高电压技术教案第五章PPT演示文稿
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高电压技术第五课讲稿课件
总结词
掌握高电压控制基本原理方法
详细描述
高电压控制高电压技术重应之一。通过控制高电压幅值、波形相位等参数，可实现高电压产生、传输利。常高电压控制技术包括脉冲调制技术、开关电源技术、高压直流输电技术等。
解高电压安全管理原则措施
总结词
高电压安全管理保障设备员安全重手段。需建立完善安全管理制度，加强设备维护检修，提高员安全意识技能水平，确保高电压设备安全运行。
4. 第四问题，高电压技术现代电力工业发展着重影响。随着电力需求断增长电力传输距离断增加，高压输电已经成现代电力工业中可或缺一部。高电压技术能够提高电力传输效率稳定性，降低传输损耗，提高电力系统安全性可靠性。高电压技术也新能源并网、智能电网建设等方面提供重技术支持保障。
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高电压技术第五课讲稿课件
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目录
CONTENTS
高电压技术概述高电压产生与传输高电压防护与控制高电压技术电力系统中应实验与实践习题与思考
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01
高电压技术概述
绝缘子高电压传输重设备，负责保持输电线路绝缘性能。
绝缘子
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03
高电压防护与控制
总结词
解高电压危害，掌握防护措施
详细描述
高电压可能设备体造成严重危害，如电击、电弧、电火花等。因此，需采取效防护措施，如绝缘、接、隔离等，保障设备员安全。
高电压技术概要PPT课件
• 技术参数
• ◆ 额定输入电压：AC220V±10%ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 50Hz±0.5Hz
◆ 额 定 输 出 电 压 ： 60 ～ 400KV ◆ 额 定 输 出 电 流 ： 2 ～ 10mA ◆ 纹 波 系 数 ： ＜ 1% ◆ 高 压 指 示 误 差 ： ＜ 2% ◆ 电 流 指 示 误 差 ： ＜ 2%
高电压技术
• 通常采用高压试验变压器或其串级装置来产生。
• 对电缆、电容器等电容量较大的被试品，可采用串联谐振 回路来获得试验用的工频高电压。
• 工频高压装置是高压试验室中最基本的设备，也是产生其 他类型高电压的设备基础部件。
高电压技术
三峡电力职业学院动力工程系
（一）高压试验变压器——6特点
试验变压器本身应有很好的绝缘，但绝缘裕度小 试验过程中要严格限制过电压。 例如：500～750kV试验变压器的绝缘五分钟试验电压仅 比其额定电压高10％～15％。
高电压技术
三峡电力职业学院动力工程系
试验变压器与连续运行时间不长，发热较轻，因而不需要 复杂的冷却系统。
漏抗大，短路电流较小，可降低机械强度方面的要求。
输出电压波形很难完美，需要采取措施加以修正。
高电压技术
三峡电力职业学院动力工程系
试验变压器的接线与结构示意图如5－1。
高电压技术
三峡电力职业学院动力工程系
高电压技术
一、直流高电压的产生
三峡电力职业学院动力工程系
• 将工频高电压经高压整流器而变换成直流高电压。
• 利用倍压整流原理制成的直流高压串级装置（或称串级直 流高压发生器)能产生出更高的直流试验电压。
高电压技术
三峡电力职业学院动力工程系
直流高压发生器
高电压技术实验教学ppt课件
阻尼电阻：为了防止杂散电感和对地分布的杂散电容引 起高频振荡，电路中分布放置了阻尼电阻rd，一般每级 为5Ω－25Ω。若级数为n，阻尼电阻的串联总值nrd称作 为Rd。Rd也起着调节波前时间的作用，但在放电时它与 Rt会造成分压，使输出的电压有所降低。
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42
发生器电压效率 ŋ＝[C1/(C1＋C2)][Rt/(Rd＋Rt)]
减），泄漏电流稳定
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12
试验特点：
所加直流电压较高，可以发现一些兆欧表不能发现的 缺陷
直流电压逐渐升高，可观察电流与电压关系的线性度 线性刻度，能精确读取
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13
实验二 介质损耗角正切的测量
西林电桥的基本原理 存在外界电磁场干扰时的测量 测试功效 注意事项
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臂之间有电场的影响，可看
作其间有杂散电容Cs。由于 低压臂的电位很低，Cx和CN 的电容量很小，如CN一般只 有50100pF，杂散电容Cs的 引入，会产生测量误差。若
附近另有高压源，其间的杂
散电容Cs1会引入干扰电流iS， 也会造成测量误差
需要屏蔽，消除杂散电容的
影响
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西林电桥的基本回路
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26
实验四 直流高压试验
➢ 在被试品的电容量很大的场合，用工频交流高电压进行 绝缘试验时会出现很大的电容电流，这就要求工频高压 试验装置具有很大的容量，这时常用直流高电压试验来 代替工频高电压试验。
➢ 工频高电压-整流器-直流高压，倍压整流-直流高压串级 装置-更高直流电压。
Hale Waihona Puke 完整编辑ppt无效
局部损坏
小部分绝缘的老化劣化
个别绝缘弱点
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42
发生器电压效率 ŋ＝[C1/(C1＋C2)][Rt/(Rd＋Rt)]
减），泄漏电流稳定
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12
试验特点：
所加直流电压较高，可以发现一些兆欧表不能发现的 缺陷
直流电压逐渐升高，可观察电流与电压关系的线性度 线性刻度，能精确读取
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13
实验二 介质损耗角正切的测量
西林电桥的基本原理 存在外界电磁场干扰时的测量 测试功效 注意事项
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臂之间有电场的影响，可看
作其间有杂散电容Cs。由于 低压臂的电位很低，Cx和CN 的电容量很小，如CN一般只 有50100pF，杂散电容Cs的 引入，会产生测量误差。若
附近另有高压源，其间的杂
散电容Cs1会引入干扰电流iS， 也会造成测量误差
需要屏蔽，消除杂散电容的
影响
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西林电桥的基本回路
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26
实验四 直流高压试验
➢ 在被试品的电容量很大的场合，用工频交流高电压进行 绝缘试验时会出现很大的电容电流，这就要求工频高压 试验装置具有很大的容量，这时常用直流高电压试验来 代替工频高电压试验。
➢ 工频高电压-整流器-直流高压，倍压整流-直流高压串级 装置-更高直流电压。
Hale Waihona Puke 完整编辑ppt无效
局部损坏
小部分绝缘的老化劣化
个别绝缘弱点
高电压技术 课件 教学PPT 作者 吴广宁 第5章习题 (全套课件 齐)
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------高电压技术课件教学PPT 作者吴广宁第5章习题（全套课件齐）第 5 章电气绝缘高电压试验 5-1 简述直流耐压试验与交流相比有哪些主要特点。
5-2 直流耐压试验电压值的选择方法是什么？ 5-3 高压实验室中被用来测量交流高电压的方法常用的有几种？ 5-4 简述高压试验变压器调压时的基本要求。
5-5 35kV 电力变压器，在大气条件为时做工频耐压试验，应选用球隙的球极直径为多大？球隙距离为多少？ 5-6 工频高压试验需要注意的问题？ 5-7 简述冲击电流发生器的基本原理。
5-8 冲击电压发生器的起动方式有哪几种？ 5-9 最常用的测量冲击电压的方法有哪几种？ 5-1 简述直流耐压试验与交流相比有哪些主要特点。
答：（1）直流下没有电容电流，要求电源容量很小，加上可么用串级的方法产生高压直流，所以试验设备可以做得比较轻巧，适合于现场预防性试验的要求。
特别对容量较大的试品，如果做交流耐压试验，需要较大容量的试验设备，在一般情况下不容易办到。
而做直流耐压试验时，只需供给绝缘泄漏电流（最高只达毫安级），试验设备可以做得体积小而且比较轻便，适合现场预防性试1 / 5验的要求。
（2）在试验时可以同时测量泄漏电流，由所得的电压一电流曲线能有效地显示绝缘内部的集中性缺陷或受潮，提供有关绝缘状态的补充信息。
（3）直流耐压试验比之交流耐压试验更能发现电机端部的绝缘缺陷。
其原因是直流下没有电容电流流经线棒绝缘，因而没有电容电流在半导体防晕层上造成的电压降，故端部绝缘上分到的电压较高，有利于发现该处绝缘缺陷。
（4）在直流高压下，局部放电较弱，不会加快有机绝缘材料的分解或老化变质，在某种程度上带有非破坏性试验的性质。
高电压技术教案第五章
19
2019/2/10
实验者的勇气
1、富兰克林在刚充满电的电容器上触过一次 电：“好象从头到脚全身挨了一击，跟着躯干 很快的猛烈颤抖，几秒钟之后这种现象才逐渐 消失”。电流路径是从一只手到另一只手。 2、诺勒特神父布置了一场向180名卫兵放电 的把戏，所有士兵同时向上一跳，动作整齐得 像一个人。后来增加到700人。 3、李赫曼教授受到从头到脚的一次雷击放电， 立刻死亡。 4、实验告诉人们：雷击导致人死亡的最直接 的原因是心室纤维性颤动和呼吸停止。
2019/2/10
31
防雷工程的序幕
1958年9月，原建工部设计局在武 汉召开了“全国电气设计人员交流 大会”，拉开了我国防雷研究的序 幕。
30
亡羊补牢，古建防雷
1957年北京发生两起雷击事故：7月6日， 明十三陵长陵棱恩殿遭受雷击，劈掉西 部吻兽，劈裂两根直径1.17米、高14.3 米的大楠木柱子，死一人，伤三人；7 月8日，中山公园内一棵大树落雷，感 应电流经附近的配电线路传到中山公园 音乐堂，并引起大火，烧毁配电室、舞 台和观众厅大顶棚。 在给古建筑安置避雷装置时，我国首次 采用了避雷带 的防雷方式。
2019/2/10
27
五、我国建筑物防雷的发展历程
1、古人对建筑物防雷的探索 2、建国初期的防雷方法 3、亡羊补牢、古建防雷 4、防雷研究的序幕 5、重大工程的防雷 6、今后建筑物防雷的发展方向
2019/2/10
28
古人对建筑物防雷的探索
中国人对建筑物防雷的探索最早可追溯 到12世纪，较能说明问题的一例是现存 的岳阳慈氏塔。 就理论而言，汉朝的王充曾对雷电现象 作出过解释并批判了迷信做法。 中国古代虽有较强的防雷意识并做过一 些技术上的尝试，但毕竟没有大的突破。 1750年，富兰克林取得重大突破，证实 雷是电现象。
2019/2/10
实验者的勇气
1、富兰克林在刚充满电的电容器上触过一次 电：“好象从头到脚全身挨了一击，跟着躯干 很快的猛烈颤抖，几秒钟之后这种现象才逐渐 消失”。电流路径是从一只手到另一只手。 2、诺勒特神父布置了一场向180名卫兵放电 的把戏，所有士兵同时向上一跳，动作整齐得 像一个人。后来增加到700人。 3、李赫曼教授受到从头到脚的一次雷击放电， 立刻死亡。 4、实验告诉人们：雷击导致人死亡的最直接 的原因是心室纤维性颤动和呼吸停止。
2019/2/10
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防雷工程的序幕
1958年9月，原建工部设计局在武 汉召开了“全国电气设计人员交流 大会”，拉开了我国防雷研究的序 幕。
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亡羊补牢，古建防雷
1957年北京发生两起雷击事故：7月6日， 明十三陵长陵棱恩殿遭受雷击，劈掉西 部吻兽，劈裂两根直径1.17米、高14.3 米的大楠木柱子，死一人，伤三人；7 月8日，中山公园内一棵大树落雷，感 应电流经附近的配电线路传到中山公园 音乐堂，并引起大火，烧毁配电室、舞 台和观众厅大顶棚。 在给古建筑安置避雷装置时，我国首次 采用了避雷带 的防雷方式。
2019/2/10
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五、我国建筑物防雷的发展历程
1、古人对建筑物防雷的探索 2、建国初期的防雷方法 3、亡羊补牢、古建防雷 4、防雷研究的序幕 5、重大工程的防雷 6、今后建筑物防雷的发展方向
2019/2/10
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古人对建筑物防雷的探索
中国人对建筑物防雷的探索最早可追溯 到12世纪，较能说明问题的一例是现存 的岳阳慈氏塔。 就理论而言，汉朝的王充曾对雷电现象 作出过解释并批判了迷信做法。 中国古代虽有较强的防雷意识并做过一 些技术上的尝试，但毕竟没有大的突破。 1750年，富兰克林取得重大突破，证实 雷是电现象。
高电压技术课件ppt
总结词
高电压技术经历了多个阶段，从最初的直流输 电到现代的特高压交流输电，其技术水平和应用范围 不断得到提升和拓展。未来，随着新能源、智能电网 等领域的快速发展，高电压技术将继续向更高电压等 级、更远距离输电、更高效节能等方向发展。同时， 随着科技的不断进步，高电压技术还将与其他领域的 技术进行交叉融合，产生更多的创新应用。
应急预案制定
制定详细的高电压安全事故应急预案，明确应急组织、救援程序 和救援措施。
应急演练和培训
定期进行应急演练和培训，提高工作人员应对高电压安全事故的能 力和意识。
及时救援和处理
一旦发生高电压安全事故，应迅速启动应急预案，采取有效措施进 行救援和处理，以减少人员伤亡和财产损失。
06 实践案例分析
高电压设备的绝缘测试与维护
绝缘测试
为了确保高电压设备的安全运行，必 须定期进行绝缘测试。常见的绝缘测 试方法包括耐压测试、介质损耗测试 、局部放电测试等。
维护与检修
高电压设备的运行过程中，应定期进 行维护和检修，及时发现和处理设备 存在的隐患和缺陷，保证设备的正常 运行。
高电压的电磁场与电磁屏蔽
高电压技术在电力系统中的作用
总结词
高电压技术在电力系统中的作用
详细描述
高电压技术在电力系统中扮演着至关重要的角色。通过高压输电，可以大幅度提高输电效率，降低线损，减少能 源浪费。同时，高电压也是电力系统稳定运行的重要保障，能够有效地解决电力供需矛盾，保障电力系统的安全 稳定运行。
高电压技术的发展历程与趋势
某地区高电压输电线路的设计与优化
总结词
考虑地理环境、气象条件、线路长度等 因素，采用先进的输电技术，优化设计 高电压输电线路。
VS
详细描述
高电压技术(全套)PPT课件
17电介质极化种类及比较极化类型产生场合所需时间能量损耗产生原因电子式极化任何电介质10141015束缚电子运行轨道偏移离子式极化离子式结构电介质10121013几乎没有离子的相对偏移偶极子极化极性电介质1010102夹层极化多层介质的交界面101自由电荷的移动1812电介质的介电常数在真空中有关系式式子中e场强矢量d与e同向比例常数为真空的介电常数10854109880在介质中d与e同向为介质的相对介电常数它是没有量纲和单位的纯数
9
§1.0 电力系统的绝缘材料
绝缘的作用：
绝缘的作用是将电位不等的导体分隔开，使其没有电 气的联系并能保持不同的电位。
分类：
气体绝缘材料：空气，SF6气体等 固体绝缘材料：陶瓷，橡胶，玻璃，绝缘纸等 液体绝缘材料：变压器油 混合绝缘：电缆，变压器等设备
10
§1.1 电介质的极化
定义：电介质在电场作用下产生的束缚电荷的弹 性位移和偶极子的转向位移现象，称为电 介质的极化。
上述的三种极化是带电质
点的弹性位移或转向形成的， 而空间电荷极化的机理则与上 述三种完全不同，它是由带电 质点(电子或正、负离子)的移 动形成的。
最明显的空间电荷极化是 夹层极化。在实际的电气设备 中，如电缆、电容器、旋转电 机、变压器、互感器、电抗器 等的绝缘体，都是由多层电介
质组成的。
如图l-4所示，各层介质的电容分别为C1和C2；各层介质的电导分别为G1 和G2；直流电源电压为U。
26
(2)计算用等效电路（或简化等效电路）（从工程实际测量出发）
GeqR11k
2CP 2RP 1(CPRP)2
CeqCg
CP
1(CPRP)2
27
(3) 相量图
——介质损耗角 ——功率因数角
9
§1.0 电力系统的绝缘材料
绝缘的作用：
绝缘的作用是将电位不等的导体分隔开，使其没有电 气的联系并能保持不同的电位。
分类：
气体绝缘材料：空气，SF6气体等 固体绝缘材料：陶瓷，橡胶，玻璃，绝缘纸等 液体绝缘材料：变压器油 混合绝缘：电缆，变压器等设备
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§1.1 电介质的极化
定义：电介质在电场作用下产生的束缚电荷的弹 性位移和偶极子的转向位移现象，称为电 介质的极化。
上述的三种极化是带电质
点的弹性位移或转向形成的， 而空间电荷极化的机理则与上 述三种完全不同，它是由带电 质点(电子或正、负离子)的移 动形成的。
最明显的空间电荷极化是 夹层极化。在实际的电气设备 中，如电缆、电容器、旋转电 机、变压器、互感器、电抗器 等的绝缘体，都是由多层电介
质组成的。
如图l-4所示，各层介质的电容分别为C1和C2；各层介质的电导分别为G1 和G2；直流电源电压为U。
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(2)计算用等效电路（或简化等效电路）（从工程实际测量出发）
GeqR11k
2CP 2RP 1(CPRP)2
CeqCg
CP
1(CPRP)2
27
(3) 相量图
——介质损耗角 ——功率因数角
高电压技术(全套课件)
高电压技术
信息工程学院电气教研室
绪论
一．内容与范畴
高电压技术是电工学科的一个重要分支，它涉及到 数学、物理、化学、材料等基础学科，主要研究高电压 （强电场）下的各种电气物理问题。20世纪60年代以来， 高电压技术一直不断吸收其他学科尤其是新科技领域的 成果，促进自身发展；也促进了电力传输、大功率脉冲 技术、激光技术、核物理等科技领域的发展，显示出强 大的活力。
四.重点和难点
课程的重点包括： 汤逊理论和流注理论等气体放电的基本理论、电场
型式及其与击穿特性的关系、液体和固体电介质的 绝缘特性； 绝缘特性的测量方法、电气设备的高电压试验设备及 原理； 线路和绕组中的波过程、电力系统中的过电压及其防 护、绝缘配合。
课程的难点是：
汤逊、流注气体放电理论的理解； 电介质的极化、电导和损耗的物理概念及其工
当不存在外电场时，电子云的 中心与原子核重合，此时电矩为 零．当外加一电场，在电场力的 作用下发生电子位移极化．当外 电场消失时，原子核对电子云的 引力又使二者重合，感应电矩也 随之消失。
电场中的所有电介质内都存在 电子位移极化。
二、离子位移极化
在由离子结合成的电介质内，外电场的作用除促使
各个离子内部产生电子位移极化外还产生正、负离子相对位移而
二 .课程内容
第一篇 各类电介质在高电场下的特性 教学内容：气体放电的基本物理过程；气体介质的 气强度；液体和固体介质的电气特性。
第二篇 电气设备绝缘试验技术 教学内容：电气设备绝缘预防性试验；绝缘的高电压 试验。
第三篇 电力系统过电压与绝缘配合 教学内容：输电线路和绕组中的波过程；雷电放电与 防雷保护装置；电力系统的防雷保护；内部过电压； 电力系统绝缘配合。
信息工程学院电气教研室
绪论
一．内容与范畴
高电压技术是电工学科的一个重要分支，它涉及到 数学、物理、化学、材料等基础学科，主要研究高电压 （强电场）下的各种电气物理问题。20世纪60年代以来， 高电压技术一直不断吸收其他学科尤其是新科技领域的 成果，促进自身发展；也促进了电力传输、大功率脉冲 技术、激光技术、核物理等科技领域的发展，显示出强 大的活力。
四.重点和难点
课程的重点包括： 汤逊理论和流注理论等气体放电的基本理论、电场
型式及其与击穿特性的关系、液体和固体电介质的 绝缘特性； 绝缘特性的测量方法、电气设备的高电压试验设备及 原理； 线路和绕组中的波过程、电力系统中的过电压及其防 护、绝缘配合。
课程的难点是：
汤逊、流注气体放电理论的理解； 电介质的极化、电导和损耗的物理概念及其工
当不存在外电场时，电子云的 中心与原子核重合，此时电矩为 零．当外加一电场，在电场力的 作用下发生电子位移极化．当外 电场消失时，原子核对电子云的 引力又使二者重合，感应电矩也 随之消失。
电场中的所有电介质内都存在 电子位移极化。
二、离子位移极化
在由离子结合成的电介质内，外电场的作用除促使
各个离子内部产生电子位移极化外还产生正、负离子相对位移而
二 .课程内容
第一篇 各类电介质在高电场下的特性 教学内容：气体放电的基本物理过程；气体介质的 气强度；液体和固体介质的电气特性。
第二篇 电气设备绝缘试验技术 教学内容：电气设备绝缘预防性试验；绝缘的高电压 试验。
第三篇 电力系统过电压与绝缘配合 教学内容：输电线路和绕组中的波过程；雷电放电与 防雷保护装置；电力系统的防雷保护；内部过电压； 电力系统绝缘配合。
高电压技术中小学PPT教学课件
3、扩散：带电粒子从浓度高的区域向浓度低的区域运动。 磁吹避雷器、空气断路器等都利用了这一点。
三、伏安特性曲线
伏安特性曲线：电介质在电场作用下， 流过电介质的电流与外加电压的关系曲线。
1、0—a段，启始带电粒子定向运动， 随着外加电压的加大，带电粒子的运 动速度越来越快，故电流在加大。
2、a—b段，单位时间内产生的带电 粒子全部投入运动，运动速度达到趋 引速度，没有新的带电粒子来源。 3、b—c段，产生碰撞游离，放电。 4、c点以后，自持放电。
流注从阳极向阴极发展，由于它的导电性能良好，其边缘又有子崩留下 的正电荷，因此大大加强了流注前方的电场，促使更多的新电子崩相继产 生并与之汇合，从而使流注不断向阴极发展。当流注发展到阴极后，整个 间隙就被导电良好的正负带电离子的混合通道所贯通，从而导致整个间隙 的击穿。
§1.2不均匀电场中气体的放电
2、分析：（针极为正、板极为负）针极附近产生 的电晕，带电粒子定向运动，正离子向板极运动， 由于速度慢，就在针极附近形成电荷积累区，使 未游离区的电场强度增大，而导致击穿电压降低。
试验数据
1、均匀电场的击穿场强为30kV/cm，极不均匀电场的平均 击穿场强为5 kV/cm。随着间隙距离的增大，击穿电压 随着增大，但击穿场强是随着降低的，因为击穿电压的 增加速度没有距离增加的速度快。
§1.3气隙在各种电压下的击穿特性
一、标准波形 为了检验绝缘耐受雷电冲击电 压的能力，在实验室中可以利 用冲击电压发生器产生冲击高 压，以模拟雷电放电引起的过 电压。为了使得到结果可以相 互比较，需规定标准波形。
我国国家标准规定的雷电冲击 电压标准波形为 T1=1.2us±30%，T2= 50±20%us， 通用符号为 1.2us/50us，直击雷的雷电波形 为10/350us，感应雷和传导雷 的雷电波形为8/20us。 。
三、伏安特性曲线
伏安特性曲线：电介质在电场作用下， 流过电介质的电流与外加电压的关系曲线。
1、0—a段，启始带电粒子定向运动， 随着外加电压的加大，带电粒子的运 动速度越来越快，故电流在加大。
2、a—b段，单位时间内产生的带电 粒子全部投入运动，运动速度达到趋 引速度，没有新的带电粒子来源。 3、b—c段，产生碰撞游离，放电。 4、c点以后，自持放电。
流注从阳极向阴极发展，由于它的导电性能良好，其边缘又有子崩留下 的正电荷，因此大大加强了流注前方的电场，促使更多的新电子崩相继产 生并与之汇合，从而使流注不断向阴极发展。当流注发展到阴极后，整个 间隙就被导电良好的正负带电离子的混合通道所贯通，从而导致整个间隙 的击穿。
§1.2不均匀电场中气体的放电
2、分析：（针极为正、板极为负）针极附近产生 的电晕，带电粒子定向运动，正离子向板极运动， 由于速度慢，就在针极附近形成电荷积累区，使 未游离区的电场强度增大，而导致击穿电压降低。
试验数据
1、均匀电场的击穿场强为30kV/cm，极不均匀电场的平均 击穿场强为5 kV/cm。随着间隙距离的增大，击穿电压 随着增大，但击穿场强是随着降低的，因为击穿电压的 增加速度没有距离增加的速度快。
§1.3气隙在各种电压下的击穿特性
一、标准波形 为了检验绝缘耐受雷电冲击电 压的能力，在实验室中可以利 用冲击电压发生器产生冲击高 压，以模拟雷电放电引起的过 电压。为了使得到结果可以相 互比较，需规定标准波形。
我国国家标准规定的雷电冲击 电压标准波形为 T1=1.2us±30%，T2= 50±20%us， 通用符号为 1.2us/50us，直击雷的雷电波形 为10/350us，感应雷和传导雷 的雷电波形为8/20us。 。
高电压技术课件最终版
4.表面游离 4.表面游离
金属表面的电子受外界能量的作用后逸 出金属表面而成为自由电子的现象称为 表面游离。 表面游离的条件：外界能量大于金属的 逸出功。
二．带电质点的消失
去游离：带电质点从游离区消失或 游离的作用被削弱的现象称为带电 去游离。 带电质点的消失是由于游离作用小 于去游离的作用。
带电质点的消失的形式：
负流注的形成
阴极 阳极
电压较低时，电子崩需经过整个间隙才形成流注， 电压较高时，电子崩不需经过整个间隙，其头部电 离程度已足以形成流注 。 主电子崩头部的电离很强烈，光子射到主崩前方， 在前方产生新的电子崩，主崩头部的电子和二次崩 尾的正离子形成混合通道，形成向阳极推进的流注， 称为负流注 间隙中的正、负流注可以同时向两极发展。
二．气隙击穿电压的理论计算
均匀电场小气隙击穿电压的计算公式为：
——气体的相对密度； ——电子所在点的气体的电场强度。 S ——极板之间的距离(cm)。 ——汤申德第三游离系数 A、B——均为与气体性质有关的常数，对空气： A=109．61／kPa，B＝2738.40kV／kPa；
由此看出，气隙的击穿电压不仅与气 隙的大小有关，还与气隙的中性质点的 密度有关，且是二者乘积的函数，这个 规律称为巴申定律。 因为它的曲线与在此公式推导出 （1890年）的前一年（1889年）由巴申 通过实验得出，所以此规律被命名为巴 申定律。同时气隙的击穿电压还与阴极 材料有关。
气体压力提高后， 气体的密度加大， 减少了电子的平均 自由行程，从而削 弱了碰撞游离的过 程。 如高压空气 断路器和高压标准 电容器等。
三、高真空的采用
气体间隙中压力很低时，电子的平均 自由行程已增大到极间空间很难产生 碰撞游离的程度。如真空电容器、真 空断路器等。
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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
3.液体和固体电介质的γ与温度的关系：
B/ kT
Ae
温度↑ ａ．热运动加剧→离子迁移率↑→γ↑ ｂ．介质分子或杂质热离解↑→γ↑
高电压技术优秀课件
4. 固体电介质的体积电阻和表面电阻 体积电阻－电介质内部绝缘状态的真实反映 表面电阻－受介质表面吸附的水分和污秽影响 水分起着特别重要作用。 亲水性介质（玻璃、陶瓷）表面电导大 憎水性介质（石蜡、四氟乙烯、聚苯乙烯）
目前常用的主要有变压器油、电容器油、电缆油 等矿物油
二. 液体电介质的击穿理论
电击穿：认为在电场作用下，阴极上由于强场发射或热发 射出来的电子产生碰撞电离形成电子崩，最后导致液体击 穿
高电压技术优秀课件
气泡击穿：认为液体分子由电子碰撞而产生气泡，或在电 场作用下因其它原因产生气泡，由气泡内的气体放 电， 产生电和热而引起液体击穿。
液体中气泡产生的原因： • 油中易挥发的成分； • 阴极的强场发射或热发射的电子电流加热液体介质，分解
出气体； • 溶解于油中的外来气体； • 由电场加速的电子碰撞液体分子，使液体分子解离产生气
体； 1. 电极上尖的或不规则的凸起物上的电晕放电引起液体气化
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表面电导小
高电压技术优秀课件
三.电介质的损耗(dielectric loss) 1. 介质损耗的含义
任何电介质在电场作用下都有能量损耗，包 括由电导引起的损耗和由某些极化过程引起的损 耗。电介质的能量损耗简称介质损耗。
高电压技术优秀课件
2. 电介质的三支路等值电路
i i1i2 i3
i1
i2
u C1
无 几乎没有
高电压技术课件最终版
2020/3/22
第一章 气体电介质的电气性能
• 2.1 气体中带电质点的产生和消失 • 2.2 均匀电场小气隙的放电 • 2.3 均匀电场大气隙的放电 • 2.4 不均匀电场气隙的击穿 • 2.5 冲击电压下空气的击穿特性 • 2.6 提高气隙抗电强度的措施 • 2.7 沿面放电
2020/3/22
2020/3/22
汤深德放电理论
• o～a段 外加电压上升，导致气隙的电场强度上升，在自由 行程内，电子的加速度增加，使移动电子的速度加快，所 以电流增大。
• a~b段 虽然外加电压上升，但由于电子在运动中与其它中 性质点相碰撞，使电子损失能量，导致电子的移动速度趋 于饱和，所以电流几乎不随电压的变化而变化。
2020/3/22
2. 光游离
• 短波射线的光子具有很大的能量，它以光 的速度运动，当它射到中性介质h
式中h普朗克常6.数 62， 607 等 150 35 4于 J.s
－光的H 频 ） z 率（
• 紫外线，X射线，是引起光游离的主要因素 。
2020/3/22
雷电过电压的特点
• 作用时间短 • 峰值高 • 是电力系统特别是110kV及以下系统
的最危险的过电压。
2020/3/22
短时过电压
• 这是由单相接地、突然甩负荷及由 谐振引起的电力系统内部过电压。 其特点是过电压的数值一般不太高 ，由于110kV及以下的电力系统绝缘 裕度高，一般不会造成电气设备的 损坏，这种过电压却是过电压保护 装置动作条件的重要依据，在系统 设计时应对这种过电压加以限制。
2020/3/22
3. 热游离
• 在高温下，气体的质点热运动加 剧，相互碰撞而产生的游离称为 热游离。
• 只有在5000～10000K的高温下 才能产生热游离。
第一章 气体电介质的电气性能
• 2.1 气体中带电质点的产生和消失 • 2.2 均匀电场小气隙的放电 • 2.3 均匀电场大气隙的放电 • 2.4 不均匀电场气隙的击穿 • 2.5 冲击电压下空气的击穿特性 • 2.6 提高气隙抗电强度的措施 • 2.7 沿面放电
2020/3/22
2020/3/22
汤深德放电理论
• o～a段 外加电压上升，导致气隙的电场强度上升，在自由 行程内，电子的加速度增加，使移动电子的速度加快，所 以电流增大。
• a~b段 虽然外加电压上升，但由于电子在运动中与其它中 性质点相碰撞，使电子损失能量，导致电子的移动速度趋 于饱和，所以电流几乎不随电压的变化而变化。
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2. 光游离
• 短波射线的光子具有很大的能量，它以光 的速度运动，当它射到中性介质h
式中h普朗克常6.数 62， 607 等 150 35 4于 J.s
－光的H 频 ） z 率（
• 紫外线，X射线，是引起光游离的主要因素 。
2020/3/22
雷电过电压的特点
• 作用时间短 • 峰值高 • 是电力系统特别是110kV及以下系统
的最危险的过电压。
2020/3/22
短时过电压
• 这是由单相接地、突然甩负荷及由 谐振引起的电力系统内部过电压。 其特点是过电压的数值一般不太高 ，由于110kV及以下的电力系统绝缘 裕度高，一般不会造成电气设备的 损坏，这种过电压却是过电压保护 装置动作条件的重要依据，在系统 设计时应对这种过电压加以限制。
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3. 热游离
• 在高温下，气体的质点热运动加 剧，相互碰撞而产生的游离称为 热游离。
• 只有在5000～10000K的高温下 才能产生热游离。
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09.10.2020
1
§ 5.1雷电放电
1、案例 2、雷电的形成 3、雷电的危害 4、雷击人的主要形式 5、我国建筑防雷的发展史 6、网络防雷
09.10.2020
2
一、雷电的形成
1、雷电放电：雷电放电是指雷云与大地、 雷云与雷云、雷云内部发生的一种气体放电 现象。
2、雷云的形成：当空中的尘埃、冰晶等物 质在云层中翻滚运动的时候，经过一些复杂 过程，使这些物质分别带上了正电荷与负电 荷。一般在云层的下部积聚的是负电荷，而 正电荷一般积聚在云层的上部。这样，同极 性电荷的汇集就形成了一些带电中心，带有 这些电荷中心的云称为雷云。
雷电按发展过 程分类
5
二、雷电参数
雷电放电的过程可以看成是一个具有一定内阻的电流源突然合闸到被击物上 的过程，所以描述雷电放电的主要参数有：雷电流（幅值）、波阻抗、雷电 流陡度、雷暴日（小时）、地面落雷密度、雷电的标准波形等。
1、雷电流：指雷击低接地电阻被击物时流过被击物的电流。这里的低接
地电阻是指30Ω以下的接地电阻。描述一个雷电的强弱用雷电流幅值来描
位
09.10.2020
精彩图片 1 2 3 4 5
12
雷电造成的经济损失的严重性
直接损失
火灾 人员伤亡 设备损坏
间接损失
不能提供服务之损失 信誉损失 重新投资
09.10.2020
13
雷害新特点
当人类社会进入电子信息时代后，雷灾出现的特点与以往 有极大的不同，可以概括为：（1）受灾面大大扩大，从电 力、建筑这两个传统领域扩展到几乎所有行业，特别是与 高新技术关系最密切的领域，如航天航空、国防、邮电通 信、计算机、电子工业、石油化工、金融证券等；（2）从 二维空间入侵变为三维空间入侵。从闪电直击和过电压波 沿线传输变为空间闪电的脉冲电磁场从三维空间入侵到任 何角落，无空不入地造成灾害，因而防雷工程已从防直击 雷、感应雷进入防雷电电磁脉冲（LEMP）。前面是指雷电 的受灾行业面扩大了，这儿指雷电灾害的空间范围扩大了。 例如二000年七月二十五日14点40分左右，一次闪电造成 上海市漕宝路桂菁路附近二家单位同时受到雷灾，而不是 以往的一次闪电只是一个建筑物受损。
09.10.2020
3
09.10.2020
雷电分上行雷和 下行雷，以下行 雷为例进行分析。
流注停顿形成先导，先 导分级向前发展，流注 最后一次停顿后形成主 放电，主放电阶段产生 了闪电和雷声，但仅有
30%的电荷复合掉， 70%的电荷在余辉阶段
复合。
4
09.10.2020
一次雷电 放电可能 有多个分 量，但每 个分量都 包括三个 阶段。
述，在我国一般雷电活动地区雷电流幅值概率分布按 lg P IL 来分布，
108
其中IL 是雷电流幅值，P是对应的雷电流幅值出现的概率，公式的含义是
雷电流幅值超过108KA出现的概率是10%。在我国西北地区、内蒙古等地，
雷电活动较弱，雷电流幅值较低，雷电流幅值概率分布按 lg P IL 来
分布。
54
09.10.2020
6
2、波阻抗：雷电通道的波阻抗通常取Z=300~400Ω。
3、雷电流陡度：雷电流随时间变化的速度，取值为雷电流幅值与雷电冲 击波波头时间的比值。按《建筑物防雷设计规范》（GB50057-1994） 的规定， di I
dt 10
4、雷暴日（小时）：一年中有雷电的日数称为雷暴日，一天只要听到 一个雷声就作为一个雷暴日；一年中有雷电的小时数称雷暴小时，即在 一个小时内只要听到雷声就算作雷暴小时。全年平均雷暴日在40天的地 区称为中等雷电活动地区，平均雷暴日少于15天的地区称为少雷区，全 年平均雷暴日超过40天的地区称为多雷区。雷暴日（小时）是描述一个 地区雷电活动强度的参数。
身并没有变，而是科学技术的发展，使得人类社会的生产
生活状况变了。微电子技术的应用渗透到各种生产和生活
领域，微电子器件极端灵敏这一特点很容易受到无孔不入 的LEMP的作用，造成微电子设备的失控或者损坏。
为此，当今时代的防雷工作的重要性、迫切性、复杂
性大大增加了，雷电的防御已从直击雷防护到系统防护，
我们必须站到历史时代的新高度来认识和研究现代防雷技
09.10.2020
14
。（3）雷灾的经济损失和危害程度大大增加了，它袭击的 对象本身的直接经济损失有时并不太大，而由此产生的间
接经济损失和影响就难以估计。例如一九九九年八月二十 七日凌晨2点，某寻呼台遭受雷击，导致该台中断寻呼数小 时，其直接损失是有限的，但间接损失将大大超过直接损 失。（4）产生上述特点的根本原因，也就是关键性的特点 是雷灾的主要对象已集中在微电子器件设备上。雷电的本
5、地面落雷密度：每雷暴日、每平方公里的地面落雷的 次数。《建筑物防雷设计规范》（GB50057-1994）规定 雷击大地的年平均密度 Ng 0.02T41.3 。地面落雷密度也 是描述一个地区雷电活动强度的参数。
09.10.2020
7
二、雷电放电的种类
直击雷 感应雷 传导雷
09.10.2020
8
Hale Waihona Puke 09.10.202010
感应雷
感应雷：由于电磁感应 形成的电压升高。
感应雷幅值一般不超过 500KV，对110KV及以 上的线路不能构成威胁。
感应雷也是造成低压电 器设备损坏的主要雷害 之一。
09.10.2020
11
三、雷电的破坏作用
雷电流的电动力 雷击的热效应 雷击的静电感应 雷击的电磁感应 雷击的反击和引入高电
术，提高人类对雷灾防御的综合能力。
09.10.2020
15
案例 真惨！
2000年6月17中午12时50—55分，上海市郊一 村民顾某和妻子在水稻田正在插秧时遭雷击， 顾某当场身亡，距其3—4米处的妻子双脚有发 麻的感觉，据对雷击发生现场观察，雷击点四 周空旷，在周围150—200米范围内无任何建筑 物和高大的物体（如树木等）。另据死者妻子 讲述，雷击发生时在死者身上有一团火光出现， 除衣服湿透外，其他雷击痕迹不明显。
直击雷
直击雷：雷直接击于被击 物上，被击物可能是建筑 物、树木或人等。
雷电流：雷流过低接地电 阻（小于30欧）被击物时 的电流。
我国测得的最大雷电流幅 值为300KA。
09.10.2020
9
传导雷
传导雷：又称入侵波， 是雷击于导线后，雷电 流沿导线传播、并入侵 被保护设备。
传导雷是造成低压电器 设备损坏的主要雷害之 一。
1
§ 5.1雷电放电
1、案例 2、雷电的形成 3、雷电的危害 4、雷击人的主要形式 5、我国建筑防雷的发展史 6、网络防雷
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一、雷电的形成
1、雷电放电：雷电放电是指雷云与大地、 雷云与雷云、雷云内部发生的一种气体放电 现象。
2、雷云的形成：当空中的尘埃、冰晶等物 质在云层中翻滚运动的时候，经过一些复杂 过程，使这些物质分别带上了正电荷与负电 荷。一般在云层的下部积聚的是负电荷，而 正电荷一般积聚在云层的上部。这样，同极 性电荷的汇集就形成了一些带电中心，带有 这些电荷中心的云称为雷云。
雷电按发展过 程分类
5
二、雷电参数
雷电放电的过程可以看成是一个具有一定内阻的电流源突然合闸到被击物上 的过程，所以描述雷电放电的主要参数有：雷电流（幅值）、波阻抗、雷电 流陡度、雷暴日（小时）、地面落雷密度、雷电的标准波形等。
1、雷电流：指雷击低接地电阻被击物时流过被击物的电流。这里的低接
地电阻是指30Ω以下的接地电阻。描述一个雷电的强弱用雷电流幅值来描
位
09.10.2020
精彩图片 1 2 3 4 5
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雷电造成的经济损失的严重性
直接损失
火灾 人员伤亡 设备损坏
间接损失
不能提供服务之损失 信誉损失 重新投资
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13
雷害新特点
当人类社会进入电子信息时代后，雷灾出现的特点与以往 有极大的不同，可以概括为：（1）受灾面大大扩大，从电 力、建筑这两个传统领域扩展到几乎所有行业，特别是与 高新技术关系最密切的领域，如航天航空、国防、邮电通 信、计算机、电子工业、石油化工、金融证券等；（2）从 二维空间入侵变为三维空间入侵。从闪电直击和过电压波 沿线传输变为空间闪电的脉冲电磁场从三维空间入侵到任 何角落，无空不入地造成灾害，因而防雷工程已从防直击 雷、感应雷进入防雷电电磁脉冲（LEMP）。前面是指雷电 的受灾行业面扩大了，这儿指雷电灾害的空间范围扩大了。 例如二000年七月二十五日14点40分左右，一次闪电造成 上海市漕宝路桂菁路附近二家单位同时受到雷灾，而不是 以往的一次闪电只是一个建筑物受损。
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雷电分上行雷和 下行雷，以下行 雷为例进行分析。
流注停顿形成先导，先 导分级向前发展，流注 最后一次停顿后形成主 放电，主放电阶段产生 了闪电和雷声，但仅有
30%的电荷复合掉， 70%的电荷在余辉阶段
复合。
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一次雷电 放电可能 有多个分 量，但每 个分量都 包括三个 阶段。
述，在我国一般雷电活动地区雷电流幅值概率分布按 lg P IL 来分布，
108
其中IL 是雷电流幅值，P是对应的雷电流幅值出现的概率，公式的含义是
雷电流幅值超过108KA出现的概率是10%。在我国西北地区、内蒙古等地，
雷电活动较弱，雷电流幅值较低，雷电流幅值概率分布按 lg P IL 来
分布。
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2、波阻抗：雷电通道的波阻抗通常取Z=300~400Ω。
3、雷电流陡度：雷电流随时间变化的速度，取值为雷电流幅值与雷电冲 击波波头时间的比值。按《建筑物防雷设计规范》（GB50057-1994） 的规定， di I
dt 10
4、雷暴日（小时）：一年中有雷电的日数称为雷暴日，一天只要听到 一个雷声就作为一个雷暴日；一年中有雷电的小时数称雷暴小时，即在 一个小时内只要听到雷声就算作雷暴小时。全年平均雷暴日在40天的地 区称为中等雷电活动地区，平均雷暴日少于15天的地区称为少雷区，全 年平均雷暴日超过40天的地区称为多雷区。雷暴日（小时）是描述一个 地区雷电活动强度的参数。
身并没有变，而是科学技术的发展，使得人类社会的生产
生活状况变了。微电子技术的应用渗透到各种生产和生活
领域，微电子器件极端灵敏这一特点很容易受到无孔不入 的LEMP的作用，造成微电子设备的失控或者损坏。
为此，当今时代的防雷工作的重要性、迫切性、复杂
性大大增加了，雷电的防御已从直击雷防护到系统防护，
我们必须站到历史时代的新高度来认识和研究现代防雷技
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。（3）雷灾的经济损失和危害程度大大增加了，它袭击的 对象本身的直接经济损失有时并不太大，而由此产生的间
接经济损失和影响就难以估计。例如一九九九年八月二十 七日凌晨2点，某寻呼台遭受雷击，导致该台中断寻呼数小 时，其直接损失是有限的，但间接损失将大大超过直接损 失。（4）产生上述特点的根本原因，也就是关键性的特点 是雷灾的主要对象已集中在微电子器件设备上。雷电的本
5、地面落雷密度：每雷暴日、每平方公里的地面落雷的 次数。《建筑物防雷设计规范》（GB50057-1994）规定 雷击大地的年平均密度 Ng 0.02T41.3 。地面落雷密度也 是描述一个地区雷电活动强度的参数。
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二、雷电放电的种类
直击雷 感应雷 传导雷
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Hale Waihona Puke 09.10.202010
感应雷
感应雷：由于电磁感应 形成的电压升高。
感应雷幅值一般不超过 500KV，对110KV及以 上的线路不能构成威胁。
感应雷也是造成低压电 器设备损坏的主要雷害 之一。
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11
三、雷电的破坏作用
雷电流的电动力 雷击的热效应 雷击的静电感应 雷击的电磁感应 雷击的反击和引入高电
术，提高人类对雷灾防御的综合能力。
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15
案例 真惨！
2000年6月17中午12时50—55分，上海市郊一 村民顾某和妻子在水稻田正在插秧时遭雷击， 顾某当场身亡，距其3—4米处的妻子双脚有发 麻的感觉，据对雷击发生现场观察，雷击点四 周空旷，在周围150—200米范围内无任何建筑 物和高大的物体（如树木等）。另据死者妻子 讲述，雷击发生时在死者身上有一团火光出现， 除衣服湿透外，其他雷击痕迹不明显。
直击雷
直击雷：雷直接击于被击 物上，被击物可能是建筑 物、树木或人等。
雷电流：雷流过低接地电 阻（小于30欧）被击物时 的电流。
我国测得的最大雷电流幅 值为300KA。
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传导雷
传导雷：又称入侵波， 是雷击于导线后，雷电 流沿导线传播、并入侵 被保护设备。
传导雷是造成低压电器 设备损坏的主要雷害之 一。