高电压技术复习提纲.docx

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高电压技术复习提纲

高电压复习提纲

1）汤逊理论、流注的具体内容，应用条件，两者的区别；

2）极性效应产生的条件；

3）标准雷电压雷电流波形；

4）污闪发展过程和预防措施

5）吸收比极化指数

6）液体介质击穿机理

7）高电压测量技术？

各种高电压的产生原理，各种高压测试设备能测的电压类型（直流，交流冲击电压）

8）试验变压器的6大特点

9）高压测量中有哪些类型的分压器？

分压器最重要的技术参数指标是什么？

10）伏秒特性的配合

11）什么是电介质的极化？

电介质极化的类型，介质损耗如何计算？

12）彼得逊法则的内容和应用条件

13）波阻抗的定义物理意义，影响波阻抗大小的因素有哪些？

与集中参数电阻有何区别？

14）折射波和反射波的计算；

15）雷暴日，落雷密度绕击的定义；

16）雷击感应过电压与相邻导线感应电压有何不同？

17）防雷基本措施有哪些？

18）电力系统中有哪些类型的操作过电压？

这些过电压产生原因是什么？

19）什么叫绝缘配合？

一、汤逊理论、流注的具体内容，应用条件，两者的区别；

1.汤逊理论

　　具体内容：

汤逊理论的实质是电子崩理论。

　　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。

电子崩理论：

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。

流注理论：

　　具体内容：

在外电离（如光源）作用下，在阴极附近产生起始电子。

这些电子在电场作用下，在向阳极运动的途中与中性原子发生碰撞电离，而形成初始电子崩，当初崩发展到

阳极时图示崩头中电子迅速跑到该极进行中和。

暂留的正离子（在电子崩头部其密度最大）作为正空间电荷使原有的电场畸变，加强了的局部电场作用下，又形成新的电子崩叫二次崩。

二次崩头部的电子跑向初崩的正空间电荷区域，与之汇合成为充满正负带电离子的混合通道。

这个通道就称为流注。

2.适用于汤逊理论：

低气压、短间隙、均匀电场。

流注理论：

高气压、长气隙情况下出现的放电现象。

3.区别相同点：

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

二、极性效应产生的条件；

极不均匀电场中的放电存在着明显的极性效应（即两个极结构相差很大时）。

三、标准雷电压、雷电流波形；

雷电压波形：

T1－视在波前时间；IEC和国标的规定为：

T2－视在半峰值时间；T1＝1.2μs±30％

Um－冲击电压峰值T2＝50μs±20％

（一般写为1.2/50μs，有国家为1.5/40μs）

雷电流波形：

波前时间T1:

1-4μs，平均为2.6μs左右

波长时间T2:

20-100μs，多数为40μs左右

（半峰值时间）

四、污闪发展过程和预防措施

1.发展过程：

污闪是沿着污染表面发展的闪络。

调整爬距（增大泄漏电流）

积污、定期或不定期的清扫

四个阶段受潮2.预防措施涂料

干区形成半导体釉绝缘子

局部电弧的出现和发展。

新型合成绝缘子

闪络：

达到“滑闪放电”这一阶段后，电压的微笑升高就会导致火花的急剧伸长，所以电压

再升高一些，放电火花就将到达另一电极，完成表面气体的完全击穿，称为沿面闪络，

简称“闪络”。

极不均匀电场且具有强垂直分量时的沿边放电：

电晕放电→辉光放电→滑闪放电→闪络

3.新型绝缘子的优点：

（1）重量轻，从而可以大大节省运输、安装、运行检修等方面的工作量和费用；

（2）抗拉、抗弯、耐冲击负荷等机械性能都很好；

（3）电气绝缘性能好，特别是在严重污染和大气潮湿的情况下绝缘性能十分优异；

（4）耐电弧性能也很好。

五、吸收比极化指数

吸收比：

由于电气设备中大多采用组合绝缘和层式结构，故在直流电压下均有明显的吸收现象，使外电路中有一个随时间而言而衰减的吸收电流。

如果在电流衰减过程中的两个瞬间测得两个电流值或两个相应的绝缘电阻值，则利用其比值（称为吸收比）可检验绝缘是否严重受潮或存在局部缺陷。

原理：

如果令t=15s和t=60s瞬间的两个电流值的

和

所对应的绝缘电阻值分别为R15和R60，则其比值

即为“吸收比”。

且K1值越大表示吸收现象越显著，绝缘性能越好。

极化指数：

在高电压、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，则可用极化指数再判断。

按照国际惯例，将t=10min和t=1min时的绝缘电阻比值定义为绝缘的极化指数，即

六、液体介质击穿机理

　　1.电击穿理论（电子碰撞电离理论）

在外电场足够强时，电子在碰撞液体分子可引起电离，使电子数倍增，形成电子崩。

同时正离子在阴极附近形成空间电荷层增强了阴极附近的电场，使阴极发射的电子数增多，导致液体介质击穿。

2.小桥理论（气泡击穿理论）

　　液体中出现气泡，在交流电压下，串联介质中电场强度的分布与介质的εr成反比。

由于气泡的εr最小，其电气强度又比液体介质低很多，所以气泡必先发生电离。

气泡电离后温度上升、体积膨胀、密度减小，这促使电离进一步发展。

电离产生的带电粒子撞击油分子，使它又分解出气体，导致气体通道扩大。

许多电离的气泡在电场中排列成气体小桥，击穿就可能在此通道中发生。

七、高电压测量技术？

各种高电压的产生原理？

各种高压测试设备能测的电压类型（直流，交流冲击电压）

高电压测量技术：

高电压试验除了要有产生各种试验电压的高压设备，还必须要有能测量这些高电压的仪器和设备。

电力系统中，广泛应用电压互感器配上低电压表来测量高电压；但此法在试验室中用得很少。

试验室条件下广泛应用高压静电电压表、峰值电压表、球隙测压器、高压分压器等仪器。

国标规定，高电压的测量误差一般应控制在±3％以内。

工频高电压：

通常采用高压试验变压器或其串级装置来产生。

对电缆、电容器等电容量较大的被试品，可采用串联谐振回路来获得试验用的

工频高电压。

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。

冲击高电压：

许多高压试验室中都装设了冲击电压发生器，用来产生试验用的雷电冲击电

压波和操作冲击电压波。

高压静电电压表：

能测量相当高的交流和直流电压，不能测量一切冲击电压

峰值电压表：

可直接读出冲击电压的峰值，包括交流峰值电压表和冲击峰值电压表

球隙测压器：

唯一能直接测量高达数兆伏的各类高压峰值的测量装置

高压分压器：

被测电压很高时，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。

八、试验变压器的6大特点

1.试验变压器本身应有很好的绝缘，但绝缘裕度小，试验过程中要严格限制过电压。

2.额定电压高而容量不大

3.外观上的特点：

油箱本体不大而其高压套管又长又大

4.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

5.漏抗大，短路电流较小，可降低机械强度方面的要求

6.输出电压波形很难完美，需要采取措施加以修正

九、高压测量中有哪些类型的分压器？

分压器最重要的技术参数指标是什么？

交流高压分压器电阻分压器

按用途直流~按分压元件电容~

冲击~阻容~

技术指标：

分压比的准确度和稳定性（幅值误差小）

分出的电压与被测高电压波形的相似性（波形畸变要小）

十、伏秒特性的配合

曲线表示该气隙的冲击击穿电压与放电时间的关系。

（1）保护设备要保护被保护设备，其伏秒特性曲线必须完全位于被保护设备伏秒特性曲线的下面。

（2）具有较陡伏秒特性曲线的保护设备不容易与具有平伏秒特性的被保护设备配合所以不能用保护间隙、管型避雷器来保护变压器。

右图：

伏秒特性的正确配合

1－保护间隙2－被保护设备

十一、什么是电介质的极化？

电介质极化的类型，介质损耗如何计算？

电介质的极化：

电介质在电场作用下，其束缚电荷相应于电场方向产生弹性位移现象和偶极子的取向现象。

电子式极化

类型离子式极化

偶极子极化

（另外还有夹层极化、空间电荷极化）

介质损耗：

在电场作用下电介质中总有一定的能量损耗，包括由电导引起的损耗和某些有损

极化（例如偶极子、夹层极化）引起的损耗，总称介质损耗。

交流时：

流过电介质的电流

此时介质的功率损耗：

（式中：

ω—电源角频率；φ－功率因数角；δ－介质损耗角）

注：

介质损耗角δ为功率因数角ω的余角，其正切tgδ又可称为介质损耗因数，常

用百分数（％）来表示。

十二、彼得逊法则的内容和应用条件

内容：

在计算线路中某一点的电压与电流时，可将入射波和波阻抗为Z的线路用一个集中参

数来代替，其中电源电势=电压入射波的两倍

，该电源的内阻=线路波阻抗Z。

这就是计算节点电压的等值电路法则，也称“彼得逊法则”。

应用条件：

入射波必须是沿一条分布参数线路传输过来；

适用于节点A之后的任何一条线路末端产生的反射波未达到A之前。

十三、波阻抗的定义物理意义，影响波阻抗大小的因素有哪些？

与集中参数电阻有何区别？

定义：

波阻抗表示向同一方向传播的电压波和电流波的比值的大小。

影响因素：

只与导线单位长度的电感

和电容

有关，而与线路长度无关。

与集中参数电阻的区别：

（1）波阻抗只是一个比例常数，完全没有长度的概念，线路长度的大小并不影响波阻抗Z的数值，而一条长线的电阻是与线路长度成正比的；

（2）波阻抗从电源吸收的功率和能量是以电磁能的形式储存在导线周围的媒质中，并未消耗掉，而电阻从电源吸收的功率和能量均转化为热能而散失掉了。

（3）波阻抗表示同一方向的电压波和电流波大小的比值，前行波电压和前行波电流之比取正号，反行波电压与反行波电流之比取负号。

若线路上既有前行波又有反行波时，导线上的总电压与总电流之比不再等于波阻抗。

而电阻等于导线上的总电压与总电流之比。

（其中

-前行波电压，

-反行波电压）

注：

　　1.电压波的符号只取决于它的极性，而与电荷的运动方向无关，而电流波的符号不但与相应的电荷符号有关，而且也与电荷的运动方向有关。

　　2.波速与导线周围媒质的性质有关，而与导线半径、对地高度、铅包半径等几何尺寸无关。

　　3.波速指的是电压波和电流波使导线周围空间建立起相应的电场和磁场这样一种状态的传播速度，而不是在导线中形成电流的自由电子沿线运动的速度。

　　4.架空线一般处于300（分裂导线）~500Ω（单导线），电缆线路一般处于10~50Ω。

5.波阻抗Z是电压波与电流波之间的一个比例常数，电压波与电流波之所以有这样一种比例关系，是因为波在传播过程中必须遵循储存在单位长度线路周围媒质中的电场能量和磁场能量一定相等的规律。

十四、折射波和反射波的计算；P125

十五、雷暴日，落雷密度，绕击的定义；

雷暴日：

是一年中发生雷电的天数，以听到雷声为准，在一天内只要听到过雷声，无论次

数多少，均记为一个雷暴日。

落雷密度：

表示没平方公里地面咋一个雷暴日中受到的平均雷击次数。

绕击：

雷电绕过避雷线击与导线，直接在导线上引起过电压，成为绕击。

十六、雷击感应过电压与相邻导线感应电压有何不同？

（1）感应雷击过电压的极性一定与雷云的极性相反，而相邻导线间的感应电压的极性一定与感应源相同；

（2）这种感应过电压一定要在雷云及其先导通道中的电荷被中和后才能出现，而相邻导线间的感应电压却与感应源同生同灭；

（3）感应雷击过电压的波前平缓、波长较长；

（4）感应雷击过电压在三相导线上同时出现且数值基本相同，故不会出现相间电位差和相间闪络，；如幅值较大，也只可能引起对地闪络。

十七、防雷基本措施有哪些？

设置避雷针、避雷线

保护间隙和避雷器

防雷接地装置。

十八、电力系统中有哪些类型的操作过电压？

这些过电压产生原因是什么？

1切断空载线路过电压

　　原因：

切断空载线路过电压时切断的是电容电流，在介质的绝缘强度没有恢复的情况

下，电弧的重燃导致电压的升高。

2.空载线路合闸过电压

原因：

合闸过程中电流无法突变，电路产生非周期分量，引起衰减性振荡，当时间达到

某一值时，电压达到最高值，产生合闸过电压。

3.切除空载变压器过电压

原因：

流过电感的电流在到达自然零点前就被断路器强行切断，从而迫使存爱电感中的

磁场能量转为电场能量而导致电压的升高。

4.断续电弧接地过电压

原因：

中性点不接地系统中的单相接地电流（电容电流）较大，接地点电弧将不能自熄，

而以断续电弧的形式存在，就会产生另一种严重的操作过电压，即~。

总原因：

电力系统内各种操作过电压的产生原因和发展过程各异，影响因素很多，但其根源均为电力系统内部储存的电磁能量发生交换和振荡。

十九、什么叫绝缘配合？

根本任务：

正确处理过电压和绝缘这一对矛盾，以达到优质、安全、

绝缘配合的经济供电的目的。

核心问题：

确定各种电气设备的绝缘水平，它是绝缘设计的首要前提，往往

以各种耐压试验所用的试验电压值来表示。