高电压技术复习《高电压技术》复习一.气体的绝缘强度了解气体放电的一般现象和概念；理解持续电压作用下均匀电场气体放电理论、不均匀电场中的气体放电特性；理解冲击电压下的气体放电特性；了解大气条件对气隙击穿电压的影响，掌握提高气隙击穿电压的具体措施。

1.基本概念自持放电:不需其它任何外加电离因素而仅由电场的作用就能维持的放电称为自持放电。

非自持放电:必须借助外加电离因素才能维持的放电则称之为非自持放电。

电晕放电:当所加电压达到某一临界值时，在靠近两个球极的表面出现蓝紫色的晕头，并发出“咝咝”的响声，这种局部放电现象称为电晕放电。

极性效应：在极不均匀电场中，高场强电极的不同，空间电荷的极性也不同，对放电发展的影响也不同，这就造成了不同极性的高场强电极的电晕起始电压的不同，以及间隙击穿电压的不同，称为极性效应。

50%冲击击穿电压（U50%）：用间隙击穿概率为50％的电压值来反映间隙的耐受冲击电压的特性。

汤逊放电理论和流柱理论的异同以及各自的适用范围：汤逊放电理论：当外施电压足够高时，一个电子从阴极出发向阳极运动，由于碰撞游离形成电子崩，则到达阳极并进入阳极的电子数为ea个(α为一个电子在电场作用下移动单位行程所发生的碰撞游离数；为间隙距离)。

因碰撞游离而产生的新的电子数或正离子数为(ea-1)个。

这些正离子在电场作用下向阴极运动，并撞击阴极．若1个正离子撞击阴极能从阴极表面释放r个(r为正离子的表面游离系数)有效电子，则(ea-1)个正离子撞击阴极表面时，至少能从阴极表面释放出一个有效电子，以弥补原来那个产生电子崩并进入阳极的电子，则放电达到自持放电。

即汤逊理论的自持放电条件可表达为r(ea-1)=1。

它的适用范围：汤逊理论是在低气压、Pd较小的条件下在放电实验的基础上建立的。

Pd过小或过大，放电机理将出现变化，汤逊理论就不再适用了。

通常认为，Pd>200cm·mmHg时，击穿过程将发生变化，汤逊理论的计算结果不再适用，但其碰撞电离的基本原理仍是普遍有效的。

流注形成的条件气隙中一旦出现流注，放电就可以由放电本身所产生的空间光电离而自行维持，因此自持放电条件就是流注形成的条件。

而形成流注的条件是需要初始电子崩头部的电荷达到一定的数量，使电场得到足够的畸变和加强，造成足够的空间光电离，转入流注。

所以流注形成的条件为：eαd≥常数一般认为当αd≈20（或eαd≥108）便可满足上述条件，使流注得以形成。

3.均匀电场和不均匀电场气体间隙放电的差异：（1）极不均匀电场的击穿电压比均匀电场低；（2）极不均匀电场如果是不对称电极，则放电有极性效应；（3）极不均匀电场具有特殊的放电形式——电晕放电。

4.不同电压作用下间隙击穿的特点5.提高气体间隙击穿电压的措施：一、改善电场分布电场分布越均匀，间隙的平均击穿场强越高。

因此，改善电场分布可以有效地提高间隙的击穿电压。

改善电场分布可从以下三个方面着手:（1）改进电极形状以改善电场分布（2）利用空间电荷改善电场分布（3）极不均匀电场中采用屏障改善电场分布。

二、削弱或抑制电离过程：1．采用高气压；2．采用强电负性气体；3．采用高真空。

二.固体和液体介质的击穿理解电介质的极化、电导和损耗的概念；了解液体和固体介质的击穿击穿理论，掌握提高液体和固体介质击穿电压的措施；了解局部放电的概念和改善措施；理解多层绝缘的电压分布和电场分布；了解电介质在高电压作用下的累积效应和其他性能。

1.基本概念（1）极化：电介质中正负电荷在电场作用下沿电场方向做有效位移，形成电矩的现象叫做电介质的极化。

电导：在电介质内部或多或少存在带电粒子，它们在电场作用下会不同程度地作定向移动而形成电流，这就是电介质的电导。

损耗：电介质的的能量损耗简称损耗。

损耗对应特征参数：介质损耗角正切tanIRU/R1介质损耗功率为：UIcoPICU/CCRUICtgU2Ctg（2）吸收现象：电介质中电流随时间的增加而趋于一个稳定值。

可以观察到回路中流过一个微小的电流i，它随时间逐渐衰减，最后达到某个稳定值，这个现象称为吸收现象。

如图所示：2.提高液体介质击穿电压的措施：（1）清除杂质；（2）防潮；（3）脱气；（4）采用油和固体电介质组合。

3.固体电介质的击穿形式：热击穿、电击穿、电化学击穿等4.液体电介质的击穿形式：电击穿、气泡击穿（小桥）等三.防污闪理解沿面放电的概念，掌握提高污闪放电电压的方法。

1.基本概念沿面放电：电力系统中使用各类绝缘支持以固定带电体，这些绝缘支持大多数工作在空气中，当外加电压超过某一数值时，常常在固体绝缘与空气的交界面上产生放电。

这种放电可能沟通两极，造成沿面放电。

污闪：由于绝缘子表面绝缘能力的降低引，在运行电压下输变电设备瓷绝缘子的污秽闪络事故，即污闪。

沿面闪络电压明显低于纯空气间隙的击穿电压的原因：当两电极间的电压逐渐升高时，放电总是发生在沿固体介质的表面上，此时的沿面闪络电压已比纯空气间隙的击穿电压低很多，其原因是原先的均匀电场发生了畸变。

产生这种情况的原因有：（1）固体介质表面不是绝对光滑，存在一定的粗糙程度，这使得表面电场分布发生畸变。

（2）固体介质表面电阻不可能完全均匀，各处表面电阻不相同。

（3）固体介质与空气有接触的情况。

KAU（4）固体介质与电极有接触的状况。

3.防污闪的措施：一、加强绝缘；二、清扫；三、憎水涂料；四、合成绝缘子。

四.电气设备的绝缘预防性试验理解电气设备绝缘电阻和吸收比或极化指数测量、泄漏电流测量、介质损耗角正切值tg测量等非破坏性试验的原理和方法；了解破坏性试验的试验设备，掌握交流和直流高电压的测量方法。

1.基本概念（1）吸收比，极化指数（2）介质损耗角正切:介质损耗有IR产生，夹角大时,IR就越大，故称为介质损失角，其正切值为：tanIRU/R1ICU/CCR2.介质损耗角正切值tg测量接线方法，各适用什么条件？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。

3.测试电容量较大的被试品的绝缘电阻时如何防止被试品反放电烧坏兆欧表？为什么要对被试品充分放电？答：测试电容量较大的被试品的绝缘电阻时一定要在停止摇动兆欧表之前，先解开被试品的接线。

电容量较大的被试品在测完接地电阻时，根据电容充放电的原理，往往会带上大量的电荷，所以必须对其充分放电。

4.测量某某某能发现什么缺陷，不能发现什么缺陷？5.测量绝缘材料的泄露电流为什么用直流电压而不用交流电压？答：因为直流电压作用下的介质损失仅有漏导损失，而交流作用下的介质损失不仅有漏导损失还有极化损失。

所以在直流电压下，更容易测量出泄漏电流。

五.i线路和绕组中的波过程2qi1qi1f2i1q理解单根无损导线中行波波动方程及其解的物理意义、行波的折射与反射；理解行波通过串联电感和并联电容时电压波时间和空间陡度的变化；了解变压器绕组中的波过程。

1.基本概念耦合系数2.波的折射与反射3.几种特殊条件下的折反射波：1．线路末端开路（Z2）u1fu1q；线u2q2u1q，反射波电压此时，＝2，＝1。

线路末端电压u1fu1qii1q，如图1所示。

这一结1f路末端电流i2q＝0，反射波电流ZZ11果表明，由于线路末端发生电压波正的全反射和电流波负的全反射，线路末端的电压上升到入射电压的两倍；随着反射波的逆向传播，所到之处线路电压也加倍，而由于电流波负的全反射，线路的电流下降到零。

i1fu1f=U0u1q=U0i1qU0Z1U0Z1Z1u1q=U0u1f=U0AZ1Z1Ai1fAU0Z1Ui1q0Z1Z1A图一图二2．末端短路u2q0，反射波电压u1fu1q；线此时，＝0，＝－1。

线路末端电压u1fu1qi1fi1q路末端反射波电流，如图2所示。

这一结果表明，入ZZ11射波u1q到达末端后，发生了负的全反射，负反射的结果使线路末端电压下降为零，并逐步向首端发展；电流波i1q发生了正的全反射，线路末端的电流，即电流上升到原来的2倍，且逐步向首端发展。

4.彼得逊法则5.贝杰龙等值法6.耦合系数：给定电路中,电磁量(通常是电压或电流)从一个规定位置耦合到另一规定位置,目标位置与源位置相应电磁量之比即为耦合系数。

简要解释小桥理论：工程实际中使用的液体电介质不可能是纯净的，不可避免地混入气体（即气泡）、水分、纤维等杂质。

这些杂质的介电常数小于液体的介电常数，在交流电场作用下，杂质中的场强与液体介质中的场强按各自的介电常数成反比分配，杂质中场强较高，且气泡的击穿场强低，因此杂质中首先发生放电，放电产生的带电粒子撞击液体分子，使液体介质分解，又产生气体，使气泡数量增多，逐渐形成易发生放电的气泡通道，并逐步贯穿两极，形成“小桥”，最后导致击穿在此通道中发生。

六.雷电、防雷设备了解雷电放电过程和雷电参数；理解避雷针（线）和避雷器的工作原理；1.基本概念（1）雷电活动强度几个概念：雷电活动强度以雷暴日或雷暴小时来估计。

在一天或者一小时内只要听到雷声就算一个雷暴日（雷暴小时），据估计，每一雷暴日大致折合为三个雷暴小时。

（2）接地：将电气设备导电部分和非导电部分（例如电缆外皮）的某一节点通过导体与大地进行人为连接，使该设备与大地保持等电位的方法，称为接地。

（2）接地电阻：当有电流流过的时候，大地就不再保持等电位。

当通过接地装置的电流注入大地时，电流以电流场的形式向周围远处扩散。

设土壤电阻率为ρ，地中电流密度为δ，则大地中存在相应的电场分布，其值为E=ρδ。

离注入点越远，地中电流的密度就越小，电场越弱。

因此可以认为在相当远（或称为无穷远）处，电流密度已近似为零，电场E也为零，即该处仍保持零电位。

由此可见，当接地点有电流流入大地时，该点相对于无穷远处的零电位有确切的电位升高。

我们把接地点处的电位UM与接地电流I的比值定义为该点的接地电阻R，R=UM/I。

2.雷电放电过程：一般一次雷击分先导、主发电、余晖三阶段。

先导阶段：雷云下部伸出微弱发光的放电通道向地面的发展示分级推进的，每级的平均长度为25～50m，每两级之间约停歇30～90，下行的平均速度约为0.1～0.8m/。

主放电和迎面流注阶段：当先导接近地面时，因周围电场强度达到了使空气电离的程度，在地面或突出的接地体形成向上的迎面先导。

当它与下行先导相遇时，进入了第二个阶段也就是主放电阶段，出现了强烈的电荷中和过程，伴随着雷鸣和闪电。