高电压教案

2020-03-02 05:07:42 来源：范文大全收藏下载本文

1、小桥理论：工程用液体电介质中含有气体、水分和聚合物等杂质，这些杂质的介电常数和电导与油本身的响应参数不相同，这就必然会在这些杂质附近造成局部强电场。在电场力的作用下，这些杂质很容易沿电场方向极化定向，并排列称杂质小桥，如果杂质小桥贯穿于两电极之间，由于组成小桥的纤维及水分的电导较大，发热增加，促使水分汽化，形成气泡小桥连通两级，导致油的击穿。即使杂质小桥尚未贯通两级，但在各段杂质小桥的端头，其电场强度也会增大很多，使该处的油发生电离而分解出气体，使小桥中气泡增多，促使电离过程增强，最终也将出现气泡小桥连通两级而使油击穿。由于这种击穿依赖于小桥的形成，所以也称此为解释变压器油热击穿的所谓小桥理论。

2、采用极间障：在油间隙中也可以设置极间障来提高油隙的击穿电压。用电工厚纸板或胶布层压板做成，形状可以使平板或圆通，厚度通常为2~7mm。作用：阻隔杂质小桥的形成；在不均匀电场中利用极间障一侧所聚集的均匀分布的空间电荷使极间障另一侧油隙中的电场变得比较均匀，从而提高油隙的击穿电压。

2、提高气隙击穿电压的方法：改善电场分布；采用绝缘屏障；采用高气压；采用高抗电强度的气体；采用高真空。在气隙中放置形状适当、位置合适、能有效阻拦带电粒子运动的绝缘屏障能有效地提高气隙的击穿电压。在棒板间隙中放置一块与电场力线相垂直的薄片固体绝缘屏障，则棒极附近由电晕放电产生的与棒极同号的空间电荷在向板极方向运动中即被屏障所阻拦而聚集其上，并由于同性电荷之间的相斥力使其比较均匀地分布在屏障上，这些空间电荷削弱了棒极与屏障间的电场，提高了其抗电强度，这时虽然屏障与板极之间的电场强度增大了，但其间的电场已变得接近于两平行板间的均匀电场，因此提高了其抗电强度，使整个气隙的击穿电压得到提高。带有绝缘屏障的气隙的击穿电压与屏障的位置有很大关系。屏障与棒极距离等于气隙距离的1/5-1/6时击穿电压提高得最多。当棒极为正时可达无屏障时的2~3倍，但棒极为负时只能略微提高气隙的击穿电压，而且棒极为负时屏障远离棒极，击穿电压反而会比无屏障时还要低。由于聚集在屏障上的负离子一方面使部分电场变得均匀，聚集状态的负离子形成的空间电荷又有加强与板极间电场的作用，而当屏障离棒极较远时，后一种作用占优势的缘故。屏障在均匀或稍不均匀电场的场合就难以发挥作用了。

3、正极性负极性：极不均匀电场中的放电存在着明显的极性效应。当棒极为正极性时，在电场强度最大的棒极附近首先形成电子崩，电子崩的电子迅速进入棒极，留下来的正空间电荷则削弱棒极附近的电场，从而使电晕起始电压有所提高，然而正空间电荷却加强了正离子外部空间的电场，当电压进一步提高，随着电晕放电区域的扩展，强电场区亦将逐渐向板极方向推进，与板极之间的电场进一步加强，一些电子崩形成流注，并向间隙深处迅速发展。因此，棒板间隙的正极性击穿电压较低，而其电晕起始电压相对较高。

当棒极为负极性时，这是电子崩将由棒极表面出发向外发展，电子崩中电子向板极运动，直流在棒极附近的争空间电荷虽然加强了棒极表面附近的电场，但却削弱了外面空间朝向板极方向的电场，使电晕区不易向外扩展，放电发展比较困难，因此棒板间隙的击穿电压较高。然而，由于正空间电荷加强了棒极表面附近的电场，所以棒板间隙的电晕起始电压相对较低。

4、11-6公式解释：取变压器的冲击耐压强度为Uj，可求出避雷器与变压器的最大允许电气距离，即避雷器的保护距离lm为Lm=Uj-U5/2a’ a’=a/v, a’是电压沿导线升高的空间陡度。作用在变压器上的电压为入射电压与反射电压之和，即uT(t)=2at，其陡度为2a。变压器上的最大电压将比避雷器的放电电压高出一个ΔU=2al/v。避雷器至变压器的最大允许电气距离lm决定于来波陡度a’，同时也与避雷器的残压U5有关，如果流经避雷器的雷电流过大，则残压过高，将对电气设备造成危害，因此，变电站的防雷要求限制侵入波的陡度a’，同时还必须限制流进避雷器的雷电流幅值。第一章电介质的基本电气特性

1、绝缘材料：即在高电压工程中所用的各种电介质，又称绝缘介质。绝缘的作用：是将不同电位的导体以及导体与地之间分隔开来，从而保持各自的电位。

2、电介质的基本电气特性：极化特性，电导特性，损耗特性，击穿特性。它们的基本参数分别是相对介电常数ε，电导率γ，介质损耗因数tgδ，击穿电场强度Eb。

3、电介质的极化：在外电场的作用下，电介质中的正、负电荷将沿着电场方向作有限的位移或者转向，从而形成电矩的现象。

4、极化的基本形式：电子式极化，离子式极化，偶极子式极化，空间电荷极化，夹层极化。

5、吸收现象：直流电压U加在固体电介质时，通过电介质中的电流将随着时间而衰减，最终达到某一稳定值的现象。

6、电介质的电导是离子式电导，其电导随着温度的上升而上升；金属的电导是电子式电导，其电导随着温度的上升而下降。

7、电介质的电导在工程实际中的意义：(1)在绝缘预防性试验中，通过测量绝缘电阻和泄露电流来反映绝缘的电导特性，以判断绝缘是否受潮或存在其他劣化现象。(2)对于串联的多层电介质的绝缘结构，在直流电压下的稳态电压分布与各层介质的电导成反比。(3)表面电阻对绝缘电阻的影响使人们注意到如何合理地利用表面电阻。

8、电介质的损耗：分电导损耗和极化损耗。极性液体介质tgδ随温度和频率变化的曲线就从这两个损耗上说。总趋势：先增大，后减小，最后再增大。其中电导损耗一直增大，极化损耗先增大，最后一直减小。

5、10-11的公式解释：I是雷电流幅值；Ri是杆塔冲击接地电阻；Lt是杆塔电感；B为分流系数；hg和hc为避雷器和导线悬挂的平均高度；U50%为线路绝缘的冲击耐压；k0为避雷线与导线间几何耦合系数。

雷击塔顶时，雷电流除经杆塔入地外，还有一部分电流经过避雷线由相邻杆塔入地。经杆塔入地的电流it与总雷电流i的比值称为分流系数B

6、输电线路防雷有哪些基本措施：

1、架设避雷线.其主要作用是防止雷直击于导线,在雷击塔顶时起分流作用,可以减小塔顶电位,对导线有耦合作用,可以降低绝缘子串上的电压,对导线有屏蔽作用,可以降低导线上感应过电压②降低杆塔接地电阻.降低杆塔接地电阻是提高线路耐雷水平、降低雷击跳闸率的最经济而有效的措施③架设耦合地线。作用是连同避雷线一起来增大它们与导线间的耦合系数，增大杆塔向两侧的分流作用，使雷击杆塔时绝缘承受的过电压显著减小，从而提高线路的耐雷水平和降低雷击跳闸率④采用中性点非有效接地方式。这样可以使雷击引起的大多数单相接地故障自动消除，不造成雷击跳闸⑤加强线路绝缘。为了降低跳闸率，可采用在特高杆塔上增加绝缘子的片数。⑥采用不平衡绝缘方式。为了降低雷击时双回路同时跳闸的概率，采用通常的防雷措施无法满足要求时，使双回路的绝缘子片数有差异，雷击时，片数少的回路先闪络，闪络后的导线相当于耦合地线，增加了对另一回路导线的耦合作用，其耐雷水平提高，不致闪络，保证线路继续供电⑦装设自动重合闸。由于线路绝缘具有自恢复性能，安装自动重合闸装置对降低线路的雷击事故率有较好的效果⑧采用线路用避雷器。安装线路用避雷线后，当串联间隙放电后，由于非线性电阻的限流作用，通常能在四分之一周期内把工频电弧切断，断路器不必动作，因此可以减少雷击跳闸率。

第二章气体放电的基本理论

1、气体中带电粒子产生和消失的形式：碰撞电离，光电离，热电离，表面电离。

2、气体去电离的基本形式：(1)带电粒子向电极定向运动并进入电极形成回路电流，从而减少了气体中的带电离子。(2)带电粒子的扩散。(3)带电粒子的复合。(4)吸附效应。将吸附效应也看做是一种去电离的因素是因为：吸附效应能有效地减少气体中的自由电子数目，从而对碰撞电离中最活跃的电子起到强烈的束缚作用，大大抑制了电离因素的发展。

3、汤逊放电实验的过程：(1)线性段oa(2)饱和段ab(3)电离段bc(4)自持放电段c点以后。

4、电子崩：指电子在电场作用下从阴极奔向阳极的过程中与中性分子碰撞发生电离，电离的结果产生出新的电子，新生电子又与初始电子一起继续参加碰撞电离，从而使气体中的电子数目由1变2，又由2变4急剧增加，这种迅猛的发展的碰撞电离过程犹如高山上发生的雪崩，因此被形象的称之为电子崩。

5、自持放电条件：γ（ -1）≥1；巴申定律：Ub=f(pd)，假设d或者p任意一个不变，改变另外一个因素p或者d，都会导致气隙的击穿电压Ub增大。

6、流注理论与汤逊理论的不同：流注理论认为电子的碰撞电离和空间光电离是形成自持放电的主要因素，并特别强调空间电荷对电场的畸变作用；而汤逊理论则没有考虑放电本身所引发的空间光电离对放ed电过程的重要作用。

7、形成流注放电的条件：初始电子崩头部的空间电荷数量必须达到某一临界值，才能使电场得到足够的畸变和加强，并造成足够的空间光电离，一般认为当ad≈20即可满足条件。

8、极不均匀电场中气隙放电的重要特征：电场越不均匀，其电晕起始电压越低，击穿电压也越低。不均匀电场气隙的电晕起始电压低于其击穿电压。

9、极不均匀电场中气隙的极性效应：(1)正极性：电晕起始电压相对较高，击穿电压较低。(2) 电晕起始电压相对较低，击穿电压较高。