(精选)高电压技术前言及第一章讲
高电压技术(第1章)
极化、电导和损耗：在外加电压相对较低（不超 过最大运行电压）时，电介质内部所发生的物理 过程。
这些过程发展比较缓慢、稳定，所以一直被 用来检测绝缘的状态。此外，这些过程对电介质 的绝缘性能也会产生重要的影响。
击穿：在外加电压相对较高（超过最大运行电压） 时，电介质可能会丧失其绝缘性能转变为导体， 即发生击穿现象。
离子式结构的固体电介质的体积电导则主要 由离子在热运动影响下脱离晶格移动所形成。
影响固体电介质体积电导的主要因素 电场强度
场强较低时，加在固体介质上的电压与流过 的电流服从欧姆定律。场强较高时，电流将随电 压的增高而迅速增大。
因固体介质发生碰撞游离的场强高，在发生 游离前阴极就能发射电子，形成电子电导，故流 过固体介质的电流不存在饱和区。 温度
荷。
二、电介质极化的概念和极化的种类
极化：无论何种结构的电介质，在没有外电场 作用时，其内部各个分子偶极矩的矢量和平均 来说为零，电介质整体上对外没有极性。
当外电场作用于电介质时，会在电介质沿 电场方向的两端形成等量异号电荷，就像偶极 子一样，对外呈现极性，这种现象称为电介质 的极化。
电介质极化的四种基本形式：
温度升高时，体积电导按指数规律增大。 杂质
杂质含量增大时，体积电导也会明显增大。
固体电介质的表面电导主要是由附着于介质表 面的水分和其他污物引起的。
固体电介质的表面电导与介质的特性有关：
亲水性介质，容易吸收水分，水分可以在其表 面形成连续水膜，如玻璃、陶瓷就属此类。
憎水性介质，不容易吸收水分，水分只能在其 表面形成不连续的水珠，不能形成连续水膜，如石 蜡、硅有机物就属此类。
电负性相等或相差不大的两个或多个原子相 互作用时，原子间则通过共用电子对结合成分子， 这种化学键就称为共价键。
高电压技术前言及第一章讲
分析：
a.由于捧极附近积聚起正空间电荷，削弱了电离， 使电晕放电难以形成，造成电晕起始电压提高。
b.由于捧极附近积聚起正空间电荷在间隙深处产生 电场加强了朝向板极的电场，有利于流注发展，故 降低了击穿电压。
(2).负棒---正板
分析：
a.捧附近正空间电荷产生附加电场加强了朝向棒端 的电场强度，容易形成自持放电，所以其电晕起 始电压较低。
tL=ts+tf
气体间隙在冲击电压作用下击穿所需全部时间：
t=t1+ts+tf 其中：ts+tf 就是放电时延tL
3. 50%冲击放电电压U50%
放电概率为50%时的冲击放电电压 p
50%
u击
u50%
50%冲击放电电压与静态放电压的比值称为绝缘的
冲击系数β
U50%
U0
4. 伏秒特性
(1) 定义
(eS 1) 1
(5)巴申定律 a.表达式:
UF f (PS )
P:气体压力 S:极间距离
b.均匀电场中几种气体的击穿电压与ps的关系
2.流注理论 (1).在ps乘积较大时,用汤逊理论无法解释的几种现象 a.击穿过程所需时间,实测值比理论值小10--100倍
b.按汤逊理论,击穿过程与阴极材料有关,然而在大气 压力下的空气隙中击穿电压与阴极材料无关.
同一波形、不同幅值的冲击电压下，间隙上出现 的电压最大值和放电时间的关系曲线
b.在间隙深处，正空间电荷产生的附加电场与原电 场方向相反，使放电的发展比较困难，因而击穿电 压较高。
结论： 在相同间隙下
电晕起始电压
正捧-----负板 高
负捧-----正板 低
间隙击穿电压
低
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强电场——电场强度等于或大于放电起始场强或击穿 场强：
会出现：激励、电离导致放电、闪络、击穿等。
原子的激励
激励(激发)——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，原子 核外的电子将从离原子核较近的轨道上跳到离原子 核较远的轨道上去的过程。
电离能（Wi）——使稳态原子或分子中结合最松弛 的那个电子电离出来所需要的最小能量。（电子伏
eV）
1eV＝1V×1.6×10-19C＝1.6×10-19J（焦耳）
1V电压
qe：电子的电荷（库伦）
注意 原子的电离过程产生带电粒子。
原子的激励与电离的关系
➢ 原子发生电离产生带电粒子的两种情况：
带电质点(电子、负离子或正离子)
一、带电质点的产生 二、带电质点的消失
一、带电质点的产生
带电质点的来源：游离 1.定义 游离:中性质点获得外界能量分解出带电质点的过程。 游离能（Wi） ：使中性质点发生游离所需的能量。 2.游离的分类 （一）空间游离：碰撞游离、光游离、热游离。 （二）表面游离：热电子发射、二次发射、光发射、
1、电介质的分类
A:按介质形态分： ➢ 气体电介质 ➢ 液体电介质 ➢ 固体电介质
其中气体最常见。气体介质同其它介质相比，具有在 击穿后完全的绝缘自恢复特性（自恢复绝缘），故应用 十分广泛。
输电线路以气体 作为绝缘材料
变压器相间绝缘以 液体（固体）作为
绝缘材料
电缆是用 固体介质 作为绝缘
高压电气设备中的绝缘介质有气体、液体、固体以及其 它复合介质。由于气体绝缘介质不存在老化的问题，在击穿 后也有完全的绝缘自恢复特性，再加上其成本非常廉价，因 此气体成为了在实际应用中最常见的绝缘介质。
高电压技术第一章第五节气体放电的流注理论
⑵放电时间
03
⑶阴极材料的影响
⑴放电外形
01
光子
第五节 气体放电的流注理论
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⑵ 正流注
条件：当外加电压＝击穿电压
二次电子崩中的电子进入主电子崩头部的正空间电荷区（电场强度较小），大多形成负离子。大量的正、负带电质点构成了等离子体，这就是正流注
① 正流注体的形成
1：主电子崩； 2：二次电子崩； 3：流注
流注通道导电性良好，其头部又是二次电子崩形成的正电荷，因此流注头部前方出现了很强的电场
第五节 气体放电的流注理论
气体击穿的流注放电理论
对象：工程上感兴趣的压力较高的气体击穿，比如雷电放电并不存在金属电极，因而与阴极上的γ过程和二次电子发射根本无关。 特点：认为电子碰撞电离及空间光电离是维持自持放电的主要因素，并强调了空间电荷畸变电场（使原来均匀的电场变成了不均匀电场）的作用 放电过程
均匀电场E0
电子崩头部 电场明显增强，电离过程强烈，有利于发生分子和离子的激励现象，当它们回复到正常状态时，发射出光子。
崩头内部正负电荷区域 电场大大削弱，但电子和正离子浓度却是最大，有助于发生复合过程，发射出光子。
大大加强了崩头及崩尾的电场，削弱了崩头内正、负电荷区域之间的电场
第一章 气体放电的基本物理过程
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本章主要内容
第一节 带电粒子的产生和消失
第二节 电子崩
第三节 自持放电条件
第四节 起始电压与气压的关系
第五节 气体放电的流注理论电
一旦形成流注，放电就进入了新的阶段，放电可以由本身产生的空间光电离而自行维持，即转入自持放电； 如果电场均匀，间隙就将被击穿。所以流注形成的条件就是自持放电条件，在均匀电场中也就是导致击穿的条件。
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§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
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(3) 相量图
——介质损耗角 ——功率因数角
《高电压技术一》PPT课件
2、在电场的作用下，电介质中出现的电气现象： 弱电场——电场强度比击穿场强小得多 如：极化、电导、介质损耗等。 强电场——电场强度等于或大于放电起始场 强或击穿场强： 如：放电、闪络、击穿等。
强电场下的放电、闪络、击穿等电气现象是 我们本篇所要研究的主要内容。
3、几个基本概念
击穿：在电场的作用下，电介质由绝缘状态突变为 良导电状态的过程。 放电：特指气体绝缘的击穿过程。
电气设备中常用的气体介质 ： 空气、压缩的高电气强度气体（如SF6） 纯净的、中性状态的气体是不导电的，只有气体中出现
了带电粒子（电子、正离子、负离子）后，才可能导电， 并在电场作用下发展成各种形式的气体放电现象。
辉光放 火花放电（雷闪）
电
大气压力下。
气压较低， 电源功率较小时， 电源功率很小时， 间隙间歇性击穿， 放电充满整个间隙。 放电通道细而明亮。
称为气体的电气强度，通常称之为平均击穿场强。
击穿场强是表征气体间隙绝缘性能的重要参数。
1、电介质的分类
按物质形态分：
➢气体电介质 ➢液体电介质 ➢固体电介质 其中气体最常见。气体介质同其它介质相比，具有在 击穿后完全的绝缘自恢复特性，故应用十分广泛。
按在电气设备中所处位置分：
外绝缘： 一般由气体介质（空气）和固体介质（绝缘子 ）联合构成。 内绝缘： 一般由固体介质和液体介质联合构成。
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第一节 带电粒子的产生和消失
(2)电离的四种形式
• 电子要脱离原子核的束缚成为自由电子,则必须给予其能量。能量来源的不同 带电粒子产生的方式就不同。
• 因此，根据电子获得能量方式的不同，带电粒子产生的方式可分为以下几种 。
第一节 带电粒子的产生和消失
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第一章 气体的放电基本物理过程和电气强度
主要内容：
第一节 汤逊理论和流注理论 第二节 不均匀电场中的放电过程 第三节 空气气隙在各种电压下的击穿特性 第五节 提高气体介质电气强度的方法 第六节 沿面放电及防污对策
第一节 汤逊理论和流注理论
主要内容： 一、非自持放电和自持放电 二、汤逊理论 三、巴申定律 四、流注理论 五、强电负性气体自持放电的条件
dK
Ｋ＝10.5( SF 6 )—电子崩中电子的临界值取对数
第二节不均匀电场中的放电过程
主要内容： 一、稍不均匀电场的放电特点 二、极不均匀电场中的电晕放电现象 三、极不均匀电场中的放电过程
Dd
稍均匀 (d<=2D时) 极不均匀 (d>4D时)
一. 稍不均匀电场
当d<=2D时，稍不均匀，电晕放电不稳定，一旦出现， 气隙立即被击穿。f<2
α系数—电子崩过程（α过程） β系数—离子崩过程（β过程） γ系数—离子崩达到阴极后引起阴极发射二次电子的过程
（γ过程）
二、汤逊理论
3.均匀场中电子崩的计算
dnndxdndx
n
n ed -α过程电子崩的电子 ed 1 -β过程中产生的离子崩中的正离子数
ed1 -γ过程又在阴极上释放出二次电子数
一、非自持放电和自持放电
1、非自持放电
图1-1测定气体间隙的电压和电流
其过程如下： oa-初始阶段 ab-（良好 性能） bc-（碰撞电离↑）→带电离子↑ cs-气体间隙击穿，电流急剧增加 当U<U0时I很小，需外电离因素才能维持，称其为非自持放电阶段
一、非自持放电和自持放电
2、自持放电区 当U> U0 时,电流剧增,此时气隙中电流过程只靠外施电压
高电压技术第一章课件.ppt
电子崩的二次电子
崩不断汇入初崩通
道的过程称为流注。
流注条件
• 流注的特点是电离强度很大和传播速度很快， 出现流注后，放电便获得独立继续发展的能 力，而不再依赖外界电离因子的作用，可见 这时出现流注的条件也就是自持放电的条件。
• 流注时初崩头部的空间电荷必须达到某一个临界 值。对均匀电场来说，自持放电条件为：
n
n0
e
dx
0
n n0ed
• 途中新增加的电子数或正离子数应为：
n na n0 n0 (ed 1)
• 将等号两侧乘以电子的电荷qe ，即得 电流关系式：：
I I0ed I0 n0qe
一旦除去外界电离因子?
(三)自持放电与非自持放电
在I-U曲线的BC段 一旦去除外电离因素，
气隙中电流将消失。 外施电压小于U0时 的放电是 非自持放 电。
• 复合可能发生在电子和正离子之间，称 为电子复合，其结果是产生一个中性分 子；
• 复合也可能发生在正离子和负离子之间， 称为离子复合，其结果是产生两个中性 分子。
气体放电的基本理论
• 汤逊理论 • 流注理论 • 巴申定律
一 汤逊气体放电理论
1. 电子崩
• 电子崩的形成过程 • 碰撞电离和电子崩引起的电流 • 碰撞电离系数
一、带电粒子在气体中的运动
（一）自由行程长度
气体中存在电场时， 粒子进行 热运动和 沿电场定向运动
• 各种粒子在气体中运动时 不断地互相碰撞，任一粒 子在1cm的行程中所遭遇 的碰撞次数与气体分子的 半径和密度有关。
• 单位行程中的碰撞次数Z 的倒数λ
–即为该粒子的平均自由行 程长度。
二、带电粒子的产生
高电压技术 第一章讲义
绪论高电压技术的产生和发展：•有关高电压的几个著名试验•1752年6月：富兰克林&风筝•1895年11月：伦琴&X射线•1919年：E.卢瑟福&元素的人工转变（a射线轰击氮原子）1945年威克斯勒尔和麦克米伦，电子回旋加速器等•1931年：范德格拉夫起电机（1000万伏）直到20世纪初高电压技术才逐渐成为一个独立的科学分支。
当时的高电压技术，主要是为了解决高压输电中的绝缘问题。
因此，可以这样说高电压与绝缘技术是随着高电压远距离输电和高电压设备的需要而发展起来的一门电力科学技术。
高电压技术：电力系统中涉及过电压、耐压、绝缘等问题的技术。
如：▲雷击变电所、发电厂的过电压及防护措施▲绝缘材料的研制▲合闸分闸空载运行以及短路引起的过电压▲电气设备的耐压试验一、研究意义研究意义：如何将电能大容量、远距离、低损耗地输送，提高电力系统运行的经济效益，防止过电压，提高耐压水平，保持电网运行的安全可靠性。
二．研究内容：1. 提高绝缘能力电压等级提高，需要相应的高压电气设备，要对各类绝缘电介质的特性及其放电机理进行研究，其中气体放电机理是基础。
电介质理论研究——介质特性放电过程研究——放电机理高电压试验技术——高压产生、测量、检验，分预防性和破坏性2. 降低过电压雷击或操作→暂态过程→产生高电压→绝缘破坏→故障→防止破坏→恢复研究过电压的形成及防止措施高电压种类：大气过电压内部过电压——操作过电压，暂时过电压3. 绝缘配合使作用电压的数值、保护电器的特性和绝缘的电气特性之间相互协调以保证电气装置的可靠运行与高度经济性。
三．学习要求与电工及物理的基础理论，如电介质理论、电磁场理论、电路中的瞬变理论相关。
内容涉及面广，经验公式多，文字叙述多，试验数据、图表多，实践性强第一章电介质的极化、电导和损耗§ 1 — 1 电介质的极化一、电介质简介定义：电介质是指．通常条件下导电性能极差的物质，云母、变压器油等都是介质. 电介质中正负电荷束缚得很紧，内部可自由移动的电荷极少，因此导电性能差。
高电压技术第一章 教案(1)
课题2014年 3 月 15日第 1 节绪论简介什么是高电压技术第一章气体电解质的电气强度1.1 气体中带点质的产生与消失教案目的：1.让学生知道开设高电压技术这门课程的目的，以及本门课程的主要内容及学习方法；2.气体中带电粒子的产生及其迁移率和扩散，正离子和负离子的产生和消失。
重点及难点：重点：1.高电压技术这门课程与实际生活的联系；2.主要从哪几个方面对本门课程进行研究；3.电介质概念的引入及其分类；4.气体中带点质点的产生与消失。
难点：气体中带点质点产生与消失的方式。
教案内容及步骤（时间分配）：组织教案：师生问候、填写日志、点名。
（5分钟）绪论一、导入新课：从生活实际入手，以南方电网近几年出现的事故为例，借助线路输送容量、电压损耗和功率损耗公式说明高电压输电的优势，从而给出高压电技术的概念。
(5)二、讲授新课（15）1.分析输送容量、电压损耗和功率损耗公式，进而引出高电压输电的优势输送容量公式：，Z—线路波阻抗。
架空线路波阻抗：数百欧姆；电缆线路波阻抗：几十欧姆。
电压损耗公式：功率损耗公式：2.高电压技术概念高电压技术主要研究高电压、强电场下各种电气物理问题。
研究高电压技术，目的是为了解决电力系统中过电压与绝缘这一对矛盾性的问题。
3.高电压技术等级的发展与提高●美国最早于1882年珍珠街发电厂开始发电，仅用于照明。
●从十九世纪末到二十世纪五十年代，电压直线上升。
●从二十世纪六十年代以后，电压上升幅度加大。
●采用750KV电压等级的有美、苏、日、德、英、法、加、意、中等国家。
●二十世纪七十年代就有1500-2000KV线路和变电所的初步设计，APE（美国电力公司）和ASEA（瑞典通用电力公司）联合对2000KV进行了实验，技术上没有问题。
电力系统的大容量和远距离传输、促使电压等级不断提高。
100年来世界上的输电电压提高了100倍，在高电压输电行业中，习惯上称：●低压：35KV以下●高压：35KV-100KV●超高压：100KV-1000KV●特高压：1000KV以上✧普通高压和超高压划分的依据是电晕，超高压和特高压划分的依据是电能4．高电压技术的研究对象电力系统运行过程中经常会导致比工作电压高得多的电压产生，如：自然界的雷击、电力系统本身操作所产生的操作过电压等。
高电压技术第一章第三节自持放电条件完美版PPT资料
极上造成的二次电子发射所产生 （γ过程）应为γ (eαd－1 ) ，如果它等于1，就意味着那个初始电子有了一个后继电子，从而使放电得以自持。
电子数目迅速增加，如同冰山上发生雪崩一样，形成了电子崩
产生正离子 和自由电子
原来的电子和新产 生的电子继续移动， 不断发生电子碰撞 电离
电子数目迅速增加，如同 冰山上发生雪崩一样，形 成了电子崩
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第三节 均匀电场中气体击穿的发展过程
电子崩——电子数按几何级数不断增多，像雪崩似的发展。从而形成的急剧增大 的空间电子流。
电子崩的形状：“崩头大、崩尾小。” 电子发生电子碰撞后，电子的速度快，所以会大量的集中在崩头； 正离子移动速度较慢，所以缓慢的移向崩尾。
第七节 第二节
电放子电崩时的间和电冲击子电压数下—的气γ隙n击c穿(eαd－1)
d
提第出八气 节隙二放沿电次面电放流电电和和子击污穿发闪电事压射故的计的算公形式 成过程
设阴极表面单位时间内发射的电子数为nc
－ 理第论一认 节产＝为n，生nc电c个带e总子α电电d的粒电碰子子撞子的电到产数离生达(和α为过消阳程：失，极n即a后第二，节所说的电子崩）为和产：正离生n子ce的撞α击d新阴极电n造c子成的数表面电每时离（产，γ过生会程一产）起个生主自一要作由个用电正子离的子同
⑵由外α过电程离和因电γ素过产子程生引一起崩个的初电）始流电子和正离子撞击阴极造成的表面电离（γ过程） 起主要作用 第一节 带电粒子的产生和消失
当自持放电条件得到满足时，就会形成图解中闭环部分所示的循环不息的状态，放电就能自己维持下去。
高电压技术(第1章)解析
《高电压技术》第3版常美生主编第一章电介质的极化、电导和损耗概述⏹电介质：指具有很高电阻率（通常为106~1019Ω·m）的材料。
⏹电介质的作用：在电气设备中主要起绝缘作用，即把不同电位的导体分隔开，使之在电气上不相连接。
⏹电介质的分类：按状态可分为气体、液体和固体三类。
其中气体电介质是电气设备外绝缘（电气设备壳体外的绝缘）的主要绝缘材料；液体、固体电介质则主要用于电气设备的内绝缘（封装在电气设备外壳内的绝缘）。
⏹极化、电导和损耗：在外加电压相对较低（不超过最大运行电压）时，电介质内部所发生的物理过程。
这些过程发展比较缓慢、稳定，所以一直被用来检测绝缘的状态。
此外，这些过程对电介质的绝缘性能也会产生重要的影响。
⏹击穿：在外加电压相对较高（超过最大运行电压）时，电介质可能会丧失其绝缘性能转变为导体，即发生击穿现象。
第一节电介质的极化一、电介质的极性及分类⏹分子键：电介质内分子间的结合力。
⏹化学键：分子内相邻原子间的结合力。
根据原子结合成分子的方式的不同，电介质分子的化学键分为离子键和共价键两类。
原子的电负性是指原子获得电子的能力。
电负性相差很大的原子相遇，电负性小的原子的价电子被电负性大的原子夺去，得到电子的原子形成负离子，失去电子的原子形成正离子，正、负离子通过静电引力结合成分子，这种化学键就称为离子键。
电负性相等或相差不大的两个或多个原子相互作用时，原子间则通过共用电子对结合成分子，这种化学键就称为共价键。
离子键中，正、负离子形成一个很大的键矩，因此它是一种强极性键。
共价键中，电负性相同的原子组成的共价键为非极性共价键，电负性不同的原子组成的共价键为极性共价键。
由非极性共价键构成的分子是非极性分子。
由极性共价键构成的分子，如果分子由一个极性共价键组成，则为极性分子；如果分子由两个或多个极性共价键组成，结构对称者为非极性分子，结构不对称者为极性分子。
分子由离子键构成的电介质称为离子结构的电介质。
高电压技术讲义
高电压技术发展趋势
智能化 智能电网和数字化转型
数据分析 大数据应用和分析
可再生能源 与可再生能源的集成
环保节能 环保与节能技术创新
高电压技术未来展望
随着电力系统的不断发展和社会需求的增加，高电压技术将继续担当重要 角色。未来的高压电网将更加智能化和可靠，支持更多可再生能源的接入， 同时也会注重环保和节能。
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高电压技术的重要性
能源传输和转换 发挥重要作用
推动科技进步 重要推动作用
提高电力系统效率 关键意义
提高系统稳定性 不可或缺
高电压技术的应用领域
电力输配电系统
01 主要应用领域
电力电子设备
02 广泛应用范围
高压设备
03 技术要求高
高电压技术的基本原理
电场概念
电场强度 电势差 电场线
配电系统结构
开关设备 变压器 电容器
定期维护和保养措施
定期巡检线路 清理杆塔及绝缘子
高电压输电线路技术的未来趋势
智能电网中的应用前景
01 高压输电线路智能化发展方向
城市化发展中的挑战与机遇
02 如何在城市中布设高压输电线路
可再生能源接入的创新方向
03 高压输电线路在可再生能源传输中的角色
总结
高电压输电线路技术的发展不仅涉及传统设备的优化，还需要结合新技术 的应用，以适应未来能源发展的需求。监测与维护工作的重要性不容忽视， 只有及时发现并处理问题，才能保障高压输电线路的稳定运行。
新能源领域应用前景
01 太阳能、风能、核能
智能电网发展机遇
02 智能化、信息化、互联互通
电气设备创新方向
03 节能环保、智能化设计、高效耐用
1.高电压技术前言及第一章讲稿
六. 提高气体间隙绝缘强度的方法
有两个途径: 一个是改善电场分布,使之尽量均匀; 另一个是削弱气体间隙中的游离因素.
1.
改善电场分布的措施 改变电极形状
(1).
(2).利用空间电荷对电场的畸变作用
(3).极不均匀电场中采用屏障
当屏障与棒极之间的距离约等于间隙的距离的
15%-----20%时，间隙的击穿电压提高得最多， 可达到无屏障时的2---3倍
(4).自持放电条件
a.电子的空间碰撞系数α 一个电子在电场作用下在单位行程里所发生的碰 撞游离数
b.正离子的表面游离系数γ
一个正离子到达阴极,撞击阴极表面产生游离的电 子数
自持放电条件可表达为:
(e 1) 1
综上所述，将电子磞和阴 极上的r过程作为气体自 持放电的决定因素是汤逊 理论的基础。
b.在间隙深处，正空间电荷产生的附加电场与原电 场方向相反，使放电的发展比较困难，因而击穿电 压较高。
结论： 在相同间隙下
正捧-----负板
电晕起始电压 间隙击穿电压 高
负捧-----正板
低
低
高
第四节 液体的绝缘性能
四.液体电介质的击穿特性
1.“小桥”理论(即 :“气泡”击穿理论) 变压器油的击穿主要原因,在于杂质的影响, 而杂质是水分、受潮的纤维和被游离了的 气泡等构成，它们在电场的作用下，在电 极间逐渐排列成为小桥，从而导致击穿。
真空断路器
真空电容器
(3).采用高强度气体 SF6气体属强电负性气体,容易吸附电子成为 负离子,从而削弱了游离过程.提高压力后可 相当于一般液体或固体绝缘的绝缘强度. 它是一种无色、无味、无臭、无毒、不燃的 不活泼气体，化学性能非常稳定，无腐蚀作 用。它具有优良的灭弧性能，其灭弧能力是 空气的100倍，故极适用于高压断路器中。
高电压技术讲义(超全讲解)
高电压技术总目录第1讲绪论第2讲气体放电理论(一)第3讲气体放电理论(二)第4讲气隙的击穿特性第5讲电介质电气性能(一)第6讲电介质电气性能(二)第7讲固体电介质的击穿特性第8讲液体电介质的击穿特性第9讲绝缘诊断与绝缘试验第10讲高电压试验设备第11讲波沿线路传导第12讲输电线路防雷技术第13讲防雷装置第14讲输电线路防雷技术第15讲内部过电压概论一、世界电压等级的发展与提高高压电网向特高压电网发展的历程z1875年，法国巴黎建成世界上第一座发电厂，标志着世界电力时代的到来z1891年，在德国劳芬电厂安装了世界第一台三相交流发电机：它发出的三相交流电通过第一条13.8kV输电线将电力输送到远方用电地区，使电力既用于照明，又用于动力，从而开始了高压输电的时代z1879年，中国上海公共租界点亮了第一盏电灯。
1882年，第一家电业公司—上海电气公司成立。
100多年来，输电电压由最初的13.8kV逐步发展到20，35，66，110，134，220，330，345，400，500，735，750，765，1000kV高压电网向特高压电网发展的历程z输电电压一般分高压、超高压和特高压。
高压（HV）：35~220kV；超高压（EHV）：330 ~750kV；特高压（UHV）：1000kV及以上高压直流（HVDC）：±600kV及以下特高压直流（UHVDC）：±600kV以上，包括±750kV和±800kVz1908年，美国建成了世界第一条110kV输电线路；经过15年，于1923年，第一条230kV线路投入运行；1954年建成第一条345kV线路。
从230kV电压等级到345kV电压等级经历了31年。
在345kV投运15年后，1969年建成了765kV线路高压电网向特高压电网发展的历程z1952年，瑞典建成世界上第一条380kV超高压线路z1965年，加拿大建成世界第一条735kV超高压线路z1952年，前苏联建成第一条330kV线路；1956年建成400kV 线路；1967年建成750kV线路。
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i
h:普朗克常数 ν:光的频率
15
热游离 气体在热状态下引起的游离过程称为热游离
产生热游离的条件：
3 2
KT
Wi
K:波茨曼常数
T:绝对温度
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金属表面游离 电子从金属电极表面逸出来的过程 称为表面游离
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(4)去游离 a.扩散 带电质点从高浓度区域向低浓度区域运动. b.复合 正离子与负离子相遇而互相中和还原成中性原子 c.附着效应 电子与原子碰撞时,电子附着原子形成负离子
4
21世纪电力发展特点:
更加可靠 更加开放 更加有效 更加灵活
5
设备可靠性随电压升高而下降 设备的体积随电压升高而增大
6
设备 可靠性体积源自电压 7燃料电池 21世纪最有希望的能源
60年代用于宇宙飞船,21世纪将用于商业.工业
其特点: 模块式结构 无环境污染 节省水 电源可分散 价格高 1500美金/千瓦
标准波形通常用符号 1.2/50s 表示
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2.放电时延 (1).间隙击穿要满足二个条件
a.一定的电压幅值 b.一定的电压作用时间
36
37
(2).统计时延t s
通常把电压达间隙的静态击穿电压开始到间隙中出 现第一个有效电子为止所需的时间
(3).放电形成时延tf
从第一个有效电子到间隙完成击穿所需的时间
自持放电条件可表达为:
(eS 1)1
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(5)巴申定律 a.表达式:
UF f(PS)
P:气体压力 S:极间距离
24
b.均匀电场中几种气体的击穿电压与ps的关系
25
2.流注理论 (1).在ps乘积较大时,用汤逊理论无法解释的几种现象 a.击穿过程所需时间,实测值比理论值小10--100倍
b.按汤逊理论,击穿过程与阴极材料有关,然而在大气 压力下的空气隙中击穿电压与阴极材料无关.
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二.气体放电的两个理论
1.汤逊放电理论. 适用条件:均匀电场,低气压,短间隙 实验装置
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分析： oa段:
随着电压升高，到达 阳极的带电质点数量 和速度也随之增大
ab段：
电流不再随电压的 增大而增大 bc段：
均匀电场中气体的 伏安特性
电流又再随电压 的增大而增大
c点:电流急剧突增
20
(1).电子崩 在电场作用下电子从阴极向阳极推进而形成的一群电子
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分析： a.由于捧极附近积聚起正空间电荷，削弱了电离， 使电晕放电难以形成，造成电晕起始电压提高。
b.由于捧极附近积聚起正空间电荷在间隙深处产生 电场加强了朝向板极的电场，有利于流注发展，故 降低了击穿电压。
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(2).负棒---正板
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分析：
a.捧附近正空间电荷产生附加电场加强了朝向棒端 的电场强度，容易形成自持放电，所以其电晕起 始电压较低。
8
第一章
气体的绝缘特性
9
一.气体电介质的放电特性
1.空气在强电场下放电特性
气体在正常状态下是良好的绝缘体,在一个立方厘米 体积内仅含几千个带电粒子,但在高电压下,气体从少量电 符会突然产生大量的电符,从而失去绝缘能力而发生放电 现象.
一旦电压解除后,气体电介质能自动恢复绝缘状态
10
输电线路以气体 作为绝缘材料
碰撞游离
当带电质点具有的动能积累到一定数值后，
在与气体原子（或分子）发生碰撞时，可以使 后者产生游离，这种由碰撞而引起的游离称为 碰撞游离
引起碰撞游离的条件：
1 2
m2
Wi
W i ：气体原子（或分子）的游离能 14
光游离
由光辐射引起气体原子（或分子）的游离 称为光游离
h W 产生光游离的条件：
(2).非自持放电 去掉外界游离因素的作用后,放电随即停止
(3).自持放电 不需要外界游离因素存在,放电也能维持下去
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(4).自持放电条件 a.电子的空间碰撞系数α
一个电子在电场作用下在单位行程里所发生的碰撞 游离数
b.正离子的表面游离系数γ
一个正离子到达阴极,撞击阴极表面产生游离的电子 数
22
27
三.不均匀电场中气隙的放电特性
1.电晕放电
一定电压作用下,在曲率半径小的电极附近发生局部 游离,并发出大量光辐射,有些像日月的晕光,称为电晕 放电.
电晕起始场强 电晕起始电压
开始出现电晕时电极表面的场强 开始出现电晕时的电压
电晕放电是极不均匀电场所特有的一种自持放电形式
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2.极性效应 (1).正棒---负板
高电压技术
张一尘主编
1
前言
1.为什么巨大的电能需要通过高电压输送 2.高电压技术学习内容和要求
2
高电压技术作为工程技术中的一门学科是因为
大功率、远距离输电
的发展而产生的
3
20世纪电力发展特点: 大机组 大电网 高电压
美国 单机(千瓦) 120万 电压(千伏) 800
中国 90万 500
俄国 90万 765
c.按汤逊理论,气体放电应在整个间隙中均匀连续地 发展,但在大气中击穿会出现有分枝的明亮细通道
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(2).理论要点:
认为电子碰撞游离及空间光游离是维持自持放电的 主要因素,流注形成便达到了自持放电条件,它强调了 空间电符畸变电场的作用和热游离的作用.
(3)放电简单流程图:
有效电子(经碰撞游离)-----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.
b.在间隙深处，正空间电荷产生的附加电场与原电 场方向相反，使放电的发展比较困难，因而击穿电 压较高。
32
结论： 在相同间隙下
电晕起始电压
正捧-----负板 高
负捧-----正板 低
间隙击穿电压
低
高
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四.雷电冲击电压下气隙的击穿特性
1.标准波形
34
几个参数
波头时间T1：T1=(1.2 30%)μs 波长时间T2: T2=(50 20%) μs
(4).放电时延tL
tL=ts+tf
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气体间隙在冲击电压作用下击穿所需全部时间：
t=t1+ts+tf 其中：ts+tf 就是放电时延tL
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3. 50%冲击放电电压U50%
放电概率为50%时的冲击放电电压 p
11
变压器相间绝 缘以气体作为绝 缘材料
12
2.带电质点的产生与消失
(1) 激发 原子在外界因素作用下,其电子跃迁到能量较高的状态
(2)游离 原子在外界因素作用下,使其一个或几个电子脱离原
子核的束博而形成自由电子和正离子
(3)游离的方式 a.碰撞游离 b.光游离 c.热游离 d.金属表面游离
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