《高電壓工程》學(xué)習(xí)包.

1、高電壓工程學(xué)習(xí)包1 氣體放電的基本物理過程一、物質(zhì)的結(jié)構(gòu)二、原子的激勵（激發(fā)）和電離：1、原子的激勵 原子由外界獲得能量，電子從低能級躍至高能級軌道的過程。2、原子的電離（游離）： 當(dāng)原子由外界獲得能量足夠大時，被束的電子變?yōu)樽杂呻娮樱◣щ娰|(zhì)點），即產(chǎn)生帶電 質(zhì)點。3、碰撞游離：在電場作用下，電子得到加速與空氣的分子碰撞，又產(chǎn)生新的帶電質(zhì)點， 碰撞游離不斷進行，產(chǎn)生大量的電子，形成電子崩，最后氣體間隙擊穿（放電）。所以，氣 體放電就是氣體分子電離產(chǎn)生帶電質(zhì)點，在電場作用下定向運動的結(jié)果。三、湯遜放電理論 由天然輻射作用產(chǎn)生電離生成正離子和電子， 在高電場作用下， 電子加速碰撞氣體分子， 產(chǎn)生新

2、的電子和離子。電離過程象雪崩一樣發(fā)展，稱為電子崩。正離子撞擊陰極又會產(chǎn)生新 的電子崩。即使外界不傳給起始電子，放電過程能持續(xù)下去，這種放電現(xiàn)象稱為自持放電。四、巴森定律1、 氣體絕緣擊穿電壓與氣壓 P和電極間隙d的乘積的函數(shù)關(guān)系：U = f （ p*d ）2、圖 13 ， 曲線有一極小值點，其擊穿電壓最低，（1）當(dāng) p*d 由大變小時，擊穿電壓變低，（2）當(dāng) p*d 太小時，擊穿電壓高，五、流注理論1、當(dāng) p*d 大于一定值時，湯遜理論不能說明在大氣壓下，間隙的放電現(xiàn)象?？捎昧髯?理論解釋。2、流注的形成（流注是一種現(xiàn)象） 正離子的運動速度太小，正離子在陽極的運動速度很大， p*d 越大，濃度

3、越大，使二次電子崩與初始電子崩回合，電子和正離子混合，形成等離子通道，生成流注。六、局部放電（電暈放電）1、在極不均勻電場中電極曲率半徑小的附近空間的局部場強很大，造成局部放電。2、電暈放電的現(xiàn)象七、氣體放電的幾種形式：1、輝光放電（低氣壓，小功率）2、火花或電弧放電（高氣壓）3、電暈放電（極不均勻電場中的局部放電）4、沿面放電：沿固體介質(zhì)表面的氣體放電。八、影響氣體間隙擊穿的主要因素1、電極的幾何形狀（均勻、極不均勻電場）2、電壓的類型（直流、工頻交流、沖擊電壓）3、極間距離4、持續(xù)時間第1章習(xí)題及答案一、選擇題1）流注理論未考慮 的現(xiàn)象。A .碰撞游離B .表面游離C.光游離D .電荷畸變

4、電場2）先導(dǎo)通道的形成是以 的出現(xiàn)為特征。A .碰撞游離B .表面游離C.熱游離D .光游離3）電暈放電是一種。A .自持放電B .非自持放電 C.電弧放電D .均勻場中放電4）氣體內(nèi)的各種粒子因高溫而動能增加，發(fā)生相互碰撞而產(chǎn)生游離的形式稱為 。A.碰撞游離B.光游離C.熱游離D.表面游離5） 絕緣子具有損壞后“自爆”的特性。A.電工陶瓷B.鋼化玻璃C.硅橡膠D.乙丙橡膠6）以下哪個不是發(fā)生污閃最危險的氣象條件？A.大霧 B.毛毛雨C凝露D.大雨7）污穢等級II的污濕特征：大氣中等污染地區(qū)，輕鹽堿和爐煙污穢地區(qū)，離海岸鹽場3km10km地區(qū)，在污閃季節(jié)中潮濕多霧但雨量較少，其線路鹽密為 mg

5、/cm。a. 0.030.06C.0.060.10D.0.100.258）以下哪種材料具有憎水性？A.硅橡膠 B.電瓷 C.玻璃 D金屬二、填空題9）氣體放電的主要形式： 、10）根據(jù)巴申定律，在某一 PS值下，擊穿電壓存在 值。11）在極不均勻電場中，空氣濕度增加，空氣間隙擊穿電壓 。12）流注理論認為，碰撞游離和 是形成自持放電的主要因素。13）工程實際中，常用棒一板或 電極結(jié)構(gòu)研究極不均勻電場下的擊穿特性。14）氣體中帶電質(zhì)子的消失有 、復(fù)合、附著效應(yīng)等幾種形式15）對支持絕緣子，加均壓環(huán)能提高閃絡(luò)電壓的原因是 。16）沿面放電就是沿著 表面氣體中發(fā)生的放電。17）標(biāo)準(zhǔn)參考大氣條件為：溫

6、度to =20C，壓力b。二kPa,絕對濕度h。=11g/m318）越易吸濕的固體，沿面閃絡(luò)電壓就越 19）等值鹽密法是把絕緣子表面的污穢密度按照其導(dǎo)電性轉(zhuǎn)化為單位面積上 含量的一種方法20）常規(guī)的防污閃措施有： 爬距，加強清掃，采用硅油、地蠟等涂料三、計算問答題21）簡要論述湯遜放電理論。22）為什么棒一板間隙中棒為正極性時電暈起始電壓比負極性時略高？23）影響套管沿面閃絡(luò)電壓的主要因素有哪些？24）某距離4m的棒-極間隙。在夏季某日干球溫度t干=30 C，濕球溫度t濕二25 C，氣壓 b=99.8kPa的大氣條件下，問其正極性 50%操作沖擊擊穿電壓U50夏為多少kV?（空氣相對密 度 二

7、 0.95）25）某母線支柱絕緣子擬用于海拔 4500m的高原地區(qū)的35kV變電站，問平原地區(qū)的制造廠 在標(biāo)準(zhǔn)參考大氣條件下進行1min工頻耐受電壓試驗時，其試驗電壓應(yīng)為多少kV?一、選擇題1、B 2、C 3、A 4 、 C5、B6、D7、C8、 A二、填空題9、答案：輝光放電、電暈放電、刷狀放電、火花放電、電弧放電10、極小（最低） 11、提高12、光電離13、棒棒14、擴散 15、改善 （電極附近 ）電場分布16、固體介質(zhì)17、101.3 18、低19、 NaCl20、增加三、計算問答題21、當(dāng)外施電壓足夠高時，一個電子從陰極出發(fā)向陽極運動，由于碰撞游離形成電子崩， 則到達陽極并進入陽極的

8、電子數(shù)為 eas個（a為一個電子在電場作用下移動單位行程所發(fā)生的 碰撞游離數(shù)；s為間隙距離）。因碰撞游離而產(chǎn)生的新的電子數(shù)或正離子數(shù)為 （eas1）個。這些正 離子在電場作用下向陰極運動，并撞擊陰極若 1 個正離子撞擊陰極能從陰極表面釋放 r 個 （r為正離子的表面游離系數(shù)）有效電子，則（eas-1）個正離子撞擊陰極表面時，至少能從陰極表面 釋放出一個有效電子， 以彌補原來那個產(chǎn)生電子崩并進入陽極的電子， 則放電達到自持放電。 即湯遜理論的自持放電條件可表達為 r（eas-1）=1 。22、（1）當(dāng)棒具有正極性時，間隙中出現(xiàn)的電子向棒運動，進入強電場區(qū)，開始引起電 離現(xiàn)象而形成電子崩。隨著電壓

9、的逐漸上升，到放電達到自持、爆發(fā)電暈之前，在間隙中形 成相當(dāng)多的電子崩。當(dāng)電子崩達到棒極后，其中的電子就進入棒極，而正離子仍留在空間， 相對來說緩慢地向板極移動。于是在棒極附近，積聚起正空間電荷，從而減少了緊貼棒極附 近的電場，而略為加強了外部空間的電場。這樣，棒極附近的電場被削弱，難以造成流柱， 這就使得自持放電也即電暈放電難以形成。（2）當(dāng)棒具有負極性時，陰極表面形成的電子立即進入強電場區(qū)，造成電子崩。當(dāng)電 子崩中的電子離開強電場區(qū)后，電子就不再能引起電離，而以越來越慢的速度向陽極運動。 一部份電子直接消失于陽極，其余的可為氧原子所吸附形成負離子。電子崩中的正離子逐漸 向棒極運動而消失于棒

10、極， 但由于其運動速度較慢， 所以在棒極附近總是存在著正空間電荷。 結(jié)果在棒極附近出現(xiàn)了比較集中的正空間電荷，而在其后則是非常分散的負空間電荷。負空 間電荷由于濃度小，對外電場的影響不大，而正空間電荷將使電場畸變。棒極附近的電場得 到增強，因而自持放電條件易于得到滿足、易于轉(zhuǎn)入流柱而形成電暈放電。23、（1）電場分布情況和作用電壓波形的影響（2）電介質(zhì)材料的影響（3）氣體條件的影響(4) 雨水的影響24、查高電壓工程52頁圖2-24曲線4可知，距離為4m的棒-極間隙，其標(biāo)準(zhǔn)參考大氣條件下的正極性 50%作沖擊擊穿電壓U so標(biāo)準(zhǔn)=i300kV3查高電壓工程65頁圖3-2可得空氣絕對濕度h =2

11、0g/m。從而h/、：二刃,再由圖3-1Ub 1g =*求得參數(shù) K =1.1。求得參數(shù) 500L K =1300/ (50040.95 X.1) =0.62,于是由圖 3-3得 指數(shù) m = W =0.34。空氣密度校正因數(shù)K1“ =.95。34 =.9827濕度校正因數(shù)K2 =K 1.1=1.33所以在這種大氣條件下，距離為 4m的棒-極間隙的正極性50%操作沖擊擊穿電壓為U50夏二U50標(biāo)準(zhǔn) *K1 *K2 =1300 0.9827 1.033 =1320kV25、查高電壓工程附錄 A中的表A-2，亦即GB311.1-1997的規(guī)定可知，35kV母線支 柱絕緣子的1min干工頻耐受電壓應(yīng)

12、為100kV,則可算出制造廠在平原地區(qū)進行出廠 1min干 工頻耐受電壓試驗時，其耐受電壓 U應(yīng)為U 二 KaU。1.1-H 10*4 =154kV1.1 4500 102氣體間隙的擊穿強度一.不均勻電場中氣隙的放電特性1. 電暈放電一定電壓作用下，在曲率半徑小的電極附近發(fā)生局部游離，并發(fā)出大量光輻射，有些像日月的暈光，稱為電暈放電.2. 極性效應(yīng)(1) .正棒-負板分析：a. 由于捧極附近積聚起正空間電荷，削弱了電離，使電暈放電難以形成，造成電暈起始 電壓提高。b. 由于捧極附近積聚起正空間電荷在間隙深處產(chǎn)生電場加強了朝向板極的電場，有利于 流注發(fā)展，故降低了擊穿電壓(2) .負棒-正板分析

13、：a. 捧附近正空間電荷產(chǎn)生附加電場加強了朝向棒端的電場強度，容易形成自持放電，所 以其電暈起始電壓較低。b.在間隙深處，正空間電荷產(chǎn)生的附加電場與原電場方向相反，使放電的發(fā)展比較困難,因而擊穿電壓較咼。結(jié)論：在相同間隙下正捧-負板負捧-正板電暈起始高低間隙擊穿壓低高.雷電沖擊電壓下氣隙的擊穿特性1. 標(biāo)準(zhǔn)波形幾個參數(shù)波頭時間T1: T仁(1.230%)卩s波長時間T2:T2=(50 20%) 卩s標(biāo)準(zhǔn)波形符1.2/50#s表示2. 放電時延(1) .間隙擊穿要滿足二個條件a. 一定的電壓幅值b. 一定的電壓作用時間(2) .統(tǒng)計時延t s通常把電壓達間隙的靜態(tài)擊穿電壓開始到間隙中出現(xiàn)第一個有

14、效電子為止所需的時間(3) .放電形成時延tf從第一個有效電子到間隙完成擊穿所需的時間(4) .放電時延tLtL=ts+tf氣體間隙在沖擊電壓作用下?lián)舸┧枞繒r間：t=t1+ts+tf其中：ts+tf 就是放電時延tL3. 50%沖擊放電電壓 U50%放電概率為50%寸的沖擊放電電壓50%中擊放電電壓與靜態(tài)放電壓的比值稱為絕緣的沖擊系數(shù)B4. 伏秒特性(1) 定義1 _ U50%同一波形、不同幅值的沖擊電壓下，間隙上出現(xiàn)的電壓最大值和放電時間的關(guān)系曲線(2) 曲線求取方法(3) 電場均勻程度對曲線的影響不均勻電場由于平均擊穿電場強度較低，而且流注總是從強場區(qū)向弱場區(qū)發(fā)展，放電速度 受到電場分

15、布的影響，所以放電時延長，分散性大,其伏秒特性曲線在放電時間還相當(dāng)大時，便 隨時間之減小而明顯地上翹，曲線比較陡.均勻或稍不均勻電場則相反，由于擊穿時平均場強較高，流注發(fā)展較快，放電時延較短， 其伏秒特性曲線較平坦.三.大氣條件對氣體間隙擊穿電壓的影響大氣條件大氣壓力P0=101.3kpa溫度20叱濕度 f0=11g/m32. 相對密度的影響相對密度：、=0.289-當(dāng)：在0.95到1.05之間時,空氣間隙的擊穿電壓 U與：成正比U=、U03. 濕度的影響(1) .均勻或稍不均勻電場濕度的增加而略有增加，但程度極微，可以不校正(2) .極不均勻電場由于平均場強較低，濕度增加后，水分子易吸附電子

16、而形成質(zhì)量較大的負離子，運動速度, 減慢游離能力大大降低，使擊穿電壓增大.因此需要校正.4. 高度的影響隨著高度增加，空氣逐漸稀薄，大氣壓力及空氣相對密度下降，間隙的擊穿電壓也隨之下 降.U=ka U0四. 提高氣體間隙絕緣強度的方法1.11H1000五. 提高氣體間隙絕緣強度的方法有兩個途徑：一個是改善電場分布，使之盡量均勻； 另一個是削弱氣體間隙中的游離因素1. 改善電場分布的措施(1) .改變電極形狀(2) .利用空間電荷對電場的畸變作用(3) .極不均勻電場中采用屏障當(dāng)屏障與棒極之間的距離約等于間隙的距離的15%-20%時，間隙的擊穿電壓提高得最多，可達到無屏障時的2-3倍2. 削弱游

17、離因素的措施(1) .采用高氣壓氣體壓力提高后，氣體的密度加大，減少了電子的平均自由行程，從而削弱了碰撞游離的過程。如高壓空氣斷路器和高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器等(2) . 采用高真空 氣體間隙中壓力很低時，電子的平均自由行程已增大到極間空間很難產(chǎn)生碰撞游離的程 度。如真空電容器、真空斷路器等。(3) . 采用高強度氣體SF6氣體屬強電負性氣體，容易吸附電子成為負離子，從而削弱了游離過程提高壓力后可 相當(dāng)于一般液體或固體絕緣的絕緣強度 . 它是一種無色、無味、無臭、無毒、不燃的不活 潑氣體，化學(xué)性能非常穩(wěn)定， 無腐蝕作用。 它具有優(yōu)良的滅弧性能， 其滅弧能力是空氣的 100 倍，故極適用于高壓斷路器中。六

18、 .氣體中的沿面放電1. 什么叫沿面放電沿著固體介質(zhì)表面的氣體發(fā)生的放電 沿面放電電壓通常比純空氣間隙的擊穿電壓要低2. 界面電場分布的三種典型情況氣體介質(zhì)與固體介質(zhì)的交界稱為界面(1) .固體介質(zhì)處于均勻電場中 , 且界面與電力線平行；(2) .固體介質(zhì)處于極不均勻電場中 , 且電力線垂直于界面的分量比平行于界面的分量大得多；類似套管(3) .固體介質(zhì)處于極不均勻電場中 , 且電力線平行于界面的分量以垂直于界面的分量大得多。3. 均勻電場中的沿面放電其放電特點:(1). 放電發(fā)生在沿著固體介質(zhì)表面 , 且放電電壓比純空氣間隙的放電電壓要低。其原因：a. 固體介質(zhì)與電極表面沒有完全密合而存在微

19、小氣隙 , 或者介面有裂紋；b. 介質(zhì)表面不可能絕對光滑 , 使表面電場不均勻；c. 介質(zhì)表面電阻不均勻使電場分布不均勻；d. 介質(zhì)表面易吸收水分 , 形成一層很薄的膜 , 水膜中的離子在電場作用下向兩極移動 , 易 在電極附近積聚電荷 , 使電場不均勻。4. 極不均勻電場具有強法線分量時的沿面放電放電發(fā)展特點a.電暈放電；b.線狀火花放電；c.滑閃放電；d.閃絡(luò)放電(2) 影響沿面放電因素分析a. 固體介質(zhì)厚度越小，則體積電容越大，沿介質(zhì)表面電壓分布越不均勻，其沿面閃絡(luò)電 壓越低；b. 同理，固體介質(zhì)的體積電阻越小，沿面閃絡(luò)電壓越低；c. 固體介質(zhì)表面電阻減少，可降低沿面的最大電場強度，從而

20、提高沿面閃絡(luò)電壓；(3) .提高沿面閃絡(luò)電壓措施a. 減少套管的體積電容。如增大固體介質(zhì)厚度，加大法蘭處套管的外經(jīng)；b. 減少絕緣的表面電阻。如在套管近法蘭處涂半導(dǎo)體漆或半導(dǎo)體釉；5. 極不均勻電場具有強切線分量時的沿面放電；(支柱絕緣子型)由于電極本身的形狀和布置己使電場很不均勻，故介質(zhì)表面積聚電荷使電壓重新分布不 會顯著降低沿面閃絡(luò)電壓，為了提高沿面閃絡(luò)電壓，一般從改進電極形狀，如采用屏蔽罩和 均壓環(huán)6. 絕緣子串的電壓分布分析結(jié)果a. 絕緣子片數(shù)越多，電壓分布越不均勻b. 靠近導(dǎo)線端第一個絕緣子電壓降最高，易產(chǎn)生電暈放電。在工作電壓下不允許產(chǎn)生電 暈，故對330kv及以上電壓等級考慮使用

21、均壓環(huán)。7. 絕緣子表面污穢時的沿面放電戶外絕緣子，會受到工業(yè)污穢或自然界鹽堿、飛塵等污染，在干燥時，由于污穢塵埃 電阻很大，絕緣子表面泄漏電流很小，對絕緣子安全運行無危險；但下雨時，絕緣子表面容 易沖掉，而大氣濕度較高，或在毛毛雨、霧等氣候下，污穢塵埃被潤濕，表面電導(dǎo)劇增，使 絕緣子的泄漏電流劇增，降低閃絡(luò)電壓。8. 防止絕緣子的污閃，應(yīng)采取措施(1) .對污穢絕緣子定期或不定期進行清洗(2) .絕緣子表面涂一層憎水性防塵材料(3) .加強絕緣和米用防污絕緣子(4) .采用半導(dǎo)體釉絕緣子第2章習(xí)題及答案一、選擇題1) SF6氣體具有較高絕緣強度的主要原因之一是 oA 無色無味性B 不燃性C

22、無腐蝕性D 電負性2) 沖擊系數(shù)是放電電壓與靜態(tài)放電電壓之比。A. 25% B. 50%C. 75% D. 100%3) 在高氣壓下，氣隙的擊穿電壓和電極表面 很大關(guān)系4) 雷電流具有沖擊波形的特點：oA 緩慢上升，平緩下降B 緩慢上升，快速下降C 迅速上升，平緩下降D 迅速上升，快速下降5) 在極不均勻電場中，正極性擊穿電壓比負極性擊穿電壓 1000kV。因此，在這種距離四周墻壁僅 5m的空間尺寸下，球電極的直徑應(yīng)達 120cm才能保證當(dāng) 變壓器升壓到1000kV額定電壓時球電極不發(fā)生電暈放電。12、(1)由于含有鹵族元素，這些氣體具有很強的電負性，氣體分子容易和電子結(jié)合成 為負離子，從而削

23、弱了電子的碰撞電離能力，同時又加強了復(fù)合過程。(2) 這些氣體的分子量都比較大，分子直徑較大，使得電子在其中的自由行程縮短， 不易積聚能量，從而減少了碰撞電離的能力。(3) 電子在和這些氣體的分子相遇時，還易引起分子發(fā)生極化等過程，增加能量損 失，從而減弱碰撞電離的能力。3氣體中沿固體絕緣表面的放電一、雙層介質(zhì)的電場分布兩層介質(zhì)，其厚度、相對介電常數(shù)、電導(dǎo)率分別為，真施加沖擊電壓時，場強與介電常數(shù)成反比，即介電常數(shù)小的介質(zhì)，場強大，故易擊穿。固體表面電荷的影響，固體表面帶有電荷時，加直流電壓，所加電壓幾乎全加在固體上， 氣體、液體所加電壓小，固體先行擊穿的情況多。加交流電壓，固體表面所帶電荷極

24、性和外 加電壓的極性相反，氣體或液體上所加電壓將很大。二、局部放電類型：沿面放電、氣隙放電、氣泡放電三、沿面放電1、不同絕緣結(jié)構(gòu)的沿面放電特性2、懸式絕緣子的電壓分布及閃絡(luò)特性(1) 絕緣子串的機械強度與單個絕緣子相同(2) 沿面閃絡(luò)電壓與絕緣子片數(shù)成正比(3) 線路的絕緣水平由絕緣子片數(shù)決定4）懸式絕緣子的電壓分布1）等值電路圖2）當(dāng)絕緣子串的總電容 C CE 及 CL 時，電壓分布均勻。3）實際上 C 與 CE、CL 為同一數(shù)量級，當(dāng)絕緣子串很長時，電壓分布不均勻。4）由于CeCl，絕緣子串中靠近導(dǎo)線端的絕緣子電壓降最大，從而產(chǎn)生電暈5）改善電壓分布均勻的措施：在絕緣子串導(dǎo)線端安裝均壓環(huán)（

25、 330KV 及以上使用）（5）舉重的電氣性能常用閃絡(luò)電壓來衡量，分為干閃（戶內(nèi)絕緣子）和濕閃（戶外絕緣子）3、絕緣子表面污穢時的沿面放電污閃（1）污閃產(chǎn)生的條件以及造成的后果（2）防止污閃的措施4 液體與固體介質(zhì)的擊穿一、液體介質(zhì)的擊穿 液體絕緣的擊穿有：電擊穿、氣泡擊穿、懸浮粒子擊穿1、電擊穿 液體絕緣在電場作用下，陰極上由于強電場發(fā)射或熱電子發(fā)射出來的電子被加速后，引起電子崩，當(dāng)電子密度達到一定值時就發(fā)生擊穿。液體分子振動擊穿理論2、氣泡擊穿 介質(zhì)擊穿場強按固體、液體、氣體順次降低。所以當(dāng)液體中含有氣泡時，因氣體的介電常數(shù)很小，承受較大的場強，從而使氣泡放電， 分解產(chǎn)生更多氣泡，導(dǎo)致液體

26、介質(zhì)擊穿。氣泡產(chǎn)生的原因：1、電極表面的微小突起使電流集中而引起液體加熱2、液體中的雜質(zhì)使電流增大而將液體加熱3、電極和流入電荷之間的或同電極注入電荷之間的排斥力抵消了液體表面張力4、電子崩引起的液體分子離解5、電極表面吸附的氣泡脫離出來3、懸浮粒子產(chǎn)生的擊穿液體中懸浮著雜質(zhì)粒子，使電場畸變，在電極間搭成導(dǎo)電小橋，使液體介質(zhì)的抗電場度 下降，導(dǎo)致?lián)舸?。以變壓器油為例?dāng)變壓器油中含有雜質(zhì)時（水分和纖維），水被纖維吸收后，在電場作用下，沿電場分 析排列形成導(dǎo)電的雜質(zhì)小橋，當(dāng)小橋連通電極時，泄漏電流增加，最后造成介質(zhì)擊穿。4、影響液體介質(zhì)擊穿電壓的因素1、水分：造成擊穿電壓 UB 下降2、纖維和其它

27、雜質(zhì)：造成 UB 下降3、電壓作用的時間：時間越長， UB 下降4、電場的均勻程度：電場越均勻， UB 越高。5、提高液體介質(zhì)擊穿電壓的措施 對液體介質(zhì)進行過濾、干燥、脫氣等。二、固體介質(zhì)的擊穿1、電擊穿固體介質(zhì)中的電子在外電場作用下，發(fā)生碰撞電離，使傳導(dǎo)電子增多，最后導(dǎo)致?lián)舸?主要特性：電壓作用時間短，擊穿電壓高，擊穿電壓和電場分布形式有關(guān)。2、熱擊穿 介質(zhì)長時間受電壓的作用，由于泄漏電流的存在，產(chǎn)生損耗，引起介質(zhì)發(fā)熱，溫度升高， 絕緣劣化，最后造成擊穿。特征：擊穿時間長，負的溫度依存性，散熱條件越差，絕緣熱擊穿電壓則越低，擊穿過 程與電壓作用的時間；環(huán)境溫度；電源的頻率以及介質(zhì)本身情況有關(guān)

28、。3、電化學(xué)擊穿 運行中的絕緣長期受到電、熱、化學(xué)、機械力等的作用，使其絕緣性能逐漸劣化，導(dǎo)致 絕緣性能變壞，引起擊穿。絕緣劣化的主要原因：絕緣內(nèi)部的局部放電。4、影響固體介質(zhì)擊穿的因素1、電壓作用的時間2、溫度3、電場的均勻程度4、電壓的類型6受潮5、積累效應(yīng)7、機械負荷第4章習(xí)題及答案一、選擇題1) 電介質(zhì)按極性強弱分類，在下面的介質(zhì)中，弱極性電介質(zhì)有 ，中性電介質(zhì)有，強極性電介質(zhì)有0A.H2B.N2C.02D.CO2E.CH4F.空氣G.水H.酒精I.變壓器油J.蓖麻油2) 按照國家標(biāo)準(zhǔn) GB11021-1989 “電氣絕緣的耐熱性評定和分級”將各種電工絕緣材料耐熱程度劃分等級，以確定各

29、級絕緣材料的最高持續(xù)工作溫度。其中A級絕緣材料的最高持續(xù)溫度是，F(xiàn)級絕緣材料的最高持續(xù)溫度是 oA.90B.105 C .120D.130E. 155F.180二、填空題3) 影響液體電介質(zhì)擊穿電壓的因素有 、o4) 固體介質(zhì)的擊穿形勢有 、o5) 電介質(zhì)是指，根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)可以將其分成 、o6) 電介質(zhì)極化的基本形式有 、o7) 介質(zhì)損失角正切的計算公式是 ，ta表示。8) 一般來說，標(biāo)準(zhǔn)電容器采用 絕緣，電力電容器采用 絕緣，為什么？9) 兩個標(biāo)準(zhǔn)油杯，一個是含雜質(zhì)較多的油；另一個是含雜質(zhì)較少的油，試問： (1)當(dāng)施加工頻電壓時，兩杯油擊穿電壓 。(2)當(dāng)施加雷電沖擊電壓時，兩杯油擊穿電壓

30、，是因為o10) 纖維等雜質(zhì)對極不均勻電場下變壓器的擊穿電壓影響較小，這是因為 o11) 介質(zhì)熱老化的程度主要是由 和 決定的。12) 轉(zhuǎn)向極化程度與電源頻率和溫度有關(guān)，隨著頻率的增加，極化率 ，隨著溫度的增加，極化程度o13) 純凈液體介質(zhì)的擊穿理論分為和o14) 影響固體介質(zhì)擊穿電壓的主要因素有 、o三、計算問答題15）測量絕緣材料的泄漏電流為什么用直流電壓而不用交流電壓？答案一、選擇題I、 A,B,C,D,E,F IH,G;2、B E二、填空題3、 能在其中建立靜電場的物質(zhì)非極性（弱極性）電介質(zhì)偶極性電介質(zhì)子性電介質(zhì)4、 電子位移極化離子位移極化轉(zhuǎn)向極化介質(zhì)界面極化空間電荷極化5、tan

31、= I r /1 c交流下的介質(zhì)損耗6 雜質(zhì) 溫度 電壓作用時間 電場均勻程度 壓力7、 電擊穿熱擊穿 電化學(xué)擊穿8、氣體 油紙氣體電介質(zhì)的相對介電常數(shù)接近 1，極化率極小，氣體電介質(zhì)的損耗就是電導(dǎo)損耗， 電場強度小于使氣體分子電離所需要值時，氣體介質(zhì)損耗很小，所以標(biāo)準(zhǔn)電容器采用氣體絕 緣。而電力電容器采用油紙絕緣是因為油紙絕緣具有優(yōu)良的電氣性能，干紙和純油組合后， 油填充了紙中薄弱點的空氣隙，紙在油中又起了屏障作用，使總體的耐電強度提高很多。9、 差別很大差別很小沖擊擊穿電壓作用時間太短，雜質(zhì)來不及形成橋10、不均勻場強處擾動大，雜質(zhì)不易形成橋II、 1溫度介質(zhì)經(jīng)受熱作用時間12、減小先增加

32、后減小13、 電子碰撞電離理論氣泡擊穿理論14、 電壓作用時間電場均勻程度溫度 累積效應(yīng) 受潮程度三、計算問答題15、答：因為直流電壓作用下的介質(zhì)損失僅有漏導(dǎo)損失，而交流作用下的介質(zhì)損失不僅 有漏導(dǎo)損失還有極化損失。所以在直流電壓下，更容易測量出泄漏電流。5 電氣設(shè)備絕緣的預(yù)防性試驗一、電氣設(shè)備試驗的種類1、出廠試驗2、安裝后的交接試驗3、使用過程中的絕緣預(yù)防性試驗二、絕緣預(yù)防性試驗方法的分類1、非破壞性試驗：試驗項目有：絕緣電阻的測量；直流泄漏電流的測量；介質(zhì)損耗tg 的測量2、破壞性試驗：直流耐壓試驗；工頻耐壓試驗。試驗順序：先進行非破壞性試驗，并且試驗合格后，再進行破壞性試驗。三、絕緣電

33、阻和吸收比的測量1、電介質(zhì)在直流作用下的等值電路（1）電介質(zhì)中的電流1）純電容電流分量 i1：2）吸收電流 i2：3）電導(dǎo)電流（泄漏電流） i3：4）介質(zhì)中的總電流 i = i1+ i2+ i3當(dāng) t 趨于無窮大時， i = i3（ 2）等值電路：2、.測量絕緣電阻的目的： 檢查絕緣是否存在貫穿性的集中缺陷或整體受潮。3、測量絕緣電阻的原理4、用兆歐表測量絕緣電阻（1）兆歐表（搖表）的結(jié)構(gòu)和工作原理 結(jié)構(gòu)：由磁電式比率表和手搖發(fā)電機組成， 工作原理：（ 2） 兆歐表的類型：有手動和電動兩種電壓等級有： 500V、1000V、2500V、5000V 幾種。（3）測量絕緣電阻的步驟5、測吸收比吸收

34、比K:用兆歐表測量15s和60s時的絕緣電阻值，即R15和R60。 吸收比K= R60 / R15，要求K 1、36、測量結(jié)果分析: 采用縱向、橫向比較的方法（1）與規(guī)程規(guī)定的值比較（2）同一設(shè)備的三相比較 與歷年的的試驗數(shù)據(jù)比較四、泄漏電流測量1 、測量泄漏電流的目的更靈敏地反應(yīng)絕緣的集中性缺陷2、直流高壓的獲得（ 1 ）由交流高壓半波整流電路 （2）直流高壓發(fā)生器3、泄漏電流的測量（1） 試驗接線圖1 ） 微安表接在低壓端圖 25 優(yōu)點:讀數(shù)安全，但測量誤差較大2）微安表接在高壓端圖 26（被試品一端已接地） 參考高壓實驗指導(dǎo)書實驗二，圖 7（2）試驗步驟和方法4、試驗結(jié)果分析五、介質(zhì)損失

35、角正切值tg S的測量1、測量tg出勺作用： 反應(yīng)絕緣的分布性缺陷，對檢查變壓器、互感器、套管、電容的絕緣狀況有效2、測量tg 6的方法 一般采用專門的儀器，如西林電橋 QS1 或介質(zhì)損耗測量儀等。 西林電橋的結(jié)構(gòu)和工作原理：電橋的四個臂：Cn標(biāo)準(zhǔn)電容器；Zx 被試品；C4可調(diào)電容；R3可調(diào)電阻電橋平衡時：tg S = C (f =50HZ )3、試驗接線(1) 正接法：圖28(a)，被試品兩端對地絕緣，實驗室采用，安全(2) 反接法：圖28(b)被試品一端固定接地，一般現(xiàn)場試驗采用，為了保證安全，使 用絕緣桿操作第5章習(xí)題及答案一、選擇題1) 下面的選項中，非破壞性試驗包括 ，破壞性實驗包括

36、 。A.絕緣電阻試驗 B.交流耐壓試驗 C.直流耐壓試驗D.局部放電試驗E.絕緣油的氣相色譜分析F.操作沖擊耐壓試驗G介質(zhì)損耗角正切試驗H.雷電沖擊耐壓試驗二、填空題2) 根據(jù)絕緣特征的診斷規(guī)則的不同，可將診斷方法可以分為 、。3) 當(dāng)絕緣良好時，穩(wěn)定的絕緣值 ，吸收過程相對 絕緣不良或受潮時，穩(wěn)定的絕緣電阻值 ，吸收過程相對 。4) 測量泄漏電流的方法有 和。其中 測量泄漏電流更好，因為。5) 目前實用的局部放電測量的方法，使用得最多的測量方法是 。6) 在局部放電測量中，也q稱為是指。7) 用阻抗法進行局部放電測量，阻抗Z的位置很重要，根據(jù)Z位置不同，可以分為和。如果試樣電容很大的話，這里

37、應(yīng)該使用 因為。8) 在對電力設(shè)備絕緣進行高電壓耐壓試驗時，所采用的電壓波形有 、三、計算問答題9) 正接法和反接法西林電橋各應(yīng)用在什么條件下?10) 如圖所示，介質(zhì)的三電容模型，試推導(dǎo)說明視在放電電荷量q與介質(zhì)中真實放電電荷 qr之間的關(guān)系，要求寫出推導(dǎo)過程。國呂M 脅噴內(nèi)剽代隙故電的三電容模空 仁八貝好憶池的弁噴劇腳Ml琴魅包略一、選擇題1、 ADEGBCFH二、填空題2、 邏輯診斷模糊診斷統(tǒng)計診斷3、 較高 較慢 較低 較快4、 微安表直讀法光電法 光電法 安全，可靠，準(zhǔn)確度高5、 絕緣油的氣相色譜分析超聲波探測法脈沖電流法6視在放電量三電容模型里總電容上的放電量7、 串聯(lián)法并聯(lián)法 并聯(lián)

38、法 防止試樣上很大的放電電流通過阻抗 Z8、直流 交流 雷電過電壓 操作沖擊波三、計算問答題9、答：正接法一般應(yīng)用于實驗室內(nèi)的測試材料及小設(shè)備，實現(xiàn)樣品的對地絕緣。 實際上，絕大多數(shù)電氣設(shè)備的金屬外殼是直接放在接地底座上的，換句話說，就是試品的一極是固定接地的，這時就要用反接法。10、 （過程略）= qr Cb /（Cg Cb）6電氣設(shè)備絕緣的高電壓試驗一、工頻耐壓試驗1、工頻耐壓試驗的目的：（1）有效地發(fā)現(xiàn)設(shè)備較危險的集中性缺陷，（2）確定設(shè)備的絕緣水平。2、試驗電壓大小的確定3、試驗的接線（圖2 9）（1）試驗設(shè)備1）試驗變壓器； 2）.調(diào)壓設(shè)備， 3）測量設(shè)備， 4）保護裝置等組成。（2

39、）試驗變壓器特點：1）單相， 2）絕緣裕度低（不需要考慮過電壓）， 3）不需要長期工作，無散熱裝置4）容量?。⊿ = 5750KVA）,變比大，試驗變壓器的型號，女口： YDJ 5/50表示：5KVA ,50/0.23KV（ 3）試驗變壓器容量的選擇4、試驗電壓的測量（ 1）在高壓側(cè)直接測量1）靜電電壓表； 2）球隙測壓器； 3）分壓器（電阻分壓器主要測直流高壓；電容分壓器 主要測交流高壓）（ 2）在低壓側(cè)間接測量5、試驗步驟及注意事項二、直流耐壓試驗1、試驗的特點； 2、試驗電壓的確定； 3、直流電壓的測量第 6 章 習(xí)題及答案一、選擇題1）用銅球間隙測量高電壓，需滿足那些條件才能保證國家標(biāo)

40、準(zhǔn)規(guī)定的測量不確定度？A 銅球距離與銅球直徑之比不大于 0.5B 結(jié)構(gòu)和使用條件必須符合 IEC 的規(guī)定C 需進行氣壓和溫度的校正D 應(yīng)去除灰塵和纖維的影響2）交流峰值電壓表的類型有：A 電容電流整流測量電壓峰值B 整流的充電電壓測量電壓峰值C 有源數(shù)字式峰值電壓表D 無源數(shù)字式峰值電壓表3）關(guān)于以下對測量不確定度的要求，說法正確的是：A 對交流電壓的測量，有效值的總不確定度應(yīng)在 3范圍內(nèi)B 對直流電壓的測量，一般要求測量系統(tǒng)測量試驗電壓算術(shù)平均值的測量總不確定度應(yīng)不超過土 4%C測量直流電壓的紋波幅值時，要求其總不確定度不超過土8%的紋波幅值D測量直流電壓的紋波幅值時，要求其總不確定度不超過

41、土2%的直流電壓平均值。4) 構(gòu)成沖擊電壓發(fā)生器基本回路的元件有沖擊電容C1,負荷電容C2,波頭電阻R1和波尾電阻R2,為了獲得一很快由零上升到峰值然后較慢下降的沖擊電壓，應(yīng)使 。A . C1 C2、R1 R2B. C1 C2、R1vv R2C . C1vv C2、R1 R2D. C1vv C2、R1vv R25) 用球隙測量交直流電壓時，關(guān)于串接保護電阻的說法，下面哪些是對的？A球隙必須串有很大阻值的保護電阻B串接電阻越大越好C 一般規(guī)定串聯(lián)的電阻不超過 500QD 沖擊放電時間很短，不需要保護球面。6) 電容分壓器的低壓臂的合理結(jié)構(gòu)是。A低壓臂電容的內(nèi)電感必須很小B應(yīng)該用同軸插頭，插入低壓

42、臂的屏蔽箱C電纜輸入端應(yīng)盡可能靠近電容 C2的兩極。D abc環(huán)路線應(yīng)該比較長7) 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的認可的沖擊電壓測量系統(tǒng)的要求是：A測量沖擊全波峰值的總不確定度為土 5%范圍內(nèi)B當(dāng)截斷時間5蟲人：2蟲時，測量沖擊截波的總不確定度在土 5%范圍內(nèi)C當(dāng)截斷時間Tc -2蟲時，測量沖擊電壓截波的總不確定度在土 4%范圍內(nèi)D測量沖擊波形時間參數(shù)的總不確定度在土 15%范圍內(nèi)8) 光電測量系統(tǒng)有哪幾種調(diào)制方式：A幅度光強度調(diào)制(AM IM )B調(diào)頻光強度調(diào)制(FM IM)C數(shù)字脈沖調(diào)制D利用光電效應(yīng)二、填空題9) 交流高電壓試驗設(shè)備主要是指。10) 試驗變壓器的體積和重量都隨其額定電壓值的增加而急劇增加，試

43、驗變壓器的額定容量Pn應(yīng)按選擇。11) 在電壓很高時，常采用幾個變壓器串聯(lián)的方法，幾臺試驗變壓器串聯(lián)的意思是 。12) 如果串級數(shù)為n,串級變壓器整套設(shè)備的裝置總?cè)萘?W裝為，隨著串級數(shù)的增加，裝置的利用率明顯下降，一般串級數(shù) n蘭。13) 串級數(shù)為4級試的串級試驗變壓器的利用率*為。14) 試驗變壓器容性試品上的電壓的電壓升高，分為 和。15) 利用高壓實驗變壓器產(chǎn)生操作沖擊波，而不用沖擊電壓發(fā)生器來產(chǎn)生沖擊波，是因為16) 電力系統(tǒng)外絕緣的沖擊高壓試驗通?？梢圆蓸?5次沖擊法，即是 。17) 用高壓靜電電壓表測量穩(wěn)態(tài)高電壓的優(yōu)點是 ;缺點是。18) 沖擊電壓發(fā)生器的原理是 。19) 在沖擊

44、電壓發(fā)生器的等效電路中，若考慮回路電感效應(yīng)，為獲得非振蕩沖擊波的條件是20) 沖擊電流的試驗設(shè)備的功用是。21) 測量沖擊大電流的儀器有 和。22) 實驗室測量沖擊高電壓的方法有。23) 影響球隙測量電壓的可靠性的因素有和。24) 常用的沖擊電壓分壓器有 。25) 為了補償分壓器的對地電容，在分壓器的高壓端安裝一個圓傘形 。三、計算問答題26) 一臺測工頻高電壓的電阻分壓器，額定電壓為100kV (有效值)，阻值為4M Q,對地雜散電容為1000pF,求由雜散電容引起的峰值和相位測量誤差，以及在額定測量電壓下熱耗的功率值。27)壓充電標(biāo)準(zhǔn)電容器有什么功用？28)高壓直流分壓器的選擇原則是什么？

45、29)35kV電力變壓P=1器5 105，a在大氣鈴27件為時做工頻耐壓試驗，應(yīng)選用球隙的球極直徑為多大？球隙距離為多少？30) 怎樣選擇試驗變壓器的額定電壓和額定容量？設(shè)一被試品的電容量為4000pF,所加 的試驗電壓有效值為400kV，試求進行這一工頻耐壓試驗時流過試品的電流和該試驗變壓器 的輸出功率。31) 高壓實驗室中被用來測量交流高電壓的方法常用的有幾種？32) 在說明多極沖擊電壓發(fā)生器動作原理時，為什么必須強調(diào)裝置對地雜散電容所起的作 用？33) 某沖擊電壓發(fā)生器的等效電路如圖 8-13所示。已知Ci為20nF, C2為2nF，阻尼電阻 Rd為100Q,若要獲得標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊波形，設(shè)

46、暫不計 L的影響，請用近似公式計算 Rf,Rt。櫻門At電吊覽4：為等敬電殆34) 沖擊電流波形有哪兩類？35) 對兩類沖擊波，中國和IEC標(biāo)準(zhǔn)怎么規(guī)定的？36) 簡述沖擊電流發(fā)生器的基本原理。37) 名詞解釋：50%放電電壓38) 簡述對沖擊電壓測量系統(tǒng)響應(yīng)特性的要求。39) 測量高電壓的弱電儀器常受一些電磁干擾，干擾來源主要有哪些？40) 簡述高電壓試驗時的抗干擾措施。41) 利用試驗變壓器產(chǎn)生操作沖擊電壓波以及電力變壓器進行感應(yīng)操作沖擊電壓波試驗時，為什么波長時間Tz與鐵心中的起始磁通量 0和鐵心的飽和磁通量s相關(guān)？42) 串級倍壓直流高壓裝置的串級數(shù)受到什么因素的制約？一、選擇題1、A

47、BCD ;2、ABC ;3、A;4、B;5、B;6、ACD;7、ABC ; 8、ABCD二、填空題9、高電壓試驗變壓器10、Pn - I sU n11、使幾臺變壓器咼壓繞組的電壓相疊加n(n 1)W 12、234W試22試一= 0.1 =10%13、W裝n(n 1)2014、穩(wěn)態(tài)性的電壓升咼瞬態(tài)性的電壓升咼15、沖擊電壓發(fā)生器產(chǎn)生長波前操作波時效率低，而且火花間隙中容易出現(xiàn)熄弧現(xiàn)象16、 被試品施加正、負極性沖擊全波試驗電壓各15次，相鄰兩次沖擊時間間隔應(yīng)不小 于 1min17、吸收功率極??；外界電場對表的影響嚴(yán)重，不宜用于有風(fēng)的環(huán)境。28、電容器并聯(lián)充電，串聯(lián)放電29、RZ L/ICG/QC

48、220、研究雷閃電流對絕緣材料和結(jié)構(gòu)以及防雷裝置的熱能或電動力的破壞作用。21、分流器和羅戈夫斯基線圈22、球隙法，分壓器-峰值電壓表法，分壓器-示波器法，光電測量法。23、球面的塵污和球隙間空氣游離不充分。24、電阻分壓器、電容分壓器、串聯(lián)阻容分壓器、微分積分系統(tǒng)25、屏蔽環(huán)三、計算問答題26、解：幅值誤差A(yù) ： 1 -( RCe)2/180 =1 - (2 3.14 50 4 106 1000 102)2/180 = 0.9912相角誤差-:arctan( RQe/6) =11.82熱耗的功率值P=u2/R=(100 103)2 /4 106 =2500W27、由于氣體介質(zhì)基本上無損耗，接

49、近于理想介質(zhì)，所以由它構(gòu)成的電容器的電容量不 受作用電壓的影響，準(zhǔn)確而穩(wěn)定。這種電容器有良好的屏蔽，有無暈的電極，電容值不受周 圍環(huán)境的影響。28、 國際電工委員會規(guī)定Ii不低于0.5mA。一般丨1選擇在0.5mA2mA之間。29、根據(jù)規(guī)程，35kV電力變壓器的試驗電壓為Us =85 85% =72（kV）因為電力變壓器的絕緣性能基本上不受周圍大氣條件的影響，所以保護球隙的實際放電電壓應(yīng)為U（1.051.15）Us若取 U。=1.05Us =1.05 722 =106.9（kV,最大值）也就是說，球隙的實際放電電壓等于106.9kV（最大值）。因為球隙的放電電壓與球極直徑 和球隙距離之間關(guān)系是

50、在標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)下得到的，所以應(yīng)當(dāng)把實際放電電壓換算到標(biāo)準(zhǔn)大氣 狀態(tài)下的放電電壓U0即 U0273 27106.9 =105.7（kV,最大值）0.289 1050查球隙的工頻放電電壓表，若選取球極直徑為10cm,則球隙距離為4cm時，在標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)下的放電電壓為105kV（最大值）。而在試驗大氣狀態(tài)下的放電電壓為0.289 050曰亠/古、U 0105 = 106.2（kV，最大值）30030、試驗變壓器高壓側(cè)電流和額定容量都主要取決于被試品的電容。P=2：fCU2 10=200.96(kVA)I =2 二fCU 10”_42=2二 50 4000 10400= 5.024 10(A)31、利

51、用氣體放電測量交流高電壓，例如靜電電壓表；禾【J用靜電力測量交流高電壓，例如靜電電壓表；利用整流電容電流測量交流高電壓，例如峰值電壓表；利用整流充電電壓測 量交流高電壓，例如峰值電壓表。32、因為對地雜散電容引起容易高頻振蕩，產(chǎn)生沖擊過電壓33、解：Tf =3.24(Rd +Rf )CQ2/(C1 +C2) =1.24sTt =0.693（ Rd Rt）（C1 C2） =50sC1 =20nFC2 =2 nF解得 Rf = 103 QRt=3179.5Q34、第一類：電流從零值以較短的時間上升到峰值，然后以近似指數(shù)規(guī)律或強阻尼正弦波形下降到零。第二類沖擊電流波形近似為方波。35、 第一類波形，中國和IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了 4種該類沖擊波，即1卩s/20卩s, 4卩s/10y s,8 卩s/20卩s和30卩s/80卩s沖擊電流波。第二類規(guī)定的