《高电压工程基础(第2版)》实验4绝缘子串电压分布的测量
绝缘子的电位分布实验
绝缘子的电位分布实验一、绝缘子串电压分布规律每一个绝缘子就相当于一个电容器，因此一个绝缘子串就相当于由许多电容器组成的链形回路。
因为绝缘子的体积电阻和表面电阻较正常情况下（50Hz）的容抗大得多，所以一般将它看成串联的电容回路。
如果不考虑其他因素影响，由于每个绝缘子的电容量相等，因而在绝缘子串中，每一片绝缘子分担的电压是相同的。
但由于每个绝缘子的金属部分与杆塔（地）间、导线间均存在杂散电容（寄生电容），绝缘子串中每个绝缘子实际所分担的电压并不相同。
图11-1 绝缘子串的等值电路(a) 仅考虑金属部分对杆塔的电容(b) 仅考虑金属部分对导线的电容在图11-1（a）中，C为绝缘子本身的电容，Cz为其金属部分对杆塔的电容。
由于存在这种电容，当有电位差时，就有一个电流经Cz流入接地支路。
流经Cz的电流都分别要流经电容C，因此，愈靠近导线的电容C所流经的电流就愈大。
由于各绝缘子电容大致相等，则它们的容抗也大致相等，又由于靠近导线的绝缘子的电容电流较大，所以此处每片绝缘子上的电压降也就较大。
绝缘子串的电压分布如图11-2中的曲线1所示。
在图11-1（b）中，C为绝缘子本身的电容，Cd为其金属部分对导线的电容。
由于每个电容Cd两端均有电位差，因此就有电容电流流过，而且都必须经电容C到地构成回路，这样就使离导线愈远的绝缘子所流过的电流愈多，电压降也愈大。
绝缘子串的电压分布如图11-2的曲线2所示。
图11-2 绝缘子串的电压分布曲线1—仅考虑Cz作用；2—仅考虑Cd作用；3—考虑Cz、Cd两者同时作用由于绝缘子金属部分对导线的电容Cd比其对地电容Cz小，因而流过的电流也小，所以产生的压降就相对地较小。
实际的绝缘子串各个绝缘子上的电压分布应考虑两种电容的同时作用，即沿绝缘子串的电压分布应该由分别考虑Cz与Cd所得到的电压分布相叠加，如图11-2中的曲线3所示。
由图可见，沿绝缘子串的电压分布是极不均匀的，靠近导线的绝缘子电压降最大，离导线愈远的绝缘子两端压降愈小，当绝缘子靠近杆塔横担时，绝缘子电压降又升高。
电气设备绝缘的预防性试验
•当绝缘严重受潮或有贯穿 性导电通道时，绝缘电阻 达稳态值的所需时间大大 缩短，稳态电阻值降低， 吸收现象不明显，吸收比 接近于1。
•一般情况，K值不应小于1.3。
•高电压工程基础
•高电压工程基础
• 某些容量较大的电气设备，其吸收过程很长，吸收比K不 能充分反映绝缘吸收的全过程。引入另一指标极化指数P — 加 压10min时的绝缘电阻R10’与加压1min时的绝缘电阻R1’的比值 ：
• ia是由夹层极化(有损极化)产生的电 流，而夹层极化建立所需时间较长 ，所以较为缓慢地衰减到零，这部 分电流又称为吸收电流； Ig是不随 时间变化的恒定分量，称为电介质 的泄漏电流或电导电流。
•吸收曲线
•高电压工程基础
• 当绝缘受潮或有缺陷时，电流的吸收现象不明显，总电流 随时间下降较缓慢，而试品的绝缘电阻与电流成反比。因此， 根据I15/I60的变化，就可以初步判断绝缘的状况。
•双层介质的等值电路
•分界面上将积聚起一批多余的空间电荷，这就是夹层极化引起 的吸收电荷，电荷积聚过程所形成的电流称为吸收电流。
•这种在双层介质分界面上出现的电荷重新分配的过程，就是夹 层极化过程。 •由于夹层极化中有吸收电荷，故夹层极化相当于增大了整个电 介质的等值电容。
•高电压工程基础
• 由于这种极化涉及电荷的移动和积聚，必然伴随能量损耗 。由于电荷的积聚是通过介质的电导进行的，而介质的电导一 般很小，所以极化过程较慢，一般需要几分之一秒、几秒、几 分钟、甚至几小时，所以这种极化只有在直流和低频交流电压 下才能表现出来。
•高电压工程基础
•3、试验结果的分析判断
• 比较法：
➢ 将泄漏电流值与规程规定值比较； ➢ 将泄漏电流值与历史数据比较； ➢ 对发电机、变压器等重要设备，由电压—电流关系曲线结
《高电压工程基础(第2版)》大纲(40学时)
《高电压工程基础》教学大纲课程学时：40学时（讲授36+实践4）适用专业: 电气工程及其自动化先修课程：电路、发电厂电气主系统等教材:《高电压工程基础》（第二版），施围，邱毓昌，张乔根. 机械工业出版社，2014参考书 1. 《电气工程基础》，（第二版）王锡凡主编，西安交通大学出版社，20092. 《高电压绝缘技术》，严璋，中国电力出版社，20023. 《高电压工程》，梁曦东，清华大学出版社，2004一、课程的性质、目的及任务《高电压工程基础》是电气工程及其自动化专业一门重要的专业课程，该课程理论性和实践性并重，着重强调工程应用中的理论知识。
通过对本课程的学习，使学生掌握气体放电的基本理论、液体和固体电介质的电气特性，掌握电气设备绝缘试验的相关知识，以及电力系统过电压产生机理及抑制措施等基本知识，具有从事绝缘、高电压技术等领域的设计、安装、运行、试验，及研究工作的专业知识基础。
二、教学内容及基本要求第1章绪论（1）教学内容1.1 高压输电的必要性；1.2 我国电力工业的发展；1.3电力工业对高电压技术发展的促进作用；1.4 新材料和新技术在高电压技术中的应用；1.5 高电压技术在其他领域的应用。
（2）基本要求掌握我国输电线路电压等级的划分；掌握高压输电产生的背景及高压输电的必要性；掌握分裂导线的结构及优点；了解高电压技术在其他领域的应用；了解高电压技术中的新技术；了解我国电力工业的发展。
- 1 -第2章气体放电的基本物理过程（1）教学内容2.1 带电质点的产生与消失；2.2 放电的电子崩阶段；2.3 自持放电条件；2.4 不均匀电场中气体放电的特点。
（2）基本要求掌握气体中带电粒子的产生与消失；掌握气体的自持放电现象和流注放电理论、气隙的击穿特性及提高气体间隙抗电强度的方法；pd值较大和pd值较小时放电现象的异同，以及各自的自持放电条件；理解输电线上的电晕放电以及绝缘子表面的气体放电。
第3章气体间隙的击穿强度（1）教学内容3.1 稳态电压下的击穿；3. 2 雷电冲击电压下的击穿；3.3 操作冲击电压下的击穿；3.4大气密度和湿度对击穿的影响；3.5 SF6气体间隙中的击穿；3.6 提高气隙击穿电压的措施。
《高电压工程基础(第2版)》第10章习题答案
第10章习题10-1 输电线路防雷的基本措施是什么?线路避雷器为什么能提高线路的耐雷水平？（1）防止雷直击导线：沿线架设避雷线，有时还要装避雷针与其配合，在某些情况下可改用电缆线路；（2）防止雷击塔顶或避雷线后引起绝缘闪络：降低杆塔的接地电阻，增大耦合系数，适当加强线路绝缘，在个别杆塔上安装线路避雷器；（3）防止雷击闪络后转化为稳定的工频电弧：适当增加绝缘子片数，减少绝缘子串上工频电场强；电网中采用不接地或经消弧线圈接地方式；（4）防止线路中断供电：采用自动重合闸或双回路、环网供电等措施。
因为幅值很高的雷电波到来之后，避雷器动作，只要其残压低于绝缘子串的放电电压，绝缘子串就不会发生冲击闪络，当然就不会出现稳定的工频电弧，从而增加了线路的耐雷能力。
10-2 输电线路的耐雷水平、建弧率和雷击跳闸率各是什么含义。
耐雷水平：雷击线路绝缘不发生闪络所能承受的最大雷电流幅值。
建弧率：冲击闪络转化为稳定工频电弧的概率。
雷击跳闸率：折算为统一的条件下（100公里长线路、40个雷电日），由于雷击而引起的线路跳闸的次数。
10-3 35kV 及以下的输电线路为什么一般不采取全线架设避雷线的措施？对于35kV及以下电压等级线路，线路绝缘耐受雷电能力非常低，雷电即使落到输电线路附近地面（或附近物体）上，在线路上出现的感应过电压都会引起线路的闪络。
如采用全线架设避雷线，一定会增加杆塔的高度，势必引来更多的雷击到输电线路上，从而增加输电线路的雷击跳闸率，所以全线架设避雷线是没有好处的。
10-4 10-1 例中的220kV 线路若架设在山区，且杆塔冲击接地电阻R ch=15Ω，其余条件不变，求该线路的耐雷水平及雷击跳闸率。
解：（1）计算几何参数1）避雷线与导线的平均高度15.4m m 12324.233224.5m m 7321.2932=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-=-==⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-=-=b d dp b b bp f h h f h h 2）避雷线对外侧导线的耦合系数几何耦合系数0c K ，可用式（8-49）求出0c K =0.229 计及电晕后，耦合系数加大，由表8-1查出1c K =1.25， 则10 1.250.2290.286c c c K K K ==⨯=3）杆塔电感gt L塔型铁塔，一般杆身电感为0.5μH/m ，则 H 14.5H 1.295.0gt μμ=⨯=L（2）雷击塔顶时分流系数由表10-1查得 88.0g =β（3）雷击塔顶时的耐雷水平1I 由式（10-25）得 ()50%1g c 82kA 12.6 2.6gt dp ch U I L h R K β==⎡⎤⎛⎫++- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦（4）雷电流超过1I 的概率由式（9-1）得%7.111=p（5）计算绕击耐雷水平2I 由式（10-8）得A I k 6.152=（6）雷电流超过2I 的概率由式（9-1）得 %5.662=p（7）击杆率g ，绕击率a p ，建弧率η由表10-2查得击杆率41g =；由式（10-16）得%51.0a =p ，由式（10-1）得80.0=η。
《高压电工程》教学课件—04电气设备绝缘试验
从上述分析可知，对单一介质绝缘或电容量较小的绝缘被试品，可以只测量 其绝缘电阻；而对电容量较大的绝缘被试品，不仅要测量其绝缘电阻，还要 测量其吸收比或极化指数。
4.1.1 绝缘电阻和泄漏电流测量
（2）试验设备与接线
绝缘电阻表（亦称兆欧表或摇表），它是测量设备绝 缘电阻的专用仪表，它的原理接线如右图所示。 G：手摇（或电动）直流发电机 N：测量机构，包括出在永磁磁场内的可动部分电压线 圈LV 和电流线圈LA
4.1.1 绝缘电阻和泄漏电流测量
右图为测量套管绝缘电阻的接线图。试验时将 端子E接于套管的法兰上，将端子L接于导电芯 上，G为屏蔽接线端子，用以消除绝缘被试品表 面泄漏电流的影响。可在导电芯附近的套管表 面缠上几匝裸铜丝（或加一金属屏蔽环），并 将它接到绝缘电阻表的屏蔽端子G上，此时由法 兰经套管表面的泄漏电流将经过G直接回到发电 机负极，而不经过电流线圈LA，这样测得的绝 缘电阻便消除了由于表面受潮对表面泄漏电流 的影响，保证了测量的准确性。
U
R2 R1 R2
而稳态电流将为电导电流
U Ig R1 R2
双层电介质等效电路
4.1.1 绝缘电阻和泄漏电流测量
由于存在吸收现象，U10 U1，U 20 U 2
即在t>0后一般有一个过渡过程，在这个过程中的层间电 压变化为
u1
U
R1
R1 R2
C2 C1 C2
R1 R1 R2
e-t
QS1型电桥反接线法
4.1.2 介质损耗角正切的测量
2. 测量tanδ的电磁干扰及抗干扰措施
测量过程中的电磁干扰包括静电干扰和磁干扰。静电干扰是一种电容性耦合干扰，其干扰源 为周围的高压带电物体，包括电桥的高压引线、附近具有高电位的设备等。高压干扰源通过 杂散电容对电桥各节点注入电流，从而使各个桥臂的电压发生变化，影响桥臂平衡，产生测 量误差。同时，电桥也处于交变磁场的影响中，桥路内将感应出干扰电动势，影响检流计偏 转，也将造成测量误差。
《高电压工程基础（第2版）》实验2绝缘电阻和吸收比的测量
《高电压工程基础（第2版）》实验2绝缘电阻和吸收比的测量实验二绝缘电阻与吸收比的测量一、实验目的1．了解兆欧表的原理，掌握兆欧表的使用方法；2．学习绝缘电阻、吸收比的测量方法，掌握利用吸收比分析绝缘状态的方法。
二、实验内容1．用兆欧表测量电缆的绝缘电阻及吸收比；2．利用兆欧表测量电缆的绝缘电阻，掌握利用吸收比分析绝缘状态的方法。
三、理论概述1．不均匀介质在直流电压作用下的吸收现象电气设备的绝缘常常由多种材料或多种电介质组成，即使是同一种介质组成的绝缘，在制造和运行过程中也会发生电气性能的变化，因此在工程上没有绝对均匀的介质。
为简化分析，用双层介质来分析不均匀介质极化的一般规律。
当给介质突然加上一个直流电压U，瞬间电压从零升为U，此时介质上的电压按电容分布，即U10/U20=C2/C1；到达稳态时，介质上的电压按电阻分布，即U1∞/U2∞=R1/R2。
电压初分布与稳态分布不一致，则在两层介质之间产生一个电荷重新分配的过程，C1和C2上有电荷的释放和吸收，这种现象叫做吸收现象。
以上过程又称为不均匀介质的夹层极化。
对于均匀介质，C1/C2=R1/R2，就没有上述的电荷重新分配过程。
工程上用的绝缘介质都有不同程度的不均匀，因此都存在不同程度的吸收过程。
2．绝缘电阻及吸收比一般规定：施加电压60秒钟后测得的数值为被试品的绝缘电阻。
当试品绝缘中存在贯通的集中性缺陷时，绝缘电阻往往明显下降，用兆欧表测量即可发现。
此外，还可以用绝缘电阻随时间的变化关系反映绝缘状况，通常用时间为60s和15s时所测的绝缘电阻之比来考察绝缘状况，这一比值又称为吸收比K，即K= R60/R15。
如果绝缘良好K 值要高于某个值。
经验表明，K值对于判断大容量电气设备的普遍受潮很有效，如发电机、变压器等；对于小容量的设备效果则不明显。
3．测量原理绝缘电阻及吸收比是专用兆欧表来测量的，兆欧表的内部由电源和测量机构组成。
电源输出电压（直流）分别为500V、1000V、2500V及5000V等。
发电厂升压站绝缘子串电压分布实测
发电厂升压站绝缘子串电压分布实测【摘要】交流电压作用下，由于绝缘子对杆塔和导线有杂散电容，绝缘子串电位分布不均匀，一般情况下导线端承受较高电压。
长期的高电压环境容易导致绝缘子污闪、起晕和劣化，对绝缘子的绝缘水平和电力系统的安全稳定可靠运行带来影响。
本文通过实测不同电压等级绝缘子串的电压分布，得到绝缘子串的电压分布规律，同时提出了针对电压分布情况的改进措施。
【关键词】升压站；绝缘子串；杂散电容引言绝缘子的绝缘水平对电力系统的安全稳定运行有很大的影响，而绝缘子通常都通过组合成绝缘子串进而运用到系统实际中。
近年来，由于绝缘子串的污闪造成的事故不容忽视，这往往是由于绝缘子串电压分布的不均匀导致。
因此研究绝缘子串电压分布的规律和影响因素对于电力系统意义重大，目前的研究也主要通过数值计算和实测两种途径来进行，这两种方法各有优点，而实测方法由于跟实际较为接近而更加具有实际意义。
1发电厂升压站绝缘子串特点1.1 绝缘子结构目前发电厂使用的绝缘子大多为悬式绝缘子，悬式绝缘子的组成部分包括：钢帽，钢脚，绝缘介质和填充料。
绝缘子的主体是介质，该介质在机械强度和电气强度方面必须满足线路或者升压站的要求，同时，绝缘介质必须在变化较为剧烈的大气条件下满足热机稳定性。
电瓷和钢化由于具有较好的上述特性从而成为工业中应用较为广泛的材料。
瓷质绝缘子表面均匀光亮瓷釉是由塑性粘土、石英砂和微晶花岗岩混合而成的。
瓷盘下表面有3～4个棱是为了增长闪络路径和泄露距离，为了在组成绝缘子串时悬式绝缘子的盘径最小且充分地利用空气放电距离，绝缘子的瓷盘直径和结构高度的比值一般分布在0.5～0.65范围之内。
悬式瓷绝缘子由高标号水泥作为其填充料，其膨胀系数需配合钢脚钢帽和绝缘元件。
绝缘子的钢帽和钢脚所使用的材料为高硅可铸铁和结构钢，钢帽的破坏强度需在0.4～0.6MPa之间，而钢脚的破坏强度要更大。
为了保证绝缘子的正常可靠安全运行，绝缘子需要有耐腐蚀性且钢脚承力面需带大弧度。
高电压设备测试试验之绝缘子绝缘特性
电压分布测量要求
01
接触网电压在绝缘子串上的电压分布，是从 带电侧到接地侧依此减小。因此，放电声音也 相对减弱。
当测量绝缘子串某一片绝缘子时，放电间隙 放电说明该片绝缘子电气性能合格，否则为不 合格。
线路绝缘子
带电检测-分布电场
线路绝缘子
带电检测-分布电场
瓷悬式绝缘子
线路绝缘子
绝缘子特性
复合绝缘子
绝缘子特性
钢化玻璃悬式绝缘子
绝缘子特性
性能
机械性能：拉伸负荷、弯曲负荷、扭转负荷 冷热性能：膨胀应力 老化性能：抗老化
绝缘子特性
材料
电瓷：无机材料，耐腐蚀，抗老化，具有足够的电气强 度和机械强度；脆，抗压强度比抗拉强度大得多；上釉 强度大。
钢化玻璃：电气和机械强度大于电瓷，输电线路钢化玻 璃绝缘子损坏后能“自爆”。
电压分布测量要求
05
测量绝缘子串电压分布时，应从接地侧依此向带电侧测量，当三片一组中有一片，四 片一组中有二片绝缘子无间隙放电时，即停止测量，以保证设备运行和测量人员的安全。
∆U
#10绝缘子（0MΩ）
沿串中绝缘子的 电压分布（220kv）
#4绝缘子（60MΩ）
完好 绝缘子
绝缘子编号
绝缘子ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ构
1
电压分布测量要求
05
测量绝缘子串电压分布时，应从接地侧依此向带电侧测量，当三片一组中有一片，四 片一组中有二片绝缘子无间隙放电时，即停止测量，以保证设备运行和测量人员的安全。
∆U
#10绝缘子（0MΩ）
沿串中绝缘子的 电压分布（220kv）
高压试验三：绝缘子串电位分布实验
高压试验三：绝缘子串电位分布实验————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：实验三：绝缘子串电压分布测量一﹑实验目的了解绝缘子串在电力系统中的作用，理解输电线路绝缘子串上电压分布不均匀的原因，理解测量绝缘子串上电压分布的意义，掌握电压分布的测量方法，知道在实际工作中如何发现输电线路上已损坏的绝缘子。
二﹑实验原理1 绝缘子串上的电压分布35kV以上的电压输电线路使用由悬式绝缘子组成的绝缘子串来构成具有高电位的导线与具有地电位的杆塔之间的绝缘。
绝缘子串上的每片悬式绝缘子结构，尺寸完全相同，若每片绝缘子承受的电压相同，则利用率最高。
但是由于绝缘子的金属部分与接地的铁塔和带电的导线之间存在杂散电容，使绝缘子串的电压分布不均。
设绝缘子自身电容为C，若只考虑对地杂散电容C E,则等值电路如图10－1（a）所示。
当C E,两端有电位差时，必然有一部分电流经C E,流入接地铁塔，而流过C E,的电流都是由绝缘子串分流出去，因此靠近导线的绝缘子流过电流最多，电压降△U也最大。
如果只考虑对导线的杂散电容C L,则等值电路如图10－1（b）所示，流过C L的电流都汇入下一片绝缘子中，因此靠近铁塔的绝缘子流过的电流最多，电压降△U最大。
实际上C E与C L两种杂散电容同时存在，综合考虑两者影响时，绝缘子串的电压分布位图10－1（c）所示。
一般C为30－60μF，C E为4－5μF，C L只有0.5－1μF，所以C E的影响比C L大，绝缘子串中靠近导线的绝缘子的电压降最大，远离导线的绝缘子电压降逐渐减小，当靠近铁塔横担时，C L的作用显著，电压降又升高。
由此可知，绝缘子串的长度越长，片数越多，电压分布越不均匀。
绝缘子本身电容C大，则对地和对导线杂散电容的影响要小一些。
绝缘子串的电压分布就比较均匀。
增大C L能在一定程度上补偿C E的影响，使电压分布不均匀程度减小，例如可采用增大导线截面积和分裂导线，还可采用均压环，以增加绝缘子对导线的电容，达到改善电压分布的目的。
《高电压工程基础(第2版)》第17章习题答案
第17章 习题17.1 什么是电力系统的绝缘配合？什么是电力设备的绝缘水平？解：所谓绝缘配合，就是综合考虑电气设备在电力系统中可能承受的各种电压（工作电压及过电压）、保护装置的特性和设备绝缘对各种作用电压的耐受特性，合理的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，达到经济上和安全运行上总体效益为最高的目的。
所谓电力设备的绝缘水平是指该电气设备能承受的一组试验电压值。
17.2 输电线路绝缘子串中的绝缘子片数是如何确定的？直流线路绝缘子选择时为什么绝缘子型号更为重要？解：绝缘子片数的确定：（1）在工作电压下不发生污闪；（2）下雨天在操作过电压下不发生闪络；（3）具有一定的雷击冲击耐受强度，保证线路有一定的耐雷水平。
直流线路绝缘子选择时绝缘子型号更为重要的原因：直流输电线路绝缘子的外绝缘主要由持续运行电压下的污秽特性决定，其与交流线路绝缘子特性完全不同。
在污秽条件下直流耐受电压通常低于交流电压有效值，而且直流耐受电压受绝缘子形状影响更大。
17.3 如何确定输电线路的导线对杆塔的空气间隙？解：就间隙所承受的电压来看，雷电过电压幅值可能最高，内部过电压次之，工作电压（含工频过电压）幅值最低。
但就作用的持续的时间来说，顺序刚好相反。
在确定导线对杆塔间隙的大小时，必须考虑风吹导线使绝缘子串倾偏摇摆偏向杆塔的偏角。
由于工作电压长时间作用在导线上，计算风速应按最大风速（约25-35ms ）计算，相应的风偏角1θ最大；对内部过电压p θ，考虑其持续时间短，计算风速只按最大风速的50%来计算，风偏角s θ较小；雷电过电压作用的时间极短。
因此计算风速一般采用10%来计算，此时风偏角1θ最小。
确定风偏角后，可以利用公式：s p + l sinθp、s l + l sinθl和s s + l sinθs分别计算出三种电压作用情况下的间隙距离，选最大的作为输电线路的导线对杆塔的空气间隙，如下图。
高压试验三：绝缘子串电位分布实验知识讲解
高压试验三：绝缘子串电位分布实验实验三：绝缘子串电压分布测量一﹑实验目的了解绝缘子串在电力系统中的作用，理解输电线路绝缘子串上电压分布不均匀的原因，理解测量绝缘子串上电压分布的意义，掌握电压分布的测量方法，知道在实际工作中如何发现输电线路上已损坏的绝缘子。
二﹑实验原理1 绝缘子串上的电压分布35kV以上的电压输电线路使用由悬式绝缘子组成的绝缘子串来构成具有高电位的导线与具有地电位的杆塔之间的绝缘。
绝缘子串上的每片悬式绝缘子结构，尺寸完全相同，若每片绝缘子承受的电压相同，则利用率最高。
但是由于绝缘子的金属部分与接地的铁塔和带电的导线之间存在杂散电容，使绝缘子串的电压分布不均。
设绝缘子自身电容为C，若只考虑对地杂散电容C E,则等值电路如图10－1（a）所示。
当C E,两端有电位差时，必然有一部分电流经C E,流入接地铁塔，而流过C E,的电流都是由绝缘子串分流出去，因此靠近导线的绝缘子流过电流最多，电压降△U也最大。
如果只考虑对导线的杂散电容C L,则等值电路如图10－1（b）所示，流过C L的电流都汇入下一片绝缘子中，因此靠近铁塔的绝缘子流过的电流最多，电压降△U最大。
实际上C E与C L两种杂散电容同时存在，综合考虑两者影响时，绝缘子串的电压分布位图10－1（c）所示。
一般C为30－60μF，C E为4－5μF，C L只有0.5－1μF，所以C E的影响比C L 大，绝缘子串中靠近导线的绝缘子的电压降最大，远离导线的绝缘子电压降逐渐减小，当靠近铁塔横担时，C L的作用显著，电压降又升高。
由此可知，绝缘子串的长度越长，片数越多，电压分布越不均匀。
绝缘子本身电容C大，则对地和对导线杂散电容的影响要小一些。
绝缘子串的电压分布就比较均匀。
增大C L能在一定程度上补偿C E的影响，使电压分布不均匀程度减小，例如可采用增大导线截面积和分裂导线，还可采用均压环，以增加绝缘子对导线的电容，达到改善电压分布的目的。
《高电压工程基础(第2版)》第07章习题答案
第7章 习题7.1 工频高压试验中，如何选择试验变压器的额定电压和额定功率？设一试品的电容量为4000pF ，试验电压为600kV （有效值），求该试验中流过试品的电流和试验变压器的输出功率。
答：（1）试验变压器的额定电压U n 应大于试验电压U s ；根据试验电压和被试设备的电容值估算实验电流值x s s 6210f C U I π⨯⨯=则试验变压器的额定功率 n s n P I U =⨯（2）流过试品的电流0.754A I CU ω==试验变压器的输出功率2==452.4kVA P CU ω7.2 简述用静电电压表测量交流电压的有效值和峰值电压表测量交流电压峰值的基本原理。
答：（1）静电电压表测量交流电压的有效值的基本原理：加电压于两个相对的电极，两电极充上异性电荷，电极受静电机械力作用。
测量此静电力大小，或测量由静电力产生的某一极板的偏移来反映所加电压的大小。
若有一对平行板电极，间距l ，电容C ，所加电压瞬时值u ，此时电容的电场能量为2=/2W Cu电极受到作用力f 为2d 1d =d 2d W C f u l l = 若电压有效值U ，则得一个周期平均值F21d =2d C F U l对于平板电极，其电容为0=/r C S l εε则22031=N 272π10r r S u u F S l l εεε⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪⨯⨯⎝⎭⎝⎭式中, u , l , S 单位分别为kV , cm, cm 2。
()=475.6/r U l F S ε（2）峰值电压表测量交流电压峰值的基本原理：被测交流电压经整流管D 使电容充电至交流电压的峰值。
电容电压由静电电压表或微安表串联高阻R 来测量(如下图所示)。
利用电容器C 上的整流充电电压测峰值电压由于电容C 对电阻R 的放电作用，电容C 上的电压是脉动的。
微安表反映的是脉动电压的平均值U d 而不是峰值，即d d U I R =设电容电压在t =0时刻达到峰值，t =T 1时刻再次充电，该时间间隔内电容上电压u c 随时间t 的变化关系为()()c m exp /u U t RC =-波动电压的最大值为U m ，最小值为U m exp(-T 1/(RC))。
实验三：绝缘子串电压分布测量
实验三：绝缘子串电压分布测量一﹑实验目的了解绝缘子串在电力系统中的作用，理解输电线路绝缘子串上电压分布不均匀的原因，理解测量绝缘子串上电压分布的意义，掌握电压分布的测量方法，知道在实际工作中如何发现输电线路上已损坏的绝缘子。
二﹑实验原理1 绝缘子串上的电压分布35kV以上的电压输电线路使用由悬式绝缘子组成的绝缘子串来构成具有高电位的导线与具有地电位的杆塔之间的绝缘。
绝缘子串上的每片悬式绝缘子结构，尺寸完全相同，若每片绝缘子承受的电压相同，则利用率最高。
但是由于绝缘子的金属部分与接地的铁塔和带电的导线之间存在杂散电容，使绝缘子串的电压分布不均。
设绝缘子自身电容为C，若只考虑对地杂散电容C E,则等值电路如图10－1（a）所示。
当C E,两端有电位差时，必然有一部分电流经C E,流入接地铁塔，而流过C E,的电流都是由绝缘子串分流出去，因此靠近导线的绝缘子流过电流最多，电压降△U也最大。
如果只考虑对导线的杂散电容C L,则等值电路如图10－1（b）所示，流过C L的电流都汇入下一片绝缘子中，因此靠近铁塔的绝缘子流过的电流最多，电压降△U最大。
实际上C E与C L两种杂散电容同时存在，综合考虑两者影响时，绝缘子串的电压分布位图10－1（c）所示。
一般C为30－60μF，C E为4－5μF，C L只有0.5－1μF，所以C E的影响比C L大，绝缘子串中靠近导线的绝缘子的电压降最大，远离导线的绝缘子电压降逐渐减小，当靠近铁塔横担时，C L的作用显著，电压降又升高。
由此可知，绝缘子串的长度越长，片数越多，电压分布越不均匀。
绝缘子本身电容C大，则对地和对导线杂散电容的影响要小一些。
绝缘子串的电压分布就比较均匀。
增大C L能在一定程度上补偿C E的影响，使电压分布不均匀程度减小，例如可采用增大导线截面积和分裂导线，还可采用均压环，以增加绝缘子对导线的电容，达到改善电压分布的目的。
2 电压分布的测量（1）电压分布测量的意义在工作电压作用下沿绝缘子串表面有一定电压分布，当绝缘子表面比较清洁时。
KV架线施工技术方案绝缘子串验与绝缘检测
KV架线施工技术方案绝缘子串验与绝缘检测一、方案概述KV架线施工中绝缘子串验与绝缘检测是重要的环节，它们直接关系到架空线路的安全运行。
本文将就KV架线施工中绝缘子串验与绝缘检测的具体方案进行探讨与总结。
二、绝缘子串验1. 绝缘子串验的目的绝缘子串验的目的在于检验架空线路中绝缘子串的安装质量，确保其能够正常承受线路运行时的电压和气象条件等因素的影响。
2. 绝缘子串验的方法(1) 可视检查：对绝缘子串的外观进行检查，包括绝缘子表面是否有明显损伤、氧化或污秽等情况。
如发现问题，需及时更换。
(2) 负荷试验：对绝缘子串进行负荷试验，模拟线路运行时的工况环境。
可利用合适的负载电流对所需测试的绝缘子串进行测试，检测其在正常工作负荷下的绝缘性能。
三、绝缘检测1. 绝缘检测的目的绝缘检测在KV架线施工中的作用是及时发现和排除绝缘故障，确保线路的正常运行。
2. 绝缘检测的方法(1) 直接测量法：利用绝缘电阻表等仪器对架空电缆和绝缘导线进行直接测量，检测绝缘电阻是否达到规定的标准。
若绝缘电阻低于要求值，则需进行相应的绝缘处理。
(2) 绝缘电阻比例法：将绝缘子串两侧的绝缘电阻进行比较，判断绝缘状况是否良好。
若比例达到规定范围内，则绝缘状况良好；若比例超出范围，则需要进一步检查和处理。
(3) 超声波法：利用超声波检测仪器对绝缘子串进行检测，通过测量绝缘子串内部的超声波传输情况，判断绝缘状况是否正常。
若发现超声波传输不良，则需要进行绝缘处理。
四、总结KV架线施工中的绝缘子串验与绝缘检测是确保线路正常运行的关键环节。
通过采取合适的检测手段和方法，可以及时发现和解决潜在的绝缘问题，确保电力系统的安全稳定运行。
同时，在施工过程中，应严格按照相关规范和标准进行操作，以保证施工质量和安全。
通过不断总结和提高施工工艺，可以提高绝缘子串验与绝缘检测的效率和准确性，为电力系统的发展做出贡献。
《高电压工程》思考题
图3
四级冲击电压发生器工作原理图
4
《高电压工程》思考题 之二
序号 题型 1 2 3 4 5 6 7 8 9
单选 单选 （ ）。 ）值。
试题内容
输电线路良好绝缘子串电压分布的基本规律是
候选项（注：四个候选项之间是用；隔开的）
呈非均匀分布、高压端最高、低压端最低；呈均匀分布；呈非均匀分布、高压端最高、 中间某片最低；呈非均匀分布、中间某片最高、低压端最低 最大值；瞬时值；有效值；平均值 直流击穿电压最高、工频击穿电压最低；直流击穿电压、工频击穿电压峰值、50%冲击 击穿电压几乎一致；50%冲击击穿电压最高、工频击穿电压峰值最低；直流击穿电压、 工频击穿电压峰值、50%冲击击穿电压相同 干闪电压最高、污闪电压最低、湿闪电压居中；干闪电压最低、湿闪电压最高、污闪电 压居中；干闪电压、污闪电压、湿闪电压差不多；三者没有可比性 器；发电机旁直接并联测量球隙；其他
局部放电测量试验中，对耦合电容器的基本要求是
27 单选 关于绝缘的作用，（ 28 单选 29 单选
（ ）。
超高压空载长线路工频电压升高的根本原因是
如果要在葛洲坝至武汉凤凰山 500kV 变电站中，限制 两个变电站 500kV 线路均并接高压电抗器；仅在葛洲坝变电站线路上并接高压电抗器； 空载长线路工频电压升高， 配置设备的方法是 （ ） 。 仅在凤凰山变电站线路上并接高压电抗器； 在两个变电站的中间线路上并接高压电抗器
图1 倍压直流电压发生器原理图
D1和D2承受的最大电压（假设试验变压器输出电压峰值为Um）。
2
40. 当雷击超高压输电线路杆塔时，作用在线路绝缘子串上的电压有哪些分量？ 41. 在冲击电压作用下，变压器绕组的初始电压分布对变压器绝缘有何影响？如何改善变压器 绕组的初始电压分布？ 42. 避雷器的保护范围由哪些因素决定？采取哪些措施可以增大保护范围。 43. 用避雷器保护变压器，为什么要有进线段相配合? 44. 在 110kV 变电站进线的终端杆上装设一组 1mH 左右的电抗器为什么可以代替进线段？ 45. 为什么要对变压器类设备做截波耐压试验？ 46. 比较真空断路器灭弧性能对切除空载线路和空载变压器产生过电压的影响。 47. 铁磁谐振过电压产生的必要条件是什么？ 48. 试述空长线电容效应的机理和对策。 49. 试述间歇电弧接地过电压产生的原因及消除方法。 50. 甩负荷过电压的产生机理是什么？ 51. 解列过电压的产生机理与对策分别是什么？ 52. 电力系统绝缘配合的原则是什么？ 53. 输电线路绝缘子片数是如何确定的？ 54. 试验变压器和电力变压器有何区别？ 55. 交流耐压试验中容升效应的含义和影响因素分别是什么？ 56. 静电电压表能否用来测量冲击电压？为什么？ 57. 直击、绕击、反击的含义分别是什么？ 58. 电力系统接地的目的和主要类型分别是什么？ 59. 绝缘在线检测的含义、优势和难点分别是什么？ 60. 计划维修和状态维修的区别？ 61. 一双层介质绝缘结构的电缆，第一层（内层）和第二层（外层）介质的电容和电阻分别为： C1=400pF，R1=300MΩ，C2＝200pF，R2=100MΩ。当加 120kV 的直流电压，试求： 1）当 t=0 合闸瞬间，C1、C2 上的电压各为多少？ 2）当t 时，C1、C2上的电压各为多少？流过绝缘的泄漏电流为多少？ 62. 已知某球隙在标准气候条件下的放电电压U0=1000kV，当T＝28℃，P＝100kPa时,计算该 球隙的放电电压。 63. 已知一试品等值电容为 2000pF、tgδ=0.01、绝缘电阻为 2000MΩ，试求： 1）工频 l00kV(有效值)电压作用下的损耗；
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。
第7章 电气设备绝缘的高电压试验-2014
《高电压工程基础》（第二版）
第6章施围 电气设备的预防性试验 邱毓昌 张乔根（西安交通大学）编著
刘青（西安科技大学）制作
6.1 绝缘电阻的测试 6.2 泄漏电流的测量 6.3 介质损耗角正切值的测量 6.4 局部放电的测试 6.5 电压分布的测量 6.6 绝缘油的电气试验和气相色谱分析 6.7 绝缘状态的在线监测
激励变压器 50Hz 电源 调频调 压电源 电抗器 分压器 被 试 品
反馈控制信号
变频串联谐振装置的原理框图
高电压工程基础
交流高压试验
1）防止工频高压试验中可能出现的过电压 原因：“容升”效应、对初级绕组突然加压、当输出电压较 高时突然切断电源等； 防止措施：在变压器出线端与被试品之间串接一适当阻值的 保护电阻（按0.1/V选取阻值） 2）试验电压的波形畸变 原因：变压器或调压装置的铁芯工作在在磁化曲线的饱和段， 或当变压器和调压器存在漏抗； 措施：在试验变压器原边绕组并联一个L-C串联谐振回路。
冲击电压发生器与参数计算
1. 冲击电压产生的基本原理
主电容
Rd U
0
试品等电容
Rf Rt C2 Rf L
波尾电阻
_
波头电阻
Rf
_ + C1
u2(t) U + C1
0
Rt
C2
u2(t) U
0
_
+ C1
Rt
C2
u2(t)
(a) 典型等效电路
(b) 考虑回路电感的等效电路
(c) 高效回路的等效
原理：
（1）充电过程：C1向C2充电，建立电 压，形成波头；
Q L R 或1 CR
串联谐振装置的等效电路
第节电压分布的测量
一般只对额定电压大于220kv的超高压线路的绝缘 子串加装均压金具。
根据正常的电压分布曲线和实测结果，就能判断绝 缘子是否劣化或损坏。如果某一片绝缘子的实测电压低 于标准值的一半时，即可认定该片为劣化绝缘子（称为 低值或零值绝缘子）。
测量工具：短路叉、可调火花间隙测杆、自爬式检 零工具等
测量适用于：多元件支柱绝缘子柱、多段式高压避 雷器、高压瓷套表面、发电机线棒表面，均可以进行电 压分布的测量。
第五节 电压分布的测量
在工作电压的作用下，沿着绝缘结构的表面会有一 定的电压分布。 表面比较清洁时，其分布规律取决于绝缘结构本身 的电容和杂散电容
表面染污受潮时，分布规律取决于表面电导。 通过测量绝缘表面上的电压分布亦能发现某些绝缘 缺陷。 测量电压分布最适用于那些由一系列元件串联组成 的绝缘结构。
最大，因而电压也最高，其余各片上的电压依次减小。
由于 C1 C2 ，所以 C1 的影响更大。
为使绝缘子串上的电压分布均匀一些，可采用： 在绝缘子串与导线连接处装设均压金具，它能增大
值串电C沿
什么是劣化绝缘子或零值绝缘子？
若某一片绝缘子的实测电压低于标准值的一半时， 可认定该片为劣化绝缘子。
小结
本节以表面清洁的悬式绝缘子串为例，分析了其电 压分布状况，分析了对地电容和杂散电容的影响。
测量线路绝缘子串电压分布或检出串中的零值绝缘子， 可使用短路叉、可调火花间隙测杆、自爬式检零工具等。
其他测量方法：电阻分布测杆、音响式测杆、静电 电压表法。
以表面比较清洁的悬式绝缘子为例，分析电压分 布状况。
其中
C1为各元件对地电容，C
为各元件与高压
2
导
线之间的电容。
C1的影响是造成一定的分流，使最靠近高压导线的
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实验四绝缘子串电压分布的测量
一、实验目的
1．验证绝缘子串电压分布不均匀现象；
2．了解改善绝缘子串电压分布的措施；
3．掌握绝缘子串电压分布的测量方法。
二、实验内容
1. 用“小球法”测量绝缘子串在无均压环时的电压分布；
2. 用“小球法”测量绝缘子串装有均压环时的电压分布。
（不同电压等级线路绝缘子串的绝缘子（以X-4.5为例）片数：≥14片/220kV；≥8片/110kV；≥4片/35kV。
X-4.5绝缘子单片耐压强度为56kV。
可根据各学校实验室现实情况，选取合适的绝缘子片数及小球（直径可选0.3-0.5cm）间距。
）
三、理论概述
在交流电压作用下，绝缘子串可以等效为电容的串联，由于杂散电容的存在且分布不均衡，使得各片绝缘子上流过的电容电流不相等，因而电压分布不均匀。
绝缘子串上绝缘子片数量越多，电压分布越不均匀。
通常当表面比较清洁时，绝缘本身的电容和杂散电容决定了这一电压分布，而当表面因污染而绝缘电阻下降时，则电压分布主要决定于表面的电导。
如果绝缘中某一部分因损坏而绝缘电阻急剧下降，则表明电压分布会有明显的改变。
因此测量绝缘表面的电压分布可以发现绝缘子绝缘的缺陷。
四、实验接线与实验方法
将一间隙距离固定不变的小球间隙S依次挂接在绝缘子串各片绝缘子片的两端，调节电源电压使小球间隙击穿，测量绝缘子串的总电压U i（为减小小球放电的分散性，针对每片绝缘子的测量重复三次，求取三次的平均值为U i）。
如果试验中保持小球的放电电压ΔU不变，那么对于由n片绝缘子构成的绝缘子串，
第i 片绝缘子上的电压承担率为
i i
U
U α∆=
并且有：1122n n U U U U ααα∆====……及1
1n
i i α==∑，
由上两式可以得到，111n
i i
U U =∆=
∑，故
111
i n
i i i
U U α==
∑
因此，可以得出整个绝缘子串的电压分布曲线。
给绝缘子串加装均压环，重复测量，比较均压环加装前后，电压分布的区别，验证均压环改善电压分布的作用。
五、试验记录与试验报告
试验过程中应记录时间、地点、气象条件，特别是气压、温度、湿度等。
将试验结果填入下列表格。
试验后完成试验报告，报告应包括试验目的、试验主要设备、接线、分析、结论等。
表2 加装均压环测量数据
六、实验注意事项
1．实验过程中为保证小球放电电压不变，应保证测量小球间隙距离不变，在挂接小球时应予以注意；
2．小球间隙距离不宜过大，以免所测绝缘子串总电压过高，从而出现电晕影响测量结果；
3．升压速度应基本相同且不宜太快，可以先进行几次预放电，待稳定后同一情况下测量三次并取平均值；
4．做高压试验时，必须由2人或2个以上人员参加，并明确做好分工，明确相互间的联系方法。
并有专人监护现场安全及观察试品的试验状态；
5．实验中发生事故或异常现象时，应立即切断电源，检查线路和设备。
当发生不幸的人身事故时，应立即采取措施进行急救。