鄭州大學(xué)高電壓知識(shí)點(diǎn)整理

湯遜理論的內(nèi)容α過程（電子碰撞電離過程）電子崩：電子數(shù)按幾何級(jí)數(shù)不斷增多,像雪崩似的發(fā)展,這種急劇增大的空間電子流電子碰撞電力系數(shù)α：一個(gè)電子沿著電場(chǎng)方向行徑1cm的長(zhǎng)度，平均發(fā)生的碰撞電離次數(shù)γ過程（正離子撞擊陰極表面過程）正離子表面電力系數(shù)γ：一個(gè)正離子在電場(chǎng)的作用下由陽極向陰極移動(dòng)，撞擊陰極表面產(chǎn)生表面電離的電子數(shù)流注理論的內(nèi)容電子崩過程+流注過程（流注理論要點(diǎn)：認(rèn)為電子碰撞電離及空間光電離是維持自持放電的主要因素，并強(qiáng)調(diào)了空間電荷畸變電場(chǎng)的作用）湯遜理論、流注理論適用范圍及區(qū)別湯遜理論適用于低氣壓、短氣隙的情況（pd<26.66kPa·cm）流注理論適用于高氣壓、長(zhǎng)氣隙的情況湯遜理論認(rèn)為電子崩和陰極上的二次發(fā)射過程是氣體自持放電的決定性因素；流注理論認(rèn)為電子碰撞電離及空間光電離是維持自持放電的主要因素，并強(qiáng)調(diào)了空間電荷畸變電場(chǎng)的作用。自持放電和非自持放電自持放電：放電僅僅依靠已經(jīng)產(chǎn)生的電子和正離子就能維持下去。自持放電條件：流注形成條件=初崩頭部的空間電荷數(shù)量達(dá)到某一臨界值非自持放電：必須借助外力因素才能維持的放電。巴申定律當(dāng)氣體成分和電極材料一定時(shí),氣隙間隙擊穿電壓Ub是氣壓和極間距離乘積(pd)的函數(shù)。原子電離原子在外界因素作用下，使其一個(gè)或幾個(gè)電子脫離原子核的束縛而形成原子的激勵(lì)原子在外界因素的作用下，吸收外界能量使其內(nèi)部能量增加，原子核外的電子將從離原子核較近的軌道跳到離原子核較遠(yuǎn)的軌道上去，此過程稱原子的激勵(lì)。統(tǒng)計(jì)時(shí)延從t1開始到氣隙中出現(xiàn)第一個(gè)有效電子所需的時(shí)間（t1升壓時(shí)間）帶電粒子的消失：1）在電場(chǎng)作用下定向運(yùn)動(dòng)，到達(dá)電極時(shí)，消失于電極而形成外電路電流。2）帶電粒子的擴(kuò)散逸出氣體放電空間。3）帶電粒子的復(fù)合完成氣隙擊穿的三個(gè)必要條件：eq\o\ac(○,1)足夠大的電場(chǎng)強(qiáng)度或足夠高的電壓eq\o\ac(○,2)氣隙中存在有效電子eq\o\ac(○,3)需要有一定的時(shí)間在極不均勻電場(chǎng)中，正極性擊穿電壓，負(fù)極性擊穿電壓在極不均勻電場(chǎng)中，正極性電場(chǎng)更容易放電，擊穿電壓較低，負(fù)極性電場(chǎng)不容易放電，擊穿電壓較高。50%沖擊放電電壓在一定波形的沖擊電壓作用下,外加電壓的幅值變化,導(dǎo)致間隙擊穿概率為50%時(shí)的電壓。電暈放電極不均勻電場(chǎng)的自持放電現(xiàn)象電暈放電的利弊利：削弱輸電線上雷電沖擊電壓波的幅值及陡度弊：發(fā)光，聲熱，損失能量，使空氣化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生氣體，引起腐蝕作用，脈沖現(xiàn)象，產(chǎn)生高頻電磁波，干擾通訊和測(cè)量電暈對(duì)線路在沖擊電壓波下的影響：1）導(dǎo)線波阻抗減小2）波速減小3）耦合系數(shù)增大4）引起波的衰減與變形5）減小波的陡度、降低波的幅值特性沿面放電沿著固體介質(zhì)表面發(fā)展的氣體放電現(xiàn)象。（污閃：沿著污染表面發(fā)展的閃絡(luò)。）大氣條件對(duì)氣隙擊穿的影響在大氣條件下，氣隙的擊穿電壓隨δ（空氣的相對(duì)密度）的增大而提高。大氣的濕度越大，氣隙的擊穿電壓增高。均勻和稍不均勻電場(chǎng)：濕度影響不太明顯極不均勻電場(chǎng)：濕度影響明顯海拔高度增加，空氣的電氣強(qiáng)度降低。SF6氣體具有較高的絕緣強(qiáng)度（=電氣強(qiáng)度）的主要原因：主要是因?yàn)榱驓怏w具有很強(qiáng)電負(fù)性，容易俘獲自由電子形成負(fù)離子，電子變成負(fù)離子后，其引起碰撞電離的能力就變得很弱，因而削弱了放電發(fā)展過程。*電場(chǎng)的不均勻程度對(duì)SF6電氣強(qiáng)度的影響遠(yuǎn)比對(duì)空氣的大（盡可能使電場(chǎng)均勻化）提高氣體介質(zhì)電氣強(qiáng)度的方法（=提高氣體氣隙的絕緣強(qiáng)度=提高氣隙的擊穿電壓）*改善電極形狀：增大電極曲率半徑*利用屏蔽：屏蔽的作用取決于它所攔住的與電暈電極同號(hào)的空間電荷，僅極不均勻電場(chǎng)適用電介質(zhì)的極化電介質(zhì)在電場(chǎng)作用下，其束縛電荷相應(yīng)于電場(chǎng)方向產(chǎn)生的彈性位移現(xiàn)象和偶極子的取向現(xiàn)象。極化的種類電介質(zhì)的電導(dǎo)的概念與電導(dǎo)率在電介質(zhì)內(nèi)部或多或少存在數(shù)量很小的帶電粒子，他們?cè)陔妶?chǎng)作用下會(huì)不同程度地作定向移動(dòng)而形成傳導(dǎo)電流（即電導(dǎo)電流或泄露電流），這即是電介質(zhì)的電導(dǎo)過程。描述物理量：電導(dǎo)率γ或電阻率ρ*電介質(zhì)的電導(dǎo)隨溫度的增加按指數(shù)規(guī)律上升電介質(zhì)電導(dǎo)不同于金屬電導(dǎo)的區(qū)別電介質(zhì)導(dǎo)體是離子式導(dǎo)體，金屬中為自由電子電介質(zhì)損耗的基本形式a.極化損耗b.電導(dǎo)損耗c.氣體電離損耗液體的擊穿形式電擊穿：（電子碰撞理論，與氣體放電的湯遜理論相似）氣泡擊穿：（電離的氣泡在電場(chǎng)中形成“橋”，擊穿在通道中發(fā)生）工程液體電介質(zhì)的擊穿影響液體電介質(zhì)擊穿電壓的主要因素及結(jié)果1.雜質(zhì):呈懸浮狀態(tài)，則易形成“小橋”等而使擊穿電壓明顯下降。電場(chǎng)越均勻影響越大。2.溫度：關(guān)系復(fù)雜3.電壓作用時(shí)間：擊穿電壓隨加電壓時(shí)間的增加而下降4.電場(chǎng)均勻度：改善電場(chǎng)均勻度能提高擊穿電壓5.壓力：工頻擊穿電壓隨油的壓力增大而升高固體電介質(zhì)的擊穿機(jī)理電擊穿理論：（固體介質(zhì)碰撞電離）熱擊穿理論：電化學(xué)擊穿理論：（固體在長(zhǎng)期工作電壓下，介質(zhì)內(nèi)部發(fā)生局部放電等原因，使絕緣劣化，電氣強(qiáng)度逐步下降并引起擊穿的現(xiàn)象。）影響固體電介質(zhì)擊穿電壓的主要因素及結(jié)果1.電壓作用時(shí)間2.溫度：電擊穿與溫度無關(guān)，熱擊穿階段溫度越高擊穿電壓越低。3.電場(chǎng)均勻程度：均勻電場(chǎng)中，其擊穿電壓較高，而且與介質(zhì)厚度的增加近似成直線關(guān)系；不均勻電場(chǎng)中，則隨著介質(zhì)厚度的增加，電場(chǎng)更不均勻4.電壓種類：固體介質(zhì)在直流下的擊穿電壓常比工頻高的多。5.累積效應(yīng)6.受潮7.機(jī)械負(fù)荷極性電介質(zhì)在交流電壓作用下?lián)p耗的物理量與溫度、頻率的關(guān)系？電場(chǎng)作用下介質(zhì)中氣隙或者氣泡影響電氣設(shè)備絕緣預(yù)防性試驗(yàn)的分類及作用檢查性試驗(yàn)（絕緣特性試驗(yàn)）：非破壞性試驗(yàn)，在較低的電壓或是用其他不會(huì)損傷絕緣的辦法來測(cè)量絕緣的各種特性，從而判斷絕緣內(nèi)部有無缺陷。耐壓試驗(yàn)：破壞性的特征，模仿設(shè)備絕緣在運(yùn)行中可能出現(xiàn)的各種電壓，對(duì)絕緣施加與之等價(jià)或更為嚴(yán)峻的電壓，從而考驗(yàn)絕緣耐受這類電壓的能力。吸收比&極化指數(shù)如果令t=16s和t=60s瞬間的兩個(gè)電流值I15和I60所對(duì)應(yīng)的絕緣電阻值分別為R15和R60，則吸收比K1若絕緣良好，K1遠(yuǎn)大于1；若絕緣受潮，K1接近于1。對(duì)大型電機(jī)，加壓10分鐘的絕緣電阻與加壓1分鐘的絕緣電阻的比值極化指數(shù)測(cè)量絕緣電阻和測(cè)量泄漏電流方法與區(qū)別測(cè)量泄漏電流的原理與測(cè)量絕緣電阻的原理相同，能檢出的缺陷也大致相同，但由于測(cè)量泄露電流時(shí)試驗(yàn)電壓高，所以使絕緣本身的弱點(diǎn)容易暴露出來。根據(jù)泄漏電流值可以換算出絕緣電阻值。測(cè)量介質(zhì)損耗角正切值最常用的儀器設(shè)備常用高壓交流平衡電橋（西林電橋），亦采用不平衡電橋（介質(zhì)試驗(yàn)器）或低功率因數(shù)瓦特表。測(cè)量局部放電常用方法1.非電檢測(cè)法（噪聲/光/化學(xué)分析）；2.電氣檢測(cè)法（介質(zhì)損耗法/脈沖電流法）。工頻耐壓試驗(yàn)電路、設(shè)備和測(cè)試方法直流耐壓試驗(yàn)電路設(shè)備、電壓測(cè)量方法波阻抗的定義和公式波阻抗表示具有同一方向電壓波和電流波大小的比值。波阻抗的數(shù)值只和導(dǎo)線單位長(zhǎng)度的L0、C0有關(guān)，而與線路長(zhǎng)度無關(guān)。波的折返射系數(shù)公式和取值范圍單相變壓器繞組波過程的起始、穩(wěn)態(tài)電壓分布規(guī)律并說明中間過渡過程？波在變壓器繞組間傳遞的方式靜電感應(yīng)（電容傳遞）、電磁感應(yīng)（磁傳遞）雷暴日Td、雷暴小時(shí)Th一年中發(fā)生雷電的天（小時(shí)）數(shù)。地面落雷密度γ每平方公里地面在一個(gè)雷暴日受到的平均雷擊次數(shù)。（標(biāo)準(zhǔn)對(duì)Td=40的地區(qū)γ=0.07）避雷針（線）的保護(hù)范圍，保護(hù)概率我國(guó)有關(guān)規(guī)程推薦的保護(hù)范圍對(duì)應(yīng)0.1%的繞擊率（繞擊：雷電繞過避雷裝置而擊中被保護(hù)物體的現(xiàn)象）線路防雷的四道防線及九類措施防直擊：裝設(shè)避雷線。防閃絡(luò)：降低桿塔的沖擊接地電阻；架設(shè)避雷線；裝設(shè)耦合地線；裝設(shè)避雷器；加強(qiáng)絕緣。防建?。杭訌?qiáng)絕緣；加消弧線圈（中性點(diǎn)）。防停電：采用自動(dòng)重合閘；雙回路或環(huán)網(wǎng)供電。耐雷水平雷擊線路時(shí)，其絕緣尚不至于發(fā)生閃絡(luò)的最大雷電流幅值或能引其絕緣閃絡(luò)的最小雷電流幅值變電所直擊雷防護(hù)措施1.裝設(shè)避雷針、避雷線（直擊波）2.裝設(shè)避雷器（侵入波）3.并聯(lián)電容器（直配電機(jī)）4.微電子設(shè)備的保護(hù)避雷器殘壓沖擊電流流過避雷器時(shí)，在工作電阻上產(chǎn)生的電壓峰值避雷器滅弧電壓變電所進(jìn)線段保護(hù)作用及原理作用：降低了波前陡度和幅值；限制流過避雷器的沖擊電流幅值IFV。作用實(shí)現(xiàn)原理：雷電過電壓因沖擊電暈衰減和變形，降低陡度和幅值；利用進(jìn)線段本身阻抗限制沖擊電流幅值。被保護(hù)設(shè)備的伏秒特性圖超高壓線路中，采用并聯(lián)電抗器的目的超高壓并聯(lián)電抗器有改善電力系統(tǒng)無功功率有關(guān)運(yùn)行狀況的功能(1)輕空載或輕負(fù)荷線路上的電容效應(yīng)，以降低工頻暫態(tài)過電壓;(2)改善長(zhǎng)輸電線路上的電壓分布。(3)使輕負(fù)荷時(shí)線路中的無功功率盡可能就地平衡，防止無功功率不合理流動(dòng)，同時(shí)也減輕了線路上的功率損失。(4)在大機(jī)組與系統(tǒng)并列時(shí)降低高壓母線上工頻穩(wěn)態(tài)電壓，便于發(fā)電機(jī)同期并列。(5)防止發(fā)電機(jī)帶長(zhǎng)線路可能出