2012华广高电压技术复习资料(提纲)

2012级电气1-4班、输电《高电压技术》复习资料（整理版）杜芸强2015.1.11考试题型：1、填空（30分，11题）2、选择（10分，10题）3、名称解释、简答（30分，7题）4、计算、论述题（计算1题+论述2题，30分）12级作业：电晕、电子崩与汤逊理论、隧道效应提高气体击穿电压的措施提高沿面闪络电压的措施气泡击穿理论避雷线的作用（保护原理）输电线路的防雷保护的“四道防线”及其具体保护措施第一章第一节（1）气体放电、带电质点的产生、电离方式、电离气体放电是对气体中流通电流的各种形式统称。

带电质点的产生：指电离的四种形式（热电离、光电离、碰撞电离、分级电离）电离方式：热电离、光电离、碰撞电离、分级电离电离：是指电子脱离原子核的束缚而形成自由电子和正离子的过程。

（2）电子从电极表面逸出所需的能量获得途径正离子撞击阴极、光电子发射、强场发射、热电子发射（3）附着、带电质点的消失1、带电质点受电场力的作用流入电极2、带电质点的扩散3、带点质点的复合（4）电子崩与汤逊理论、巴申定律（貌似老师说不考巴申定律）电子崩: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。

汤逊理论1）电子崩过程：碰撞电离过程、正离子产生在电场作用下加速获得能量与阴极极板发生碰撞，电离产生电子；2）碰撞电离产生电子，代替起初电子【阴极极板电离（光辐射）产生的电子】。

【设外界光电离因素在阴极表面产生了一个自由电子，此电子到达阳极表面时由于α过程，电子总数增至d e α个。

假设每次电离撞出一个正离子，故电极空间共有（d e α－1）个正离子。

这些正离子在电场作用下向阴极运动，并撞击阴极．按照系数γ的定义，此（d eα－1）个正离子在到达阴极表面时可撞出γ（d e α－1）个新电子，则(d e α-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(d e α-1)=1或γd e α＝1。

】（5）不均匀电场中的气体放电、电晕不均匀电场的气体放电：稍不均匀电场的极性效应、极不均匀电场的电晕放电。

电晕: 在极不均匀场中，当电压升高到一定程度后，在空气间隙完全击穿之前，小曲率电极(高场强电极)附近会有薄薄的发光层，这种放电现象称为电晕。

电晕放电是极不均匀电场所特有的一种自持放电形式。

P22归结为四个条件：1、极不均匀场；2、电压达到一定值；3、空气间隙没有完全击穿；4、小曲率电极。

（6）极不均匀电场中放电的极性效应由于高场强下电极极性的不同，空间电荷的极性也不同，对放电发展的影响也不同，这就造就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（7）稍不均匀电场中的极性效应在稍不均匀场中，高场强电极为正电极时，间隙击穿电压比高场强电极为负时稍高，高场强电极为负电极时，间隙击穿电压稍低。

（8）棒－板间隙的极性效应1、棒-板电极，棒为正极时，击穿电压高；2、棒-板电极，棒为负极时，击穿电压低。

第二节（1）持续作用电压下的击穿均匀电场的击穿特性：1、均匀电场中电极布置对称，无击穿的极性效应；2、均匀场间隙中各处电场强度相等，击穿所需时间短；3、直流击穿电压与工频击穿电压峰值以及50％冲击击穿电压是相同的；4、击穿电压分散性很小。

稍不均匀电场的击穿特点：1、击穿前无电晕；2、极性效应不很明显；3、直流击穿电压、工频击穿电压峰值及50%冲击击穿电压几乎一致。

极不均匀场的击穿特性：1、电场不均匀程度对击穿电压的影响减弱；2、极间距离对击穿电压的影响增大；3、在直流电压中，极不均匀电场中的直流击穿电压的极性效应非常明显；4、工频电压下的击穿都发生在正半周峰值附近；5、间隙距离不大时，击穿电压基本上与间隙距离呈线性上升关系；6、当间隙距离很大时，平均击穿场强明显降低，即击穿电压不再随间隙距离的加大而线性增加，呈现出饱和现象。

（2）雷电冲击电压下的击穿下行负极性雷放电3个主要阶段：先导、主放电、余光。

雷电冲击电压的标准波形（P32）图1-13 标准雷电冲击电压波形1T －波前时间 2T －半峰值时间 max U 冲击电压峰值伏－秒特性：一般用间隙上出现的电压最大值和间隙击穿时间的关系曲线来表示间隙的冲击绝缘特性。

（3）大气条件对气体击穿的影响（P36-37）温度校正因数和空气密度校正因数、海拔的影响（4）提高气体击穿电压的措施1、改善电场分布，使之均匀；2、设法削弱和抑制气体介质中的电离过程。

具体方案可以是：1) 电极形状的改进2) 空间电荷对原电场的畸变作用3) 极不均匀场中屏障的采用4) 提高气体压力的作用5）高真空和高电气强度气体SF6的采用第三节1、闪络、高压绝缘子的分类闪络:沿整个固体绝缘表面发生的放电称为闪络。

高压绝缘子的分类：从结构上分：a、绝缘子b、套筒c、套管从材料上分：a、电工陶瓷b、钢化玻璃c、硅橡胶、乙丙橡胶等有机材料2、均匀电场中的沿面放电（1）沿面闪络电压的影响因素：a、固体介质表面会吸附气体中的水分形成水膜；b、介质表面电阻不均匀以及介质表面有伤痕裂纹也会使电场的分布畸变，使闪络电压降低；c、若电极和固体介质端面间存在气隙，气隙处场强大，极易发生电离，产生的带电质点到达介质表面，会使原电场分布畸变，从而使闪络电压降低。

（2）沿面闪络电压低于纯空气间隙的击穿电压3、极不均匀电场中的沿面放电提高滑闪放电电压的方法：增大固体介质的厚度或采用相对介电常数较小的固体介质、减小表面电阻率。

（P44）4、污闪: 由于绝缘子常年处于户外环境中，因此在其表面很容易形成一层污秽附着层。

当天气潮湿时，污秽层受潮变成了覆盖在绝缘子表面的导电层，最终引发局部电弧并发展成沿面闪络，这就是污闪。

污闪的次数在几种外绝缘闪络中不算多，但是它造成的损失是最大的。

5、提高沿面放电电压的措施：（1）屏障（2）屏蔽（3）提高表面憎水性（4）消除绝缘体与电极接触的缝隙（5）改变绝缘体表面的电阻率（6）强制固体介质表面的点位分布第二章1、描述电介质的电气特性四个主要参数电介质的电气特性：主要表现为它们在电场作用下的导电性能、介电性能和电气强度。

四个参数：电导率（或绝缘电阻率）、介电常数、介质损耗角正切tan δ和击穿电场强度（击穿场强）。

2、非极性有机介质，如聚乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯和天然的石蜡、地蜡等，被广泛用作工频和高频绝缘材料。

3、电介质中导电电子的来源包括来自电极和介质体内的热电子发射，场致冷发射及碰撞电离，而其导电机制则有自由电子气模型、能带模型和电子跳跃模型等。

4、隧道效应：对于具有能量u ﹤u0的微观粒子，粒子可以由区域I 穿过势垒II 到达区域III 中，并且粒子穿过势垒后，能量并没有减少，仍然保持在区域I 时的能量，这种现象通常形象化地称为隧道效应。

注意：隧道效应只发生在微观粒子，宏观不发生。

现象：电子穿过势垒，电子从I 区到达III 区。

P69前提条件：电子能量小于势垒的高度（即u<u 0）.条件：强电场，势垒高度不是很高、厚度很薄。

原因：在强电场的作用下，势垒ΦD 减少，势垒厚度X 0减少。

结果：穿过势垒前后能量保持不变（能量平均值）。

5、固体电介质的表面电导固体电介质的表面与电导的影响因素：1、电介质表面吸附的水膜对表面电导率的影响；2、电介质的分子结构对表面电导率的影响；3、电介质表面清洁度对电导率的影响。

【（1）电介质表面吸附的水膜对表面电导率的影响由于湿空气中的水分子被吸附于介质的表面，形成一层很薄的水膜。

因为水本身为半导体（⋅Ω=510υρm ），所以介质表面的水膜将引起较大的表面电流，使s γ增加。

（2）电介质的分子结构对表面电导率的影响电介质按水在介质表面分布状态的不同，可分为亲水电介质和疏水电介质两大类。

a) 亲水电介质：这种介质表面所吸附的水易于形成连续水膜，故表面电导率大，特别是一些含有碱金属离子的介质，介质中的碱金属离子还会进入水膜，降低水的电阻率，使表面电导率进一步上升，甚至丧失其绝缘性能。

b) 疏水电介质：这些介质分子为非极性分子所组成，它们对水的吸引力小于水分子的内聚力，所以吸附在这类介质表面的水往往成为孤立的水滴，其接触角 90>θ，不能形成连γ很小，且大气湿度的影响较小。

续的水膜，故s（3）电介质表面清洁度对表面电导率的影响表面沾污特别是含有电解质的沾污，将会引起介质表面导电水膜的电阻率下降，从而使γ升高。

】s6、电介质的击穿7、固体电介质常见的击穿形式固体电介质的击穿中，常见的有热击穿、电击穿和不均匀介质局部放电引起击穿等形式。

a)热击穿当固体电介质加上电场时，电介质中发生的损耗将引起发热，使介质温度升高，最终导致热击穿。

b)电击穿在较低温度下，采用了消除边缘效应的电极装置等严格控制的条件下，进行击穿试验时出现的一种击穿现象。

c)不均匀介质局部放电引起击穿从耐电强度低的气体开始，表现为局部放电，然后或快或慢地随时间发展至固体介质劣化损伤逐步扩大，致使介质击穿。

8、瓦格纳热击穿理论、本征电击穿理论、雪崩击穿理论、复合电介质的击穿（不考）9、局部放电引起电介质劣化损伤的机理：（1）电的作用:带电粒子对电介质表面的直接轰击作用，使有机电介质的分子主链断裂。

（2）热的作用：地点粒子的轰击作用引起电介质局部的温度上升，发生热熔解或热降解。

（3）化学作用：局部放电产生的受激电子或二次生成物的作用，使电介质受到的侵蚀可能比电、热作用的危害更大。

第三章第一节1、有效电场强度：是指极板上的自由电荷以及除某极化分子以外其他极化分子形成的偶极矩共同在该分子产生的场强。

宏观平均电场强度：是指极板上的自由电荷以及电介质中所有极化分子形成的偶极矩，共同在该点产生的场强。

2、液体电介质的介电常数、液体电介质的损耗第二节1、液体电介质的电导2、液体电介质的离子电导：离子电导分为本征离子电导和杂质离子电导。

3、液体电介质的电泳电导与华尔屯定律4、液体电介质在强电场下的电导第三节1、液体电介质的击穿击穿条件：碰撞电离开始作为击穿条件和电子崩发展到一定大小。

2、高度纯净去气液体电介质的电击穿理论3、含气纯净液体电介质的气泡击穿理论【气泡击穿理论：1、气泡：液体电介质组成复合电解质，击穿前处于绝缘状态，等效两个电容串联，气泡两端分得电压（场强）较大；2、气泡比液体电介质更容易击穿（击穿场强小）；3、气泡首先发生电离（a、体积变大，温度升高，加速电离过程；b、产生电子，电子撞击液体分子发生碰撞电离，产生更多气泡。