ts。
为减小ts：
v可提高外施电场使气隙中出现有效电子的概率增加
v可采用人工光源照射，使阴极释放出更多的电子
Ø较长气隙时，放电时延主要决定于形成延时tf，且电场越不均匀，tf越大雷电冲击50％击穿电压
定义：
在多次施加同一电压时，其中半数导致气隙击穿，以此反映气隙的耐受冲
击电压的能力。
U50U0
特点：
（1）在均匀和稍不均匀场中，击穿电压分散性小
冲击系数
U50
1
（2）在极不均匀电场中，由于放电时延较长，其冲击系数1
击穿电压分散性也较大。
伏秒特性
绘制伏秒特性的方法
Ø保持冲击电压波形不变，逐级升高电压使气隙发生击穿，记录击穿电压波形，读取击穿电压值U与击穿时间t。
Ø当电压不很高时击穿一般在波长发生；当电压很高时，击穿百分比将达100％，放电时延大大缩短，击穿可能发生在波前发生
Ø当击穿发生在波前时，U与t均取击穿时的值；当击穿发生在波长时，U取波峰值，t取击穿值
Ø50％伏秒特性的绘制
Ø极不均匀：
平均击穿场强低，放电时延长，曲线上翘；
Ø稍不均匀：
平均击穿场强高，放电时延短，曲线平坦。
Ø因此在避雷器等保护装置中，保护间隙采用均匀电场，确保在各种电压下保护装置伏秒特性低于被保护设备。
提高气体介质电气强度的方法
一、改善电场分布
1.改善电极形状一改善电场分布。
电场分布越均匀，平均击穿场强越高，如不可避免出现极不均匀电
场，则尽可能采用对称电场
2.利用空间电荷改善电场分布。
极不均匀电场中间隙被击穿前先发生电晕现象，所以在一定条件下，
可以利用放电产生的空间电荷来改善电场分布，提高击穿电压。
3.极不均匀电场采用屏障改善电场分布。
在极不均匀电场中，放入薄片固体绝缘材料，在一定条件下可以显
著提高间隙的击穿电压
二、削弱或抑制电离过程
1.高气压的采用。
2.高真空的采用。
a）在各种设备的绝缘结构中大都还要采用固体或者液体介质，他们在真空中都会逐渐释放出气体，是高真空无法长期保持。
所以实际中采用高真空作为绝缘介质的情况很少。
3.采用强电负性气体。
a）高电气强度气体（SF6）的采用
①其电子附着效应大大减弱碰撞电离过程；
②分子量、直径大，自由行程小；
③碰撞引起分子极化反应，能量损失。
④SF6电气设备尺寸大大缩小，且不受气候影响，但造价高而且它是对臭氧层有破坏作用的温室气体。
a）高电气强度气体（SF6）的理化特性
①液化问题一般不存在。
②纯净的SF6无毒，但它的分解物有毒，对材料有腐蚀作用。
③关于含水量：
水分是最有害的物质。
在设备安装、运行时要
检测和控制含水量是否符合国家标准。
④用SF6-N2混合气体代替SF6气体。
可取得很大经济效益。
沿面放电及防污措施
沿面放电是指沿气体介质与固体介质的界面上发展的放电现象，它是一种特殊的
气体放电。
沿面放电的三种现象：
1.均匀和稍不均匀电场中的沿面放电。
2.极不均匀电场具有弱垂直分量时的沿面放电、
3.极不均匀电场具有强垂直分量时的沿面放电。
第二章液体、固体介质的电气特性
电介质:
在电场中能产生极化的物质，指通常条件下导电性能极差、在电力系统用作绝缘
的材料。
极化：
在电场的作用下，电荷质点会沿电场方向产生有限的位移现象，并产生电矩
（偶极矩）。
介电常数：
电介质极化的强弱可用介电常数的大小来表示，与电介质分子的极性强弱有
关。
极性电介质和非极性电介质：
具有极性分子的电介质称为极性电介质。
由中性分子构成的电介质。
极化的基本形式电子式、离子式（不产生能量损失）转向、夹层介质界面极化（有能量损失）
极化种类
产生场合
所需时间
能量损耗
产生原因
束缚电子运行
电子式极化
任何电介质
10-15s
无
轨道偏移
离子式结构电
离子的相对偏
离子式极化
10-13s
几乎没有
介质
移
偶极子的定向
偶极子极化
极性电介质
10-10～10-2s
有
排列
多层介质的交
自由电荷的移
夹层极化
10-1s～数小时
有
界面
动
电介质的电导
定义：
在电场的作用下，由带电质点沿电场方向移动而形成电导电流;它可以分
为离子电导和电子电导。
要点：
带电质点主要是离子，也称离子式电导
指标：
用电导率γ（s/ｃｍ）表示
电介质的损耗
介质损耗的含义：
任何电介质在电场作用下都有能量损耗，包括由电导引起的损
耗和由某些极化过程引起的损耗。
电介质的能量损耗简称介质损耗。
用tgδ作为综合反映介质损耗特性优劣的指标
理由：
介质损耗P值和试验电压U、试品等值电容量、电源频率等许多因素有关，
而tgδ是一个仅取决于材料本身的损耗特征而与上述种种因素无关的物理量。
tgδ的增大，意味着介质绝缘性能变差，实践中常通过测量tgδ来判断设备绝
缘的好坏。
在电场的作用下，电介质中出现的电气现象：
1.在弱电场下，主要有极化、电导、介质损耗等
2.在强电场下，主要有放电、闪络、击穿等
液体电介质的击穿理论
1.电击穿：
认为在电场作用下，阴极上由于强场发射或热发射出来的电子产生碰撞电离形成电子崩，最后导致液体击穿
2.气泡击穿：
认为液体分子由电子碰撞而产生气泡，或在电场作用下因其它原因产生气泡，由气泡内的气体放电，产生电和热而引起液体击穿。
3.纤维桥接击穿：
（小桥理论）工程用变压器油中含有水分和纤维等杂质，
由于它们的ER很大，容易沿电场方向极化定向，排列成杂质小桥。
工程判断变压器油质量方法：
判断油的质量，依靠测量其电气强度、tgδ和含
水量等。
其中最重要的试验项目是用标准油杯测量油的工频击穿电压。
我国采用
的标准油杯极间距离为2.5mm，电极是直径等于25mm的圆盘型铜电极，电极
的边缘加工成半径为2.5mm的半圆以减弱边缘效应。
影响液体介质击穿电压的因素
1.电压形式和电极形状的影响
击穿电压跟电压的作用时间和电压上升率有关，电压作用时间越长，Ｕb
越小；电压上升越快Ｕb越大
2.含水量、含气量
含水量越大击穿场强越小，但是降到某一极限时基本不变
3.温度
含水量较低时，击穿场强基本与温度无关；
含水量较高时，击穿场强随温度上升而上升．
4.杂质的影响
5.油量的影响
油量越大，击穿场强越小，因为缺陷概率增加
提高液体介质击穿电压的方法
１．提高油的品质
过滤；防潮；除去水分和气体
2．覆盖层
在金属电极上贴固体绝缘薄层，可阻断杂质小桥
油本身品质越差，电压作用时间越长，效果越好。
3．绝缘层
当覆盖层厚度增大，本身承担一定电压时，成为绝缘层。
用在不均匀电场中，被覆在曲率半径较小的电极上。
4．屏障
放在电极间油间隙中的固体绝缘板
作用可以割断杂质小桥的形成
固体介质击穿的特点
1.击穿场强一般比气体和液体电介质高得多
2.击穿场强与电压作用时间有很大的关系；
3.绝缘是非自恢复的，一旦发生击穿，其绝缘性能不能再自行恢复；
击穿理论
1.电击穿：
在强电场下电介质内部电子剧烈运动，发生碰撞电离，产生新的更多自由电子，这些二次电子参与随后电离，形成电子崩，同时碰撞破坏了固体介质的晶格结构，使电导增大而导致击穿。
特点：
电压作用时间短、击穿电压高，电介质发热不显著；击穿场强与电场均匀程度密切相关，而与周围环境温度无关。
2.热击穿：
由于固体介质内部热不稳定性造成。
特点：
（1）在电压作用下，产生的电导电流和介质极化引起介质损耗，使介质发热．发热温度升高，电导率进一步增大，温度进一步上升，发热大于散热而击穿．
（2）热击穿电压随环境温度的升高而下降,热击穿电压直接与
散热条件有关．热击穿时间较长．
3.电化学击穿：
固体介质在长期（几个月乃至几年）工作电压下，由于介质内部缺陷，导致发生局部放电，产生的腐蚀性物质使使绝缘劣化，电气强度逐渐下降并引起的击穿。
局部放电使电介质劣化损伤的机理：
•绝缘层表面污秽，形成泄漏电流，引起热破坏，称为电老化，发展下去电击穿或热击穿．
•放电过程产生活性气体O3、H2等对介质产生氧化和腐蚀作用，使介质逐渐劣化；
•放电过程产生的带电粒子撞击介质，引起局部温度上升，加速介质氧化并使局部电导和介质损耗增加；
•带电粒子撞击还有可能破坏有机高分子材料结构，使其裂解；
•放电产生的高能辐射线引起材料分解；
影响固体电介质击穿电压的因素
1.电压作用时间
2.电场均匀程度与介质厚度
3.温度
4.受潮
5.累积效应
提高固体电介质击穿电压的措施
1.改进制造工艺。
清除杂质、水分、气泡；使介质尽可能致密均匀
2.改进绝缘设计采用合理的绝缘结构；改进电极形状，使电场尽可能均匀；改善电极与绝缘体的接触状态，消除接触处的气隙
3.改善运行条件注意防潮、防尘；加强散热
绝缘老化
电气设备的绝缘在运行过程中受到电、热、化学和机械力的长期作用，导致其物
理、化学、电气和机械等性能的劣化，称为绝缘的老化。
1.电老化（电解,局部放电）
2.热老化
3.固体介质的机械应力老化
4.固体介质的环境老化
第三章绝缘预防性试验
绝缘电阻：
绝缘电阻与吸收比的测量
l用兆欧表来测量电气设备的绝缘电阻
l吸收比K定义为加压60s时的绝缘电阻与15s时的绝缘电阻比值。
lK恒大于1，且越大表示绝缘性能越好。
l大容量电气设备中，吸收现象延续很长时间，吸收比不能很好地反映绝缘的真实状态，可用极化指数再判断。
l测量绝缘电阻能有效地发现总体绝缘质量欠佳；绝缘受潮；两极间有贯穿
性的导电通道；绝缘表面情况不良。
施加直流电压时测得的电阻，通常指吸收电流衰减完毕后测得的稳态电阻值。
K
R60
U/I60
I15
1
R15
U/I15
I60
吸收比：
K1>1，K1值越大，表示吸收现象越显著，绝缘的性能越好
反之，则表明绝缘受潮严重或者有贯穿性缺陷
K
R10min
2
R1min
极化指数：
测试功效:
可有效地发现：
（1）两极间有穿透性的导电通道
（2）整体受潮或局部严重受潮
（3）表面污秽
不能发现的缺陷：
（1）绝缘中的局部缺陷
（2）绝缘的老化
判断方法：
将所测电阻值与标准及以往历史数据比较泄漏电流的测量
测量泄漏电流从原理上来说，与测量绝缘电阻是相似的，能发现一些尚未完全贯
通的集中性缺陷，原因在于:
l在试品上的直流电压要比兆欧表的工作电压高得多，故能发现兆欧表所不能发现的某些缺陷
l加在试品上的直流电压是逐渐增大的，可以在升压过程中监视泄漏电流的增长动向。
二.介质损耗角正切的测量
tanδ能反映绝缘的整体性缺陷（例如全面老化）和小电容试品中的严重局部性缺
陷。
根据tanδ随电压而变化的曲线，可判断绝缘是否受潮、含有气泡及老化的
程度
测试功效
有效：
ａ．整体受潮、全面老化
b．小电容试品的严重局部缺陷
c．绕组上附积油泥
d．绝缘油脏污劣化等
很少有效：
大容量设备的局部缺陷
Cx
R4CN
R（1
2R2C2）
3
4
4
Rx
R（12R2C2）
3
4
4
2R2C
C
N
44
tg
1
R4C4
RxCx
西林电桥接线
正接线：
Ｄ点接地，Ｃ点接高压，试品两端不能接地。
电桥可调部分处于低电位，
调试方便安全，主要用于实验室试验
反接线：
Ｄ点接高压，Ｃ点接地，试品一端直接接地。
电桥本体应有高绝缘强度，
有可靠的接地线，适用于现场试验
测量的影响因素
（1）外界电磁场干扰—屏蔽
（2）温度的影响——尽可能在10~30℃的条件下测量
（3）试验电压的影响
（4）试品表面泄漏的影响——将试品擦拭干净，必要时加屏蔽
（5）试品电容量的影响
局部放电的测量局部放电：
高压电气设备的绝缘内部总是存在一些缺陷,如气泡空隙、杂质等。
由于这些异物的电导和介电常数不同于绝缘物，故在外加电场作用下，这些异物附近将具有比周围更高的场强，有可能引起该处物质产生电离放电现象，称为局部放电。
工频交流耐压试验工频交流耐压试验是用来检验绝缘在工频交流电压下的性能，在有些场合也用来等效地检验绝缘对操作过电压和雷电过电压的耐受能力。
高压实验变压器特点
l电压高
击穿电压比正常工作电压高很多
l容量小在击穿前只需要提供电容电流；击穿后，切断
电源，出现短路时间短。
一般试品的电容量小故容量小
l体积小
容量小，故体积小；电压高，套管大而长
l绝缘裕度小
实验条件下，产生的过电压小，绝缘裕度小
l连续运行时间短运行时间短，发热较轻
l漏抗大
串级实验变压器
实验电压超过500KV时，一般采用串级试变。
l增加累接绕组，累接绕组电压与低压侧电压相同；
l累接绕组的低端和高压绕组高端相连；
l各台变压器高压绕组的容量相同。
N级装置容量利用率为：
2
n1
级数越多利用率越低，一般串级数不大于3
绝缘状态的综合判断
若个别试验项目不合格，达不到规程的要求，可使用三比较方法。
与同类型设备作比较
同类型设备在同样条件下所得的试验结果应该大致相同,若差别很大就可能
存在问题
l在同一设备的三相试验结果之间进行比较若有一相结果相差达50%以上,该相很可能存在缺陷
l与该设备技术档案中的历年试验数据进行比较若性能指标有明显下降情况,即可能出现新的缺陷
工频高电压的测量
1、球隙测压器
根据球的直径和被测电压类型查找放电电压表
2、静电电压表
利用静电力的效应制成的，让外力与静电力平衡，外力
的大小反应外加电压的大小
3、峰值电压表Uk'
F
4、分压器配低压表计
电阻分压器和电容分压器
U1nU2
直流高电压的产生
半波整流
倍压整流
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