极不均匀电场：
若果电场的不均匀程度导致存在稳定的电晕放电（如d≥4D以后），就称为极不均匀电场。
具有两大基本特征：
电晕放电、极性效应
电晕放电是极不均匀电场所特有的，也是极不均匀电场气体放电必须经历的第一阶段，并且是一种自持放电
极不均匀电场中的放电过程：
1、正极性（正棒-负板）、负极性（负棒-正板）2、长气隙（S>1m）的击穿
1、正极性（正棒-负板）
电子崩是迎向棒极发展的，即从场强较小的区域向场强较大的区域发展的，这对电子崩的发展有利；电子进入阳极，在棒极前方空间留下正离子，削弱了棒极附近的场强，棒极附近难以形成流注，起晕电压高；加强了正离子与板极间场强，造成发展正流注的有利条件。
因此当电压进一步提高，二次电子崩与初崩汇合，使通道充满混合质，而通道的头部仍留下大量的正空间电荷，加强了通道头部前方的电场，使流注进一步向阴极扩展，直至气隙被击穿。
负极性（负棒-正板）
初崩是由负棒极向正板极发展的，电子崩的发展比正棒极时不利得多。
初崩留下的正电荷增强了负棒极附近远已很强的电场，削弱了前方空间的电场，使流注的向前发展受到抑制，放电发展困难，击穿电压高。
只有再升高外加电压，并待初崩向后发展的正流注完成，初崩通道中充满着导电的混合质，使前方电场加强以后，才能在前方空间产生新的二次崩，负流注继续向阳极发展。
2、长气隙（S>1m）的击穿
气隙较长时，流注往往不能一次贯穿整个气隙，而出现逐级推进的先导放电现象。
长间隙的放电过程：
电晕放电——先导放电——主放电——整个气隙被击穿。
1、在电力系统中，空气间隙击穿所加的电压通常归纳为：
稳态电压：
直流电压和工频交流电压
冲击电压：
雷电冲击电压和操作冲击电压
2、空气间隙在稳态电压下的击穿：
均匀电场气隙的击穿：
（1）因电极对称，所以击穿电压无极性效应；
（2）因击穿前间隙中各处场强相等，击穿前无电晕发生，起始放电电压等于击穿电压；
（3）无论直流电压、工频交流电压以及50%的冲击电压作用下，击穿电压峰值都相同，且分散性小。
稍不均匀电场气隙的击穿：
与均与电场相似。
其特点：
电场不对称时，击穿电压有极性效应但不明显；
击穿前有电晕发生，但不稳定，一旦发生电晕立即导致整个间隙击穿；
在直流、工频交流以及50%的冲击电压作用下其击穿电压峰值几乎相同，分散性小；
击穿电压与电场不均匀程度关系大，所以没有能够概括各种电场分布的经验公式。
极不均匀电场中的击穿的特点：
极不均匀电场典型的极板形式是“棒-棒”和“棒-板”电极。
（1）其特点：
由于存在局部强场区，故间隙击穿前有稳定的电晕放电，间隙起始放电电压小于击穿电压；
对电极形状不对称的不均匀电场，有明显的极性效应；
由于极不均匀电场，间隙距离较长，放电发展所需要的时间也较长，故外加电压的波形对击穿电压的影响大，此时击穿电压的分散性较大。
（2）直流电压作用下与工频交流电压作用下的击穿电压P15-16
3、空气间隙在冲击电压下的击穿
雷电冲击电压的标准波形：
雷电50%冲击击穿电压、伏秒特性以及对绝缘配合的要求
（3）雷电50%冲击击穿电压
雷电冲击电压具有冲击特性，具有很大的分散性。
对于同一间隙，加同样的雷电冲击电压，则气隙有时击穿有时不击穿，不具有确定性，因此确定冲击击穿电压比较困难。
考核气隙的冲击击穿电压特性时，保持波形不变，而逐渐提高冲击电压的峰值，并将每一级峰值电压重复作用于该气隙。
在幅值很低时，在气隙上施加n次冲击电压，气隙均不击穿；随着幅值增高，气隙有时击穿有时不击穿；随着幅值继续增高，气隙击穿的百分比越来越增大；最后当电压超过某一值后气隙气隙百分之百击穿。
因此采用一种折中的方法，即取一个50%的冲击击穿电压。
（4）伏秒特性：
伏秒特性——对某一冲击电压波形，间隙上出现的电压最大值和间隙击穿时间的关系曲线。
通过实验绘制气隙伏秒特性的的方法，其步骤是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
伏秒特性曲线是由上、下包线的带状区域
伏秒特性的形状与间隙中电场的均匀程度有关。
对均匀或稍不均匀电场：
平均场强高，较为平坦，分散性也较小；
对极不均匀电场：
平均场强低，较为陡峭，分散性也较大。
（5）对绝缘配合的要求：
被保护电气设备的伏秒特性曲线应处在保护电气设备的伏秒特性曲线的的上方，且两曲线之间不可以有交点。
即保护设备绝缘的伏秒特性曲线的上包线始终低于被保护设备的伏秒特性曲线的下包线。
保护设备绝缘的伏秒特性曲线应平坦一些，即采用电场比较均匀的绝缘结构。
第五节提高气体介质电气强度的方法
提高气体介质电气强度有两种途径：
1.改善电场分布：
改进电极形状改善电场分布、利用空间电荷改善电场分布、极不均匀电场中采用屏障改善电场分布；
1.改进电极形状以改善电场分布
增大电极曲率半径：
采用屏蔽罩是增大曲率半径常用的一种方法。
如变压器套管即为导体，其曲率半径较小，加屏蔽罩增大曲率半径；输电线路可以采用扩径的的导线，增大导线半径。
改善电极边缘形状：
2.利用空间电荷改善电场分布
在极不均匀电场中，可以利用放电自身产生的空间电荷来改善电场分布
3.极不均匀电场中采用屏障改善电场分布
2.消弱或抑制电离过程：
采用高气压、采用强电负性气体、采用高真空。
1.采用高气压
提高气压，可以减小电子的平均自由行程，以消弱游离过程，提高击穿电压。
在高气压下，电场均匀度对击穿电压的影响比在大气压力下显著的多。
电场均匀度下降，击穿电压剧烈降低。
因此采用高气压的电气设备应使电场尽可能均匀。
2.采用强电负性气体
SF6、氟利昂（CCL2F2）等一些含卤族元素气体属于强电负性气体，他们的电气强度比空气的高的多，因此采用这些气体来代替空气，可以大大提高气隙的击穿电压。
3.采用高真空
在电力设备中实际采用高真空作为绝缘媒质的情况很少，主要是在各种电气设备绝缘结构中，大都采用固体或液体介质，他们在真空中都会逐渐释放出气体，使高真空无法长期保持。
第六节沿面放电及防污对策
沿面放电的形式有沿面滑闪和沿面闪络
沿面滑闪——尚未发生击穿的放电形式
沿面闪络——指沿面放电发展到贯穿到对极的击穿放电现象
污闪的过程：
第二章液体、固体介质的电气特性
一、电介质的极化
电介质的相对介电常数εr：
是综合反应电介质极化特性的一个物理量。
它是表征电介质在电场作用下极化现象强弱的指标，其值是由电介质本身的材料决定的。
二、电介质的电导：
在电场作用下，电介质中的带电质点作定向移动而形成电流的现象，称为电介质的电导。
电介质电导分为：
离子电导、电子电导
（1）离子电导：
电介质在电场或外界因素影响下（如紫外线辐射）本身会产生电离，电介质中的正负离子沿电场方向移动，形成电导电流，这就是离子电导。
（2）电子电导：
电介质中的自由电子是在高电场作用下，离子和电介质分子碰撞电离激发出来的，这些电子在高电场作用下移动形成电子电导电流。
一般很微弱，因为介质中自由电子数极少，当电介质中出现电子电导电流时，表明电介质已被击穿。
因此一般电介质的电导都是指离子电导。
三、电介质的损耗：
在电场作用下电介质总有一定的能量损耗，电介质的能量损耗简称介质损耗。
介质损耗的基本形式：
电导损耗、极化损耗
电导损耗：
由电介质中的泄漏电流引起，交、直流电压下都存在，一般很小。
极化损耗：
由有损极化所引起的；仅存在于交流电压下，在直流电场中，极化的建立过程仅在加压瞬间出现一次，可略去。
介质损耗角δ=功率因素角ψ的余角
介质损耗角正切tg等于有功电流和无功电流的比值。
常用百分数（%）来表示
四、液体介质、固体介质的击穿
一、液体介质击穿的概念：
绝缘液体的击穿场强除了受外加电压的类型、时间与幅值，以及电极的形状、材料和表面特性这些因素的影响外，击穿电压的大小还主要受油中水和气的含量以及其他杂质的影响
二、固体介质的击穿
在电场作用下，固体介质可能因以下过程而被击穿。
击穿后其绝缘性能不能恢复，固体介质的击穿：
电击穿、热击穿、电化学击穿
影响液体介质击穿电压的因素
1、电压作用时间的影响
电压作用时间很短时，具有电击穿的性质，电压作用时间越长，杂质形成小桥，介质发热越充分，将发生热击穿过程，击穿电压越低。
击穿电压随加压时间的增加而下降
2、温度、含水量、含气量的影响
油的击穿电压与温度关系比较复杂，和含水量、含气量有很大的关系。
击穿场强不仅与温度，而且也与含水量有关。
3、杂质的影响
一般来说杂质的含量越高，液体介质击穿电压降低的越多。
油中主要的杂质就是水分
4、油量的影响
减少液体介质中杂质影响的方法
1、提高油品质的方法；
（1）过滤
（2）祛气（3）防潮
2、采用“油-屏障式”绝缘：
（1）覆盖层
（2）绝缘层（3）隔板（屏障）
五、绝缘的老化：
电气设备的绝缘在长期运行过程中，会发生一系列不可逆的物理变化和化学变化，致使其电气、机械及其他性能逐渐劣化，这种现象统称为绝缘的老化。
促使绝缘老化的因素：
（1）物理因：
电、热、光、机械力等；
（2）化学因素：
氧气、臭氧、盐雾、酸、碱、潮湿等；
（3）生物因素：
微生物、霉菌等。
第三章电气设备绝缘预防性试验
绝缘缺陷分类：
分布性缺陷、集中性缺陷
集中性缺陷：
裂缝、局部破损、气泡等等
分布性缺陷：
指整体绝缘性能下降，如大面积受潮、老化等等。
绝缘试验分类：
绝缘特性试验（非破坏性试验）、绝缘耐压试验（破坏性试验）
按电压高低，绝缘试验分类：
非破坏性试验（检查性试验）：
在较低电压下测定绝缘的某些方面的特性及其变化情况，从而间接判断绝缘的状况。
破坏性试验（耐压试验）：
模拟设备绝缘在运行中可能受到的危险过电压状况，对绝缘施加与之等价的高电压来进行试验，从而考验绝缘耐受这类电压的能力。
1、绝缘电阻的测量
绝缘电阻、吸收比
绝缘电阻：
一切电介质和绝缘结构的绝缘状态最基本的综合性特性参数。
在绝缘上施加一直流电压U时，这一点呀与电流i之比即为绝缘电阻。
一般以K1≥1.3作为设备绝缘状态良好的标准。
绝缘状态良好时，吸收现象显著，时间常数大，K1值远大于1；当绝缘损害时，Ig显著增大，时间常数小，在t1时刻吸收电流衰减的差不多。
2、西林电桥测量方法：
正接线：
适用于两端均对地绝缘的被试品。
操作安全方便，适用于两端对地绝缘的被试品。
反接线：
适用于一端接地的被试品。
现场电气设备的外壳一般都是固定接地的，所以只能改用反接线。
可调元件都处在高压侧，故必须保证足够的绝缘水平和采取可靠的保护措施。
3、局部放电的测量
局部放电的测量及检测方法
绝缘中的局部放电是引起介质老化的重要原因之一。
长期的局部放放电会加速绝缘的老化，达到一定程度以后，就会导致绝缘的击穿，是绝缘的耐电强度大大降低。
所以局部放电检测已成为绝缘预防性试验的重要项目之一。
局部放电检测方法
1、非电检测法：
（1）超声波法
（2）化学分析法（3）光学分析法
2、电气检测法：
直接法（A、并联法B、串联法）、平衡法
在测试电气设备的介质损失角正切值时什么时候用正接线，什么时候用反接线；正接线和反接线各有什么特点？
答：
使用西林电桥的正接线时，高压西林电桥的高压桥臂的阻抗比对应的低压臂阻抗大得多，所以电桥上施加的电压绝大部分都降落在高压桥臂上，只要把试品和标准电容器放在高压保护区，用屏蔽线从其低压端连接到低压桥臂上，则在低压桥臂上调节R3和C4就很安全，而且测量准确度较高。
但这种方法要求被试品高低压端均对地绝缘。
使用反接线时，即将R3和C4接在高压端，由于R3和C4处于高电位。
桥体位于高压侧，抗干扰能力和准确度都不如正接线。
现场试验通常采用反接线试验方法。
第四章绝缘的高电压试验
1、工频高电压试验
试验目的
工频高电压试验是指在电气设备上施加规定的工频试验电压，并保持一定的时间，以考验绝缘能否耐受该试验电压的作用。
主要是发现绝缘中危险的集中性缺陷，所以它是检测电气设备绝缘强度最有效最直接的方法。
工频高电压的测量方法
1、低压侧测量：
测量变压器低压绕组或测量线圈两端电压，按变比换算得到高压侧电压
2、高压侧测量：
（1）静电电压表：
静电电压表利用静电力的效应制成的。
优点：
内阻大，测量时不会改变被试品上的电压，无能量消耗。
（2）分压器配低压仪表测量：
测量交流高压时，常采用电容分压器，进行测量。
（3）球隙测压器：
当电压加于球隙，形成稍不均匀电场，其击穿电压取决于球隙的距离，利用这一特性进行电压的测量。
（4）峰值电压表
2、直流耐压试验的优点：
及测量方法
直流耐压试验的优点：
（1）试验设备轻便；
（2）可同时测量泄露电流；
（3）对绝缘的损伤小；
（4）比交流耐压试验更能发现电极极端的绝缘缺陷
缺点：
对绝缘的考验不如交流耐压试验准确
直流高电压的测量
1、用静电电压表测量
2、用电阻分压器配合低压仪表测量
3、用球间隙测量
4、用高值电阻串接微安表测量U=ＩＲ
第七章雷电及防雷保护设备
1、雷电放电实质上是一种超长气隙的火花放电，下行的负极性雷通常可分为三个主要阶段：
先导放电、主放电、余辉放电。
1、先导放电雷云中的电荷一般是集中在几个带电中心。
测量数据表明，雷云的上部带正电荷，下部带负电荷。
直接击向地面的放电通常从负电荷中心的边缘开始。
雷云带有大量电荷，由于静电感应作用，在雷云下方的地面或地面上的物体将感应聚集与雷云极性相反的电荷，雷云与大地间就形成了电场。
当雷云附近的电场强度达到足以使空气游离的强度（约25~30kV/cm）时，就发展局部放电。
当某一段空气游离后，这段空气就由原来的绝缘状态变为导电性的通道，称为先导放电通道。
若最大场强方向是对地的，放电就从云中带电中心向地面发展，形成下行雷。
先导通道是分级向下发展的，每级先导发展的速度相当高，但每发展到一定的长度（约25m~50m）就有一个（30~90）μs的间歇。
所以它的平匀发展速度较慢（相对于主放电而言），出现的电流不大。
在先导通道发展的初始阶段，其发展方向受到一些偶然因素的影响并不固定。
但当它发展到距地面一定高度时（这个高度称为定向高度），先导通道会向地面上某个电场强度较强的方向发展，这说明先导通道的发展具有“定向性”，或者说雷击有“选择性”。
2、雷电的主放电过程
当先导接近地面时，地面上一些高耸的突出物体周围电场强度达到空气游离所需的场强，会出现向上的迎面先导，当先导通道的头部与迎面先导上的异号感应电荷或与地面之间的距离很小时，剩余空气间隙中的电场强度达到极高的数值，造成空气间隙强烈地游离，最后形成高导电通道，这就是主放电阶段的开始。
3、余辉放电过程
主放电完成后，云中的剩余电荷沿着主放电通道继续流向大地，形成余辉放电，电流不大，约为103~101A，持续时间较长（0.03~0.05s）。
由于云中同时可能存在几个带电中心，所以雷电放电往往是重复的。
2、雷电参数：
雷电放电与气象、地形、地质等许多自然因素有关，具有很大的随机性，所以用来表征雷电特性的参数就带有统计的性质。
雷电流：
我国规定在防雷设计中，雷电流的波头取2.6µs、波长取40µs。
雷暴日Td、雷暴小时Th和地面落雷密度
雷暴日：
一年中有雷电的天数，在一天内只要听到雷声就算作一个雷暴日。
雷暴小时：
在一个小时内只要听到雷声就算作一个雷暴小时。
地面落雷密度γ：
表示在一个雷暴日中，每平方公里地面上的平均落雷次数。
一般Td较大的地区，其γ值也较大。
对雷暴日为40的地区，我国《标准》取γ=0.07（次/雷暴日·km2）
3、电力系统中最基本的防雷保护装置有：
避雷针、避雷线、避雷器和防雷接地等装置
4、避雷针和避雷线的结构、工作原理及保护范围；避雷线的保护角
避雷针（线）由接闪器、引下线和接地体三部分构成：
接闪器：
是避雷针的最高部分，用来接受雷电放电。
引下线：
它的主要任务是将接闪器上的雷电流安全导入接地体，使之顺利入地。
接地体：
它的作用是使雷电流顺利入地，并且减小雷电流通过时产生的压降。
避雷针的原理：
主要是利用避雷针附件比较强的电场把雷引导自身，然后把雷释放掉，从而能够保护其附近的电气设备不遭雷击。
在一定高度的避雷针（线）下面，有一个安全区域，在这个区域中物体遭受雷击的概率很小（约0.1%左右），这个安全区域称为避雷针（线）的保护范围。
避雷针（线）的保护范围通过模拟试验并结合运行经验确定
用避雷线保护线路时，避雷线对外侧导线的屏蔽作用以保护角α表示。
保护角是指避雷线和外侧导线的连线与避雷线的铅垂线之间的夹角。
5、避雷器的工作原理与对避雷器的要求，常用的几种避雷器
避雷器的作用：
限制由线路传来的雷电过电压或由操作引起的内部过电压以保护电气设备的绝缘。
其保护性能对被保护设备绝缘水平的确定有直接的影响。
工程上常用的避雷器：
保护间隙避雷器、排气式避雷器、阀式避雷器、无间隙氧化锌避雷器四种。
对避雷器的要求：
（1）过电压作用时，避雷器先于被保护电力设备放电，主要靠两者之间合理的绝缘配合来实现；
（2）避雷器应具有一定的熄弧能力，以便可靠的切除在第一次过零时的工频续流，使系统恢复正常工作。
6、防雷接地
接地电阻包括：
接地引线、接地体、接地体与土壤之间的过渡电阻和大地的溢流电阻四部分组成
接地可分为工作接地、保护接地与防雷接地
工作接地：
为了保证电力系统正常运行所需要的接地。
例如系统中性点的接地。
其作用是稳定电网的对地电位，以降低电气设备的绝缘水平。
工作接地的接地电阻一般为（0.5~5）Ω。
保护接地：
为了保证人身安全，防止因绝缘损坏引发触电事故而采取的将高压电气设备的金属外壳接地。
防雷接地：
针对防雷保护装置的需要而设置的接地。
其作用是使雷电流顺利入地，减小雷电流通过时的电位升高。
升级会员 