高电压技术 液体介质的击穿
四、高电压技术
高电压技术一、电介质的电气特性及放电理论01 电介质的基本特性1．电介质的四性：•极化特性•电导特性•损耗特性•击穿特性2．所有介质中均发生的极化类型为电子式极化。
3．温度和频率对电子式极化都影响不大。
4．频率对离子式极化无影响。
5．温度对离子式极化有影响，温度上升，离子式极化程度加强。
6．温度对偶极子极化有明显影响，对于极性气体，温度上升，偶极子极化程度减小；对于极性液体、固体，温度上升，偶极子极化程度先增大后减小。
7．频率升高，偶极子极化程度先不变后减小。
8．电压性质（频率）对夹层极化有明显影响，只有直流或低频交流下发生。
9．温度升高，夹层极化程度减小。
10．对于液体和固体，温度升高，介电常数先增大后减小；频率增加，介电常数减小。
电介质受潮或污染后，介电常数变大。
11．介电常数：气体1，纯绝缘油2.2，酒精33，水81。
12．直流电压下，流过绝缘的总电流=电容电流（无损极化）+吸收电流（有损极化损耗）+泄漏电流（电导损耗）13．气体、中性和弱极性液体（变压器油）、无机固体中的云母、有机固体中的非极性材料（聚乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯）的损耗主要是电导损耗。
14．极性液体、无机固体中的玻璃和电工陶瓷、有机固体中的极性材料（聚氯乙烯、纤维素、酚醛树脂、胶木、绝缘纸）的损耗主要是电导损耗和极化损耗。
15．电导损耗随温度的升高而升高，极化损耗随温度的升高先升高再降低，总损耗随温度的升高先升高再降低再升高。
16．电导损耗不受频率影响，极化损耗随频率的升高先不变后降低，总损耗随频率的升高先不变后降低。
17．电导损耗随场强增大，损耗先不变再升高。
18．变压器负载损耗中，绕组电阻损耗与温度成正比；附加损耗与温度成反比。
02 气体放电过程及其击穿特性1．平均自由行程：带电粒子在单位行程中碰撞次数的倒数。
2．迁移率：带电粒子在单位场强下沿电场方向的漂移速度。
3．工频交流电压下，棒-棒气隙的工频击穿电压比棒-板高。
高电压技术复习
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。
高电压技术课后习题答案
1-2简要论述汤逊放电理论。
答: 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 e α－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 eα-1)=1或γde α＝1。
1-3为什么棒－板间隙中棒为正极性时电晕起始电压比负极性时略高？答:（1）当棒具有正极性时，间隙中出现的电子向棒运动，进入强电场区，开始引起电离现象而形成电子崩。
随着电压的逐渐上升，到放电达到自持、爆发电晕之前，在间隙中形成相当多的电子崩。
当电子崩达到棒极后，其中的电子就进入棒极，而正离子仍留在空间，相对来说缓慢地向板极移动。
于是在棒极附近，积聚起正空间电荷，从而减少了紧贴棒极附近的电场，而略为加强了外部空间的电场。
这样，棒极附近的电场被削弱，难以造成流柱，这就使得自持放电也即电晕放电难以形成。
（2）当棒具有负极性时，阴极表面形成的电子立即进入强电场区，造成电子崩。
当电子崩中的电子离开强电场区后，电子就不再能引起电离，而以越来越慢的速度向阳极运动。
一部份电子直接消失于阳极，其余的可为氧原子所吸附形成负离子。
电子崩中的正离子逐渐向棒极运动而消失于棒极，但由于其运动速度较慢，所以在棒极附近总是存在着正空间电荷。
结果在棒极附近出现了比较集中的正空间电荷，而在其后则是非常分散的负空间电荷。
负空间电荷由于浓度小，对外电场的影响不大，而正空间电荷将使电场畸变。
棒极附近的电场得到增强，因而自持放电条件易于得到满足、易于转入流柱而形成电晕放电。
1-5操作冲击放电电压的特点是什么？答：操作冲击放电电压的特点：（1）U 形曲线，其击穿电压与波前时间有关而与波尾时间无关；（2）极性效应，正极性操作冲击的50％击穿电压都比负极性的低；（3）饱和现象；（4）分散性大；（5）邻近效应，接地物体靠近放电间隙会显著降低正极性击穿电压。
高电压技术判断试题库(含参考答案)
高电压技术判断试题库（含参考答案）一、判断题（共100题，每题1分，共100分）1、阀式避雷器的冲击系数为利于绝缘配合一般希望大于1。
()A、正确B、错误正确答案：B2、影响绝缘电阻测量结果的外界因素有：环境温度、空气湿度、绝缘表面的清洁度、残余电荷、感应电压、以及兆欧表引线绝缘的良好程度等。
( )A、正确B、错误正确答案：A3、波在架空线路中传播的速度几乎只有纸绝缘电缆的一半。
( )A、正确B、错误正确答案：B4、中性和弱极性液体和固体介质损耗大小随温度的升高而升高。
(）A、正确B、错误正确答案：A5、通常对运行中的电机、电缆等设备进行预防性试验时，不做tanδ测试。
( )A、正确B、错误正确答案：A6、就其本质而言，雷电放电是一种超长气隙的火花放电，与金属电极间的长气隙放电是相似的。
()A、正确B、错误正确答案：A7、在气体中，任何电极的负极性击穿电压都比正极性击穿电压低。
( )A、正确B、错误正确答案：B8、采用合理的绝缘结构，改进电极形状，使电场尽可能均匀，可以提高固体介质击穿电压。
( )A、正确B、错误正确答案：A9、距离避雷线最远的导线，耦合系数最小，一般较易发生反击。
( )A、正确B、错误正确答案：A10、固体电介质电击穿的击穿电压与周围环境温度及电压作用时间有很大关系。
( )A、正确B、错误正确答案：B11、液体介质的冲击击穿场强高于工频击穿场强。
( )A、正确B、错误正确答案：A12、固体电介质不均匀电场的击穿电压高于均匀电场的击穿电压。
( )A、正确B、错误正确答案：B13、在不影响设备运行的条件下，对设备状况连续或定时自动地进行监别，称为在线能期( )A、正确B、错误正确答案：A14、不论在均匀电场中还是不均匀电场中，随着温度的上升，冲击击穿电压均单调地稍有下降。
( )A、正确B、错误正确答案：A15、当电子与气体分子碰撞时，可能会发生电子与中性分子相结合而形成负离子的情况，这种过程称为附着效应。
高电压技术实验指导书(学生用)
实验一．电介质绝缘特性及电击穿实验一．实验目的：观察气隙击穿、液体击穿以及固体沿面放电等现象及其特点，认识其发展过程及影响击穿电压的各主要因素，加深对有关放电理论的理解。
二．预习要点：概念：绝缘；游离；电晕；电子崩；流注；先导放电；自持放电；滑闪放电；沿面放电；小桥；电击穿；热击穿。
判断：空气是绝缘介质；纯净液体的击穿是电击穿，非纯净液体的击穿是热击穿，绝缘油的击穿电压受油品、电压作用时间、电场分布情况及温度的影响较大，电弧会使油分解并产生炭粒；沿面放电是特殊的气体放电，分三个阶段，沿面闪络电压小于气隙击穿电压。
推理：变压器油怕受潮；油断路器有动作次数的限制；相关知识点：电场、介质极化、偶极子、介电常数、Paschen定律、Townsend理论、流注理论、伏秒特性、大气过电压、内部过电压。
三．实验项目：1．气体绝缘介质绝缘特性及电击穿实验⑴．电极形状对放电的影响①．球球间隙②．针板间隙③．针针间隙⑵．电场性质对放电的影响①．工频交流电场②．直流电场⑶．极性效应①．正针负板②．负针正板2．液体绝缘介质绝缘特性及电击穿实验⑴．导电小桥的观察⑵．抗电强度的测试3．固体绝缘介质绝缘特性及电击穿实验⑴．刷状放电的观察⑵．滑闪放电的观察⑶．沿面闪络的观察四．实验说明：1．气体绝缘特性：⑴．气体在正常情况下绝缘性能良好（带电粒子很少）；⑵．气体质点获得足够的能量（大于其游离能）后，将会产生游离，生成正离子和电子；⑶．气体质点获得能量的途径有：粒子撞击、光子激励、分子热碰撞；⑷．气隙中除了有气体质点游离产生的带电粒子外，还存在金属电极表面的逸出电子；⑸．气隙加上电场，气隙中的带电粒子将顺电场方向加速运动，造成大量的粒子碰撞，但产生气体质点游离的撞源粒子是电子；⑹．气隙上的电场足够强时，撞击游离产生的电子又会成为撞源粒子，从而形成电子崩；⑺．气隙之间存在的大量带电粒子会形成空间电荷区，空间电荷的存在会改变气隙间的电场分布；⑻．气隙在强电场作用下，产生强烈游离，并发展到自持放电，气隙就被击穿。
高电压技术判断复习题(附答案)
高电压技术判断复习题（附答案）一、判断题（共100题，每题1分，共100分）1、输电线路防雷性能的优劣，工程上主要用雷击跳闸率和绕击率两个指标来衡量。
()A、正确B、错误正确答案：B2、交流电压下，电介质的能量损耗与电源频率成正比。
(）A、正确B、错误正确答案：A3、环境湿度对固体介质表面电阻没有影响。
(）A、正确B、错误正确答案：B4、波阻抗是耗能元件，它从电源吸收能量。
( )A、正确B、错误正确答案：B5、电压直角波流经并联电容后，波形将变成衰减的直线波形。
()A、正确B、错误正确答案：B6、所谓内部过电压的倍数是内部过电压的幅值与电网工频线电压幅值的比值。
（）A、正确B、错误正确答案：B7、避雷线的保护角愈大，避雷线就愈不能可靠地保护导线免遭雷击。
()A、正确B、错误正确答案：A8、在一般情况下，220kV及以下的电网中需要采取特殊措施来限制工频电压升高。
（）B、错误正确答案：B9、输电线路的防雷措施中，对同塔双回供电需要采用平衡绝缘方式。
()A、正确B、错误正确答案：B10、阀式避雷器的保护比等于避雷器的残压与灭弧电压之比。
保护比越大，表明残压低或灭弧电压高，意味着绝缘上受到的过电压小，而工频续流又能很快被切断，因而该避雷器的保护性能越好。
()A、正确B、错误正确答案：B11、强电场作用下，电介质中存在的气隙等杂质发生局部放电，这种局部放电属非完全击穿，并不立即形成贯穿性放电通道。
( )A、正确B、错误正确答案：A12、三相线路的塔顶遭受雷击，导线与避雷线之间的耦合系数越小越易发生闪络。
( )A、正确B、错误正确答案：A13、空载长线电容效应属于空载线路合闸过电压的影响因素。
（）A、正确B、错误正确答案：A14、电场作用下，液体介质的纤维形成“小桥”,不会影响介质的击穿电压。
()A、正确B、错误正确答案：B15、冲击电压下气隙的击穿电压值指长时间作用在气隙上能使其击穿的最低电压。
()B、错误正确答案：B16、35kV及以下线路，因其绝缘强度相对较弱，装设避雷线提高线路的可靠性的效果不大，一般不需全线架设避雷线。
高电压技术第一篇复习题
一、选择题1、流注理论未考虑（ D ）的现象。
（P24第6行）A．电荷畸变电场B．碰撞游离 C．光游离 D．表面游离2、电晕放电是一种（Ｂ）。
（P27）A．非自持放电B．自持放电C．电弧放电 D．均匀场中放电3、滑闪放电是以介质表面的放电通道中发生（Ｂ）为特征。
A．光游离 B．热游离C．极化 D．碰撞游离（P43倒9行）4、在高气压下，气隙的击穿电压和电极表面（ B ）有很大关系。
A．面积 B．粗糙度 C．电场分布 D．形状5.先导通道的形成是以（ C ）的出现为特征。
（P34，7行）A. 碰撞游离B. 表面游离C. 热游离D. 光游离6、电介质的击穿强度按（ B ）顺序降低。
A.固体、气体、液体B.固体、液体、气体C.气体、液体、固体D.液体、气体、固体7、SF6气体具有较高绝缘强度的主要原因之一是( D )。
A．无色无味性B．不燃性C．无腐蚀性D．电负性8、以下哪个不是发生污闪最危险的气象条件？( D )A.大雾B.毛毛雨C.凝露D.大雨9下列因素中，明显影响离子式极化的是（D ）A. 频率B. 气压C. 湿度D. 温度10、在极不均匀电场中，正极性击穿电压比负极性击穿电压（A）P33-36页A.小B.大C.相等D.不确定11、电介质在受潮或受污染后，其相对介电常数将( A )A.变大B.变小C.不变D.不确定12、SF6气体具有较高绝缘强度主要原因之一是( D ) P69页A.无色无味性B.不燃性C.无腐蚀性D.电负性13、极化时间最短的是( A )P1-3页A.电子位移极化B.离子位移极化C.转向极化D.空间电荷极化14、不均匀的绝缘试品，如果绝缘严重受潮，则吸收比K将（ C ）P131A．远大于1 B．远小于1C．约等于1 D．不易确定二、是非题（T表示正确、F表示错误）（T ）1、在大气压力下，空气间隙击穿电压与阴极材料无关。
（ F ）2、试品绝缘状况愈好，吸收过程进行的就愈快。
（ F ）3、用作高压电气设备的绝缘材料，希望其相对介电常数大。
高电压绝缘技术
在气体间隙中形成一条导电性很高的通道，气体失去了绝缘能力，气体这种由绝缘状态突变为良好导电状态的过程，称为击穿。
反之，就可以取得绝缘的效果。
2、液体介质的击穿对液体的击穿可分为两种情况。
对于纯净的介质，其击穿强度很高。
在高电场下发生击穿的机理有各种理论，主要分为电击穿理论和气泡击穿理论，前者以液体分子由电子碰撞而发生游离为前提条件，后者则认为液体分子由电子碰撞而发生气泡，或在电场作用下因其他原因发生气泡，由气泡内气体放电而引起液体介质的热击穿。
3、固体介质的击穿固体介质的击穿电压与外施电压作用长短有密切关系，其击穿电压随电压作用时间的缩短而迅速上升到其上限——固有击穿电压。
固体介质一旦击穿后，便丧失了绝缘性能，有了固有导电通道，即使去掉外施电压，也不像气体、液体介质那样能自己恢复绝缘性能，固体介质这类绝缘称为非自恢复绝缘。
固体介质的击穿可分为电击穿、热击穿、电化学击穿。
（1）电击穿在强电场作用下，介质内的少量自由电子得到加速，产生游离碰撞，使介质中带电质点数目增多，导致击穿，这种击穿称为电击穿。
其特点是：击穿过程极短，为10-6~10-8s；击穿电压高，介质温度不高；击穿场强与电场均匀程度关系密切，与周围环境温度无关。
（2）热击穿当固体介质受到电压作用时，由于介质中发生损耗引起发热。
当单位时间内介质发出的热量大于发散的热量时，介质的温度升高。
而介质具有负的温度系数，这就使电流进一步增大，损耗发热也随之增大，最后温度过高导致绝缘性能完全丧失，介质即被击穿。
这种与热过程相关的击穿称为热击穿当绝缘原来存在局部缺陷时，则该出损耗增大，温度升高，击穿就易发生在这种绝缘局部弱点出。
热击穿的特点是：击穿与环境有关，与电压作用时间有关，与电源频率有关，还与周围媒介的热导、散热条件及介质本身导热系数、损耗、厚度等有关。
击穿需要较长时间，击穿电压较低。
（3）电化学击穿电气设备在运行了很长时间后（数十小时甚至数年），运行中绝缘受到电、热、化学、机械力作用，绝缘性能逐渐变坏，这一过程是不可逆的，称此过程为老化。
高电压技术课后题答案知识总结
第一章电介质的极化、电导和损耗第二章气体放电理论1)流注理论未考虑的现象。
表面游离2)先导通道的形成是以的出现为特征。
C- C．热游离3)电晕放电是一种。
A--A．自持放电4)气体内的各种粒子因高温而动能增加，发生相互碰撞而产生游离的形式称为C--C.热游离5)以下哪个不是发生污闪最危险的气象条件？D-D.大雨6)以下哪种材料具有憎水性？A--A.硅橡胶20)极性液体和极性固体电介质的相对介电常数与温度和电压频率的关系如何？为什么？极化液体相对介电常数在温度不变时，随电压频率的增大而减小，然后就见趋近于某一个值，当频率很低时，偶极分子来来得及跟随电场交变转向，介电常数较大，当频率接近于某一值时，极性分子的转向已经跟不上电场的变化，介电常数就开始减小。
在电压频率不变时，随温度的升高先增大后减小，因为分子间粘附力减小，转向极化对介电常数的贡献就较大，另一方面，温度升高时分子的热运动加强，对极性分子的定向排列的干扰也随之增强，阻碍转向极化的完成。
极性固体介质的相对介电常数与温度和频率的关系类似与极性液体所呈现的规律。
21)电介质电导与金属电导的本质区别为何？１）带电质点不同：电介质为带电离子（固有离子，杂质离子）；金属为自由电子。
２）数量级不同：电介质的γ小，泄漏电流小；金属电导的电流很大。
３）电导电流的受影响因素不同：电介质中由离子数目决定，对所含杂质、温度很敏感；金属中主要由外加电压决定，杂质、温度不是主要因素。
22)简要论述汤逊放电理论。
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eαd 个。
假设每次电离撞出一个正离子，故电极空间共有（eαd －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（eαd －1）个正离子在到达阴极表面时可撞出γ（eαd －1）个新电子，则( eαd -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αd电子，则放电达到自持放电。
高电压技术：2.3 液体电介质的击穿
杂质形成小桥所需的时间，比气体放电所需时间长，因此油 间隙的冲击击穿强度比工频击穿强度要高得多。极不均匀电场 中冲击系数约为1.4~l.5，均匀场中可达2或更高。
-1.2/50μs波 +1.2/50μs波
工频电压
稍不均匀电场中变压器油的击穿电压与间距的关系
24
（5）电压作用时间的影响
• 电压作用时间很短时（小 于毫秒级）,击穿电压随时 间变化的规律与气体相似.
3 工程液体的“小桥”击穿：杂质（多数介电常数较大）极 化，并沿电场方向排列→沿杂质通道泄漏电流增大，使水分 汽化、液体分解→气泡电离、膨胀，形成“小桥” →沿“小 桥”击穿
13
纯净的液体介质：击穿过程与气体击穿的过程很相似，但 其击穿场强高（很小的均匀场间隙中可达到1MV/cm） 工程用的液体介质：击穿场强很少超过300kV/cm，一般 在200kV/cm~250kV/cm的范围内（以上击穿场强值均指在 标准试油杯中所得数据）
变压器油中水分含量为31×10-6时的Ub与d的关系
22
规律：油的击穿强度随油体积的
增加而明显下降。
原因：间隙中缺陷(即杂质)出现
的概率随油体积的增加而增大。
不能将实验室中对小体积 油的测试结果，直接用于 高压电气设备绝缘的设计
高电压技术考试题含答案
高电压技术考试题含答案一、判断题（共100题，每题1分，共100分）1.杂质含量增大（介质的含水量），液体电导和固体体积电导明显减小。
(A、正确B、错误正确答案：B2.经耐受105℃的液体介质浸渍过的纸、纸板、棉纱等属于B级绝缘材料。
()A、正确B、错误正确答案：B3.球隙测压器是唯一能直接测量高达数兆伏的各类高电压峰值的测量装置。
(A、正确B、错误正确答案：A4.两根导线靠得越近，导线间的耦合系数就越大。
( )A、正确B、错误正确答案：A5.在不影响设备运行的条件下，对设备状况连续或定时自动地进行监别，称为在线能期( )A、正确B、错误正确答案：A6.工程上有时要设法通过增加绝缘电阻以改普电压分布。
(）A、正确B、错误正确答案：B7.亲水性介质的表面电导通常大于憎水性介质。
(，A、正确B、错误正确答案：A8.测量变压器绝缘电阻和吸收比(或极化指数),是检查变压器绝缘状态相对比较的复杂方法。
( )A、正确B、错误正确答案：B9.电压互感器铁磁谐振过电压属于操作过电压。
（）A、正确B、错误正确答案：B10.采用固体电介质作电气设备的内部绝缘，长时间工作不会发生老化现象。
()A、正确B、错误正确答案：B11.在不均匀电场中增加介质厚度可以明显提高击穿电压。
()A、正确B、错误正确答案：B12.油隙绝缘中，电极表面加覆盖层能提高击穿电压的原因是：限制泄漏电流和杂质小桥的形成。
( )A、正确B、错误正确答案：A13.中性和弱极性液体和固体介质损耗大小随温度的升高而升高。
(）A、正确B、错误正确答案：A14.污闪电压将随表面电导率的增大而增大。
( )A、正确B、错误正确答案：B15.重合闸过电压不是合闸过电压中最严重的一种。
（）A、正确B、错误正确答案：B16.当气隙距离不很大(S<0.5m)时，沿面闪络电压大体上与沿面闪络距离成正比。
( )A、正确B、错误正确答案：A17.变电所中变压器到避雷器的最大允许电气距离与变压器的冲击耐压值成正比。
高电压技术判断题库+参考答案
高电压技术判断题库+参考答案一、判断题（共100题，每题1分，共100分）1、电介质中电导的影响因素由离子数目决定，对所含杂质、温度都很敏感。
(）A、正确B、错误正确答案：A2、雷电冲击的极性效应比操作冲击显著。
( )A、正确B、错误正确答案：B3、国际国家标准规定高电压测量误差在±5%以内。
( )A、正确B、错误正确答案：B4、金属氧化物避雷器的特点包括成本高、运行维护费用低。
()A、正确B、错误正确答案：B5、折射电压高于入射电压时电压为负反射。
( )A、正确B、错误正确答案：B6、谐振过电压的严重性既取决于它的幅值，也取决于它的持续时间。
（）A、正确B、错误正确答案：A7、电介质的电导随温度升高而增加，金展材料的电导随温度升高而降低。
（A、正确B、错误正确答案：A8、测量绝缘电阻吸收比(或极化指数)时，应用绝缘工具先将高压端引线接通试品，然后驱动兆欧表至额定转速，同时记录时间；分别读取15s和60s(或1min和10min)时的绝缘电阻后，先停止兆欧表转动，再断开兆欧表与试品高压连接线，将试品接地放电。
()A、正确B、错误正确答案：B9、相色谱分析试验能有效发现某些突发性故障，例如匝间短路。
()A、正确B、错误正确答案：B10、工频和直流电压下的沿面闪络电压低于冲击电压。
( )A、正确B、错误正确答案：A11、用球隙测量高电压时，需要采用空气相对密度校正其击穿电压不必考虑湿度的影响。
( )A、正确B、错误正确答案：A12、彼德逊法则适合波在该节点有多次折、反射过程。
( )A、正确B、错误正确答案：B13、固体电介质不均匀电场的击穿电压高于均匀电场的击穿电压。
( )A、正确B、错误正确答案：B14、阀式避雷器的特性参数中的冲击放电电压指的是在标准雷电冲击波下的放电电压的下限。
( )A、正确B、错误正确答案：B15、SF6的极性效应与空气间隙相同，击穿电压负极性低于正极性。
()A、正确B、错误正确答案：B16、表征绝缘子表面的污秽度的“等值附盐密度”指的是每平方厘米表面所沉积的等效氢氧化钠(NaOH)毫克数(mg/cm2)。
高电压技术部分知识点复习
《高电压技术》部分知识点复习第一部分 高电压绝缘及其试验（1-6章）重点：高压绝缘中电介质的电气特性及高压设备的绝缘预防性试验。
气体的绝缘特性1、汤逊理论：（气体伏安特性）基本理论，带电粒子产生的条件，：外界加入的能量大于或等于电离能。
产生的方式：碰撞电离，光电离、热电离、表面电离、负离子的形成。
去游离条件，：去游离的方式：带电质点受电场力的作用流入电极中和电量；带电质点的扩散、带电质点的复合。
’电子崩的发展规律：气体发生撞击电离，电离出来的电子和离子在场强的驱引下又加入到撞击电离过程，于是，电离过程就像雪崩一样增长起来。
及自持放电条件，：汤逊理论的局限性：δS>0.26cm,气隙击穿电压与按汤森德理论计算出来的数值差异较大。
对δS 较大时的很多气隙放电现象无法解释。
比如放电形式、阴极材料、放点时间。
汤逊理论适用范围。
：低气压、短间隙的情况和较均匀场中。
2、不均匀场放电特性：流注理论，：由初崩中辐射出的光子，在崩头、崩尾外围空间的局部强场中衍生出二次电子崩并汇合到主崩通道中来，使主崩通道不断向前、后延伸的过程。
电子崩的发展规律：有效电子(经撞击电离)→电子崩(畸变电场)→发射光子(在强电场作用下)→产生新的电子崩(二次崩) →形成混质通道(流注)→由阳极向阴极(阳极流注)或由阴极向阳极(阴极流注)击穿.及自持放电条件：δS>0.26cm,即产生流注的条件，适用范围：δS>0.26cm 的均匀电场和不均匀电场各种电压作用的放电特性：放电时延的定义：从电压达到U0的瞬时起，到气隙完全被击穿为止的时间，u 50%在何处：气隙被击穿的概率为50%的冲击电压峰值，接近伏秒特性带的最下边缘。
3.、提高抗电强度的措施：改善电场分布、采用高度真空、增大气压、采用耐电强度高的气体。
4、沿面放电的三个阶段及提高沿面放电电压的措施：电晕放电、刷形放电、滑闪放电措施：屏障、屏蔽、加电容极板、消除窄气隙、绝缘表面处理、改善局部绝缘体的表面电阻率、强制固定绝缘沿面各点的电位、附加金具、阻抗调节。
高电压技术客观题题库及答案
《高电压技术》客观题题库及答案一、单选题1 .泄漏电流试验中的放电管F,当回路中出现危及微安表的稳态电流时，它能迅速0(,使微安表短路，好像一个自动切合的刀闸。
A、放电B、B充电C、验电答案：A2 .在套管法兰附近加大直径是为了0,提高沿面放电电压。
A、减小体积电容B、增大固体绝缘表面电阻系数C、提高套管导电性能答案：A3 .油进一步氧化，当酸性物浓度达一定程度时，便产生加聚和缩聚作用，生成中性的高分子树脂质及沥青质，同时析出水分。
此为绝缘油老化的过程的()期。
A、AB、BC、C答案：C4 .()的特征主要表现为：介质失去弹性、变硬、变脆，发生龟裂；机械强度降低；介质变软、发黏；介质的电气性能下降。
A、电老化B、热老化C、环境老化答案：B5 .固体介质在不均匀受潮的情况下还会因受潮部分介电常数的增大而使电场发生畸变，这也将造成介质绝缘性能0oA、降低B、升高C、不变答案：A6 .()主要对暴露在户外大气条件下的有机绝缘物影响较大，如导线绝缘、有机合成绝缘子等。
A、电老化B、热老化C、环境老化答案：C7 .油中含有气体时，其工频击穿电压随油的压力增大而0oA、降低B、升高C、不变8 .在进行介损测量时，我们不仅要关注介损测量值是否满足规程要求，同时要关注电容量变化率超过（）A、百分之二B、百分之五C、百分之八答案：C9 .在进行直流耐压试验的同时，可通过测量（）来观察绝缘内部集中缺陷A、泄漏电流B、绝缘电阻C、电压答案：A10 .不属于破坏性试验的是（）Ax交流耐压B、直流耐压C、介损试验答案：C11 .兆欧表的接线端子有L、E和G三个，当测量电气设备绝缘电阻时0接地。
A、G端子B、E端子C、L端子答案：B12 .当液体的净度及温度增高时，将使电压作用时间对击穿电压影响。
A、减小B、增加C、不变答案：A13 .泄漏电流试验中的电容器C数值可为()。
(150~300V)A、0.8~20FB、0.9-20FC、0.5~20F答案：C14 .下列因素中，明显影响离子式极化的是()oAv频率B、湿度C∖温度答案：C15 .不属于介质损耗基本形式的是()。
高电压技术_第3章_液体和固体介质的电气特性
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高电压技术
第三章 液体和固体介质的电气特性
第一节 液体和固体介质的极化、电导和损耗
二．电介质的极化
1. 极化的概念和相对介电常数
① 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。
实验显示，加同样大小直流电压U
极板中为真空时：极板上电荷量 为Q0；
介电常数越大，表明介质越容易极化
气体分子间的距离很大，密度很小，气体的极化率很小， 一切气体的相对介电常数都接近1，液体和固体多在2～6 之间（表3-1）。
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第三章 液体和固体介质的电气特性
第一节 液体和固体介质的极化、电导和损耗
2. 电介质极化的种类
⑴ 电子式极化
极化机理
极化机理 无外电场时：晶体的正、负 离子对称排列，各个离子对 的偶极矩互相抵消，故平衡 极矩为零。 在出现外电场后：正、负离 子将发生方向相反的偏移， 使平均偶极矩不再为零，介
质呈现极化。
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第三章 液体和固体介质的电气特性
第一节 液体和固体介质的极化、电导和损耗
离子式极化的特点 ① 离子式极化存在于一些固体无机化合物中，如云母， 陶瓷等； ② 极化需要的时间极短10-15s，εr与电源频率无关； ③ 极化具有弹性，不产生能量损耗。
极化机理 无外电场时：极性分子的 偶极子因热运动而杂乱无 序的排列着，宏观电矩为 零，整个介质对外不表现 出极性； 在出现外电场后：杂乱的 偶极子将沿电场方向转动， 有规则的排列，显示出极 性。介质内部电场与外加 电场相反。
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第三章 液体和固体介质的电气特性
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2.4 组合绝缘的特性
电气设备内部绝缘结构中常用液体与固 体介质构成组合绝缘
油—屏障绝缘 油纸绝缘
组合绝缘强度不仅取决于所用介质的绝 缘强度，还与介质的互相配合有关
2.4.1 油—屏障绝缘与油纸绝缘的特点
油—屏障绝缘
以油为主要绝缘介质，散热、冷却作用好 屏障的作用：改善油间隙中电场分布和阻止杂质小 桥的形成 广泛用于变压器中 屏障的总厚度不宜取得过大（否则可能引起油中场 强增高）
屏蔽电极的均压原理1（均压环）
工程中应 用很多！
屏蔽电极的均压原理2（均压环）
a:只考虑对地电容CE b:只考虑对导线电容CL c:同时考虑CE和CL
工程中应 用很多！
pause
2.6 电力系统过电压与绝缘配合
过电压（over voltage）
电气设备上出现的高于工作电压的电压
按来源形式分类
绝缘油的老化（氧化、温度》》》油枕） 户外绝缘应能耐受日晒雨淋 湿热区域使用的要有抗生物特性
材料的相容性
绝缘与导体之间（化学反应、相容）
支柱绝缘子内屏蔽
330kV绝缘子柱
330kV及以上的悬式绝缘子串 一般也装有均压环 绝缘子数决定于线路所要求 的绝缘水平： 35kV-3片 110kV-7片 200kV-13片 330kV-19片 500kV-28片
气隙的产生
制造过程：浇注、挤压成型等 绝缘与电极接触不良
2.3.3.1 局部放电的等值电路
Cm>>Cg>>Cb
Cb ug u C g Cb
1、微量压降
2、电流脉冲
放电前后，间隙g两端的电压变化为(Ug-Ur) C m Cb 对间隙g放电的电容量为： C g C m Cb
C m Cb 真实放电量Δqr为： q r 不可测！ C g C C U g U r C g C b U g U r m b
2.2.3 减小杂质影响的措施
过滤 防潮（呼吸器） 祛气（真空注油） 用固体介质减小油中杂质的影响
覆盖层：限制泄漏电流/电缆纸、黄蜡布或漆膜 绝缘层：覆盖层厚度增大，本身承担一定电压 屏障：既阻止杂质“小桥”的形成，又能改善 间隙中电场均匀度（最佳位置、厚度）-应用广 泛 ？？？屏障多了好还是少了好？？？
油纸绝缘
液体介质用作充填固体绝缘中气隙的浸渍剂 固体介质为绝缘的主体 油纸绝缘的击穿强度很高，但散热比较困难 油纸绝缘的直流击穿场强比交流击穿场强高得多
1—粘浸渍电缆 2—充油电缆
对同一油纸绝缘，直 流耐电强度明显高于交 流！ 用于交流的油纸绝缘 一定能用于直流，反之 则不然！
直流电压下短时击穿场强约为交流时二倍以上，其长时间 击穿场强则为交流时三倍以上 直流电压下，油与纸中的场强分配比交流时合理 在电压长时间作用下，油纸绝缘直流局放的危害性比交流 时小
技术
过电压
经济
投资费用
维护费用 绝缘耐受特性 限压装置特性 事故损失费用
绝缘水平
2.6.1 电力系统过电压简介
雷电过电压 直击雷过电压：直击输电线路等，被击物 流过雷电流 感应雷过电压：雷击输电线路附近的地面
一般不会超过500kV
2.6.1 电力系统过电压简介
雷电过电压
直击雷过电压
2.5.3机械力的影响
机械应力对绝缘老化的速度有很大影响
固体介质内产生裂痕或气隙导致局部放电 举例：
瓷绝缘子的老化 悬式绝缘子串中靠近铁塔悬挂点的最易损坏 电机绕组机械力作用，使绝缘受到损伤
温度突变产生内部应力
突然降雨使瓷表面骤冷，在其内部产生应力
2.5.4 环境的影响
环境条件对绝缘的老化有很大的影响
工作温度超过规定值时，介质迅速劣化， 寿命大大缩短（1/2）
A级：8℃规则(油—屏障和油纸绝缘属A级) B级：10℃规则(大电机绝缘用云母制品属B级) H级：12℃规则（干式变压器等）
2.5.2 介质的电老化
局部放电 固体介质耐受局部放电的性能存在差别
抗电老化的性能是不同的（有机/无机） 绝缘设计时必须选择合适的工作场强
直击输电线路等，雷电流流过被击物（<60米）
感应雷过电压
雷击输电线路附近的地面,通过电磁耦合 一般不会超过500kV
内部过电压
暂时过电压:持续时间长 操作过电压:持续时间短，<0.1s 操作过电压一般不超过相电压的3.5倍
感应雷过电压 大气过电压 直击雷过电压 空载长线电容效应 工频过电压不对称短路 突然甩负荷 暂时过电压 线性谐振 过电压 谐振过电压参数谐振 内部过电压 铁磁谐振 间歇性弧光接地 合闸空载线路 操作过电压 切除空载线路 切除空载变压器
电容套管 油纸绝缘的高压电流互感器
改变绝缘材料的形状以改善电场分布
GIS中环氧盘形绝缘子沿面电场分布
金属外壳
2.5 绝缘的老化
绝缘老化：不可逆的劣化！
固体和液体介质在长期运行过程中会发生一些物 理变化和化学变化，导致其机械和电气性能劣化
绝缘老化的原因
电的作用 热的作用 机械力的作用 水分、氧化和射线 微生物的作用等
视在放电量Δq=放电时试品上电压变化ΔU╳试品电容
Cb C g q U C m Cb C g
Cb Cb 绝缘上的电压变化： U U g U r U g U r Cb C m Cm
q UCm
q Cb U g ห้องสมุดไป่ตู้ r
外部过电压（雷电过电压）：雷云放电 内部过电压：在电力系统内部，由于断路器的操作 或系统发生故障，使系统参数发生变化，引起电网 电磁能量的转化或传递
过电压的幅值要比工作电压高出许多（几倍） 过电压对电力系统绝缘水平起着决定性作用 必须采取必要的限制过电压的措施
绝缘水平与绝缘配合
发电机定子绕组端部绝缘局部放电实测波形
2.3.3.3提高局部放电电压的措施
各种材料耐受局放的性能不同
无机材料有较强的耐局放性能：陶瓷、云母 有机材料耐局放的性能较差：塑料
提高绝缘局部放电电压的措施
尽量消除气隙或设法减小气隙的尺寸：钢管油 压电缆 设法提高空穴的击穿场强：用液体介质或高耐 电强度的压缩气体充填空穴
累积效应
固体介质在冲击电压多次作用下，局部损伤 会逐渐扩大，致使其击穿电压Un有可能低于 单次冲击电压作用时的击穿电压U1 有机材料
2.3.2 热击穿
是一个热不平衡的过程
介质损耗导致发热和温度升高 温度升高加剧损耗和发热 发热与散热相等，达到平衡温度 发热大干散热，温度不断上升，造成热破坏
2.5.1 电介质的热老化
高温下，短时间内就能发生明显的损坏 热老化
温度比短时允许温度低，但作用时间长时， 绝缘性能发生的不可逆的变化
绝缘的温度越高，老化越快，寿命越短 不同介质材料的耐热性不同
耐热等级 最高允许工作温度
O级：90℃ A级：105℃ E级：120℃ B级：130℃ F级：155℃ H级：180℃ C级：>180℃
热击穿所需时间较长（几小时~几分钟）
工频lmin耐压不能考验热击穿特性 （5~10）
随外加电场频率的增加，热击穿的几率 增大（极化：直流、工频，高频）
2.3.3 电化学击穿
介质长期加电压引起介质劣化而导致击穿强度 下降 局部放电导致绝缘劣化
介质内气隙的局部放电（Partial Discharge，简称PD） PD产生活性气体如O3、NO、NO2等对介质将产生氧化和 腐蚀作用 带电粒子对介质表面的撞击，也会使介质受到机械的损伤 和局部的过热
2.4.2 多介质系统中的电场
U E1 1 d1 / 1 d 2 / 2
U E2 2 d1 / 1 d 2 / 2
2.4.3 电场调整的方法
组合绝缘结构的电场调整
用分阶绝缘的方法来降低电力电缆缆芯附近 的场强 在不同绝缘厚度处夹入不同长度的导电箔作 为电容极板，调整电场
2.3 固体介质的击穿
固体介质的固有击穿强度比液体和气体介质高 特点：
击穿场强与电压作用的时间有很大关系 一旦击穿，绝缘无法自行恢复
1年=31536000s
2.3.1 电击穿
电击穿过程与气体中相似，电离足够强 时破坏介质晶格结构导致击穿 体积效应
由于材料的不均匀性，导致击穿场强分散性 很大；加大试样的面积或体积，使材料弱点 出现的概率增大，会使击穿场强降低
绝缘水平（绝缘强度）
电气设备能承受的试验电压值 通过耐压试验予以确认（交流、直流、冲击）
绝缘配合
最终目的：确定电气设备的绝缘水平 综合考虑电气设备在电力系统中可能承受的各种电 压（工作电压和过电压）、限压保护装置的特性以 及设备绝缘对各种作用电压的耐受特性，合理地确 定设备必要的绝缘水平，以使设备的造价、维修费 用和设备绝缘故障引起的事故损失，达到在经济上 和安全运行上总体效益最高的目的
2.2 液体介质的击穿
• 应用广泛，作为设备的内绝缘
• 绝缘 • 灭弧 • 散热
• 纯净的液体介质击穿场强比气体高得多 （1MV／cm） • 工程用的液体介质击穿场强很少超过 300kV／cm • 击穿机理
• 理想：与气体类似 • 工程：小桥理论
2.2.1 液体介质的击穿机理（小桥理论）
工程应用的液体介质不可避免地存在气泡或杂 质如水分、悬浮的固体纤维等 气泡或杂质在电场作用下，在电极间排列搭成 电导性较强的“小桥”
2.6.1.1 空载长线的电容效应引 起的工频过电压
电容效应
在集中参数L、C串联电路中，如果容抗大于 感抗，即1/ω C>ω L，那么电路中将流过容 性电流。电容上的电压等于电源电势加上电 容电流流过电感造成的电压降，这种电容电 压高于电源电势的现象，称为电容效应。