高电压技术综合作业2(解答)ppt课件
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赵智大高电压技术课后答案(课堂PPT)
第一章作业
1-1解释下列术语 （1）气体中的自持放电；（2）电负性气体； （3）放电时延；（4）50%冲击放电电压；（5）爬电比距。 答：（1）气体中的自持放电：当外加电场足够强时，即使除去外界电
离因子，气体中的放电仍然能够维持的现象； （2）电负性气体：电子与某些气体分子碰撞时易于产生负离子，这样
1-3在一极间距离为1cm的均匀电场电场气隙中，电子碰撞电离系 数α=11cm-1。今有一初始电子从阴极表面出发，求到达阳极的 电子崩中的电子数目。 解：到达阳极的电子崩中的电子数目为
naed e11159874
答：到达阳极的电子崩中的电子数目为59874个。
2
1-5近似估算标准大气条件下半径分别为1cm和1mm的光滑导线的 电晕起始场强。
解：出厂U 时的K 试aU 验p电1 压.1 值：H 110 4261 0.131 00 1 0 0 4260
32 (k5)V
答：出厂试验电压值应增大到325kV。
2-6 为避免额定电压有效值为1000kV的试验变压器的高压引出端发生 电晕放电，在套管上部安装一球形屏蔽极。设空气的电气强度
E0=30kV/cm，试决定该球形电极应有的直径。P40 解：球形电极应有的直径为：
E b 2 .5 4 5 6 .66 /d 2 .5 4 1 5 6 .61 6 /2 2 .2 9 ( k 6V )
答：标准大气条件下的平均击穿场强为29.26kV/cm
2-3在线路设计时已确定某线路的相邻导线间气隙应能耐受峰值为 ±1800kV的雷电冲击电压，试利用经验公式近似估计线间距离至少应 为若干？P36 解：导线间的气隙可以用棒-棒气隙近似表示 对正极性雷电冲击：
此时C1上的电压与R1上的电压相等，即
1-1解释下列术语 （1）气体中的自持放电；（2）电负性气体； （3）放电时延；（4）50%冲击放电电压；（5）爬电比距。 答：（1）气体中的自持放电：当外加电场足够强时，即使除去外界电
离因子，气体中的放电仍然能够维持的现象； （2）电负性气体：电子与某些气体分子碰撞时易于产生负离子，这样
1-3在一极间距离为1cm的均匀电场电场气隙中，电子碰撞电离系 数α=11cm-1。今有一初始电子从阴极表面出发，求到达阳极的 电子崩中的电子数目。 解：到达阳极的电子崩中的电子数目为
naed e11159874
答：到达阳极的电子崩中的电子数目为59874个。
2
1-5近似估算标准大气条件下半径分别为1cm和1mm的光滑导线的 电晕起始场强。
解：出厂U 时的K 试aU 验p电1 压.1 值：H 110 4261 0.131 00 1 0 0 4260
32 (k5)V
答：出厂试验电压值应增大到325kV。
2-6 为避免额定电压有效值为1000kV的试验变压器的高压引出端发生 电晕放电，在套管上部安装一球形屏蔽极。设空气的电气强度
E0=30kV/cm，试决定该球形电极应有的直径。P40 解：球形电极应有的直径为：
E b 2 .5 4 5 6 .66 /d 2 .5 4 1 5 6 .61 6 /2 2 .2 9 ( k 6V )
答：标准大气条件下的平均击穿场强为29.26kV/cm
2-3在线路设计时已确定某线路的相邻导线间气隙应能耐受峰值为 ±1800kV的雷电冲击电压，试利用经验公式近似估计线间距离至少应 为若干？P36 解：导线间的气隙可以用棒-棒气隙近似表示 对正极性雷电冲击：
此时C1上的电压与R1上的电压相等，即
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2PPT课件
ed 常数
ed 108
流注的形成与阴极的表面过程无关 流注理论与汤逊放电理论的适用条件不同，二者互为补充。基本 上都是定性理论，不能用来精确计算击穿电压。
第六节 不均匀电场中气隙的放电特性
一、不均匀电场中气隙的放电特征 电晕放电
稍不均匀电场和极不均匀电场的划分依据：电场的不均匀系数 f
p Ts p 2.9 T Ps T
注意：p和T的单位
Ub f d
第五节 气体放电的流注理论
一、汤逊放电理论的局限性
不适用于高气压、长间隙，不能解释雷电放电现象
二、流注放电理论
考虑了高气压、长间隙下若干因素对气体放电过程的影响
（1）空间电荷对原有电场的畸变作用
两个强场区之间形 成一个利于复合的 弱电场区-辐射源
均匀电场：起始电压=击穿电压
不均匀电场：起始电压<击穿电压
三、汤逊理论的适用范围
低气压、短间隙：pd<26.66kPa· cm
第四节 起始电压与气压的关系
一、汤逊理论对巴申定律的解释
Ub
巴申定律：气隙的击穿电压 是气体压强和间隙距离乘积 的函数
pd
根据汤逊自持放电条件可以求出在均匀电场中 起始放电电压
（一）正极性
电晕起始电压有所提高，剩余正空间电荷加强了正离子外部空间的电场，使 整个击穿电压有所降低。
（二）负极性
电晕起始电压有所降低，剩余正空间电荷削弱了外围空间朝向极板方向的电 场，使整个间隙的击穿电压有所提高。 输电线路和电气设备外绝缘的击穿多发生在工频电压的正半周
四、长间隙（大于1m）的击穿过程
巴申曲线
B( pd ) U0 A( pd ) ln ln(1 1 / )
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1 超高压系统中工频电压升高的重要性
容电流流过电感造成的电压降，这种电容电 ① 产生串联铁磁谐振的必要条件是：电感和电容的伏安特性必须相交，因而，铁磁谐振可以在较大范围内产生。
一般持续时间在 （五个工频周波）以内的过电压称为操作过电压。
压高于电源电势的现象，称为电容效应。 在集中参数L、C串联电路中，如果容抗大于感抗，即1/ωC>ωL，那么电路中将流过容性电流。
② 在电压互感器开口三角绕组中接入阻尼电阻，或在电压互感器一次绕组的中性点对地接入电阻。
抗，因此线路各点的电压均高于线路首端电 中性点经消弧线圈接地的35 ~ 60kV系统：在过补偿状态运行时，X0 为很大的正值，单相接地时健全相电压接近线电压。 压，而且愈往线路末端电压愈高。
U1 I1
UjU 2c2 Z
ZR为线路末端开路时的首端输入阻抗： ① 改善电磁式电压互感器的激磁特性，或改用电容式电压互感器。
在工频电压作用下，线路的总容抗一般远大于导线的感抗，因此线路各点的电压均高于线路首端电压，而且愈往线路末端电压愈高。
若考虑电源感抗：
ZR
ZR为线路末端开路时的首端输入阻抗：
ZR
U1 I1
jZctg'l
③ 铁磁元件的非线性是产生铁磁谐振的根本原因，但其饱和特性本身又限制了过电压的幅值，此外，回路中损耗，也能使过电压降低 ，当回路电阻值大到一定数值时，就不会出现强烈的谐振现象。
❖ 空载长线的电容效应 从分布参数的角度看，一条空载长线可以看作由无数个串联的,回路构成。
波长谐振：线路末端电压将趋于无穷大 电路中的电感元件因带有铁芯，会产生饱和现象，这种含有非线性电感元件的电路，在满足一定条件时，会发生铁磁谐振。
从分布参数的角度看，一条空载长线可以看 ❖ 若线路末端开路，即：
容电流流过电感造成的电压降，这种电容电 ① 产生串联铁磁谐振的必要条件是：电感和电容的伏安特性必须相交，因而，铁磁谐振可以在较大范围内产生。
一般持续时间在 （五个工频周波）以内的过电压称为操作过电压。
压高于电源电势的现象，称为电容效应。 在集中参数L、C串联电路中，如果容抗大于感抗，即1/ωC>ωL，那么电路中将流过容性电流。
② 在电压互感器开口三角绕组中接入阻尼电阻，或在电压互感器一次绕组的中性点对地接入电阻。
抗，因此线路各点的电压均高于线路首端电 中性点经消弧线圈接地的35 ~ 60kV系统：在过补偿状态运行时，X0 为很大的正值，单相接地时健全相电压接近线电压。 压，而且愈往线路末端电压愈高。
U1 I1
UjU 2c2 Z
ZR为线路末端开路时的首端输入阻抗： ① 改善电磁式电压互感器的激磁特性，或改用电容式电压互感器。
在工频电压作用下，线路的总容抗一般远大于导线的感抗，因此线路各点的电压均高于线路首端电压，而且愈往线路末端电压愈高。
若考虑电源感抗：
ZR
ZR为线路末端开路时的首端输入阻抗：
ZR
U1 I1
jZctg'l
③ 铁磁元件的非线性是产生铁磁谐振的根本原因，但其饱和特性本身又限制了过电压的幅值，此外，回路中损耗，也能使过电压降低 ，当回路电阻值大到一定数值时，就不会出现强烈的谐振现象。
❖ 空载长线的电容效应 从分布参数的角度看，一条空载长线可以看作由无数个串联的,回路构成。
波长谐振：线路末端电压将趋于无穷大 电路中的电感元件因带有铁芯，会产生饱和现象，这种含有非线性电感元件的电路，在满足一定条件时，会发生铁磁谐振。
从分布参数的角度看，一条空载长线可以看 ❖ 若线路末端开路，即：
高电压技术课件2
13.3 切除空载线路引起的过电压
产生过电压的物理过程
我国在 35 ~220 kV 电网中，都曾因切除空载线路时 过电压引起过多次故障。多年的运行经验证明：若使用 的断路器的灭弧能力不够强，以致电弧在触头间重燃时， 切除空载线路的过电压事故就比较多，因此，电弧重燃 是产生这种过电压的根本原因。
02 IC I L 1 2 脱谐度： 1 k r IC
U ph L
2
补偿方式： 1、欠补偿（不采用，因易引发谐振） 2、过补偿 （常采用）
13.2 合闸空载线路引起的过电压
产生过电压的物理过程
输电线T电路
பைடு நூலகம்
U Cm
Em /[1 ( ) 2 ] 0
L I0 Zm C
U Cmax I 0
过电压产生原因：由于截流留在电感中的磁场能量转化为电
容上的电场能量。
影响过电压的因素
（1）断路器的性能 切除空载变压器引起的过电压与截流数值成正比，断路 器截断电流的能力愈大，过电压 UCmax 就越高。 （2）变压器的参数 变压器 L 愈大，C 愈小，则过电压愈高。当电感中的磁 场能量不变，电容 C 愈小时，过电压也愈高。
影响过电压的因素
（1）合闸相位 合闸相位是随机的，有一定的概率分布，与断路器合 闸过程中的预击穿特性及断路器合闸速度有关。 （2）残余电荷 过电压的大小与线路上残余电荷数值和极性有关。 （3）断路器合闸的不同期 由于三相线路之间有耦合，先合相相当于在另外两相 上产生残余电荷。 （4）回路损耗 实际输电线路中，能量损耗（电阻、电晕）会引起振 荡分量的衰减。 （5）电容效应 合闸空载长线时，由于电容效应使线路稳态电压增高， 导致了合闸过电压增高。
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6
第一篇 高电压绝缘及实验
第一章 第二章 第三章 第四章
电介质的极化、电导和损耗 气体放电的物理过程 气隙的电气强度 固体液体和组合绝缘的电气强度
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7
第一章 电介质的极化、电导和损耗
第一节 电介质的极化 第二节 电介质的介电常数 第三节 电介质的电导 第四节 电介质中的能量损耗
1.电气设备的绝缘：
①绝缘试验（固、液、气体） ——在电场作用下的电气物
理性能和击穿的理论、规律。 ②高压试验——判断、监视绝
缘质量的主要试验方法。
2.电力系统的过电压：
③过电压及其防护——过电压
的成因与限制措施。
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3
三．中国电力系统电压等级的划分0KV， 包括：10KV，35KV，110KV，220KV
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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。
效果：消弱外电场，使电介质的等值电容增大。 物理量：介电常数 类型：电子位移极化； 离子位移极化；
转向极化； 空间电荷极化。
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11
一、 电子位移极化
E
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8
§1. 电介质的极化、电导和损耗
电介质有气体、固体、液体三种形态，电
介质在电气设备中是作为绝缘材料使用的。一切电介质
在电场的作用下都会出现极化、电导和损耗等电气物理
现象。
电介质的电气特性分别用以下几个参数来
表示：即介电常数εr，电导率γ（或其倒数——电阻率
ρ），介质损耗角正切tgδ，击穿场强 E，它们分别反
映了电介质的极化、电导、损耗、抗电性能。
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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。 。
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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↑
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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
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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
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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。
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2. 电介质的三支路等值电路
i i1i2 i3
i1
i2
u C1
无 几乎没有
最新2高电压技术第二章解析ppt课件
如右图所示
19
试验图形分析：
• 首先，大气中少量的正负离子存在；
• 其次，在极间加上电压后，带电离子 oa段:
分别向两极移动，形成电流；
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。
均匀电场中气体的伏安特性
ab段：
电流不再随电压的增大而 增大因为这时由外界电离因素 在极间产生的带电离子已全部 参加导电，所以电流趋于饱和 。电流密度是极小的，一般只 有10-19 A/cm2，间隙仍处于良 好的绝缘状态。
2高电压技术第二章解析
电气设备的一般特性
1. 设备可靠性随电压升高而下降 2. 设备的体积随电压升高而增大
2
电气设备的一般特性
设备
可靠性
体积
电压 3
高电压技术 第二章
气体放电的物理过程
4
概述
➢ 气体 如绝缘气体：空气 1 用于高压电气设备绝缘的介质 ➢ 液体 如油，变压器等
➢ 固体 如绝缘子等
一旦电压解除后,气体电介质能自动恢复绝缘状态
6
输电线路以气体作为绝缘材料
架空输电线 相与相之间 线路与铁塔之间
7
变压器相间绝缘以气体作为绝缘材料
变压器引出 线之间
8
液体与固体绝缘材料中的气体
9
2.带电质点的产生
(1) 激发（激励）
原子在外界因素（电场、高温等）作用下,其电子 跃迁到能量较高的状态，但这一过程只有10-8S，非 常短暂。Байду номын сангаас回到正常状态并发射光子。
在电场不均匀的间隙中，最大场强通常出现在曲率半径小的电 极表面附近。当最大场强区域已达到自持放电条件，但其他区域的 场强仍很低。即自持放电局限在间隙中场强最大的部分—电晕放电
19
试验图形分析：
• 首先，大气中少量的正负离子存在；
• 其次，在极间加上电压后，带电离子 oa段:
分别向两极移动，形成电流；
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。
均匀电场中气体的伏安特性
ab段：
电流不再随电压的增大而 增大因为这时由外界电离因素 在极间产生的带电离子已全部 参加导电，所以电流趋于饱和 。电流密度是极小的，一般只 有10-19 A/cm2，间隙仍处于良 好的绝缘状态。
2高电压技术第二章解析
电气设备的一般特性
1. 设备可靠性随电压升高而下降 2. 设备的体积随电压升高而增大
2
电气设备的一般特性
设备
可靠性
体积
电压 3
高电压技术 第二章
气体放电的物理过程
4
概述
➢ 气体 如绝缘气体：空气 1 用于高压电气设备绝缘的介质 ➢ 液体 如油，变压器等
➢ 固体 如绝缘子等
一旦电压解除后,气体电介质能自动恢复绝缘状态
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输电线路以气体作为绝缘材料
架空输电线 相与相之间 线路与铁塔之间
7
变压器相间绝缘以气体作为绝缘材料
变压器引出 线之间
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液体与固体绝缘材料中的气体
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2.带电质点的产生
(1) 激发（激励）
原子在外界因素（电场、高温等）作用下,其电子 跃迁到能量较高的状态，但这一过程只有10-8S，非 常短暂。Байду номын сангаас回到正常状态并发射光子。
在电场不均匀的间隙中，最大场强通常出现在曲率半径小的电 极表面附近。当最大场强区域已达到自持放电条件，但其他区域的 场强仍很低。即自持放电局限在间隙中场强最大的部分—电晕放电
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例题
一幅值U0=1000kV的无限长直角波，从1条波阻抗Z1=500Ω的架空线路经1 只串联电阻R=550Ω ，与1根波阻抗Z2=50Ω的电缆相连接，试求
1. 流入电缆的电压折射波与电流反射波；
2. 节点A处的电压反射波与电流反射波；
3. 串联电阻上流过的电流和消耗的功率。
U1q=U0
U B Z 1 2 U R 1 qZ 2 Z 2 52 0 5 10 5 0 50 0 0 50 0 9.9 0 (k 1)V
种过电压有哪些措施？
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五、计算题 36．某无避雷线的线路高hd=10m，当线路杆塔遭受雷击，测 得雷电流幅值为I=50kA，若取波头时间为τ=2.6μs，试求雷电 流的平均陡度及导线上感应过电压的大小。
Ugd hd
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37．某变电所高压母线上接有两条波阻抗为Z1=500Ω的 架空线路和一条波阻抗为Z2=50Ω的电缆线路，现有一 幅值为U0=1000kV的直角电压波沿其中一条架空线路侵 入变电所，如图所示，求母线上的过电压幅值为多大？
一个（
）。
A．等值电容
B．等值电阻
C．等值电感
D．L－C电路
A．等值电容
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9．不属于GIS变电所防雷保护特点的是（
）。
A．母线波阻抗较小
B．保护与被保护设备间距离短
C．伏秒特性平坦
D．绝缘配合裕度大
D．绝缘配合裕度大
10．下列不同类型的过电压中，不属于内过电压的是（
A．工频过电压
B．操作过电压
C．谐振过电压
《高电压技术》 综合作业二
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一、单项选择题
1．解释电压较高、距离较长的间隙中的气体放电过程可用
（ ）。
A．汤逊理论
B．流注理论
C．巴申定律
D．小桥理论
B．流注理论
2．设S1、S2分别为某避雷器及其被保护设备的伏秒特
性曲线，要使设备受到可靠保护必须（
）
A．S1高于S2
B．S1等于S2
C．S1低于S2
23．满足谐振条件的回路需要________才能产生谐振过电压。
24．绝缘配合的核心问题是确定设备的绝缘水平，常用的方法 有_________、统计法和简化统计法。
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三、名词解释 25．吸收比 26．雷击跳闸率 27．谐振过电压 28．电气设备的绝缘水平
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四、简答题 30．测量绝缘电阻方法的适用范围如何？ 31．冲击电晕对线路中的波过程有何影响？ 32．金属氧化物避雷器有何优点？ 33．现代输电线路主要采用哪些防雷措施？ 35．空载分闸过电压产生的原因是什么？限制这
19．全绝缘变压器的中性点绝缘水平与绕组的绝缘水平_______。
20．空载线路电容效应引起的工频过电压与线路的长度及电源 的_________________有关。
21．中性点不接地系统发生单相接地时产生间隙性电弧过电压 的根本原因是接地点存在______。
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22．将电压大小为U的电源投至具有残压U0的空载线路时， 合闸后线路振荡电压最大幅值可达_______________。
D．S1与S2相交
C．S1低于S2
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3．若固体电介质被击穿的时间很短、又无明显的温升，可判
断是（
）。
A．电化学击穿
B．热击穿
C．电击穿
D．各类击穿都有
C．电击穿
4．下列因素中，对电介质的tanδ影响不明显的是（ ）。
A．湿度
B．电源频率
C．表面污秽
D．大气压强
D．大气压强
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5．直流高压试验与测量泄漏电流最主要的区别是 （ ）。
14．电气设备绝缘的预防性试验包括_______试验和耐压试验两 大类。
15．当电气设备的外壳接地时，采用西林电桥测量tanδ宜采用 _______接法。
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16．电压直角波经过串联电容后，波形将发生变化，变成_____ 波。 18．雷击线路时，线路绝缘尚不发生闪络的________称为线路的 耐雷水平。
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六、综合应用题
38．为避免额定电压为750kV（有效值）的试验变压器的高压 引出端产生电晕，高压套管上拟安装一个球形屏蔽电极，设空 气的电气强度为E0=30kV/cm，试计算该电极应有的直径。若 将带有该电极的变压器移至低气压的高原地区，电极表面是否 会产生电晕？为什么？
Ec2.77(10.3r3)7k( V /cm )
U A Z 1 2 U R 1 qZ 2 ( R Z 2 ) 52 0 5 1 0 5 0 5 ( 0 0 0 5 0 5 5 ) 0 0 1.0 9 ( k 9 1 )V 0
(1)U2q=UB=90.91(kV), I2q=U2q/Z2=90.91/50=1.82kA
(2)U1f=UA-U1q=1090.91-1000=90.(931)(IkRV=()UA-UB)/R=1.82(kA) I1f=-U1f/Z1=-90.91/500=-0.18kA .PR=(UA-UB)2/R=1818.18(kW)
A．加压时间不同
B．加压大小不同
C．试验性质不同
D．试验方法不同
C．试验性质不同
6．不能用于测量直流高压的仪器设备是（
A．静电电压表
B．电阻分压器
C．电容分压器
D．高阻微安表
C．电容分压器
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）。
7．输电线路的波阻抗的大小与线路的长度（
A．成正比
B．成反比
C．无关
D．不确定
）。
C．无关
8．单相变压器绕组在受到过电压作用的瞬间可等值为
D．大气Hale Waihona Puke 电压）。D．大气过电压
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二、填空题 11．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_____________。
12．在极不均匀电场中，正极性的电晕起始电压_______于负极 性的电晕起始电压，此现象称为_______效应。
13．不同的电介质串联后，在交流电压作用下，它们所受的电场 强度与它们的______成反比。
δ:空气相对密度；
R: 导线半径（cm）
E c2.7 7 (1 0 .3 r) 3 7 2 .7 7 (1 0 .3 r) 3 3 70
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39．现有一幅值为U0=500kV的无限长直角过电压波沿波阻抗为 Z1=400Ω的架空线路进入波阻抗为Z2=40Ω的电缆线路，然后侵 入发电机绕组，如图所示，发电机绕组的波阻抗为ZG=800欧： （1）求波到发电机绕组时，绕组上的过电压和电流的大小； （2）若发电机绕组首端并联有电容器，进入发电机绕组的波形如 何变化？