高電壓技術(shù)(第二版)吳廣寧電子教案

1、周次：時間：課題：1.1 氣體放電的基本物理過程（一）課時：2課時教學目標：1、了解帶電質(zhì)點的產(chǎn)生與消失 2、掌握電子崩的形成與湯遜理論重點、難點：電子崩的形成與湯遜理論教具：教材 粉筆教學方法：講授法時間分配：回顧 10分鐘 授課 65分鐘 小結(jié) 10分鐘 作業(yè)布置 5分鐘教學過程：1.1 氣體放電的基本物理過程高壓電氣設(shè)備中的絕緣介質(zhì)有氣體、液體、固體以及其它復(fù)合介質(zhì)。由于氣體絕緣介質(zhì)不存在老化問題，擊穿后自愈能力強，且其成本廉價，因此氣體成為了在實際應(yīng)用中最常見的絕緣介質(zhì)。氣體擊穿過程的理論研究雖然還不完善，但是相對于其他幾種絕緣材料來說最為完整。因此，高電壓絕緣的論述一般都由氣體絕緣開

2、始。1.1.1 帶電質(zhì)點的產(chǎn)生 氣體放電是對氣體中流通電流的各種形式統(tǒng)稱。由于空氣中存在來自空間的輻射，氣體會發(fā)生微弱的電離而產(chǎn)生少量的帶電質(zhì)點正常狀態(tài)下氣體的電導(dǎo)很小，空氣還是性能優(yōu)良的絕緣體； 在出現(xiàn)大量帶電質(zhì)點的情況下，氣體才會喪失絕緣性能1、氣體中電子與正離子的產(chǎn)生電離是指電子脫離原子核的束縛而形成自由電子和正離子的過程。電離可一次完成，也可以是先激勵再電離的分級電離方式。 （1）熱電離 常溫下，氣體分子發(fā)生熱電離的概率極小。氣體中發(fā)生電離的分子數(shù)與總分子數(shù)的比值m稱為該氣體的電離度。（2）光電離 當滿足以下條件時，產(chǎn)生光電離。（3）碰撞電離 高速運動的質(zhì)點與中性的原子或分子碰撞時，如

3、原子或分子獲得的能量等于或大于其電離能，則會發(fā)生電離。（4）分級電離 電子在外界因素的作用下可躍遷到能級較高的外層軌道，稱之為激勵，其所需能量稱為激勵能。原子或分子在激勵態(tài)再獲得能量而發(fā)生電離稱為分級電離。2、電極表面的電子逸出 （1）正離子撞擊陰極 （2）光電子發(fā)射 （3）強場發(fā)射（4）熱電子發(fā)射 3、氣體中負離子的形成 電子親合能：使基態(tài)的氣體原子獲得一個電子形成負離子時所放出的能量，其值越大則越易形成負離子。1.1.2 帶電質(zhì)點的消失1.帶電質(zhì)點受電場力的作用流入電極 ；2.帶電質(zhì)點的擴散；3.帶電質(zhì)點的復(fù)合。1.1.3 電子崩與湯遜理論 1、放電的電子崩階段 （1）非自持放電和自持放電

4、的不同特點 （2）電子崩的形成 外界電離因子在陰極附近產(chǎn)生了一個初始電子，如果空間電場強度足夠大，該電子在向陽極運動時就會引起碰撞電離，產(chǎn)生一個新的電子，初始電子和新電子繼續(xù)向陽極運動，又會引起新的碰撞電離，產(chǎn)生更多電子。依此，電子將按照幾何級數(shù)不斷增多，類似雪崩似地發(fā)展，這種急劇增大的空間電子流被稱為電子崩。2、湯遜理論 前述已知，只有電子崩過程是不會發(fā)生自持放電的。要達到自持放電的條件，必須在氣隙內(nèi)初始電子崩消失前產(chǎn)生新的電子（二次電子）來取代外電離因素產(chǎn)生的初始電子。（1）過程與自持放電條件 由于陰極材料的表面逸出功比氣體分子的電離能小很多，因而正離子碰撞陰極較易使陰極釋放出電子。此外正

5、負離子復(fù)合時，以及分子由激勵態(tài)躍遷回正常態(tài)時，所產(chǎn)生的光子到達陰極表面都將引起陰極表面電離，統(tǒng)稱為過程。 （2）湯遜放電理論的適用范圍 作業(yè)布置：審批：小結(jié)：1、帶電質(zhì)點的產(chǎn)生與消失 2、電子崩的形成與湯遜理論后記：周次：時間：課題：1.1 氣體放電的基本物理過程（二）課時：2課時教學目標：1、掌握巴申定律與適用范圍 2、掌握氣體放電的流注理論 3、掌握不均勻電場中的氣體放電重點、難點：流注理論教具：教材 粉筆教學方法：講授法時間分配：回顧 10分鐘 授課 65分鐘 小結(jié) 10分鐘 作業(yè)布置 5分鐘教學過程： 1.1 氣體放電的基本物理過程1.1.4 巴申定律與適用范圍 1、巴申定律 早在湯遜

6、理論出現(xiàn)之前，巴申(Paschen)就于1889年從大量的實驗中總結(jié)出了擊穿電壓 與 的關(guān)系曲線，稱為巴申定律，即1.1.5 氣體放電的流注理論 1.空間電荷對原有電場的影響電子崩頭部聚集大部分正離子和全部電子，產(chǎn)生了電場畸變；在電場很小的區(qū)域，電子和離子濃度最大，有利于完成復(fù)合；強烈的復(fù)合輻射出許多光子，成為引發(fā)新的空間光電離輻射源。2. 空間光電離的作用 這些電離強度和發(fā)展速度遠大于初始電子崩的二次電子崩不斷匯入初崩通道的過程稱為流注。流注條件 流注的特點是電離強度很大和傳播速度很快，出現(xiàn)流注后，放電便獲得獨立繼續(xù)發(fā)展的能力，而不再依賴外界電離因子的作用，可見這時出現(xiàn)流注的條件也就是自持放

7、電的條件。1.1.6 不均勻電場中的氣體放電 電氣設(shè)備中很少有均勻電場的情況。但對不均勻電場還要區(qū)分兩種不同的情況，即稍不均勻電場和極不均勻電場。全封閉組合電器(GIS)的母線筒和高壓實驗室中測量電壓用的球間隙是典型的稍不均勻電場；高壓輸電線之間的空氣絕緣和實驗室中高壓發(fā)生器的輸出端對墻的空氣絕緣則屬于極不均勻電場。1. 稍不均勻電場和極不均勻電場的特點與劃分述各種結(jié)構(gòu)的電場不均勻程度，可引入一個電場不均勻系數(shù) f ，表示為：為了描f<2 時為稍不均勻電場，f>4 屬不均勻電場。2. 極不均勻電場的電暈放電（1）電暈放電 在極不均勻場中，當電壓升高到一定程度后，在空氣間隙完全擊穿之

8、前，大曲率電極(高場強電極)附近會有薄薄的發(fā)光層，這種放電現(xiàn)象稱為電暈。（2）電暈放電的起始場強 電暈放電的起始場強一般由實驗總結(jié)出的經(jīng)驗公式來計算，電暈的產(chǎn)生主要取決于電極表面的場強，所以研究電暈起始場強和各種因素間的關(guān)系更直接。（3）電暈放電的危害、對策及其利用電暈放電引起的光、聲、熱等效應(yīng)使空氣發(fā)生化學反應(yīng)，都會消耗一定的能量。電暈損耗是超高壓輸電線路設(shè)計時必須考慮的因素。電暈放電中，由于電子崩和流注不斷消失和重新出現(xiàn)所造成的放電脈沖會產(chǎn)生高頻電磁波，從而對無線電和電視廣播產(chǎn)生干擾。電暈放電還會產(chǎn)生可聞噪聲，并有可能超出環(huán)境保護所容許的標準。降低電暈的方法： 在選擇導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)和尺寸時，應(yīng)

9、使好天氣時電暈損耗接近于零，對無線電和電視的干擾應(yīng)限制到容許水平以下。 對于超高壓和特高壓線路的分裂線來說，找到最佳的分裂距，使導(dǎo)線表面最大電場強度值最小。（4）極不均勻電場中放電的極性效應(yīng)在電暈放電時，空間電荷對放電的影響已得到關(guān)注。由于高場強電極極性的不同，空間電荷的極性也不同，對放電發(fā)展的影響也就不同，這就造成了不同極性的高場強電極的電暈起始電壓的不同，以及間隙擊穿電壓的不同，稱為極性效應(yīng).棒板間隙這種典型的極不均勻場（5）長間隙擊穿過程 長間隙的放電大致可分為先導(dǎo)放電和主放電兩個階段，在先導(dǎo)放電階段中包括電子崩和流注的形成及發(fā)展過程。不太長間隙的放電沒有先導(dǎo)放電階段、只分為電子崩、流注

10、和主放電階段。3. 稍不均勻電場中的極性效應(yīng)稍不均勻電場意味著電場還比較均勻，高場強區(qū)電子電離系數(shù)達足夠數(shù)值時，間隙中很大一部分區(qū)域中的也達到相當值，起始電子崩在強場區(qū)發(fā)展起來，經(jīng)過一部分間隙距離后形成流注。流注一經(jīng)產(chǎn)生，隨即發(fā)展至貫通整個間隙，導(dǎo)致完全擊穿。作業(yè)布置：審批：小結(jié)：1、巴申定律與適用范圍 2、氣體放電的流注理論 3、不均勻電場中的氣體放電后記：周次：時間：課題：1.2 氣體介質(zhì)的電氣強度(一)課時：2課時教學目標：1、掌握持續(xù)作用電壓下的擊穿現(xiàn)象 2、掌握雷電沖擊電壓下的擊穿現(xiàn)象重點、難點：擊穿機理教具：教材 粉筆教學方法：講授法時間分配：回顧 10分鐘 授課 65分鐘 小結(jié)

11、10分鐘 作業(yè)布置 5分鐘教學過程： 1.2 氣體介質(zhì)的電氣強度1.2.1 持續(xù)作用電壓下的擊穿1、均勻電場中的擊穿 實際中，大均勻電場間隙要求電極尺寸做得很大。因此，對于均勻場間隙，通常只有間隙長度不大時的擊穿數(shù)據(jù)，如圖所示。均勻電場的擊穿特性：電極布置對稱，無擊穿的極性效應(yīng)；間隙中各處電場強度相等，擊穿所需時間極短直流擊穿電壓、工頻擊穿電壓峰值以及50沖擊擊穿電壓相同；擊穿電壓的分散性很小。2、稍不均勻電場中的擊穿稍不均勻電場的擊穿特點：擊穿前無電暈；無明顯的極性效應(yīng)；直流擊穿電壓、工頻擊穿電壓峰值及50沖擊擊穿電壓幾乎一致。3、極不均勻電場中的擊穿 電場不均勻程度對擊穿電壓的影響減弱；極

12、間距離對擊穿電壓的影響增大；在直流電壓中，直流擊穿電壓的極性效應(yīng)非常明顯；工頻電壓下，擊穿都發(fā)生在正半周峰值附近。1.2.2 雷電沖擊電壓下的擊穿 大氣中雷電產(chǎn)生的過電壓對高壓電氣設(shè)備絕緣會產(chǎn)生重大威脅。因此在電力系統(tǒng)中，一方面應(yīng)采取措施限制大氣過電壓，另一方面應(yīng)保證高壓電氣設(shè)備能耐受一定水平的雷電過電壓。1、雷電沖擊電壓的標準波形雷電能對地面設(shè)備造成危害的主要是云地閃。按雷電發(fā)展的方向可分為下行雷 在雷云中產(chǎn)生并向大地發(fā)展；上行雷 由接地物體頂部激發(fā)，并向雷云方向發(fā)展。下行負極性雷通?？煞譃?個主要階段：先導(dǎo)過程 主放電過程 余光放電過程先導(dǎo)過程：延續(xù)約幾毫秒，以遠級發(fā)展、高電導(dǎo)、高溫的、具

13、有極高電位的先導(dǎo)通道將雷云到大地之間的氣隙擊穿。沿先導(dǎo)通道分布著電荷，其數(shù)量達幾庫侖。主放電過程：當下行先導(dǎo)和大地短接時，發(fā)生先導(dǎo)通道放電的過渡過程。在主放電過程中，通道產(chǎn)生突發(fā)的亮光，發(fā)出巨大的聲響，沿著雷電通道流過幅值很大、延續(xù)時間為近百微秒的沖擊電流。余光放電：主放電完成后，云中的剩余電荷沿著雷電通道繼續(xù)流向大地，這時在展開照片上看到的是一片模糊發(fā)光的部分，相應(yīng)的電流是逐漸衰減的，約為1000010 A，延續(xù)時間約為幾毫秒。圖1-16 標準雷電沖擊電壓波形Figure 1-16 The standard lightening impulse waveform波前時間wave-front

14、time 半峰值時間half-peak time 沖擊電壓峰值peak of impulse voltage2、放電延時完成氣隙擊穿的三個必備條件：最低靜態(tài)擊穿電壓；在氣隙中存在能引起電子崩并導(dǎo)致流注和主放電的有效電子；需要有一定的時間，讓放電得以逐步發(fā)展并完成擊穿。3. 50擊穿電壓在工程實際中廣泛采用擊穿百分比為50時的電壓（U50%）來表征氣隙的沖擊擊穿特性。實際中，施加10次電壓中有4-6次擊穿了，這一電壓即可認為是50沖擊擊穿電壓。4. 伏-秒特性沖擊擊穿特性最好用電壓和時間兩個參量來表示，這種在“電壓時間”坐標平面上形成的曲線，通常稱為伏秒特性曲線，它表示該氣隙的沖擊擊穿電壓與放電

15、時間的關(guān)系。如圖所示：作業(yè)布置：審批：小結(jié)：1、持續(xù)作用電壓下的擊穿現(xiàn)象 2、雷電沖擊電壓下的擊穿現(xiàn)象后記：周次：時間：課題：1.2 氣體介質(zhì)的電氣強度（二）課時：2課時教學目標：1、了解氣體操作沖擊電壓下空氣的絕緣特性 2、掌握大氣條件對氣體擊穿的影響 3、掌握提高氣體擊穿電壓的措施重點、難點：教具：教材 粉筆教學方法：講授法時間分配：回顧 10分鐘 授課 65分鐘 小結(jié) 10分鐘 作業(yè)布置 5分鐘教學過程： 1.2 氣體介質(zhì)的電氣強度1.2.3 操作沖擊電壓下空氣的絕緣特性電力系統(tǒng)在操作或發(fā)生事故時，因狀態(tài)發(fā)生突然變化引起電感和電容回路的振蕩產(chǎn)生過電壓，稱為操作過電壓。1、操作沖擊電壓波形

16、2. 操作沖擊放電電壓的特點U形曲線 極性效應(yīng) 分散性大 鄰近效應(yīng)1.2.4 大氣條件對氣體擊穿的影響由于大氣的壓力、溫度、濕度等條件都會影響空氣的密度、電子自由行程長度、碰撞電離及附著過程，所以也必然會影響氣隙的擊穿電壓。海拔高度的影響亦與此類似，因為隨著海拔高度的增加，空氣的壓力和密度均下降。正如在“負離子的形成”一段中所介紹的那樣，大氣中所含的水氣分子能俘獲自由電子而形成負離子，這對氣體中的放電過程顯然起著抑制作用，可見大氣的濕度越大，氣隙的擊穿電壓也會增高。1.2.5 提高氣體擊穿電壓的措施1. 為了縮小電力設(shè)施的尺寸，總希望將氣隙長度或絕緣距離盡可能取得小一些，為此就應(yīng)采取措施來提高

17、氣體介質(zhì)的電氣強度。從實用角度出發(fā)，要提高氣隙的擊穿電壓不外乎采用兩條途徑：改善氣隙中的電場分布，使之均勻； 設(shè)法削弱和抑制氣體介質(zhì)中的電離過程。 2. 電場分布越均勻，氣隙的平均擊穿場強也就越大。因此，可以通過改進電極形狀的方法來減小氣隙中的最大電場強度，以改善電場分布，提高氣隙的擊穿電壓。如： 增大電極的曲率半徑改善電極邊緣使電極具有最佳外形3. 極不均勻電場氣隙被擊穿前先出現(xiàn)電暈放電。在一定條件下，可以利用放電本身所產(chǎn)生的空間電荷來調(diào)整和改善空間的電場分布，以提高氣隙的擊穿電壓。4. 極不均勻場中屏障的采用屏障的作用在于屏障表面上積聚的空間電荷，使屏障與板電極間形成較均勻的電場，從而使整

18、個間隙的擊穿電壓提高。5. 提高氣體壓力的作用 在常壓下空氣的電氣強度比較低，約為30kV/cm。即使采取上述各種措施來盡可能改善電場，其平均擊穿場強也不可能超越這一極限。6. 高真空和高電氣強度氣體SF6的采用采用高真空也可以減弱氣隙中的碰撞電離過程，從而顯著提高氣隙的擊穿電壓。有一些含鹵族元素的強電負性氣體電氣強度特別高，因而可稱之為高電氣強度氣體。采用這些氣體來替換空氣，可以大大提高氣隙的擊穿電壓，甚至在空氣中混入一部分這樣的氣體也能顯著提高其電氣強度。但僅僅滿足高電氣強度是不夠的，還必須滿足以下條件：液化溫度要低，這樣才能同時采用高氣壓；良好的化學穩(wěn)定性，出現(xiàn)放電時不易分解、不燃燒或爆

19、炸、不產(chǎn)生有毒物質(zhì)；生產(chǎn)不太困難，價格不過于昂貴。作業(yè)布置：審批：小結(jié)：1、氣體操作沖擊電壓下空氣的絕緣特性 2、大氣條件對氣體擊穿的影響 3、提高氣體擊穿電壓的措施后記：周次：時間：課題：1.3 固體絕緣表面的氣體沿面放電課時：2課時教學目標：1、了解固體絕緣表面的氣體沿面放電現(xiàn)象 2、掌握絕緣子的污穢放電 3、掌握提高沿面放電電壓的措施重點、難點：提高沿面放電電壓的措施教具：教材 粉筆教學方法：講授法時間分配：回顧 10分鐘 授課 65分鐘 小結(jié) 10分鐘 作業(yè)布置 5分鐘教學過程： 1.3 固體絕緣表面的氣體沿面放電閃絡(luò): 沿著整個固體絕緣表面發(fā)生的放電。高壓絕緣子的分類：（）絕緣子 在

20、機械上起固定，電氣上起隔離作用的固體高壓絕緣部件。如懸式絕緣子、支柱絕緣子、橫擔絕緣子等。 （）套筒 用作電器內(nèi)絕緣的容器，如互感器瓷套、避雷器瓷套及斷路器瓷套等。（）套管 用作導(dǎo)電體穿過接地隔板、電器外殼和墻壁的絕緣件，如穿越墻壁的穿墻套管、變壓器、電容器的出線套管等。按材料分 （1）電工陶瓷 （2）鋼化玻璃 （3）硅橡膠、乙丙橡膠等有機材料 1.3.1 界面電場的分布界面電場的分布的三種典型情況：1.3.2 均勻電場中的沿面放電沿面閃絡(luò)電壓的影響因素：(1) 固體絕緣材料特性(2) 介質(zhì)表面的粗糙度(3) 固體介質(zhì)與電極間的氣隙大小1.3.3 極不均勻電場中的沿面放電如圖所示，以具有強垂直

21、分量的套管為例，說明沿面放電的發(fā)展過程及其特有形式：發(fā)展過程 外施電壓升高 電壓超過某一值 電壓再升高一些電暈放電 輝光放電 滑閃放電 閃絡(luò)1.3.4 絕緣子的污穢放電 污閃：由于污穢導(dǎo)致產(chǎn)生的閃絡(luò)，對電力系統(tǒng)造成的損失最大污閃形成：絕緣子常年處于戶外，自然界灰塵和飄浮鹽堿顆粒易附于其上，從而形成污層。隨著大氣濕度的提高，污層將受潮變得濕潤，導(dǎo)致電導(dǎo)劇增，絕緣子泄漏電流大大增加。當絕緣子閃絡(luò)電壓降到一個很低的水平時，即使在工作電壓下，絕緣子都可能發(fā)生污閃。1.3.5 提高沿面放電電壓的措施(1) 屏障(2) 屏蔽 (3) 提高表面憎水性 (4) 消除絕緣體與電極接觸面的縫隙(5) 改變絕緣體表

22、面的電阻率(6) 強制固體介質(zhì)表面的電位分布(7) 提高污閃電壓作業(yè)布置：審批：小結(jié)：1、固體絕緣表面的氣體沿面放電現(xiàn)象 2、絕緣子的污穢放電 3、提高沿面放電電壓的措施后記：周次：時間：課題：2.1 固體電介質(zhì)的極化與損耗 2.2 固體電介質(zhì)的電導(dǎo)（一）課時：2課時教學目標：1、掌握固體電介質(zhì)的極化現(xiàn)象 2、掌握固體電介質(zhì)的損耗 3、掌握固體電介質(zhì)的電導(dǎo)重點、難點：極化現(xiàn)象教具：教材 粉筆教學方法：講授法時間分配：回顧 10分鐘 授課 65分鐘 小結(jié) 10分鐘 作業(yè)布置 5分鐘教學過程： 2.1 固體電介質(zhì)的極化與損耗2.1.1 固體電介質(zhì)的極化 電介質(zhì)的介電常數(shù)也稱為電容率，是描述電介質(zhì)極

23、化的宏觀參數(shù)。電介質(zhì)極化的強弱可用介電常數(shù)的大小來表示，它與該介質(zhì)分子的極性強弱有關(guān)，還受到溫度、外加電場頻率等因素的影響。 1. 非極性固體電介質(zhì)這類介質(zhì)在外電場作用下，按其物質(zhì)結(jié)構(gòu)只能發(fā)生電子位移極化。2. 極性固體電介質(zhì)極性固體電介質(zhì)在外電場作用下，除了發(fā)生電子位移極化外，還有極性分子的轉(zhuǎn)向極化。由于轉(zhuǎn)向極化的貢獻，使介電常數(shù)明顯地與溫度有關(guān)。2.1.2 固體電介質(zhì)的損耗在電場作用下沒有能量損耗的理想介質(zhì)是不存在的，實際電介質(zhì)中總有一定的能量損耗，包括由電導(dǎo)引起的損耗和某些有損極化引起的損耗，總稱為介質(zhì)損耗。1. 固體無機電介質(zhì)（1）無機晶體 普通的無機晶體介質(zhì)，如氯化鈉(NaCl)、石

24、英和云母等，它們只有位移極化，其介質(zhì)損耗主要來源于電導(dǎo)。（2）無機玻璃 玻璃的介質(zhì)損耗可以認為主要由三部分組成：電導(dǎo)損耗、松弛損耗和結(jié)構(gòu)損耗。（3）陶瓷介質(zhì)陶瓷可以分為含有玻璃相和幾乎不含玻璃相兩類，第一類陶瓷是含有大量玻璃相和少量微晶的結(jié)構(gòu)，其介質(zhì)損耗主要由三部分組成：2. 固體有機電介質(zhì)非極性有機介質(zhì)，如聚乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯和天然的石蠟、地蠟等它們既沒有弱聯(lián)系離子，也不含極性基團，因此在外電場作用下只有電子位移極化，其介質(zhì)損耗主要是由雜質(zhì)電導(dǎo)引起的。這類介質(zhì)的電導(dǎo)率一般很小，所以相應(yīng)的tan值也很小，被廣泛用作工頻和高頻絕緣材料。極性有機介質(zhì)，如含有極性基的有機介質(zhì)及天然纖維等，它

25、們的分子量一般較大，分子間相互聯(lián)系的阻礙作用較強，因此除非在高溫之下，整個極性分子的轉(zhuǎn)向難以建立，轉(zhuǎn)向極化只可能由極性基團的定向所引起。 這類極性有機介質(zhì)的損耗，主要決定于極性基的松弛損耗，因而在高頻下的損耗也很大，不能作為高頻介質(zhì)應(yīng)用。2.2.1 固體電介質(zhì)的離子電導(dǎo)固體電介質(zhì)按其結(jié)構(gòu)可分為晶體和非晶體兩大類。1. 晶體無機電介質(zhì)的離子電導(dǎo)晶體介質(zhì)的離子來源有兩種：本征離子電導(dǎo) 弱束縛離子電導(dǎo)2. 非晶體無機電介質(zhì)的離子電導(dǎo)3. 有機電介質(zhì)中的離子電導(dǎo)作業(yè)布置：審批：小結(jié)：1、固體電介質(zhì)的極化現(xiàn)象 2、固體電介質(zhì)的損耗 3、固體電介質(zhì)的電導(dǎo)后記：周次：時間：課題：2.2 固體電介質(zhì)的電導(dǎo)（二

26、） 2.3 固體電介質(zhì)的擊穿課時：2課時教學目標：1、掌握固體電介質(zhì)的電導(dǎo) 2、掌握固體電介質(zhì)的擊穿機理重點、難點：擊穿機理教具：教材 粉筆教學方法：講授法時間分配：回顧 10分鐘 授課 65分鐘 小結(jié) 10分鐘 作業(yè)布置 5分鐘教學過程： 2.2 固體電介質(zhì)的電導(dǎo)2.2.2 固體電介質(zhì)的電子電導(dǎo) 電介質(zhì)中導(dǎo)電電子的來源包括來自電極和介質(zhì)體內(nèi)的熱電子發(fā)射，場致冷發(fā)射及碰撞電離，而其導(dǎo)電機制則有自由電子氣模型、能帶模型和電子跳躍模型等。1.晶體電介質(zhì)的電子電導(dǎo)2.電介質(zhì)中的電子跳躍電導(dǎo)常用的絕緣高分子介質(zhì)材料多由非晶體或非晶體與晶體相共存所構(gòu)成。3. 熱電子發(fā)射電流金屬中的電子能量大多處于費米能

27、級以下，只有少部分電子由于熱的作用具有較高的能量，當其能量 超過時，才可能超過勢壘脫離金屬向介質(zhì)或真空中發(fā)射，并引起發(fā)射電流。顯然，此發(fā)射電流與溫度有關(guān)，它隨著溫度的升高而增加，故稱為熱電子發(fā)射電流。4. 場致發(fā)射電流 對于具有能量 的微觀粒子，粒子可以由區(qū)域I穿過勢壘II到達區(qū)域III中，并且粒子穿過勢壘后，能量并沒有減少，仍然保持在區(qū)域I時的能量，這種現(xiàn)象通常形象化地稱為隧道效應(yīng)。5. 空間電荷限制電流空間電荷所引起的電流包括漂移電流和擴散電流兩部分。2.2.3 固體電介質(zhì)的表面電導(dǎo)通過固體介質(zhì)的表面還有一種表面電導(dǎo)電流Is。此電流與固體介質(zhì)上所加電壓U成正比。1.電介質(zhì)表面吸附的水膜對表

28、面電導(dǎo)率的影響2. 電介質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)對表面電導(dǎo)率的影響3. 電介質(zhì)表面清潔度對表面電導(dǎo)率的影響2.3 固體電介質(zhì)的擊穿電介質(zhì)在強電場下的電流密度按指數(shù)規(guī)律隨電場強度增加而增加，當電場進一步增強到某個臨界值時，電介質(zhì)的電導(dǎo)突然劇增，電介質(zhì)便由絕緣狀態(tài)變?yōu)閷?dǎo)電狀態(tài)，這一躍變現(xiàn)象稱為電介質(zhì)的擊穿。 與氣體、液體介質(zhì)相比，固體介質(zhì)的擊穿場強較高，但固體介質(zhì)擊穿后材料中留下有不能恢復(fù)的痕跡，如燒焦或熔化的通道、裂縫等，即使去掉外施電壓，也不象氣體、液體介質(zhì)那樣能自行恢復(fù)絕緣性能。 固體電介質(zhì)的擊穿中，常見的有熱擊穿、電擊穿和不均勻介質(zhì)局部放電引起擊穿等形式。1.熱擊穿熱擊穿是由于電介質(zhì)內(nèi)部熱不穩(wěn)定過程所

29、造成的。當固體電介質(zhì)加上電場時，電介質(zhì)中發(fā)生的損耗將引起發(fā)熱，使介質(zhì)溫度升高。電壓作用時間很短，散熱來不及進行的情況，稱這種情況下的擊穿為脈沖熱擊穿;電壓長時間作用，介質(zhì)內(nèi)溫度變化極慢的情況，稱這種情況下的擊穿為穩(wěn)態(tài)熱擊穿。2. 電擊穿 電擊穿是在較低溫度下，采用了消除邊緣效應(yīng)的電極裝置等嚴格控制的條件下，進行擊穿試驗時所觀察到的一種擊穿現(xiàn)象。電擊穿的主要特征是：擊穿場強高；在一定溫度范圍內(nèi)，擊穿場強隨溫度升高而增大，或變化不大。 以碰撞電離開始作為擊穿判據(jù)。稱這類理論為碰撞電離理論，或稱本征電擊穿理論。以碰撞電離開始后，電子數(shù)倍增到一定數(shù)值，足以破壞電介質(zhì)結(jié)構(gòu)作為擊穿判據(jù)。稱這類理論為雪崩擊

30、穿理論。3. 不均勻電介質(zhì)的擊穿不均勻電介質(zhì)擊穿是指包括固體、液體或氣體組合構(gòu)成的絕緣結(jié)構(gòu)中的一種擊穿形式。與單一均勻材料的擊穿不同，擊穿往往是從耐電強度低的氣體開始，表現(xiàn)為局部放電，然后或快或慢地隨時間發(fā)展至固體介質(zhì)劣化損傷逐步擴大，致使介質(zhì)擊穿。 （1）雙層復(fù)合電介質(zhì)的擊穿（2）邊緣效應(yīng)及其消除方法方法之一就是將電極試樣系統(tǒng)做成一定的尺寸和形狀，一般采用把試樣制作為凹面狀方法之二是選用適當?shù)拿劫|(zhì)，使在固體電介質(zhì)擊穿之前媒質(zhì)中所分配到的電場度低于其擊穿值4. 局部放電 在含有氣體（如氣隙或氣泡）或液體（如油膜）的固體電介質(zhì)中，當擊穿強度較低的氣體或液體中的局部電場強度達到其擊穿場強時，這部分

31、氣體或液體開始放電，使電介質(zhì)發(fā)生不貫穿電極的局部擊穿，這就是局部放電現(xiàn)象。作業(yè)布置：審批：小結(jié)：1、固體電介質(zhì)的電導(dǎo) 2、固體電介質(zhì)的擊穿機理后記：周次：時間：課題：第三章 液體的絕緣特性與介質(zhì)的電氣強度課時：2課時教學目標：1、掌握液體電解質(zhì)的極化與損耗 2、掌握液體電解質(zhì)的電導(dǎo) 3、掌握液體電解質(zhì)的擊穿重點、難點：極化與損耗教具：教材 粉筆教學方法：講授法時間分配：回顧 10分鐘 授課 65分鐘 小結(jié) 10分鐘 作業(yè)布置 5分鐘教學過程： 第三章 液體的絕緣特性與介質(zhì)的電氣強度3.1 液體電介質(zhì)的極化與損耗3.1.1 液體電介質(zhì)的極化 1.非極性和弱極性液體電介質(zhì) 非極性液體和弱極性液體電

32、介質(zhì)極化中起主要作用的是電子位移極化，其極化率為e，介電常數(shù)與折射率n仍近似保持麥克斯韋關(guān)系2.極性液體電介質(zhì) 極性液體介質(zhì)包括中極性和強極性液體介質(zhì)這類介質(zhì)在電場作用下，除了電子位移極化外，還有偶極子極化，對于強極性液體介質(zhì)，偶極子的轉(zhuǎn)向極化往往起主要作用，介電常數(shù)遠大于折射率平方n2。3.1.2 液體電介質(zhì)的損耗 1非極性和弱極性液體電介質(zhì) 非極性和弱極性液體介質(zhì)的極化主要是電子位移極化。相對介電常數(shù)與頻率無關(guān)，介質(zhì)損耗主要來源于電導(dǎo)。2. 極性液體電介質(zhì) 極性液體介質(zhì)的介質(zhì)損耗與粘度有關(guān)。極性分子在粘性媒質(zhì)中作熱運動，在交變電場作用下，電場力矩將使極性分子作趨向于外場方向的轉(zhuǎn)動，在定向轉(zhuǎn)

33、動過程中，因摩擦發(fā)熱而引起能量的損耗。3.2 液體電介質(zhì)的電導(dǎo)2.2.1 液體電介質(zhì)的離子電導(dǎo) 1. 液體電介質(zhì)中離子的來源 離子電導(dǎo)可分為本征離子電導(dǎo)和雜質(zhì)離子電導(dǎo)。 2.液體電介質(zhì)中的離子遷移率 液體分子之間的距離遠小于氣體而與固體相接近，其微觀結(jié)構(gòu)與非晶態(tài)固體類似，液體分子的結(jié)構(gòu)具有短程有序性。另一方面，液體分子的熱運動比固體強，分子有強烈的遷移現(xiàn)象。3. 液體電介質(zhì)電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系3.2.3 液體電介質(zhì)在強電場下的電導(dǎo)液體電介質(zhì)在強電場下電導(dǎo)有電子碰撞電離的特點。強極性液體電介質(zhì)的加入可以使弱電場下的離子電導(dǎo)增加，使電子電導(dǎo)下降。3.3 液體電介質(zhì)的擊穿3.3.1 高度純凈去氣液體電

34、介質(zhì)的電擊穿理論1. 碰撞電離開始作為擊穿條件電子在相鄰兩次碰撞間從電場中得到的能量大于h時，電子就能在運動過程中逐漸積累能量，至電子能量達到一定值時，電子與液體相互作用時便導(dǎo)致碰撞電離。2.電子崩發(fā)展至一定大小為擊穿條件為液體介質(zhì)上一個電子沿電場方向行徑單位距離平均發(fā)生的碰撞電離次數(shù)，則正比于碰撞總數(shù)1/乘以電離幾率e-Chv/(eE)3.3.2 含氣純凈液體電介質(zhì)的氣泡擊穿理論氣泡擊穿理論：不論由于何種原因使液體中存在氣泡時，由于在交變電壓下兩串聯(lián)介質(zhì)中電場強度與介質(zhì)介電常數(shù)成反比，氣泡中的電場強度比液體介質(zhì)高，而氣體的擊穿場強又比液體介質(zhì)低得多。所以總是氣泡先發(fā)生電離，這又使氣泡的溫度升

35、高，體積膨脹，電離將進一步發(fā)展；而氣泡電離產(chǎn)生的高能電子又碰撞液體分子，使液體分子電離生成更多的氣體，擴大氣體通道，當氣泡在兩極間形成“氣橋”時，液體介質(zhì)就能在此通道中發(fā)生擊穿。1.熱化氣擊穿 當液體得到的能量（轉(zhuǎn)化為熱量）等于電極附近液體氣化所需的熱量時，便產(chǎn)生氣泡。以產(chǎn)生氣泡條件作為液體擊穿條件。2. 電離化氣擊穿 當液體介質(zhì)中電場很強，致使有高能電子出現(xiàn)時，也會發(fā)生上述類似的過程，液體放氣，這就是電離化氣的觀點。放電時產(chǎn)生的氣體并不是蒸氣，而是氫氣。對絕緣油擊穿時的氣體進行光譜分析，證明了不存在殘留的空氣及油的蒸氣，主要存在的是氫氣。3.3.3 工程純液體電介質(zhì)的雜質(zhì)擊穿工程用液體介質(zhì)或

36、多或少含有一些雜質(zhì)，在工程純液體介質(zhì)的擊穿中，這些雜質(zhì)起決定性作用。雜質(zhì)大致主要有以下兩種：水分 固體雜質(zhì) 1.水分的影響 ü 水分溶解于液體介質(zhì)中，對擊穿電壓影響不大ü 水分懸浮狀態(tài)，擊穿電壓明顯下降ü 水與纖維雜質(zhì)共存時，影響更為嚴重2. 固體雜質(zhì)的影響 當液體介質(zhì)中有懸浮固體雜質(zhì)微粒時，也會使液體介質(zhì)擊穿場強降低。一般固體懸浮粒子的介電常數(shù)比液體的大，在電場力作用下，這些粒子在電極表面電場集中處逐漸積聚起來?？伎耍↘ok）根據(jù)這種現(xiàn)象提出液體介質(zhì)雜質(zhì)小橋擊穿模型 電場越均勻，雜質(zhì)對擊穿電壓的影響越大，擊穿電壓的分散性也越大，而在不均勻電場中，雜質(zhì)對擊穿電壓的

37、影響較小作業(yè)布置：審批：小結(jié)：1、液體電解質(zhì)的極化與損耗 2、液體電解質(zhì)的電導(dǎo) 3、液體電解質(zhì)的擊穿后記：周次：時間：課題：4.1 絕緣電阻、吸收比與泄漏電流的測量 4.2介質(zhì)損耗角正切的測量課時：2課時教學目標：1、掌握絕緣電阻、吸收比與泄漏電流的測量方法 2、了解介質(zhì)損耗角正切測量的電磁干擾和其他影響因素 3、掌握介質(zhì)損耗角正切測量的基本原理重點、難點：介質(zhì)損耗角正切測量的基本原理教具：教材 粉筆教學方法：講授法時間分配：回顧 10分鐘 授課 65分鐘 小結(jié) 10分鐘 作業(yè)布置 5分鐘教學過程： 4.1 絕緣電阻、吸收比與泄漏電流的測量4.1.1 絕緣電阻與吸收比的測量絕緣電阻是反映絕緣性

38、能的最基本的指標之一，通常都用兆歐表來測量絕緣電阻。用兆歐表來測量電氣設(shè)備的絕緣電阻被廣泛的運用在常規(guī)絕緣試驗中。 測量絕緣電阻能有效地發(fā)現(xiàn)下列缺陷：總體絕緣質(zhì)量欠佳；絕緣介質(zhì)受潮；兩極間有貫穿性的導(dǎo)電通道；絕緣介質(zhì)表面情況不良。 測量絕緣電阻不能發(fā)現(xiàn)下列缺陷：絕緣介質(zhì)中的局部缺陷，如非貫穿性的局部損傷、含有氣泡、分層脫開等；絕緣介質(zhì)的老化。4.1.2 泄漏電流的測量 測量泄漏電流可使用較高的電壓(10kV及以上), 測量泄漏電流能夠發(fā)現(xiàn)一些尚未完全貫通的集中性缺陷。4.1.3 目前常用的絕緣電阻測試方法目前數(shù)字兆歐表已經(jīng)基本上取代了手搖式的兆歐表。數(shù)字兆歐表由高壓發(fā)生器、測量橋路和自動量程切

39、換顯示電路等三大部分組成。 4.2 介質(zhì)損耗角正切的測量tan能反映絕緣的整體性缺陷(例如整體老化)和小電容試品中的嚴重局部性缺陷。由tan隨電壓而變化的曲線，可判斷絕緣介質(zhì)是否受潮、含有氣泡及老化的程度。4.2.1 西林電橋測量法的基本原理圖中Cx，Rx為被測試樣的等效并聯(lián)電容與電阻，R3、R4表示電阻比例臂，Cn為平衡試樣電容Cx的標準電容，C4為平衡損耗角正切的可變電容。4.2.2 西林電橋測量法的電磁干擾消除或減小由于電場干擾引起的誤差，可以采取下列措施 ：（1）加設(shè)屏蔽，用金屬屏蔽罩或網(wǎng)把試品與干擾源隔開（2）采用移相電源（3）倒相法 4.2.3 西林電橋測量法的其他影響因素 1.溫

40、度的影響 溫度對tan值的影響很大，具體的影響程度隨絕緣材料和結(jié)構(gòu)的不同而異。一般來說，tan隨溫度的增高而增大?，F(xiàn)場試驗時的絕緣溫度是不一定的，所以為了便于比較，應(yīng)將在各種溫度下測得的tan值換算到20時的值。2. 試驗電壓的影響 3.被試品電容量的影響對于電容量較小的被試品(例如套管、互感器等)，測量tan能有效地發(fā)現(xiàn)局部集中性缺陷和整體分布性缺陷。但對電容量較大的試品(例如大中型發(fā)電機、變壓器、電力電纜、電力電容器等)測量tan只能發(fā)現(xiàn)整體分布性缺陷。 4.試品表面泄漏的影響 試品表面泄漏電阻總是與試品等值電阻Rx并聯(lián)，顯然會影響所測得的tan值，這在試品的Cx較小時尤需注意。 作業(yè)布置

41、：審批：小結(jié)：1、絕緣電阻、吸收比與泄漏電流的測量方法 2、介質(zhì)損耗角正切測量的電磁干擾和其他影響因素 3、介質(zhì)損耗角正切測量的基本原理后記：周次：時間：課題：4.3 局部放電的測量 4.4絕緣油性能測量課時：2課時教學目標：1、了解局部放電測量的基礎(chǔ) 2、掌握局部放電的測量方法和絕緣油的分析檢測 3、了解絕緣油的電氣試驗重點、難點：測量方法教具：教材 粉筆教學方法：講授法時間分配：回顧 10分鐘 授課 65分鐘 小結(jié) 10分鐘 作業(yè)布置 5分鐘教學過程： 4.3 局部放電的測量4.3.1 局部放電測量的基礎(chǔ)4.3.2 局部放電測量的脈沖電流法 當發(fā)生局部放電時，試品兩端會出現(xiàn)一個幾乎是瞬時的

42、電壓變化，在檢測回路中引起一高頻脈沖電流，將它變換成電壓脈沖后就可以用示波器等測量其波形或幅值，由于其大小與視在放電量成正比，通過校準就能得出視在放電量(一般單位用pC)。此法靈敏度高、應(yīng)用廣泛。 4.3.3 局部放電測量的非電檢測法1.噪聲檢測法 當絕緣介質(zhì)中發(fā)生局部放電時，其瞬時釋放的能量將放電源周圍的介質(zhì)加熱使其蒸發(fā)，效果就像一個小爆炸。此時放電源如同一個聲源，向外發(fā)出聲波。由于放電持續(xù)時間很短，所發(fā)射的聲波頻譜很寬，可達數(shù)MHz。 2.光檢測法 絕緣介質(zhì)內(nèi)部發(fā)生局部放電時當然會釋放光子而產(chǎn)生光輻射放電所發(fā)出的光量。不過只有在透明介質(zhì)的情況下，才能實現(xiàn)。有時可用光電倍增器或影像亮化器等輔

43、助儀器來增加檢測靈敏度。3.化學分析法 用氣相色譜儀對絕緣油中溶解的氣體進行氣相色譜分析，是20世紀70年代發(fā)展起來的試驗方法ü 優(yōu)點 能夠發(fā)現(xiàn)充油氣體設(shè)備中一些用其他試驗方法不易發(fā)現(xiàn)的局部性缺陷（包括局部放電）。4.4.1 絕緣油的電氣試驗 1.電氣強度試驗電氣強度試驗是變壓器油的一項常規(guī)試驗。它是用來闡明變壓器油被水分和其他懸浮物質(zhì)物理污染的程度。電氣強度試驗方法是：將變壓器油倒入專門設(shè)備油杯中，以一定速率上升的交流電壓加在油杯上，直至變壓器油擊穿，變壓器油擊穿時的電壓，即為此次變壓器油的擊穿電壓。 2. 絕緣油的電阻率 絕緣油的電阻率即體積電阻率，可看成在一個單位立方體積內(nèi)的體

44、積電阻，用其電場強度與穩(wěn)態(tài)電流密度之商來度量。4.4.2 油中溶解氣體的氣相色譜分析當電器中存在局部過熱、電弧放電或某些內(nèi)部故障時絕緣油或固體絕緣材料會發(fā)生裂解，就會產(chǎn)生較大量的各種烴類氣體和 H2、CO 、CO2等氣體，因而把這類氣體稱為故障特征氣體。具體步驟為：先將油中溶解的氣體脫出，再送入氣相色譜儀，對不同氣體進行分離和定量。1.看特征氣體的組分和主次 2.看特征氣體的含量 3.看特征氣體含量隨時間的增長率 4.4.3 絕緣油的高效液相色譜分析 高效液相色譜法是以液體作為流動相的一種色譜分析法，它的基本概念及理論基礎(chǔ)與氣相色譜是一致的，但又有不同之處 。 與氣相色譜相比，高效液相色譜同樣

45、具有高靈敏、高效能和高速度的特點，但它的應(yīng)用范圍更加廣泛。 在充油電氣設(shè)備中，由于構(gòu)成固體絕緣的纖維質(zhì)材料的老化導(dǎo)致纖維素的分解而產(chǎn)生幾種化合物，如糠醛和呋喃衍生物，呋喃衍生物大部分被吸附在紙上，而小部分溶于油中。這些物質(zhì)的存在可以作為運行設(shè)備固體絕緣老化程度的診斷依據(jù)，也可以作為對溶解氣體分析的補充。 糠醛化合物是纖維性絕緣材料絕緣裂化的特有產(chǎn)物，其來源具有唯一性、其濃度高低代表了變壓器老化的最佳指標。變壓器在投運初期，因不會涉及到絕緣油的處理問題，可以通過測量油中糠醛含量值作為判斷變壓器絕緣狀況的原始依據(jù)。作業(yè)布置：審批：小結(jié)：1、局部放電測量的基礎(chǔ) 2、局部放電的測量方法和絕緣油的分析檢

46、測 3、絕緣油的電氣試驗后記：周次：時間：課題：5.1工頻高電壓實驗課時：2課時教學目標：1、了解工頻高壓的產(chǎn)生 2、掌握工頻高壓的測量方法 3、掌握絕緣的工頻耐壓試驗重點、難點：工頻高壓的測量方法教具：教材 粉筆教學方法：講授法時間分配：回顧 10分鐘 授課 65分鐘 小結(jié) 10分鐘 作業(yè)布置 5分鐘教學過程： 5.1工頻高電壓實驗5.1.1 工頻高電壓的產(chǎn)生高壓試驗變壓器是高壓試驗室最基本的、不可缺少的主要設(shè)備之一，它被當作電源，并且是交流、直流和沖擊電壓試驗設(shè)備的組成部分。 高壓試驗室中的工頻高電壓通常采用高壓試驗變壓器或其串級裝置來產(chǎn)生，但對電容量較大的被試樣，可采用串聯(lián)諧振回路來獲得

47、工頻高電壓。 1.高壓試驗變壓器 高壓試驗變壓器大多數(shù)為油浸式，有金屬殼及絕緣殼兩類。金屬殼變壓器又可分為單套管和雙套管兩種2. 試驗變壓器串級裝置由于受到體積重量的限制，單個試驗變壓器的額定電壓不可能做得太高。但所需工頻電壓很高，往往采用串級線路把幾臺試驗變壓器串接起來。3. 試驗變壓器的調(diào)壓試驗變壓器的電壓必須從零調(diào)節(jié)到指定值，這是其運行方式的特點,要靠連到變壓器初級繞組電路中的調(diào)壓器來進行。4. 串聯(lián)諧振電路交流高壓可以通過由電動機帶動的發(fā)電機或電池供電的振蕩器產(chǎn)生，但是最常用的試驗裝置是由110V或240V、50/60Hz的電源供電。5.1.2 工頻高電壓的測量試品上工頻高壓的測量目前

48、最常用的測量方法有：用測量球隙或峰值電壓表測量交流電壓的峰值，用靜電電壓表測量交流電壓的有效值1.用球間隙測量工頻高壓2. 峰值電壓表峰值電壓表的制成原理通常有兩種，一種是利用整流電容電流測量交流高壓，另一種利用整流充電電壓測量交流高壓。3. 靜電電壓表 4. 分壓器 在被測電壓高于200kV時，直接用指示儀表測量高壓比較困難，通常采用電容分壓器配用低壓儀表測量高壓。 實際的電容分壓器有兩種主要形式：一種稱為分布式電容分壓器，它的高壓臂由多個電容器元件串聯(lián)組裝而成，要求每個元件盡可能為純電容，介質(zhì)損耗和電感盡可能??；5.1.3 絕緣的工頻耐壓試驗工頻交流耐壓試驗是檢驗電氣設(shè)備絕緣強度的最有效和

49、最直接的方法。1. 工頻高壓試驗的基本接線圖2. 試驗中需注意的問題(1)防止工頻高壓試驗中可能出現(xiàn)的過電壓 (2) 試驗電壓的波形畸變與改善措施 作業(yè)布置：審批：小結(jié)：1、工頻高壓的產(chǎn)生 2、工頻高壓的測量方法 3、絕緣的工頻耐壓試驗后記：周次：時間：課題：5.2 直流高電壓試驗課時：2課時教學目標：1、了解直流高電壓的產(chǎn)生 2、掌握直流工頻高壓的測量方法 3、掌握絕緣的直流耐壓試驗重點、難點：絕緣的直流耐壓試驗教具：教材 粉筆教學方法：講授法時間分配：回顧 10分鐘 授課 65分鐘 小結(jié) 10分鐘 作業(yè)布置 5分鐘教學過程： 5.2 直流高電壓試驗5.2.1 直流高電壓的產(chǎn)生直流高電壓在其

50、他科技領(lǐng)域也有廠泛的應(yīng)用，其中包括靜電噴漆、靜電紡織、靜電除塵、X射線發(fā)生器、等離子體加速以及原子核物理研究中都使用直流高壓作為電源。1. 半波整流回路 2. 倍壓整流回路 3. 串級直流發(fā)生器 5.2.2 直流工頻高電壓的測量1.高壓高阻法 高阻可作為放大器或分壓器來使用。采用平均值型指示儀表對紋波小的直流電壓進行測量，由于雜散電容的影響可以忽略。2. 旋轉(zhuǎn)電位計電極在電場中旋轉(zhuǎn)，由于電極間電容的變化，形成充放電電荷。通過測量充放電電荷的大小，從而求得直流電壓的最大值和平均值的一種裝置。旋轉(zhuǎn)電位計的測量精度高， 不確定度在 1以內(nèi)。3. 靜電電壓表4. 標準棒一棒間隙用球間隙測量直流電壓時，

51、會出現(xiàn)下述所提到的放電電壓的波動5. 標準球間隙 測量裝置以及測量方法與測量交流電壓時一樣。但大氣中的灰塵或纖維等會引起放電電壓的變化，就是說長時間加壓時，放電電壓可能會變得特別低。6. 紋波電壓的測量5.2.3 絕緣的直流耐壓試驗直流高壓能反映設(shè)備受潮、劣化和局部缺陷等多方面的問題。它和交流耐壓試驗相比主要有以下一些特點：（1）試驗設(shè)備可以做得比較輕巧，適合于現(xiàn)場預(yù)防性試驗的要求。（2）在試驗時可以同時測量泄漏電流。（3）直流耐壓試驗比之交流耐壓試驗更能發(fā)現(xiàn)電機端部的絕 緣缺陷。（4）在直流高壓下，局部放電較弱。作業(yè)布置：審批：小結(jié)：1、直流高電壓的產(chǎn)生 2、直流工頻高壓的測量方法 3、絕緣

52、的直流耐壓試驗后記：周次：時間：課題：5.3沖擊高電壓試驗課時：2課時教學目標：1、了解沖擊高電壓的產(chǎn)生 2、掌握沖擊高電壓的測量方法 3、掌握絕緣的沖擊耐壓試驗重點、難點：沖擊高電壓的測量方法教具：教材 粉筆教學方法：講授法時間分配：回顧 10分鐘 授課 65分鐘 小結(jié) 10分鐘 作業(yè)布置 5分鐘教學過程： 5.3沖擊高電壓試驗5.3.1沖擊高電壓的產(chǎn)生1.沖擊發(fā)生器的基本原理2.多級沖擊電壓發(fā)生器 基本原理:并聯(lián)充電，串聯(lián)放電5.3.2 沖擊高電壓的測量目前最常用的測量沖擊電壓的方法有：分壓器-示波器； 測量球隙；分壓器-峰值電壓表。1.分壓器與數(shù)字記錄儀（示波器）2. 標準球間隙 （1）多級法：以預(yù)期的50%放電電壓的23%作為電壓級差，對被測試品分級施加沖擊電壓，每級施加電壓10次，至少要加4級電壓。(2) 升降法 估計50%放電電壓的預(yù)期值后，取Ui的2%3%為電壓增量U，先施加沖擊電壓Ui一次，如未引起放電，則下次施加電壓應(yīng)為UiU。5.3.3 絕緣的沖擊耐壓試驗1.電氣設(shè)備內(nèi)絕緣的雷電沖擊耐壓試驗采用三次沖擊法。2.對變壓器和電抗器類設(shè)備的內(nèi)絕緣，還要再進行雷電沖擊截波（1.2/25 ）耐壓試驗，它對繞組絕緣（特別是其縱絕緣）的考驗往往比雷電沖擊全波試驗更加嚴格。3