振动或转动。3.电晕会产生高频脉冲电流，其中还包含着许多高次谐波，这会造成对无线电的干扰。4.电晕产生的化学反应产物具有强烈的氧化和腐蚀作用，所以，电晕是促使有机绝缘老化的重要因素。5.电晕还可能产生超过环保标准的噪声。对人们会造成生理、心理的影响。6.电晕放电，会有能量损耗。消除电晕措施：最根本的途径就是设法限制和降低导线的表面电场强度。1.采用分裂导线，使等值曲率半径增大。2.改进电极的形状，增大电极的曲率半径，使表面光滑。电晕效应有利的方面1.电晕可削弱输电线上雷电冲击或操作冲击波的幅值和陡度；2.利用电晕放电来改善电场分布；3.利用电晕原理制造除尘器、静电涂喷装置、臭氧发生器等．

8、什么是极性效应？以棒板间隙为例说明产生机理。

解答：无论是长气隙还是短气隙，击穿的发展过程都随着电压极性的不同而有所不同，即存在极性效应。

1）机理

当棒极为正时，电子崩从棒极开始发展（因为此处的电场强度较高），电子迅速进入阳极（棒极），离子运动速度慢，棒极前方的空间中留下了正离子，使电场发生了畸变，见赵智大，p18、图1－12，使接近棒极的电场减弱、前方电场增强，因此，正极性时放电产生

困难但发展比较容易，击穿电压较低。

当棒极为负时，电子崩仍然从棒极（因为此处的电场强度较高），电子向阳极（板极扩散），离子相对运动速度较慢，畸变了电场，见赵智大，p18，图1－13，使接近棒极的电场增强，前方电场减弱，因此，负极性时放电产生容易但发展比较困难，击穿电压较高。

总之，正极性时放电产生困难但发展比较容易，击穿电压较低。负极性时放电产生容易但发展比较困难，击穿电压较高。对于极不均匀电场在加交流电压在缓慢升高电压的情况下，击穿通常发生在间隙为正极性时。

9、什么叫间隙的伏妙特性？制作过程？作用？

解答：工程上常用在同一波形，不同幅值的冲击电压作用下，气隙上出现的电压最大值和放电时间的关系，称为该气隙的伏秒特性，表示该气隙伏秒特性的曲线，称为伏秒特性曲线。

伏秒特性曲线在工程上有很重要的应用，是防雷设计中实现保护设备和被保护设备的绝缘配合的依据。

例如：在上图中需要用保护间隙来保护变压器免于遭受雷击，设保护间隙和变压器的伏秒特性曲线分别为S2和S1，则需要S2的伏秒特性曲线一直在S1的下方，如下图所示，这样不管在什么样的雷电波的侵袭下，保护间隙总先于变压器放电，从而保护了变压器。10、举例提高气隙击穿电压的方法。

解答：1）改善电场分布（一般说来，电场分布越均匀，气隙的击穿电压就越高。故如能适当地改进电极形状、增大电极的曲率半径，改善电场分布，就能提高气隙的击穿电压；利用电晕提高击穿电压；利用屏障提高击穿电压。）2）采用高度真空（从气体撞击游离的理论可知，将气隙抽成高度的真空能抑制撞击游离的发展，提高气隙的击穿电压。）3）增高气压（增高气体的压力可以减小电子的平均自由行程，阻碍撞击游离的发展，从而提高气隙的击穿电压。）4）采用高耐电强度气体（卤族元素的气体：六氟化硫（SF6）、氟里昂（CCl2F2）等耐电强度比气体高的多，采用该气体或在其他气体中混入一定比例的这类气体，可以大大提高击穿电压。）

11、简述液体热击穿的发生过程。

解答：工程用油存在着杂质（如水、纤维素等），由于它们的介电常数很大，很容易沿电场方向极化定向，并排列成杂质小桥。如果未接通两极则小桥附近电场强度大、油中分解产生气泡、电离增强，气泡增加，这样下去必然会出现由气体小桥引起的击穿。如果接通两极，因小桥的电导大而导致发热促使水汽化、气泡扩大，发展下去也会形成小桥，使油隙发生击穿。也就是小桥理论。

12、总结比较各种检查性试验方法的功效

解答：测定绝缘电阻可检查出的缺陷有：（1）总体绝缘质量欠佳；（2）绝缘受潮；（3）两极间有贯穿性的导电通道；（4）绝缘表面情况不良（比较有无屏蔽）。不能发现的缺陷：（1）局部缺陷；（2）老化（绝缘老化以后其电阻可能还很高）。因此加的电压比设备实际运行电压低故当绝缘严重下降时效果较好否则差，适合于绝缘状态的初步诊断。需要注意表面泄漏电流对绝缘电阻测量的影响。

测定泄漏电流可检查出的缺陷除绝缘电阻能测定的除外还包括一些兆欧表所不能发现的缺陷。需要注意表面泄漏电流对绝缘电阻测量的影响。

测tgδ能有效地发现绝缘的下列缺陷

（1）受潮：电导增加，损耗增加，介损增大。

（2）穿透性导电通道，电流增加，介损增大。

（3）绝缘内含气泡的电离，绝缘分层、脱壳，放电消耗能量，介损增大。

（4）绝缘老化劣化，绕组上附积油泥；

（5）绝缘油脏污、劣化等。

但对下列故障的效果较差

（1）非穿透性的局部损坏，损耗增加不大，介损变化不大。

（2）很小部分绝缘的老化和劣化，损耗增加不大，介损变化不大。

（3）个别的绝缘弱点，损耗增加不大，介损变化不大。

测量结果容易受外界条件影响，包括1）外界电磁场的干扰影响；2）温度的影响；3）试验电压的影响；4）试品电容量的影响；5）试品表面泄漏的影响。

13．介质损耗角正切的测量实验

西林电桥基本原理电路图

Cx 、Rx ：被试品的等值电容和电阻；R3：可调无感电阻；CN ：高压标准电容器的电容；C4：可调电容；R4：定值无感电阻（一般取R4=10000/π欧姆）；P ：交流检流计

14、局部放电试验

P138~139图5-4-1，5-4-2，5-4-3，直接法，视在放电量

气泡放电后，C g 被完全短接而无残压，此时电极间总电容为C x ’=(C m +C b )>C x ,由于局放几乎瞬时完成，电源回路的电感使极板上的电荷量来不及补充，极板间电压必将减小一微量ΔU ，视在放电量：Δq=Cx*ΔU

绝缘内部气泡Cx 的放电反映到极板上，好像是极板上的电荷中有Δq 被放电中和了似的，这个电荷量Δq 被称为视在放电量，它是衡量局部放电强度的一个重要参数。

★直接法（脉冲电流法）

串联法测试电路

B

441x x tg C R C R δωω==()4423

31N x N R C R C C R R tg δ=≈+~

并联法测试电路

15、工频高压实验。

T —试验变压器;—保护电阻；T.O —被试品；C.M.—电流测压电路；

V.D.—分压电路；S.V.—静电电压表；G —球隙；—球隙电阻；

P1、P2—测压绕组输出端子；P3、P4—低压绕组测压端子；

P5—分压输出端子

16、改善绕组中电位分布的方法。

解答：（1）补偿对地电容电流（横向补偿）：电压初始分布所以不均匀，皆出于对地电容的存在，可使用静电屏、静电环、静电匝等措施加以补偿，由电容环到高压绕组的电容补偿高压绕组对地电容上流过的电流，使初始电压的分布均匀化，与稳态分布相一致，减弱振荡。对于220kV 以上的变压器使其体积和重量增加，不用。（2）增大纵向电容（纵向补偿）：其原理是设法加大纵向电容（匝间电容）x K d 0，使对地电容x C d 0的影响减少，初始电压的分布变得均匀一些。目前普遍采用的纠结式绕组或内屏蔽式绕组就是采用这个方法。

17、分析波阻抗的物理意义及其与电阻的区别。

解答：波阻抗表示分布参数线路中前行电压波与前行电流波的比值；反行电压波与反行电流波比值的相反数；计算公式如下00C L Z =

，0L 和0C 表示单位长度的电感和电容。波阻抗与电阻的不同：（1）波阻抗仅仅是一个比例常数，没有长度概念，而电阻不是；（2）

R q

R

1P 2

~

波阻抗吸收的功率一电磁能的形式存储在导线周围的媒介中，并没有消耗；而电阻吸收的功率和能量均转化为热能了。

18、波过程的四个基本方程及物理意义。解答：行波的四个基本方程如下

??

????==+=+=Z u u Z i u i i i u u u f f q q q f q f ;;表示导线上任何一点电压、电流为前行波加反行波；前行电压波与前行电流波比值为波阻抗，反行电压波与反行电流波比值为波阻抗的相反数。

19、①说明避雷线的作用。②为什么降低接地电阻、架设耦合地线可以降低线路的雷击掉闸率，后者用于什么情况？

解答：①吸引雷击于避雷线而避免导线直接受雷击，耦合作用降低导线上承受过电压。②降低接地电阻可以提高线路的耐雷水平，减少线路的雷击跳匝率。架设耦合地线具有一定的分流作用和增大导地线之间的耦合系数，可以减少线路承受的过电压从而提高雷击跳匝率。后者用于降低杆塔接地电阻有困难的情况。

20、输电线路的防雷措施。

解答：1、架设避雷线2、降低杆塔接地电阻（提高线路耐雷水平和减少反击概率的主要措施，措施有采用多根放射状水平接地体、连续身长接地体、长效土壤降阻剂等）3、加强线路的绝缘（增加绝缘子的片数、改用大爬距悬式绝缘子、增大塔头空气距离。在实施上有很大的难度，一般为提高线路的耐雷水平，均优先采用降低杆塔接地电阻的方法）4、架设耦合地线（在导线的下方加装一条耦合地线，具有一定的分流作用和增大导地线之间的耦合系数，可提高线路的耐雷水平和降低雷击跳闸率）5、采用消弧线圈（接地故障的电弧能消除或抑制,提高耐雷水平）6、装设管型避雷器（在线路交叉处和在高杆塔上架设管型避雷器以限制过电压）7、采用不平衡绝缘方式（为了避免线路落雷时双回路同时闪络跳闸而造成的完全停电的严重局面，当采用通常的防雷措施都不能满足要求时在雷击线路时绝缘水平较低的线路首先跳闸，保护了其它线路）8、架设自动重合闸（雷击造成的闪络大多能在跳闸后自行恢复绝缘性能）

21、雷侵变电所时变压器上出现振荡波的原因以及变压器上电压高于避雷器残压的原因。

解答：由于避雷器动作后产生的负电压波在避雷器与变压器之间多次折反射引起的。变压器上电压高于避雷器残压的原因是变压器距避雷器有一定的距离，避雷器击穿时刻刚过避

雷器的电压也要经过变压器产生全反射，入射电压＋全反射电压大于避雷器残压。

22、避雷针如何装设。

解答：100kV及以上绝缘水平较高，避雷针可以装设在架构上，但变压器绝缘水平较低，变压器门形架构上不应装设避雷针。绝缘水平为35kV及以下的配电装置来说，雷击架构避雷针时很容易导致绝缘的逆闪络（反击），显然不允许。

23、三绕组变压器为何在低压侧装一支避雷器？

解答：运行时可能高、中压绕组工作，低压绕组开路，低压绕组对地电容小，静电感应分量高，将危及绝缘。因为三相同时升高，则在任一相低压绕组直接出口处对地加一个避雷器即可。

24、在变压器中性点保护中，什么是全绝缘及分级绝缘？各用于什么情况下。

解答：变压器中性点的绝缘水平与相端是一样的，此为全绝缘。变压器中性点的绝缘水平比相端低很多，此为分级绝缘。前者用于中性点不接地或经消弧线圈接地的情况，后者用于中性点接地系统。

25、变电所的进线段保护。

解答：（1）为了使避雷器有效发挥保护作用，就必须采取措施：（1）限制进波陡度（2）限制流过避雷器的冲击电流幅值，使之不会造成过高的残压、甚至造成避雷器的损坏。这两个任务都要依靠变电所进线段保护来完成。

P288图10-3-1

26、旋转电机的防雷保护

P295图10-6-3图中各元件的含义、作用。

（1）旋转电机的防雷保护特点

a.旋转电机主绝缘的冲击耐压值远低于同级变压器的冲击耐压值

b.运行中的旋转电机主绝缘低于出厂时的核定值

c.保护旋转电机用的磁吹避雷器的保护性能与电机绝缘水平的配合裕度很小（主绝缘)

d.由于电机绕组匝间电容较小，匝间承受电压正比于陡度，要求来波陡度较小(匝间绝缘)

e.电机绕组中性点一般不接地，三相进波时，中性点电压可达进波电压的两倍(中性点绝缘）

(2)直配电机的防雷措施a.避雷器保护b.电容器保护c.电缆段保护d.电抗器保护

27、简单介绍一下防雷保护设备？

解答：避雷针防雷原理及保护范围：

a.作用是吸引雷电击于自身，并将雷电流迅速泄入大地，从而使被保护物体免遭直接雷击。

b.避雷针需有足够截面的接地引下线和良好的接地装置，以便将雷电流安全可靠地引入大地。

c.单根和双根等高避雷针的保护范围

避雷线（地线）防雷原理及保护范围：

a.避雷线的防雷原理与避雷针相同，主要用于输电线路的保护

b.可用来保护发电厂和变电所，近年来许多国家采用避雷线保护500kV大型超高压变电所。

c.用于输电线路时，避雷线除了防止雷电直击导线外，同时还有分流作用，以减少流经杆塔入地的雷电流从而降低塔顶电位e.避雷线对导线的耦合作用还可以降低导线上的感应雷过电压。f.单根及双根避雷线的保护原理

避雷器工作原理及常用种类：

a.避雷针(线)不能完全避免设备不受雷击;从输电线路上也可能有危及设备绝缘的过电压波传入发电厂和变电所。

b.避雷器实质上是一种过电压限制器，与被保护的电气设备并联连接，当过电压出现并超过避雷器的放电电压时，避雷器先放电，从而限制了过电压的发展，使电气设备免遭过电压损坏。

c.避雷器的常用类型有：保护间隙、管型避雷器、阀式避雷器和金属氧化物避雷器。

对避雷器的基本要求：

a.绝缘强度的合理配合:避雷器与被保护设备的伏秒特性应有合理的配合。在绝缘强度的配合中，要求避雷器的伏秒特性比较平直、分散性小。

b.绝缘强度的自恢复能力:避雷器一旦在冲击电压作用下放电，就造成对地短路。随之工频短路电流（工频续流）要流过此间隙，避雷器应当具有自行截断工频续流，恢复绝缘强度的能力，使电力系统得以继续正常工

c.阀型避雷器的保护原理及阀片的作用

d.残压、灭弧电压的重要概念

后记：由于编者水平、时间有限，本总结存在不很全（由于图较多，内容也比较集中，第五章、第六章电气设备绝缘试验内容在本总结中涉及不全，但工程实践中运用较多故笔试中涉及的也许较多，希望大家按照《高电压技术》书上相关内容展开复习）或者笔误，希望大家谅解。希望大家在本总结的基础上，做好高电压技术部分知识的复习，并预祝大家找到满意的工作。

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2011/11/22

高电压技术第二版习题答案

第一章 气体放电的基本物理过程 （1）在气体放电过程中，碰撞电离为什么主要是由电子产生的？ 答：气体中的带电粒子主要有电子和离子，它们在电场力的作用下向各自的极板运动，带正电荷的粒子向负极板运动，带负电荷的粒子向正极板运动。电子与离子相比，它的质量更小，半径更小，自由行程更大，迁移率更大，因此在电场力的作用下，它更容易被加速，因此电子的运动速度远大于离子的运动速度。更容易累积到足够多的动能，因此电子碰撞中性分子并使之电离的概率要比离子大得多。所以，在气体放电过程中，碰撞电离主要是由电子产生的。 （2）带电粒子是由哪些物理过程产生的，为什么带电粒子产生需要能量 ？ 答：带电粒子主要是由电离产生的，根据电离发生的位置，分为空间电离和表面电离。根据电离获得能量的形式不同，空间电离又分为光电离、热电离和碰撞电离，表面电离分为正离 子碰撞阴极表面电离、光电子发射、热电子发射和强场发射。原子或分子呈中性状态，要使原子核外的电子摆脱原子核的约束而成为自由电子，必须施加一定的外加能量，使基态的原 子或分子中结合最松弛的那个电子电离出来所需的最小能量称为电离能。 （3）为什么SF6气体的电气强度高？ 答：主要因为SF6气体具有很强的电负性，容易俘获自由电子而形成负离子，气体中自由电 子的数目变少了，而电子又是碰撞电离的主要因素，因此气体中碰撞电离的能力变得很弱，因而削弱了放电发展过程。 1-2 汤逊理论与流注理论对气体放电过程和自持放电条件的观点有何不同？这两种理论各适用于何种场合？ 答：汤逊理论的基本观点：电子碰撞电离是气体电离的主要原因；正离子碰撞阴极表面使阴 极表面逸出电子是维持气体放电的必要条件；阴极逸出电子能否接替起始电子的作用是自持放电的判据。它只适用于低气压、短气隙的情况。 气体放电流注理论以实验为基础，它考虑了高气压、长气隙情况下空间电荷对原有电场的影响和空间光电离的作用。 在初始阶段，气体放电以碰撞电离和电子崩的形式出现，但当电子崩发展到一定程度之后，某一初始电子的头部集聚到足够数量的空间电荷，就会引起新的强烈电离和二次电子崩，这种强烈的电离和二次电子崩是由于空间电荷使局部电场大大增强以及发生空间光电离的结果，这时放电即转入新的流注阶段。 1-3 在一极间距离为1cm 的均匀电场气隙中，电子碰撞电离系数α=11cm-1。今有一初始电子从阴极表面出发，求到达阳极的电子崩中的电子数。 答：e αd=e11=59874。 1-5 试近似估算标准大气条件下半径分别为1cm 和1mm 的光滑导线的电晕起始场强。P15皮 克公式 1-6 气体介质在冲击电压下的击穿有何特点？其冲击电气强度通常用哪些方式表示？ 答：在持续电压（直流、工频交流）作用下，气体间隙在某一确定的电压下发生击穿。而在 冲击电压作用下，气体间隙的击穿就没有这种某一个确定的击穿电压，间隙的击穿不仅与电 cm ,1m ,/5.58)1.03 .0(1*1*30)3.01(30/39)13.0(1*1*30)3.01(301.01导线半径空气相对密度光滑导线导线表面粗糙系数--=-=+=+==+=+===r m cm kV r m E cm kV r m E m c m c δδδδδ

浅谈高电压与绝缘技术1234

电子信息工程学院论文 高 电 压 与 绝 缘 技 术 院、系(站):电子信息工程学院 学科专业:电气工程及其自动化 学生:任轩 学号:130417116 2015/10/10

摘要 在电气设备中，其绝大多数都直接暴露在空气中作业，这就对绝缘技术提出了更高的要求。同时，随着经济的快速发展，加强高电压与绝缘技术的结合，对我国高电压工程的发展起着至关重要的作用。而如何运用高电压绝缘技术并寻求全新的突破则成为电力企业可持续发展的关键。本文将从以下几个方面对其进行分析。 关键词：高电压，电气设备，绝缘诊断，预防性试验，探讨，高电压绝缘技术，有机绝缘材料，

Summary In electrical equipment, its most directly exposed to the air operation, it puts forward higher requirements on insulation technology. At the same time, along with the rapid development of economy, strengthening the combination of high voltage and insulation technology, high voltage engineering of our country plays an important role in the development. And how to use high voltage insulation technology and seek new breakthrough to become the key to the sustainable development of the electric power enterprise. This article will from the following several aspects to analyze it. Key Word：high voltage，electric accessory，Insulation diagnosis，preventive trial，discuss，High voltage insulation technology， organic insulating material

(完整版)高电压技术(第三版)课后习题答案_2

第一章作业V 1- 1解释下列术语 （1）气体中的自持放电；（2）电负性气体； （3）放电时延；（4）50%冲击放电电压；（5）爬电比距。 答：（1）气体中的自持放电：当外加电场足够强时，即使除去外界电离因子，气体中的放电仍然能够维持的现象； （2 ）电负性气体：电子与某些气体分子碰撞时易于产生负离子，这样的气体分子组成的气体称为电负性气体； （3）放电时延：能引起电子崩并最终导致间隙击穿的电子称为有效电子，从电压上升到静态击穿电压开始到出现第一个有效电子所需的时间称为统计时延，出现有效电子到间隙击穿所需的时间称为放电形成时延，二者之和称为放电时延；（4）50%冲击放电电压：使间隙击穿概率为50%的冲击电压，也称为50%冲击击穿电压； （5）爬电比距：爬电距离指两电极间的沿面最短距离，其与所加电 压的比值称为爬电比距，表示外绝缘的绝缘水平，单位cm/kV。

1-2汤逊理论与流注理论对气体放电过程和自持放电条件的观点有何不同？这两种理论各适用于何种场合？ 答：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，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短间隙、低气压气隙的放电；流注理论适用于高气压、长间隙电场气隙放电。 1-3在一极间距离为1cm的均匀电场电场气隙中，电子碰撞电离系数a =11cm-1。今有一初始电子从阴极表面出发，求到达阳极的电子崩中的电子数目。 解:到达阳极的电子崩中的电子数目为 n a e d e11 1 59874 答：到达阳极的电子崩中的电子数目为59874个。 1-5近似估算标准大气条件下半径分别为1cm和1mm的光滑导 线的电晕起始场强。 解：对半径为1cm的导线 0 3 0 3 Ec 30m 3 （1 ——）30 1 1 （1 ）39（ kV / cm） .r 3 1 1

高电压技术(第三版) 简答题整理

第一章电解质的极化和电导 ①气体介质的介电常数：1)一切气体的相对介电常数都接近于1。2)任何气体的相对介电常数均随温度的升高而减小，随压力的增大而增大，但影响都很小。 ②液体介质的介电常数：1)这类介质通常介电常数都较大。但这类介质的缺点是在交变电场中的介质损较大，在高压绝缘中很少应用。2)低温时，分子间的黏附力强，转向较难，转向极化对介电常数的贡献就较大，介电常数随之增大；温度升高时，分子间的热运动加强，对极性分子定向排列的干扰也随之增强，阻碍转向极化的完成，所以当温度进一步升高时，介电常数反而会趋向减小。 ③固体介质的相对介电常数：1)中性或弱极性固体电介质：只具有电子式极化和离子式极化，其介电常数较小。介电常数与温度之间的关系也与介质密度与温度的关系很接近。2)极性固体电介质：介电常数都较大，一般为3—6，甚至更大。与温度和频率的关系类似畸形液体所呈现的规律。 3、介电常数与温度、频率关系:1)低温时，分子间黏附力强，转向较难，转向极化对介电常数的贡献较小，随温度升高，分子间黏附力下降，转向极化对介电常数贡献较大，介电常数随之增大，当温度进一步升高时，分子的热运动加强，对极性分子的定向排列的干扰也随之增强，阻碍转向的完成，介电常数反而趋向较小。2)当频率相当低时，偶极分子来得及跟随交变电场转向，介电常数较大，接近于直流电压下测得的介电常数，当频率上升，超过临界值时，极性分子的转向已跟不上电场的变化，介电常数开始减小，随着频率的继续上升由电子位移极化所引起的介电常数极性。 4.电解质电导与金属电导区别：金属导电的原因是自由电子移动；电介质通常不导电，是在特定情况下电离、化学分解或热离解出来的带电质点移动导致。 5温度对电导影响：温度升高时液体介质的黏度降低，离子受电场力作用而移动所受阻力减小，离子的迁移率增大，使电导增大；另外，温度升高时，液体介质分子热离解度增加，也使电导增大。 6.电容量较大的设备经直流高压试验后，接地放电时间长的原因：由于介质夹层极化，通常电气设备含多层介质，直流充电时由于空间电荷极化作用，电荷在介质夹层界面上堆积，初始状态时电容电荷与最终状态时不一致；接地放电时由于设备电容较大且设备的绝缘电阻也较大则放电时间常数较大（电容较大导致不同介质所带电荷量差别大，绝缘电阻大导致流过的电流小，界面上电荷的释放靠电流完成），放电速度较慢故放电时间要长达5～10min。 第二章气体放电的物理过程 1.电离形式：①光电离②撞击电离③热电离 ④表面电离：热电子发射、强场发射（冷发射）、正离子撞击阴极表面、光电子发射 2. 负离子的形成：负离子的形成不会改变带电质点的数量，但却使自由电子数减少，因此对气体放 电的发展起抑制作用。（或有助于提高气体的耐电强度）。 3. 去游离的三种形式：1)带电粒子在电场的驱动下作定向运动，在到达电极时，消失于电极上而形成外电路中的电流；2)带电粒子因扩散现象而逸出气体放电空间。3)带电粒子的复合。气体中带异

高电压与绝缘技术试题答案及评分标准

2013-2014学年第二学期期末考试答案及评分标准 （A卷） 高电压与绝缘技术 使用班级：11050441X、11050442X、11050443X、11050444X、 11050445X 一、判断题（共30分，每小题 1 分） ( ) 1.输电线路上的空气间隙包括：导线对地面，导线之间，导、地线之间，导线与杆塔之间。√ ( ) 2.实际电气设备中的固体介质击穿过程是错综复杂的，常取决于介质本身的特性、绝缘结构形式和电场均匀性。√ ( ) 3.电介质的损耗为在电场作用下电介质中的非能量损耗。× ( ) 4.介质的功率损耗与介质损耗角正切成反比比。× ( ) 5. 雷电流具有冲击波形的特点是缓慢上升，快速下降。× ( ) 6.电气设备局部放电的检测无关紧要。× ( ) 7. 雷电绕过避雷线直击于线路的概率是平原地区比山区高。× ( ) 8.偶极子极化极化时间最短的。× ( ) 9. 当外加电压逐渐升高后，气体中的放电过程发生转变，此时若去掉外界激励因素,放电仍继续发展,即为自持放电。× ( ) 10. tanδ值的测量，最常用的是西林电桥。√ ( ) 11.电子崩将产生急剧增大的空间电子流；√ ( ) 12.一般而言，吸收比越大，被试品的绝缘性越好。√ ( ) 13.在高气压和高真空的条件下，气隙都容易发生放电现象。×

( ) 14.对空气密度、湿度和海拔，校正方法是相同的。× ( ) 15.电场极不均匀的“棒-板”气隙，负极性击穿电压低于正极性击穿电压。× ( ) 16均匀电场的击穿特性符合巴申定律。√ ( ) 17.雷电冲击电压下“棒－板” 电极，棒极为正极性的击穿电压比负极性时数值低得多。√ ( ) 18.工频交流电压下“棒-棒”气隙的击穿电压要比“棒-板”气隙低一些。× ( ) 19.绝缘电阻和吸收比测量试验属于破坏性试验。× ( ) 20.线路末端短路时，发生负的全反射，电流加倍，电压为零。√ ( ) 21.冲击电晕对波过程的影响如下：导线波阻抗减小、波速增大、耦合系数增大、引起波的衰减与变形。× ( ) 22. 流注理论未考虑表面游离的现象。√ ( ) 23.极不均匀电场，达到30kV/cm出现电晕。√ ( ) 24.同轴圆筒电场是极不均匀电场。× ( ) 25.直流电压下“棒－板”负极性击穿电压大大高于正极性击穿电压。√ ( ) 26. 电场的不均匀程度对SF6电气强度的影响远比对空气的小。× ( ) 27.高真空气体主要用于配电网真空隔离开关中。× ( ) 28. 沿面放电是沿着固体介质表面发展的固体放电现象。√ ( ) 29. 引起气体放电的外部原因有两个，其一是电场作用，其二是外电离因素。√( ) 30.球形屏蔽极可以显著改善电场分布，提高气隙的击穿电压. √ 二、问答题（共40分，每小题5 分） 1、叙述汤逊理论的基本观点和流注理论的基本观点以及它们的适用范围。 答：汤逊理论只适用于pd值较小的范围，流注理论只适用于pd值较大的范围，两者的过渡值为pd≈26.66kPacm。（1分）汤逊理论的基本观点是：电子的碰撞电离是气体放电时电流倍增的主要过程，而阴极表面的电子发射是维持放电的重要条件。（2分）流注理论

(完整版)高电压技术(第三版)课后习题集答案解析2

第一章作业 1-1解释下列术语 （1）气体中的自持放电；（2）电负性气体； （3）放电时延；（4）50%冲击放电电压；（5）爬电比距。 答：（1）气体中的自持放电：当外加电场足够强时，即使除去外界电离因子，气体中的放电仍然能够维持的现象； （2）电负性气体：电子与某些气体分子碰撞时易于产生负离子，这样的气体分子组成的气体称为电负性气体； （3）放电时延：能引起电子崩并最终导致间隙击穿的电子称为有效电子，从电压上升到静态击穿电压开始到出现第一个有效电子所需的时间称为统计时延，出现有效电子到间隙击穿所需的时间称为放电形成时延，二者之和称为放电时延； （4）50%冲击放电电压：使间隙击穿概率为50%的冲击电压，也称为50%冲击击穿电压； （5）爬电比距：爬电距离指两电极间的沿面最短距离，其与所加电压的比值称为爬电比距，表示外绝缘的绝缘水平，单位cm/kV。

1-2汤逊理论与流注理论对气体放电过程和自持放电条件的观点有何不同？这两种理论各适用于何种场合？ 答：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，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短间隙、低气压气隙的放电；流注理论适用于高气压、长间隙电场气隙放电。 1-3在一极间距离为1cm的均匀电场电场气隙中，电子碰撞电离系数α=11cm-1。今有一初始电子从阴极表面出发，求到达阳极的电子崩中的电子数目。 解：到达阳极的电子崩中的电子数目为 n a= eαd= e11?1=59874

高电压技术(第三版)课后习题答案

第一章作业 ?1-1解释下列术语 （1）气体中的自持放电；（2）电负性气体； （3）放电时延；（4）50%冲击放电电压；（5）爬电比距。 答：（1）气体中的自持放电：当外加电场足够强时，即使除去外界电离因子，气体中的放电仍然能够维持的现象； （2）电负性气体：电子与某些气体分子碰撞时易于产生负离子，这样的气体分子组成的气体称为电负性气体； （3）放电时延：能引起电子崩并最终导致间隙击穿的电子称为有效电子，从电压上升到静态击穿电压开始到出现第一个有效电子所需的时间称为统计时延，出现有效电子到间隙击穿所需的时间称为放电形成时延，二者之和称为放电时延； （4）50%冲击放电电压：使间隙击穿概率为50%的冲击电压，也称为50%冲击击穿电压； （5）爬电比距：爬电距离指两电极间的沿面最短距离，其与所加电压的比值称为爬电比距，表示外绝缘的绝缘水平，单位cm/kV。

1-2汤逊理论与流注理论对气体放电过程和自持放电条件的观点有何不同？这两种理论各适用于何种场合？ 答：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，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短间隙、低气压气隙的放电；流注理论适用于高气压、长间隙电场气隙放电。 1-3在一极间距离为1cm的均匀电场电场气隙中，电子碰撞电离系数α=11cm-1。今有一初始电子从阴极表面出发，求到达阳极的电子崩中的电子数目。 解：到达阳极的电子崩中的电子数目为 n a= eαd= e11?1=59874 答：到达阳极的电子崩中的电子数目为59874个。

高电压与绝缘技术的新发展

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/0b1633448.html, 高电压与绝缘技术的新发展 作者：巩沙 来源：《中国化工贸易·上旬刊》2016年第08期 摘要：随着经济的发展和科学技术的不断提高，电力企业的发展壮大使得高电压的绝缘 技术日益成为人们关注的问题，同时由于存在着大量需要直接裸露在空气中进行作业的电气设备，这使得对高电压的绝缘技术要求越来越高。因此，需要不断在高电压的绝缘技术方面寻求新的突破与创新，以促进电力事业的更好发展。本文从分析高电压的外绝缘的范围及存在的主要问题入手，阐述了目前高电压设备外绝缘的主要材料，并探讨了高电压设备有机外绝缘的应用与发展趋势。 关键词：高电压；绝缘技术；电气设备 一直以来，对于高电压并没有一个较为明确的界限划分，其概念也是相对的，它主要依赖于电介质及相应的系统而存在，因此高电压与绝缘技术两者形成了一个不可分割的整体。随着电力系统的建设和扩大，人们对高电压的关注越来越多，高电压设备的绝缘技术也得到了一定程度的发展，但是仍然在高电压的外绝缘方面存在着些许问题，所以创新研究高电压与绝缘技术对促进我国电力事业进一步发展具有重要意义。 1 高电压外绝缘的范围与主要问题 因高电压设备的特殊性，所以大部分的电气设备是需要裸露在空气中的，从高电压外绝缘的范围来看，其主要包括室内设备外绝缘和户外设备外绝缘。户外的电气设备因其所属环境的复杂性，所以相比室内电气设备的外绝缘，其问题明显要多出很多，由此可以看出户外电气设备绝缘问题的解决是高电压外绝缘技术研究的主体。 1.1 从当前高电压设备户外绝缘的情况来看 其主要存在着以下七个方面的问题：①在多雷雨的季节，高电压电气设备会由于遭受雷击而出现雷电过电压的问题；②在下雨时，高电压设备可能会出现在工作电压下闪络的雨闪问题，从而造成设备故障；③若早上有露水，当露水凝结在高电压设备的表面，同样有可能造成高电压设备在工作电压下闪络的露闪问题；④当出现大风、结冰、地震以系统自身出现故障等情况，高电压设备将会出现瞬间电动力下的超机械负荷问题；⑤电力系统因正常或者是故障操作出现的操作过电压问题；⑥户外高电压设备本就因其处于户外环境，设备难以得到恰当的清洁，导致高电压设备表面产生污垢，再加之潮湿的气象环境，高电压设备从而出现在工作电压下闪络的污闪问题；⑦从高电压设备自身来说，如果长期高强度的运转下，其绝缘材料性能的降低本就容易出现老化等问题。 1.2 从当前高电压设备户内外绝缘的情况来看

高电压技术课后答案

第一章 电力系统绝缘配合 1、解释电气设备的绝缘配合和绝缘水平的定义 答：电气设备的绝缘配合是指综合考虑系统中可能出现的各种作用过电压、保护装置特性及设备的绝缘特性，最终确定电气设备的绝缘水平。 电气设备的绝缘水平是指电气设备能承受的各种试验电压值，如短时工频试验电压，长时工频试验电压，雷电冲击试验电压及各种操作冲击电压 2、电力系统绝缘配合的原则是什么？ 答：电力系统绝缘配合的原则是根据电气设备在系统应该承受的各种电压，并考虑过电压的限压措施和设备的绝缘性能后，确定电气设备的绝缘水平。 3、输电线路绝缘子串中绝缘子片数是如何确定的？ 答：根据机械负荷确定绝缘子的型式后绝缘子片数的确定应满足：在工作电压下不发生雾闪；在操作电压下不发生湿闪；具有一定的雷电冲击耐受强度，保证一定的耐雷水平。 具体做法：按工作电压下所需的泄露距离初步确定绝缘子串的片数，然后按照操作过电压和耐雷水平进行验算和调整。 4、变电站内电气设备的绝缘水平是否应该与输电线路的绝缘水平相配合？为什么？ 答：输电线路绝缘与变电站中电气设备之间不存在绝缘水平相配合问题。通常，线路绝缘水平远高于变电站内电气设备的绝缘水平，以保证线路的安全运行。从输电线路传入变电站的过电压由变电站母线上的避雷器限制，而电气设备的绝缘水平是以避雷器的保护水平为基础确定的。 第二章 内部过电压 1、有哪几种形式的工频过电压？ 答：主要有空载长线路的电感-电容效应引起的工频过电压，单相接地致使健全相电压升高引起的工频过电压以及发电机突然甩负荷引起的工频过电压等。 2、电源的等值电抗对空长线路的电容效应有什么影响？ 答：电源的等值电抗X S 可以加剧电容效应，相当于把线路拉长。电源容量愈小，电源的等值电抗X S 愈大，空载线路末端电压升高也愈大。 3、线路末端加装并联电抗器对空长线路的电容效应有什么影响？ 答：在超高压电网中，常用并联电抗器限制工频过电压，并联电抗器接于线路末端，使末端电压下降。这是因为并联电抗器的电感补偿了线路对地电容，减小流经线路的电容电流，从而削弱了电容效应的缘故。 4、试写出估算操作过电压幅值的计算公式。 答：（1）空载变压器分闸过电压：U m I =； （2）空载线路合闸过电压：2()3m m m m U E E E =-=； （3）空载线路分闸过电压：1(1)(21)n m m U n E +=-+； （4）电弧接地过电压： 5、产生切空载变压器过电压的根本原因是什么？ 答：空载变压器相当于等效一个励磁电感，切空载变压器相当于切电感，所以在切消弧线圈、电动机、并联电抗器等电感元件时也会产生同类过电压。 6、影响合空载线路过电压的因素有哪些？ 答：影响合空载线路过电压的因素有合闸相位角θ、线路上残余电压的极性和大小、母线的出线数及断路器合闸时三相的同期性等都会影响合闸过电压的大小。 7、为什么断路器带并联电抗器电阻能限制合空载线路过电压？ 答：在超高压电网中，常用电抗器限制工频电压升高。在并联电抗器接于线路末端，使末端电压下降。这是因为并联电抗器的电感补偿了对地电容，减小流经线路的电容电流，从而削弱了电容效应的缘故。

高电压技术第三版课后习题答案

第一章作

?1-1解释下列术语 （1）气体中的自持放电；（2）电负性气体； （3）放电时延；（4）50%冲击放电电压；（5）爬电比距。 答：（1）气体中的自持放电：当外加电场足够强时，即使除去外界电离因子，气体中的放电仍然能够维持的现象； （2）电负性气体：电子与某些气体分子碰撞时易于产生负离子，这样的气体分子组成的气体称为电负性气体； （3）放电时延：能引起电子崩并最终导致间隙击穿的电子称为有效电子，从电压上升到静态击穿电压开始到出现第一个有效电子所需的时间称为统计时延，出现有效电子到间隙击穿所需的时间称为放电形成时延，二者之和称为放电时延； （4）50%冲击放电电压：使间隙击穿概率为50%的冲击电压，也称为50%冲击击穿电压； （5）爬电比距：爬电距离指两电极间的沿面最短距离，其与所加电压的比值称为爬电比距，表示外绝缘的绝缘水平，单位cm/kV。

1-2汤逊理论与流注理论对气体放电过程和自持放电条件的观点有何不同？这两种理论各适用于何种场合？ 答：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，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短间隙、低气压气隙的放电；流注理论适用于高气压、长间隙电场气隙放电。 1-3在一极间距离为1cm的均匀电场电场气隙中，电子碰撞电离系数α=11cm-1。今有一初始电子从阴极表面出发，求到达阳极的电子崩中的电子数目。 解：到达阳极的电子崩中的电子数目为 n a? e?d? e11?1?59874 答：到达阳极的电子崩中的电子数目为59874个。

西安交大《高电压绝缘技术》课后题答案

高电压绝缘技术 课后答案 第一章 1.计算同轴圆柱电极的不均匀系数f ，其中导体外直径为100 mm ，外壳的直径为320 mm 。 解： d R r =- , av U E d = , max ln U E R r r = , max ln av d E r f r d E r == + 其中 R=160mm ，r=50mm 。代入上式可得f=1.89<2，所以此时电场是稍不均匀的。 2. 离地高度10m 处悬挂单根直径3cm 导线，导线上施加有效值6 3.5kV 工频交流电压，请计算导线表面最大场强。若将该导线更换为水平布置的双分裂导线，两导线总截面积保持与单根导线一致，线间距离30cm ，请重新计算导线表面最大场强。 解：1)：等效成圆柱—板电极：由课本P9页可查的公式为 max 0.9 ln U E r d r r =+， 其中U=63.5kV ，d=10m ，r=1.5cm 。代入上式可得：max 5.858/E kV cm =。 2）由题意可知：2 21 2r r ππ=， 可得：1 1.060.0106r cm m = ==，两导线相邻S=30cm=0.3m, 10.01060.03530.3 r S == 对于二分裂导线，由课本P9页可查得公式。 所以 21 12max 2 11(12 2)(2)ln r r U S S E H r r S +-= ，其中H=10m, max 5.450/E kV cm = 3.总结常用调整电场强度的措施。 解： 1）、改变电极形状 ①增大电极曲率半径；②改善电极边缘；③使电极具有最佳外形； 2）、改善电极间电容分布 ①加屏蔽环；②增设中间电极； 3）、利用其他措施调整电场 ①采用不同的电介质；②利用电阻压降；③利用外施电压强制电压分布； 第二章 1、解：由题意： 21 2 e e i m v eV ≥， 因此：62.7510/e v m s ≥ ==? ,,57.6nm i c hv eV v λλ ≥= ≤所以。水蒸气的电离电位为12.7eV 。97.712.7 hc nm λ≤ = 可见光的波长围在400-750nm ，不在可见光的围。

解析高电压与绝缘技术

解析高电压与绝缘技术 发表时间：2018-06-25T16:34:08.403Z 来源：《电力设备》2018年第4期作者：尹涛[导读] 摘要：在我国经济社会不断发展的同时，也带动了我国电力行业的不断发展，因为高压电使用的危险系数较大，得到广大人民的关注。 （湖北铁道运输职业学院湖北武汉 430064） 摘要：在我国经济社会不断发展的同时，也带动了我国电力行业的不断发展，因为高压电使用的危险系数较大，得到广大人民的关注。在电力工程建设中，很大部分的电力设备会直接裸露的空气中，所以就要求提高了绝缘技术，为顺应时代的进步，不断创新高电压的有机绝缘技术，使其使用不断突破。本文就结合了现阶段电力行业的发展，对高电压绝缘技术的使用进行详细的介绍，并对其中存在的问题进行探讨，以供借鉴参考。 关键词：高电压；电力；绝缘技术；分析探究 前言 高电压的使用主要是为了满足人们生活和工作的需要，它具有相对性，主要依赖于电介质和其他体系，所以高电压和绝缘就形成了一个不能分离的整体。随着时代的进步，逐渐扩大了电力系统的输送量，人们逐渐关注高电压的使用情况，高电压和绝缘技术在电力工程中的使用也是非常广泛的，因此高电压和绝缘技术的应用得到人们重要的关注对象，下面就对其进行阐述。 1 高电压外绝缘的范围 在电力工程建设中，有很多电气设备都是虚空气中裸露的，为了确保人员的安全性，就要确定绝缘的范围，其中高电压设备的外绝缘包含了室内设备外绝缘和户外设备户外绝缘两种。与室内设备的外绝缘比较，户外设备的户外绝缘就较为复杂一些，所以户外设备的户外绝缘出现的问题也要多一些，因此高电压与绝缘技术的主要研究部分就是户外设备的户外绝缘。 2 高电压外绝缘存在的问题 在电力工程各行施工中，高电压外绝缘存在的问题主要有以下几个方面：（1）由于天气原因的影响，雷击或下雨都会造成的电压不是很稳定。 （2）电力系统的故障操作引起电压操作不是很稳定 （3）每天在露水天的早上，在寒冷的冬天就会使设备表面出现结冰的现象。 （4）在时间的推动下，户外工作会有很厚的污垢附在设备的表面上，在这种潮湿的天气下很有可能出现电压闪络的污闪问题。 （5）由于设备本身结构力的影响，在大风、覆冰等外界自然因素的影响下，可能会导致系统产生故障，那么设备在瞬间电动力下的机械符合问题就会出现。 （6）在长时间的运行下，绝缘材料的性能逐渐会有老化现象，将在一定程度上影响高电压绝缘的效果。 3 高电压绝缘诊断 在一般情况下，绝缘试验项目主要包含绝缘电阻、介质耗损、直接流泄漏电流等，试验绝缘性能从而测试设备的绝缘性能，根据分析绝缘的具体情况，检测到底是设备老化原因还是绝缘油劣化的原因，并对这些问题制定出合理的维修计划，从而确保了设备在工作中的安全性和稳定性。 （1）在电力工程施工建设中，绝缘电阻试验是一项非常重要的环节，但是在变压器的吸收和试验方面不够全面，现在有一种容量较大的变压器，它们具有比较高的绝缘性，不过吸收性也比较偏小，可能是不合格的产品。要是对其采取极化指数试验的方式，对其判断就更加容易，但是从介质理论上来分析，试验的时间就要吸收时间更长一些，极化过程就是开始阶段，不能对其绝缘情况进行真实的反映。 （2）电场干扰下的设备介损测试的方式要进行改善，使用比较新的测试方式，相对操作就更为简单了，能够提高有效测试效率。另外一种电源导向和自动计算的方法受外界因素的干扰比较大，所以在测试过程中会导致很大的误差。 （3）在交流耐压测试的时候，大型的发电机设备需要运用工频串联谐振的方式来进行测试，而且在整个测试中都是电力工程中得到了广泛的应用。 （4）在测试电力变压器时，测试重点就对油中的溶解气体进行色谱分析，经过实践经验得出，通过色谱分析很容易发现电力变压器的问题。 （5）在氧化锌避雷试验中，可能会出现交流阻性电流测试和直流电压试验不合格，所以要对其进行更详细的交流工频参考电压试验。 4 高电压与绝缘技术试验的设备和仪器 （1）为了对高电压直流电压试验设备的功能更加完善，在交流耐压试验中可以串联谐振试验设备，不仅提高了电压等级，而且还提高了电压的功率，也有大型电力变压器设备测试绕组直流电阻，在测试的过程中，对三角绕组问题有所解决，再加上微机的控制，提高了稳流的性能，同时也缩短了测量的时间。 （2）另外，还要不断引进先进的绝缘技术，从而提高高电压的测试水平，比如变压器在线局部放电检测和断路器微机监测设备、红外接触电阻测量仪器等设备。 5 高电压设备外绝缘的主要使用材料 高电压设备的外绝缘材料基本上都是采用电工陶瓷，主要是因为该材料的电气性能是非常好，并且环境稳定性也是比较好，但是陶瓷存在最大的弱点就是属于脆性材料，尽管压缩度很强，但是气拉伸性相对弱一点，冲击性能也是比较差的，此外，陶瓷的表面有一定的亲水性，对雨闪电压低和污闪电压低的问题相对难以克服一些。在工业技术不断进步的过程中，绝缘材料的种类也逐渐增多，比如：脂环族环氧树脂、聚四氟乙烯、乙丙橡胶、硅橡胶等一些复合型的材料，主要是因为很难找到满足高电压设备的有机外绝缘材料，所以使用复合绝缘结构是非常多的。 6 有机外绝缘的应用和发展趋势 在二十世纪八十年代，相关人士不断积累经验，对我国绝缘技术有更深层的研究，基本达到了我国的领先水平。另外，合成绝缘技术在电力工程中的应用效果比较显著，逐渐加强了对高电压绝缘技术的认识。在二十世纪九十年代的时候，逐渐由很多绝缘产品出现，然而合成结缘子技术的优势比较显著，所以在电力工程中仍然占主导地位。

高电压技术第二版习题答案

第一章 1—1 气体中带电质点是通过游离过程产生的。游离是中性原子获得足够的能量(称游离能)后成为正、负带电粒子的过程。根据游离能形式的不同，气体中带电质点的产生有四种不同方式： 1.碰撞游离方式在这种方式下，游离能为与中性原子(分子)碰撞瞬时带电粒子所具有的动能。虽然正、负带电粒子都有可能与中性原子(分子)发生碰撞，但引起气体发生碰撞游离而产生正、负带电质点的主要是自由电子而不是正、负离子。 2.光游离方式在这种方式下，游离能为光能。由于游离能需达到一定的数值，因此引起光游离的光主要是各种高能射线而非可见光。 3.热游离方式在这种方式下，游离能为气体分子的内能。由于内能与绝对温度成正比，因此只有温度足够高时才能引起热游离。 4.金属表面游离方式严格地讲，应称为金属电极表面逸出电子，因这种游离的结果在气体中只得到带负电的自由电子。使电子从金属电极表面逸出的能量可以是各种形式的能。 气体中带电质点消失的方式有三种： 1.扩散带电质点从浓度大的区域向浓度小的区域运动而造成原区域中带电质点的消失，扩散是一种自然规律。 2.复合复合是正、负带电质点相互结合后成为中性原子(分子)的过程。复合是游离的逆过程，因此在复合过程中要释放能量，一般为光能。 、水蒸汽)分子易吸附气体中的自由 3.电子被吸附这主要是某些气体(如SF 6 电子成为负离子，从而使气体中自由电子(负的带电质点)消失。 1—2 自持放电是指仅依靠自身电场的作用而不需要外界游离因素来维持的放电。外界游离因素是指在无电场作用下使气体中产生少量带电质点的各种游离因素，如宇宙射线。讨论气体放电电压、击穿电压时，都指放电已达到自持放电阶段。 汤生放电理论的自持放电条件用公式表达时为 γ(eαs-1)=1 此公式表明：由于气体中正离子在电场作用下向阴极运动，撞击阴极，此时已起码撞出一个自由电子(即从金属电极表面逸出)。这样，即便去掉外界游离因素，仍有引起碰撞游离所需的起始有效电子，从而能使放电达到自持阶段。 1—3 汤生放电理论与流注放电理论都认为放电始于起始有效电子通过碰撞游离形成电子崩,但对之后放电发展到自持放电阶段过程的解释是不同的。汤生放电理论认为通过正离子撞击阴极，不断从阴极金属表面逸出自由电子来弥补引起电子碰撞游离所需的有效电子。而流注放电理论则认为形成电子崩后，由于正、负空间电荷对电场的畸变作用导致正、负空间电荷的复合，复合过程所释放的光能又引起光游离，光游离结果所得到的自由电子又引起新的碰撞游离，形成新的电子崩且汇合到最初电子崩中构成流注通道，而一旦形成流注，放电就可自己维持。因此汤生放电理论与流注放电理论最根本的区别在于对放电达到自持阶段过程的解释不同，或自持放电的条件不同。 汤生放电理论适合于解释低气压、短间隙均匀电场中的气体放电过程和现象，而流注理论适合于大气压下，非短间隙均匀电场中的气体放电过程和现象。

高电压绝缘技术课后习题答案

高电压绝缘技术课后习 题答案 公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]

第一章 1.计算同轴圆柱电极的不均匀系数f ，其中内导体外直径为100 mm ，外壳的内直径为320 mm 。 解： d R r =- , av U E d = , max ln U E R r r = max ln av d E r f r d E r = =+ 其中 R=160mm ，r=50mm 。代入上式可得f=<2，所以此时电场是稍不均匀的。 2. 离地高度10m 处悬挂单根直径3cm 导线，导线上施加有效值工频交流电压，请计算导线表面最大场强。若将该导线更换为水平布置的双分裂导线，两导线总截面积保持与单根导线一致，线间距离30cm ，请重新计算导线表面最大场强。 解：1)：等效成圆柱—板电极：由课本P9页可查的公式为 max 0.9 ln U E r d r r =+， 其中U=，d=10m ，r=。代入上式可得：max 5.858/E kV cm =。 2）由题意可知：2212r r ππ= ，可得：1 1.060.0106r cm m ===，两导线相邻S=30cm=, 10.01060.03530.3 r S == 对于二分裂导线，由课本P9页可查得公式。

所以2 112max 2 11(122) (2)ln r r U S S E H r r S +-=，其中H=10m, max 5.450/E kV cm = 3.总结常用调整电场强度的措施。 解： 1）、改变电极形状 ①增大电极曲率半径；②改善电极边缘；③使电极具有最佳外形； 2）、改善电极间电容分布 ①加屏蔽环；②增设中间电极； 3）、利用其他措施调整电场 ①采用不同的电介质；②利用电阻压降；③利用外施电压强制电压分布； 第二章 1、解：由题意：21 2 e e i m v eV ≥ ，因此： 62.7510/e v m s ≥==? ,,57.6nm i c hv eV v λλ≥=≤所以。水蒸气的电离电位为。97.712.7hc nm λ≤= 可见光的波长范围在400-750nm ，不在可见光的范围。 2、解： 194223 2212.5 1.6103 ()12.5,,9.661810()233 1.3810 i i i w w O eV w KT T K K --???=====??? 气体的绝对温度需要达到96618K 。 3、解：由/()n n e λλλ-=知

《高电压绝缘技术》

《高电压绝缘技术》学习包 第一章气体的绝缘特性 一、气体电介质的放电特性 1空气在强电场下放电特性 气体在正常状态下是良好的绝缘体,在一个立方厘米体积内仅含几千个带电粒子,但在高电压下,气体从少量电符会突然产生大量的电符,从而失去绝缘能力而发生放电现象.一旦电压解除后,气体电介质能自动恢复绝缘状态 2.带电质点的产生与消失 (1) 激发 原子在外界因素作用下,其电子跃迁到能量较高的状态 (2)游离 原子在外界因素作用下,使其一个或几个电子脱离原子核的束博而形成自由电子和正离子 (3)游离的方式a.碰撞游离b.光游离c.热游离d.金属表面游离 碰撞游离 当带电质点具有的动能积累到一定数值后，在与气体原子（或分子）发生碰撞时，可以使后者产生游离，这种由碰撞而引起的游离称为碰撞游离 引起碰撞游离的条件： : 气体原子（或分子）的游离能 光游离 由光辐射引起气体原子（或分子）的游离 称为光游离 产生光游离的条件： h:普朗克常数 ν:光的频率 热游离 气体在热状态下引起的游离过程称为热游离 产生热游离的条件： K:波茨曼常数 i W m ≥22 1υi W i W h ≥νi W KT ≥2 3

T:绝对温度 金属表面游离 电子从金属电极表面逸出来的过程称为表面游离 (4)去游离 a.扩散 带电质点从高浓度区域向低浓度区域运动. b.复合 正离子与负离子相遇而互相中和还原成中性原子 c.附着效应 电子与原子碰撞时,电子附着原子形成负离子 二.气体放电的两个理论 1.汤逊放电理论. 适用条件:均匀电场,低气压,短间隙 (1).电子崩 在电场作用下电子从阴极向阳极推进而形成的一群电子 (2).非自持放电 去掉外界游离因素的作用后,放电随即停止 (3).自持放电 不需要外界游离因素存在,放电也能维持下去 (4).自持放电条件 a.电子的空间碰撞系数α 一个电子在电场作用下在单位行程里所发生的碰撞游离数 b.正离子的表面游离系数γ 一个正离子到达阴极,撞击阴极表面产生游离的电子数 一个正离子到达阴极,撞击阴极表面产生游离的电子数 自持放电条件可表达为: (5)巴申定律 a.表达式: P:气体压力 S:极间距离 b.均匀电场中几种气体的击穿电压与ps 的关系)(PS f U F =1 )1(=-S e αγ

完整版高电压技术第2章参考答案

第二章参考气隙的伏秒特性是怎样绘制的？研究气隙的伏秒特性有何实用意义？、1，从示波图求答：气隙伏秒特性用实验方法来求取：保持一定的波形而逐级升高电压取。电压较低时，击穿发生在波尾。电压甚高时，放电时间减至很小，击穿可发生在被头。在波尾击穿时，以冲击电压幅值作为纵坐标，放电时间作为横坐标。在波头击穿时，还以放电时间作为横坐标，但以击穿时电压作为纵坐标。把相应的点连成一条曲线，就是该气隙在该电压波形下的伏秒特性曲线。伏秒特性对于比较不同设备绝缘的冲击击穿特性具有重要意义，例如，在考虑不同绝缘强度的配合时，为了更全面地反映绝缘的冲击击穿特性，就必须采用伏秒特性。和球－球气S/D>10）试说明在雷电冲击电压作用下，导线对平行平板气隙（2、S/D<0.5）的伏秒特性形状有何不同，并解释其原因。隙（）的伏秒特性答：两种情况反映在伏秒特性的形状上，导线对平行平板气隙（S/D>10）的伏秒特性在很小的S/D<0.5在相当大的范围内向左上角上翘，而球－球气隙（时间范围内向上翘。，电场分布极不均匀，在最低）原因可以解释为：导线对平行平板气隙（S/D>10击穿电压作用下，放电发展到完全击穿需要较长的时间，如不同程度地提高电压，电场分布较为均匀，）峰值，击穿前时间将会相应减小。球－球气隙（S/D<0.5（不故击穿前时间较短当某处场强达到自持放电值时，沿途各处放电发展均很快，。s）超过2~3? 50试解释％击穿电压。、3的冲击电压峰值。该值已很接近伏秒击穿电压是指气隙被击穿的概率为50%答：50％，能反映该气隙的基本耐电强度，但由于气隙的击穿电压与电特性带的最下边缘50％击穿电压并不能全面地代表该气隙的耐电强度。压波形相关，因此 ，电m标准大气条件下，下列气隙的击穿场强约为多少（气隙距离不超过２、4压均为峰值计）？答：均匀电场，各种电压。、a??S.653?U24.4S?b?——空气的相对密度；S——气隙的距离，式中cm。 1 b、不均匀电场，最不利的电场情况，最不利的电压极性，直流、雷电冲击、操作冲击、工频电压。 直流：4.5kV/cm；棒板间隙（正棒负板） 雷电冲击：6kV/cm棒板间隙（正棒负板） 操作冲击：3.7kV/cm棒板间隙（正棒负板） 工频电压：4.4kV/cm棒板间隙（正极性） 为什么压缩气体的电气强度远较常压下的气体为高？又为什么当大气的湿、5度增大时，空气间隙的击穿电压增高。 答：压缩气体中的电子的平均自由行程大为减小，削弱电离过程，从而提高气体的电气强度。当大气的湿度增大时，大气中有较多的水蒸气，其电负性较强，易俘获自由电子以形成负离子，使最活跃的电离因素即自由电子的数目减少，阻碍电离的发展。 某110kv电气设备如用于平原地区，其外绝缘应通过的工频试验电压有效值、6为240kv，如用于海拔4000m地区，而试验单位位于平原地带，问该电气设备的外绝缘应通过多大的工频试验电压值？ U?U?K?K试验电压修正经验公式：hd0b其中：K为湿度修正系数，这里不考虑，可取1；hm??K，指数m一般情况下取1。为空气相对密度修正系数，K dd??273p0???