高電壓技術-總復習-田付強

1、田付強田付強 副教授副教授牽引供電研究所牽引供電研究所Email: 辦公室：電氣樓辦公室：電氣樓808辦公電話：辦公電話604手機：手機：132693387052高電壓技術總復習高電壓技術總復習一、知識要點歸納總結一、知識要點歸納總結二、考試相關重點內容復習二、考試相關重點內容復習三、例題及作業(yè)題講解三、例題及作業(yè)題講解3u絕緣特性(絕緣材料、絕緣結構)u絕緣試驗(破壞性與非破壞性)u過電壓及其防護(大氣+內部過電壓)（一）高電壓技術的主要內容（一）高電壓技術的主要內容一、知識要點歸納總結一、知識要點歸納總結41.1.氣體放電理論氣體放電理論湯遜湯遜(pd27kPa

2、cm) ：初始電子初始電子電子崩電子崩空間電空間電荷畸變崩頭崩尾電場、光電離荷畸變崩頭崩尾電場、光電離自持自持+流注流注(二次崩二次崩匯入一次崩匯入一次崩) (起始場強為均勻電場擊穿、不均勻電起始場強為均勻電場擊穿、不均勻電場電暈，自持條件為出現(xiàn)流注的條件場電暈，自持條件為出現(xiàn)流注的條件)(1) 長間隙放電長間隙放電(雷電雷電)：先導逐級推進，熱電離先導逐級推進，熱電離（二）絕緣特性（二）絕緣特性-電介質的電氣強度電介質的電氣強度一、知識要點歸納總結一、知識要點歸納總結52.2.氣體介質的介電強度氣體介質的介電強度氣體擊穿的條件：氣體擊穿的條件：場強、初始電子、時間、碰撞電場強、初始電子、時間

3、、碰撞電離離影響因素：影響因素：電場均勻度、電壓波形、大氣條件電場均勻度、電壓波形、大氣條件(密度密度+、濕度、濕度+、高度、高度-)-可用氣體放電理論解釋可用氣體放電理論解釋均勻電場：均勻電場：擊穿時間極短；直流、工頻、沖擊擊穿擊穿時間極短；直流、工頻、沖擊擊穿電壓近似相等；不存在極性效應；電壓近似相等；不存在極性效應；1-10cm范圍內為范圍內為30kV/mm；(1) 極不均勻電場：極不均勻電場：放電時延；極性效應放電時延；極性效應(空間電荷效應，空間電荷效應，正棒負板正棒負板正棒負棒正棒負棒(地地)負棒正棒負棒正棒(地地)負棒正板負棒正板)；擊穿電壓遠小于均勻電場；擊穿電壓遠小于均勻電場

4、；一、知識要點歸納總結一、知識要點歸納總結（二）絕緣特性（二）絕緣特性-電介質的電氣強度電介質的電氣強度6l直流：直流：棒板極性效應強，正極性擊穿電壓遠低于負極性；棒棒板極性效應強，正極性擊穿電壓遠低于負極性；棒棒有弱極性效應；棒有弱極性效應；l工頻：工頻：棒板在棒極為正半周內擊穿，棒板擊穿電壓與直流負棒板在棒極為正半周內擊穿，棒板擊穿電壓與直流負棒板相近或稍小，且長間隙易飽和；略低于棒棒擊穿電壓；棒板相近或稍小，且長間隙易飽和；略低于棒棒擊穿電壓；l雷電：雷電：放電時延放電時延tlag=統(tǒng)計時延統(tǒng)計時延(有效電子產(chǎn)生有效電子產(chǎn)生)+放電形成時延；電壓放電形成時延；電壓增加，增加， tlag減

5、??；減??；50%沖擊放電電壓；靜態(tài)擊穿電壓；沖擊系數(shù)；沖擊放電電壓；靜態(tài)擊穿電壓；沖擊系數(shù)；伏秒特性曲線伏秒特性曲線(同一波形、不同幅值的沖擊電壓作用下，間隙同一波形、不同幅值的沖擊電壓作用下，間隙上出現(xiàn)的電壓最大值和放電時間的關系曲線上出現(xiàn)的電壓最大值和放電時間的關系曲線)；均勻電場下：擊穿時平均場強高，均勻電場下：擊穿時平均場強高， tlag小，伏秒特性平坦，且小，伏秒特性平坦，且分散性小，擊穿電壓接近于靜態(tài)值且于波前擊穿，沖擊系數(shù)分散性小，擊穿電壓接近于靜態(tài)值且于波前擊穿，沖擊系數(shù)接近于接近于1，；，；極不均勻電場下：與均勻電場相反；擊穿電壓高于靜態(tài)值；極不均勻電場下：與均勻電場相反；擊

6、穿電壓高于靜態(tài)值；極性效應，正極性低極性效應，正極性低(設備測試設備測試)；一、知識要點歸納總結一、知識要點歸納總結7l操作：操作：U50%與操作沖擊波前時間的關系曲線呈與操作沖擊波前時間的關系曲線呈“U”形，最低擊穿電壓形，最低擊穿電壓可小于靜態(tài)值，可用氣體放電理論解釋可小于靜態(tài)值，可用氣體放電理論解釋(放電時延、沖擊電暈放電時延、沖擊電暈層和空間電荷的電場均化效應層和空間電荷的電場均化效應)；擊穿分散性、飽和特征比雷電大和顯著；擊穿分散性、飽和特征比雷電大和顯著；(5) 提高氣體間隙絕緣強度的方法：提高氣體間隙絕緣強度的方法：l改善電場分布：改善電場分布：電極形狀電極形狀(屏蔽罩屏蔽罩)、

7、空間電荷、極簡障；、空間電荷、極簡障；l消弱游離：消弱游離：高氣壓、強電負性、高真空；高氣壓、強電負性、高真空；(6) 沿面放電：電場均勻度、表面污穢、沿面放電：電場均勻度、表面污穢、l絕緣子串電壓分布：絕緣子串電壓分布：對地電容和對導線電容分流，使兩端電對地電容和對導線電容分流，使兩端電場強，可加均壓環(huán)改善電場分布；場強，可加均壓環(huán)改善電場分布；l濕閃、污閃：濕閃、污閃：水膜或污層導電液膜被泄漏電流烘干，電壓降水膜或污層導電液膜被泄漏電流烘干，電壓降增加；僅對直流及工頻電壓有影響；增加；僅對直流及工頻電壓有影響；一、知識要點歸納總結一、知識要點歸納總結8 一、知識要點歸納總結一、知識要點歸納

8、總結（二）絕緣特性（二）絕緣特性-電介質的電氣強度電介質的電氣強度9(4) 固體擊穿：固體擊穿：l類型：類型：電擊穿電擊穿(0.1s)、熱擊穿、電化學擊穿；、熱擊穿、電化學擊穿；l影響因素：影響因素：電壓作用時間；電場均勻度；溫度；受潮；累積效電壓作用時間；電場均勻度；溫度；受潮；累積效應應(5) 組合絕緣的電氣強度組合絕緣的電氣強度:l多層介質多層介質l分階絕緣分階絕緣一、知識要點歸納總結一、知識要點歸納總結104.4.電氣設備絕緣的預防性試驗電氣設備絕緣的預防性試驗老化：老化：熱老化熱老化(固體電導增大，液體油的氧化固體電導增大，液體油的氧化)；電老化；電老化(高能高能電子裂解、高能射線、

9、化學物電子裂解、高能射線、化學物 、油溫升高裂解、油溫升高裂解)；機械與環(huán)境；機械與環(huán)境老化等；老化等；絕緣缺陷類型：絕緣缺陷類型：集中性缺陷集中性缺陷(局部局部)、分布性缺陷、分布性缺陷(整體整體)；絕緣電阻、絕緣電阻、吸收比、吸收比、極化指數(shù)、泄漏電流極化指數(shù)、泄漏電流測量及其意測量及其意義；兆歐表接線：義；兆歐表接線：E、L、G三個端子的作用及意義；三個端子的作用及意義；介質損耗：介質損耗：介損的功效；介損不能反映集中性缺陷的原因介損的功效；介損不能反映集中性缺陷的原因(高電壓技術高電壓技術-張一塵第二版第張一塵第二版第52頁頁 )；西林電西林電橋的原理、正接與反接原理圖及適用條件和優(yōu)缺

10、點橋的原理、正接與反接原理圖及適用條件和優(yōu)缺點(高電壓技高電壓技術術-張一塵第二版第張一塵第二版第54頁頁 )；局部放電：局部放電：三電容模型、參數(shù)三電容模型、參數(shù)(q、N、W)、檢測方法、檢測方法一、知識要點歸納總結一、知識要點歸納總結（三）電氣設備絕緣試驗（三）電氣設備絕緣試驗125.5. 絕緣的高壓試驗絕緣的高壓試驗工頻：工頻：基本接線圖、實驗變壓器、串級裝置、串聯(lián)諧振；基本接線圖、實驗變壓器、串級裝置、串聯(lián)諧振；直流：直流：直流高壓的產(chǎn)生、串級直流發(fā)生器、主要用途；直流高壓的產(chǎn)生、串級直流發(fā)生器、主要用途；雷電雷電/操作沖擊：操作沖擊：波頭波尾回路、波頭波尾回路、Marx發(fā)生器的充放電

11、過發(fā)生器的充放電過程程(并聯(lián)充電，串聯(lián)放電并聯(lián)充電，串聯(lián)放電)及計算；及計算；高壓測量：高壓測量：l工頻高壓測量：工頻高壓測量：球隙測壓器球隙測壓器(測峰值測峰值)、靜電電壓表、靜電電壓表(測有效值測有效值)、峰值電壓表、電容分壓器峰值電壓表、電容分壓器(電阻分壓器對地雜散電容引入相位電阻分壓器對地雜散電容引入相位和幅值誤差和幅值誤差)；l直流高壓測量：直流高壓測量：球隙測壓器球隙測壓器(測最大值測最大值)、靜電電壓表、靜電電壓表(測平均測平均值值)、電阻分壓器、電阻分壓器l沖擊高壓測量：沖擊高壓測量：阻容分壓器阻容分壓器一、知識要點歸納總結一、知識要點歸納總結146.6. 輸電線路和繞組中的

12、波過程輸電線路和繞組中的波過程均勻無損單導線的行波理論均勻無損單導線的行波理論：波阻抗、波速；前行波、波阻抗、波速；前行波、反行波；行波的四個基本方程；反行波；行波的四個基本方程；行波的折反射行波的折反射：反射波、折射波、反射系數(shù)、折射系數(shù)、反射波、折射波、反射系數(shù)、折射系數(shù)、多次折反射的網(wǎng)格圖法；多次折反射的網(wǎng)格圖法；集中參數(shù)等值電路集中參數(shù)等值電路(彼德遜法則彼德遜法則)：電壓源：電壓源/電流源等效電路、電流源等效電路、使用條件及其應用使用條件及其應用(例例6-1)；波穿過電感和波穿過旁路電容的；波穿過電感和波穿過旁路電容的分析計算分析計算(例例6-2) ；行波在多導線系統(tǒng)中的傳播：行波在

13、多導線系統(tǒng)中的傳播：自自/互電位系數(shù)、自互電位系數(shù)、自/互波互波阻抗；靜電感應電壓波阻抗；靜電感應電壓波(u2=k0u1)；(1) 繞組中的波過程：繞組中的波過程：沖擊電壓下繞組初始和終態(tài)電壓分布；沖擊電壓下繞組初始和終態(tài)電壓分布；等值電路分析；等值電路分析；變壓器繞組對過電壓的內部保護措施和外部變壓器繞組對過電壓的內部保護措施和外部保護措施；保護措施；沖擊截波的影響；沖擊截波的影響；一、知識要點歸納總結一、知識要點歸納總結（四）電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合（四）電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合157.7. 雷電放電及防雷保護裝置雷電放電及防雷保護裝置雷電放電和雷電過電壓雷電放電和雷電過電壓：雷道波阻抗、

14、入射波電流與雷雷道波阻抗、入射波電流與雷電流；雷電流計算波形；雷電放電的彼德遜等值電路；直擊電流；雷電流計算波形；雷電放電的彼德遜等值電路；直擊雷計算雷計算(等值電路等值電路)；感應雷計算；感應雷計算(分有無避雷線兩種分有無避雷線兩種)；防雷保護裝置防雷保護裝置：避雷針：避雷針(考單避雷針保護范圍的計算，圖考單避雷針保護范圍的計算，圖7-8)；避雷線；保護間隙；管事避雷器；普通閥式避雷器避雷線；保護間隙；管事避雷器；普通閥式避雷器(結構結構原理與特性參數(shù)原理與特性參數(shù)-殘壓殘壓)；磁吹避雷器；金屬氧化物避雷器磁吹避雷器；金屬氧化物避雷器的的結構特點及優(yōu)缺點結構特點及優(yōu)缺點(無串聯(lián)間隙無串聯(lián)間隙

15、)、主要參數(shù)；、主要參數(shù)；(1) 防雷接地：防雷接地：接地的種類；工頻接地電阻和沖擊接地電阻的；接地的種類；工頻接地電阻和沖擊接地電阻的；接地裝置的沖擊系數(shù)接地裝置的沖擊系數(shù)(大小及原因大小及原因)；接地裝置的形式；接地裝置的形式；一、知識要點歸納總結一、知識要點歸納總結168.8. 電力系統(tǒng)防雷保護電力系統(tǒng)防雷保護架空輸電線路防雷保護：架空輸電線路防雷保護：l耐雷性能指標：耐雷水平、雷擊跳閘率；耐雷性能指標：耐雷水平、雷擊跳閘率；l防雷措施：避雷線、降低桿塔接地電阻、加強線路絕緣、耦防雷措施：避雷線、降低桿塔接地電阻、加強線路絕緣、耦合地線、消弧線圈等；合地線、消弧線圈等；l線路耐雷性能的分

16、析計算：繞擊導線、雷擊避雷線、雷擊桿線路耐雷性能的分析計算：繞擊導線、雷擊避雷線、雷擊桿塔塔(有無避雷線兩種情況有無避雷線兩種情況)(2) 變電所防雷：變電所防雷：l直擊雷保護：直擊雷保護：保護范圍保護范圍；反擊；反擊(獨立避雷針和架構避雷針獨立避雷針和架構避雷針)；l侵入波保護：閥式避雷器侵入波保護：閥式避雷器(伏秒特性、殘壓、保護范圍伏秒特性、殘壓、保護范圍)；進進線段保護線段保護(目的和作用，見張一塵第二版目的和作用，見張一塵第二版145頁頁)：限制進波陡限制進波陡度、限制流過避雷器的沖擊電流幅值；度、限制流過避雷器的沖擊電流幅值；(3) 旋轉電機的防雷保護：旋轉電機的防雷保護：避雷器、電容器、電纜段、電抗避雷器、電容器、電纜段、電抗器；器；一、知識要點歸納總結一、知識要點歸納總結179.9. 內部過電壓內部過電壓( (操作過電壓操作過電壓+ +暫時過電壓暫時過電壓) )操作過電壓：操作過電壓：l切斷空載線路過電壓切斷空載線路過電壓=切電容器：