4.2 影响固体电介质击穿电压的因素

影响固体介质击穿电压的主要因素

击穿电压的主要因素影响固体介质击穿电压的因素甚多，下面介绍几种主要的影响因素。

电压作用时间如果电压作用时间很短(例如以下)，固体介质的击穿往往是电击穿，击穿电压当然也较高。

随着电压作用时间的增长，击穿电压将下降，如果在加电压后数分钟到数小时才引起击穿，则热击穿往往起主要作用。

不过二者有时很难分清，例如在工频交流耐压试验中的试品被击穿，常常是电和热双重作用的结果。

电压作用时间长达数十小时甚至几年才发生击穿时，大多属于电化学击穿的范畴。

以常用的油浸电工纸板为例，在图中，以频击穿电压(峰值)作为基准值，纵坐标以标么值来表示。

电击穿与热击穿的分界点时间约在之间，作用时间大于此值后，热过程和电化学作用使得击穿电压明显下降。

不过击穿电压与更长时间(图中达数百小时)的击穿电压相差已不太大，所以通常可将频试验电压作为基础来估计固体介质在工频电压作用下长期工作时的热击穿电压。

许多有机绝缘材料的短时间电气强度很高，但它们耐局部放电的性能往往很差，以致长时间电气强度很低，这一点必须予以重视。

在那些不可能用油浸等方法来消除局部放电的绝缘结构中(例如旋转电机)，就必须采用云母等耐局部放电性能好的无机绝缘材料。

图油浸电工纸板的击穿电压与加电压时间的关系时电场均匀程度和介质的厚度处于均匀电场中的固体介质，其击穿电压往往较高，且随介质厚度的增加近似地成线性增大若在不均匀电场中，介质厚度增加将使电场更不均匀，于是击穿电压不再随厚度的增加而线性上升。

当厚度增加使散热困难到可能引起热击穿时，增加厚度的意义就更小了。

高压电器稳定性试验新技术、新设备应用与操作及检验标准实务全书常用的固体介质一般都含有杂质和气隙，这时即使处于均匀电场中，介质内部的电场分布也是不均匀的，最大电场强度集中在气隙处，使击穿电压下降。

如果经过真空干燥、真空浸油或浸漆处理，则击穿电压可明显提高。

频率在电击穿区域内，如果频率的变化不造成电场均匀度的改变，则击穿电压与频率几乎无关。

固体电介质的击穿特性

普遍规律：任何介质的击穿总是从电气性能最薄弱的缺陷处发展起来的，这里的缺陷可指电场的集中，也可指介质的不均匀性
一、固体电介质的击穿过程
1. 固体电介质击穿特性的划分
击穿电压为一分钟耐压的百分比数（％） 15.3
500
450 400
350
300 250
区域A 区域B Φ50
200
区域C
150 100
Cathode
- +- ++ -
＋
＋
＋
＋
Anode
＋
＋
时，散出的热量Q与介质中最高温度tm的关系
θ 12 3
4 b
a
0 t0 ta
tk
tb
tm
不同外施电压下介质发热散热与介质温度的关系
曲线 1：
发热永远大于散热，介质温度将不断升高，在电压U1 下最终必定发生热击穿
θ 12 3 4 b
a
0 t0 ta
tk
tb
tm
不同外施电压下介质发热散热与介质温度的关系
(c)
异极性空间电荷的积累
概念：电介质在外加电场的作用下，在金属电极与电介质之间的界面上积聚了与施加在该电极上的电压极性相反的电荷，这些电荷称为异极性空间电荷
特点：异极性空间电荷增强金属电极与介质间的界面场强，结果可导致介质整体击穿电压的降低，如（b）所示。当极性翻转时，可导致击穿电压升高，如（c）所示
平衡点
ta<t<tb ：不会发生热击穿，介质温度将稳定在ta
不同外施电压下介质发热散热与介质温度的关系
曲线 2：
与直线4相切，U2为临界热击穿电压；tk为临界热击穿温度

(完整)高电压技术复习题(2)

1、电子极化具有以下四种类型：电子位移极化；离子位移极化；转向极化；空间电荷极化。

2、电子位移极化电场中的所有电介质内都从在电子位移极化，它是弹性的并不引起能量损耗，完成极化的时间极短，该时间已于可见光相近；单元粒子的电子极化电矩与温度有关，温度的变化只是通过介质密度的变化（即介质单位体积中粒子数的变化）才使介质的电子位移极化率发生变化。

3、离子位移极化在大多数情况下，离子位移极化有微量的能量损耗。

电介质的离子位移极化率随温度的升高而略有增大。

这是由于温度升高时电介质的体积膨胀，离子间的距离增大，离子间相互作用的弹性力减弱的结果。

4、转向极化外电场愈强，极性分子的转向定向就愈充分，转向极化就愈强烈。

转向极化的建立需较长的时间。

并伴有能量损耗。

5、空间电荷极化以上三种极化都是带电质点的弹性位移或转向形成的空间电荷极化的机理与上述不同，它是由带电质点（电子或正、负离子）的移动而形成的；在电场作用下，带电质点在电介质中移动时可能被晶格缺陷捕获或在两层介质的界面上堆积，造成电荷在电介质中新的分布从而产生电矩。

这种极化称为空间电荷极化。

5、气体介质的相对介电常数由于气体物质分子间的距离相对很大，即气体的密度很小，气体的极化率也就很小，故一切气体的相对介电常数都接近于1。

任何气体的相对介电常数均随温度的升高而减小，随压力的增大而增大，但其影响过程都很小。

6、中性液体介质中性液体介质的相对介电常数不大，其值在1.8~2.8范围内；7、极性液体介质低温时分子间的黏附力强，转向较难，转向极化对介电常数的贡献较小，随着温度的升高，分子间的黏附力减弱，转向极化对介电常数的贡献就较大，介电常数随之增大；另一方面，温度升高时，分子的热运动加强，对极性分子定向排列的干扰也随之增强，阻碍转向极化的完成，所以当温度进一步升高时介电常数反而趋向减小。

当频率相当低时，极性分子来得及跟随电场交变转向，介电常数较大，并且接近于直流电压下测得的介电常数，当频率超过某一临界值时，极性分子的转向就跟不上电场的变化，介电常数就开始减小，随着频率的增高介电常数最终接近于自由电子位移极化所引起的介电常数值。

2020年7月全国自考高电压技术试题及答案解析

全国2018年7月自考高电压技术试题课程代码：02653一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。

错选、多选或未选均无分。

1．下列选项中不影响固体电介质击穿电压的因素是( )A．小桥效应B.电压作用时间C．受潮 D.电压种类2．用QSl电桥测量介质损耗角正切，可以灵敏地发现( )A．绝缘普遍性受潮 B.绝缘局部磨损C．绝缘的局部受潮 D.绝缘中有小气泡3．空载长线电容效应引起的谐振属于( )A．线性谐振B.非线性谐振C．铁磁谐振D.参数谐振4．采用电容器作旋转电机保护时，为了保护匝间绝缘，必须将侵入波陡度限制在( )A．1kV／μs以下 B.3kV／μs以下C．5kV／μs以下 D.10kV／μs以下5．空载长线路的电容效应使得线路终端的( )A．损耗增加B.损耗减小C．电压降低D.电压升高6．波阻抗为Z的线路末端短路，入射电压U0到达末端时，将发生波的折射与反射，则( )A．折射系数α=1，反射系数β=0 B.折射系数α=l，反射系数β=-11C．折射系数α=0，反射系数β=0 D.折射系数α=0，反射系数β=-17．接地网的冲击系数小于1的主要原因是( )A．伸长电感效应 B.火花放电效应C．高频电流特性 D.高速衰减特性8．当变电站地网面积S=100×100m2，ρ=100Ω·m时，其接地电阻阻值为( ) A．0.1Ω B.0.2ΩC．0.5Ω D.1Ω9．雷击线路附近大地时，当线路高10m，雷击点距线路100m，雷电流幅值40kA，线路上感应电压最大值Ug约为( )A．25kV B.50kVC．100kV D.200kV10．与标准大气条件相比，当实际温度下降气压升高时，均匀电场气隙的击穿电压( )A．不变B.降低C．升高 D.取决于湿度的变化二、填空题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）请在每小题的空格中填上正确答案。

影响固体介质击穿电压的因素很多

2
式中
Ub——击穿电压峰值，kV ； d ——极间距离，cm ； δ ——空气相对密度
上式符合巴申定律。由上式可知，随着极间距离 d的增大，击穿场强Eb 稍有下降。相应的平均击穿场强:
Eb Ub 24.55 6.66 / d (kV / cm ) d
随着极距离 d 的增大，击穿场强 Eb 稍有下降，在 d=1～10cm 的范围内，其击穿场强约为 30kv/cm 。
16
悬式绝缘子
17
绝缘子、瓷套及套管按下述分类：
（1）按形状分类；
（2）按工作电压分类，
（3）按材质分类。
18
套管的分类
当导体穿过变压器等的箱体以及墙壁、地板、屋顶等隔板时需要有通道，套管就是使这些导体与隔板绝缘的一种支持装置。套管可分类如下：
19
瓷套管单一式套管－树脂套管充油式套管油纸电容式套管套管－电容式套管－胶纸电容式套管复合套管充填绝缘混合物套管充气套管
14
气绝缘管道输电线亦可称为气体绝缘电缆 (GIC），它与充油电缆相比具有如下优点： 1、电容量小。 2、损耗小。 3、传输容量大。气体绝缘变压器（GIT）与传统的油浸变压器相比，有以下主要优点： 1、GIT是防火防爆型变压器。 2、GIT的噪声小于油浸变压器。 3、气体介质不会老化，简化了维护工作。
电场的不均匀程度对SF6 电气强度的影响远比对空气的的大， SF6 的优异性能只有在电场比较均匀的情况下才能得到充分的发挥。
12
电极表面粗糙度Ra 对SF6 气体强度Eb的影响随着工作气压的提高而增大。电极表面粗糙度大时表面突起处的局部电场强度要比气隙的平均电场强度的得多。电极表面还会有其他缺陷，电极表面积越大这类缺陷出现的概率也就越大，SF6 的击穿场强就越低，这一现象称为“面积效应”。

高电压工程4(液固击穿)

四. 提高固体电介质击穿电压的措施
1. 改进制造工艺清除杂质、水分、气泡；使介质尽可能致密均匀
2. 改进绝缘设计
采用合理的绝缘结构；改进电极形状，使电场尽可能均匀；改善电极与绝缘体的接触状态，消除接触处的气隙
3. 改善运行条件注意防潮、防尘；加强散热
五. 绝缘老化
电气设备的绝缘在运行过程中受到电、热、化学和机械力的长期作用，导致其物理、化学、电气和机械等性能的劣化，称为绝缘的老化。
局部放电使电介质劣化损伤的机理：
• 放电过程产生活性气体O3、NO、NO2等对介质产生氧化和腐蚀作用，使介质逐渐劣化；
• 放电过程产生的带电粒子撞击介质，引起局部温度上升，加速介质氧化并使局部电导和介质损耗增加；
• 带电粒子撞击还有可能破坏有机高分子材料结构，使其裂解；
• 放电产生的高能辐射线引起材料分解；
4. 受潮
对不易吸潮的材料，如聚乙烯、聚四氟乙烯、等中性介质，受潮后击穿电压仅下降一半左右；容易吸潮的极性介质，如棉纱、纸等纤维材料，吸潮后的击穿电压可能仅为干燥时的百分之几或更低。因为电导率和介质损耗大大增加的缘故。
5. 累积效应
固体介质在不均匀电场中以及在幅值不是很高的过电压、特别是雷电冲击电压下，介质内部可能出现局部损伤，并留下局部碳化、烧焦或裂缝等痕迹。多次加电压时，局部损伤会逐步发展，这称为累积效应。它会导致固体介质击穿电压的下降。
浮于水中，多余的会沉淀到油底部。潮湿的油由0℃开始上升时，一部分水分从悬浮状态转为
害处较小的溶解状态，使击穿电压上升；超过80 ℃后，水开始
汽化，产生气泡，引起击穿电压下降，从而在60 ℃～80℃间出
现最大值
四、提高液体介质击穿电压的方法

高电压技术复习试题

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。

长沙理工大学高电压技术考试试题-(1)教学内容

长沙理工大学高电压技术考试试题-(1)一、填空1、在极不均匀电场中，间隙完全被击穿之前，电极附近会发生电晕，产生暗蓝色的晕光。

2、冲击电压分为雷电冲击电压和操作冲击电压。

3、固体电介质的击穿有电击穿、热击穿和电化学击穿等形式。

4、某110KV 电气设备从平原地区移至高原地区，其工频耐压水平将下降。

5、在线路防雷设计时，110KV 输电线路的保护角一般取 20º 。

6、累暴日是指一年中有雷暴的天数。

7、电压直角波经过串联电容后，波形将发生变化，变成指数波。

8、介质损失角正切的计算公式是C R I I /tan =δ，δtan 表示交流下的介质损耗。

9、工程实际中，常用棒－板或棒－棒电极结构研究极不均匀电场下的击穿特性。

10、下行的负极性雷通常可分为3个主要阶段：先导、主放电、余光。

11、影响固体介质击穿电压的主要因素有电压作用时间、电场均匀程度、温度、累积效应、受潮程度12、在对电力设备绝缘进行高电压耐压试验时，所采用的电压波形有直流、交流、雷电过电压、操作冲击波13、流注理论认为：二次电子崩的主要来源是空间光电离。

14、极化的基本形式有电子式极化、离子式极化、偶极子式极化、夹层式极化、和空间电荷极化。

15、液体电介质的击穿机理主要可用电击穿理论、小桥理论加以解释。

16、气体放电的主要形式：辉光放电、电晕放电、刷状放电、火花放电、电弧放电。

17、绝缘耐压试验的项目主要有：交流耐压试验、直流耐压试验、雷电冲击耐压试验和操作冲击耐压试验。

18、影响球隙测量电压的可靠性的因素有球面的尘污和球隙间空气游离不充分。

三、名词解释（15分）1、自持放电和非自持放电答：必须借助外力因素才能维持的放电称为非自持放电不需其他任何加外电离因素而仅由电场的作用就能自行维持的放电称为自持放电。

2、介质损失角正切I c I C U C I IR I &答：电流与电压的夹角 ϕ是功率因数角，令功率因数角的余角为δ ，显然RI &是I &中的有功分量，其越大，说明介质损耗越大，因此δ角的大小可以反映介质损耗的大小。

高电压提纲附答案 (2)

高电压复习纲要学习情境一1、云母绝缘材料由哪几部分组成？云母制品的种类及用途答：组成：介电材料，补强材料，粘结剂种类：云母带：具有良好的电气和力学性能，在室温下具有柔软性，可以连续包绕电机线圈，经浸渍或模压成型为电机线圈主绝缘云母板：柔软云母板在常态时具有柔软性，任意弯曲而不破裂；塑型云母板在常温下是硬质板状材料，加热时变软，继续加热加压可以塑制成不同形状的绝缘构件云母箔：一般在电机、电器中用作卷烘式绝缘以及转子铜排绝缘2、钢化玻璃的用途答：用途：钢化玻璃绝缘子、制真空器件、发光器件显示外壳、绝缘。

3、常见的合成树脂材料有哪些？热塑性树脂与热固性树脂的区别？答：种类：交联聚乙烯，酚醛树脂，环氧树脂，聚乙烯，聚氯乙烯区别：热塑性树脂是加热成型后冷却硬固，再加热又软化，可以多次反复成型。

具有可溶性的树脂热固性树脂在热压成型后成为不溶熔的固化物，再加热也不软化，也就是只能塑制一次4、六氟化硫气体的性质答：物理性质：常态下，纯净的SF6气体为无色无味，无毒，不燃的惰性气体，容易液化化学性质：非常稳定，在空气中不燃烧，不助燃。

在150摄氏度下不与水、酸、碱、卤素及绝缘材料作用，在500摄氏度以下不分解，但温度超过600摄氏度时，SF6气体将产生部分热分解5、变压器的主绝缘和纵绝缘答：主绝缘：是绕组与接地部分之间以及绕组之间的绝缘纵绝缘：是指同一绕组的匝间、层间以及与静电屏之间的绝缘6、何为游离？按照能量来源的不同，游离分为哪几种形式？气体中带点质点的消失形式有哪几种？答：游离定义：中性原子从外界获得足够的能量，使原子中的一个或几个电子完全脱离原子核的束缚而成为自由电子和正离子（即带点质点）的过程游离形式：按照能量来源不同，可分为：碰撞游离，光游离，热游离，表面游离消失形式；带电质点受电场力的作用流入电极；带电质点的扩散；带电质点的复合7、汤逊理论的要点是什么？适用条件是什么？答：要点：均匀电场中，气体间隙的击穿主要由电子的碰撞游离和正离子撞击阴极表面造成的表面游离所引起的适用条件：在均匀电厂，低气压，短间隙的条件8、巴申定律的主要内容是什么？答：击穿电压Ub是气压P和间隙距离d乘积的函数：Ub=f(Pd)9、流注理论的要点是什么？适用条件是什么？答：要点：电子的碰撞游离和空间光游离是形成自持放电的主要因素，空间电荷对电场的畸变作用是产生光游离的重要原因适用条件：不均匀电场，高气压，长间隙的条件10、何为电晕放电？它有何危害？限制电晕的方法有哪些？答：定义：当电场极不均匀时，随间隙上所加电压的升高，在曲率半径小的电极附近，电场强度将先达到引起游离过程的数值，间隙在这一局部区域形成自持放电在高场强区，会出现蓝紫色的晕光，并发出“咝咝”的响声危害：产生能量损耗；产生高频电磁波，干扰信号；产生臭氧，氮氧化物，有腐蚀作用方法：改进电极形状，增大电极的曲率半径；对输电线路采用分裂导线11、何为极性效应？正棒——负棒和负棒——正棒间隙击穿电压和起晕电压之间的关系答：定义：对于电极形状不对称的不均匀电场间隙，如棒-板间隙，棒的极性不同，间隙的起晕电压和击穿电压不同。

高电压知识点未整理版

Ch11、气体放电、气体放电的表现形式答：当加在气体间隙上的电场强度达到某一个临界值后，间隙中的电流会突然剧增，气体介质会失去绝缘性能而导致击穿，这种现象称为气体放电。

用U F表示。

气体放电的表现形式：火花放电、电弧放电、局部放电2、局部放电答：在极不均匀电场中，可能只有局部间隙中的场强达到临界值，在此局部处首先出现放电，叫做局部放电。

高压输电线导线周围出现的电晕放电就属于局部放电。

3、激发、游离答：气体原子在外界因素（电场、高温等）的作用下，吸收外界能量使其内部能量增加，这时气体原子核外的电子将从离原子核较近的轨道跳到离原子核较远的轨道上去，此过程称为原子的激发，也称激励。

如果中性原子由外界获得足够的能量，以致使原子中的一个或者几个电子完全脱离原子核的束缚而成为自由电子和正离子（即带电质点），此过程称为原子的游离，也称电离。

4、按照外界能量来源的不同，游离的形式和形成条件答：①碰撞游离方式。

在这种方式下，游离能为与中性原子（分子）碰撞瞬时带电粒子所具有的功能。

虽然正、负带电粒子都有可能与中性原子（分子）发生碰撞，但引起气体发生碰撞游离而产生正、负带电质点的主要是自由电子而不是正、负离子。

②光游离方式。

在这种方式下，游离能为光能。

由于游离能需达到一定的数值，因此引起光游离的光主要是各种高能射线而非可见光。

③热游离方式。

在这种方式下，游离能为气体分子的内能。

由于内能和绝对温度成正比，因此只有温度足够高时才能引起热游离。

④金属表面游离方式。

严格地讲，应成为金属电极表面逸出电子，因这种游离的结果在气体中只得到带负电的自由电子。

使电子从金属电极表面逸出的能量可以是各种形式的能。

5、去游离的形式答：导致带电质点从游离区域消失，或者削弱的相反过程，称为去游离过程。

形式为：①带电质点的扩散。

带电质点从浓度大的区域向浓度小的区域运动而造成原区域中带电质点的消失，扩散是一种自然规律。

②复合。

复合是正、负带电质点相互结合后成为中性原子（分子）的过程。

2020年7月全国自考高电压技术试题及答案解析

全国2018年7月自考高电压技术试题课程代码：02653一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。

错选、多选或未选均无分。

1．下列选项中不影响固体电介质击穿电压的因素是()A．小桥效应B.电压作用时间C．受潮D.电压种类2．用QSl电桥测量介质损耗角正切，可以灵敏地发现()A．绝缘普遍性受潮B.绝缘局部磨损C．绝缘的局部受潮D.绝缘中有小气泡3．空载长线电容效应引起的谐振属于()A．线性谐振B.非线性谐振C．铁磁谐振D.参数谐振4．采用电容器作旋转电机保护时，为了保护匝间绝缘，必须将侵入波陡度限制在()A．1kV／s以下C．5kV／s以下B.3kV／s以下D.10kV／s以下5．空载长线路的电容效应使得线路终端的()A．损耗增加B.损耗减小C．电压降低D.电压升高6．波阻抗为Z的线路末端短路，入射电压U0到达末端时，将发生波的折射与反射，则()A．折射系数=1，反射系数=0B.折射系数=l，反射系数=-11C．折射系数=0，反射系数=0D.折射系数=0，反射系数=-17．接地网的冲击系数小于1的主要原因是()A．伸长电感效应C．高频电流特性B.火花放电效应D.高速衰减特性8．当变电站地网面积S=100×100m2，=100·m时，其接地电阻阻值为()A．0.1C．0.5 B.0.2D.19．雷击线路附近大地时，当线路高10m，雷击点距线路100m，雷电流幅值40kA，线路上感应电压最大值Ug约为()A．25kVC．100kVB.50kVD.200kV10．与标准大气条件相比，当实际温度下降气压升高时，均匀电场气隙的击穿电压()A．不变B.降低C．升高D.取决于湿度的变化二、填空题（本大题共10小题，每小题1分，共10分）请在每小题的空格中填上正确答案。

错填、不填均无分。

11．波阻抗Z的数值与线路长度___________。

液体和固体电介质的击穿特性解读

固体电介质的击穿过程最复杂，且击穿后是唯一不可恢复的绝缘
普遍规律：任何介质的击穿总是从电气性能最薄弱的缺陷处发展起来的，这里的缺陷可指电场的集中，也可指介质的不均匀性
一、击穿机理——（1）电击穿理论

电击穿理论建立在固体电介质中发生碰撞电离基础上，固体电介质中存在少量传导电子，在电场加速下与晶格结点上的原子
碰撞，从而导致击穿
电击穿的特点：电压作用时间短，击穿电压高，击穿电压与环
境温度无关，与电场均匀程度有密切关系，与电压作用时间关系很小。
当固体电介质的介质损耗很小、有良好的散热条件，且内部不
存在局部放电，这种情况下发生的击穿通常是电击穿。其击穿
场强一般可达105～106kV／m 。
击穿理论——（2）热击穿理论
3.1液体电介质的击穿特性
液体电介质的击穿机理
影响液体电介质击穿电压的因素
提高液体电介质击穿电压的方法
液体电介质不仅具有较高的电气强度，而且它的流动性使其还具有散热和灭弧作用，同时可以与固体介质结合，填充固体电介质的空隙，从而大大提高绝缘的局部放电起始电压和绝缘的电气强度液体介质主要有天然的矿物油（变压器油、电容器油和电缆油）和人工合成油（硅油）
发生两种情况：
(1)杂质小桥尚未接通电极时，则纤维等杂质与油串联，由于纤维的εr大以及含水分纤维的电导大，使其端部油中电场强度显著增高并引起电离，
于是油分解出气体，气泡扩大，电离增强，这样下
去必然会出现由气体小桥引起的击穿。
(2)如果杂质小桥尚未接通电极，因小桥的电导大而导致泄漏电流增大，发热会促使汽化，气泡扩大，发展下去会出现气体小桥，使油隙发生击穿。
3 电场均匀度在冲击电压下，由于杂质来不及形成小桥，故改善电场总是能显著提高油隙的冲击击穿电压，而与油的品质好坏几乎无关。优质油：保持油不变，而改善电场均匀度，能使工频击穿电压显著增大，也能大大提高其冲击击穿电压。品质差的油：改善电场对于提高其工频击穿电压的效果较差。

高电压工程课件

容。通常气隙尺寸很小，有Ca＞＞Cg＞＞Cb。电极
间的全部电容为
CCaCCggCCbb CaCb
•高电压工程
•20
高电压工程基础
如果电极间加上瞬时值为u的交变电压，当介质的tanδ很小时，则Cg上分配到的电压瞬时值为
ug
u Cb Cg Cb
•高电压工程
•21
高电压工程基础
当ug随u增加达到气隙放电电压Ug时，气隙发生放电，放电
Cg每次放电时，其放电电荷量为：
Q rC gC C aa C C bb(U gU r)(C gC b)(U gU r)
Qr称为真实放电量，但由于Cg、Cb和Ca实际上都是无法测定的，所以Qr也无法测定。
•高电压工程
•25
高电压工程基础
由于气隙放电使气隙上电压下降 U =Ug﹣Ur，必引起Cb上的电压增加 U。随着Cb上电压的增加，需要补
式中 A——比例常数
单位时间内散出的热量Q2：
Q2 (tto)S
σ——散热系数；
S ——散热面积。
介质的发热和散热与温度的关系
•高电压工程
•6
高电压工程基础
热击穿的主要特点： 1）击穿电压随环境温度的升高呈指数规律
下降； 2）击穿电压直接与介质的散热条件相关。 ➢ 介质厚度 ➢ 加压时间 ➢ 电压频率或介损
（约大一个数量级）。
•高电压工程
•31
高电压工程基础
二、气泡击穿理论
不论由于何种原因使液体中存在气泡时，由
于在交变电压下两串联介质中电场强度与介质介
电常数成反比，气泡中的电场强度比液体介质高，
而气体的击穿场强又比液体介质低得多，所以总
是气泡先发生电离，这又使气泡的温度升高，体

国家电网考试高电压技术4(国网考试)

➢ 串联介质中，场强的分布与介质的介电常数成反比-局放-热-体积膨胀-气体小桥
/22
三.非纯净液体电介质的小桥击穿理论
形成小桥
如果许多电离的气泡在电场中排列成气体小桥，击穿就可能在此通道中发生。又称为小桥理论。
气体通道扩大
电离产生的带电离子撞击油分子，使它又分解出气体，导致气体通道扩大。
➢ 液体电介质不同油质击穿电压的分散性和电场的均匀程度有关；
➢ 工频击穿电压的分散性在极不均匀电场中不超过5％（电极处电场力作用杂质不易形成小桥），而在均匀电场中可达3040％。
/22
4.温度
60
水当T增加时：固—液—汽
1
Ub，千伏（有效值）
40
2
20
2.5毫米
-40 0 40 80 120 t,℃
二. 影响固体介质击穿电压的主要因素
电压的作用时间温度电场均匀度和介质厚度电压频率受潮度的影响机械力的影响
多层性的影响累积效应的影响
三. 提高固体击穿电压的方法
改进绝缘的设计
改善电极形状及表面光洁度，尽可能使电场分布均匀，把边缘效应减到最小；
改善电极与绝缘体的接触状态，消除接触处的气隙。
时，散出的热量Q与介质中最高温度tm的关系
Ub（kV）（有效值）
θ
50
12
40
3
4
30
b
A 20
10
B
a
0 t0 ta
tktbBiblioteka tm不同外施电压下介质发热散热与介质温度的关系
0 0 20 40 60 80 100 120 140 160
θcr
θ(℃)
交变电压下电瓷的击穿电压

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。

简述影响固体击穿的因素及提高方法

简述影响固体击穿的因素及提高方法一、影响固体击穿的因素固体击穿是指在高电压作用下，固体绝缘材料中出现电击穿现象，导致电流突然增大的过程。

固体击穿的发生受到多种因素的影响，主要包括以下几个方面：1. 电压水平：电压是引起固体击穿的主要原因之一。

在固体绝缘材料中，电压越高，电场强度就越大，电子碰撞激发离子化的可能性也就越大，从而增加了击穿的可能性。

2. 材料的性质：不同的固体绝缘材料具有不同的电气性质，如介电常数、介电强度等。

这些性质直接影响了固体的绝缘能力和抗击穿能力。

一般来说，介电常数越大，绝缘能力越强，抗击穿能力也就越强。

3. 材料的结构：固体绝缘材料的结构对其电气性能有很大影响。

例如，晶体结构的固体绝缘材料在电场作用下具有较高的击穿电压，而非晶态材料则容易出现击穿现象。

4. 温度：温度对固体绝缘材料的击穿特性有一定的影响。

一般来说，温度升高会导致介电强度的降低，从而增加了击穿的可能性。

因此，在高温环境下，固体绝缘材料的抗击穿能力会下降。

5. 湿度：湿度是影响固体击穿的另一个重要因素。

在潮湿环境中，固体绝缘材料的表面会形成一层导电湿膜，这会导致电场集中，增加击穿的可能性。

二、提高固体击穿能力的方法为了提高固体材料的抗击穿能力，可以采取以下措施：1. 选择合适的材料：在设计和制造固体绝缘材料时，应选择具有较高介电常数和介电强度的材料。

这样可以增加材料的绝缘能力和抗击穿能力。

2. 改变材料的结构：通过调整固体绝缘材料的结构，可以改变其电气性能。

例如，通过控制晶体的晶格结构、晶体的取向等方法，可以提高材料的抗击穿能力。

3. 控制温度：在应用中，可以通过控制温度来提高固体绝缘材料的抗击穿能力。

保持适当的温度，可以降低材料的介电强度，减少击穿的可能性。

4. 控制湿度：在潮湿环境中，可以通过控制湿度来降低固体绝缘材料的击穿风险。

可以采取防潮措施，如使用防潮剂、密封材料等，减少湿度对材料的影响。

5. 加强绝缘设计：在实际应用中，可以通过合理的绝缘设计来提高固体绝缘材料的抗击穿能力。