高電壓技術(shù)重要知識(shí)點(diǎn)

1、高電壓技術(shù)各章知識(shí)點(diǎn)第一篇 電介質(zhì)的電氣強(qiáng)度第1章 氣體的絕緣特性與介質(zhì)的電氣強(qiáng)度 1、氣體中帶電質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生的方式 熱電離、光電離、碰撞電離、表面電離2、氣體中帶電質(zhì)點(diǎn)消失的方式 流入電極、逸出氣體空間、復(fù)合3、電子崩與湯遜理論電子崩的形成、湯遜理論的基本過(guò)程及適用范圍4、巴申定律及其適用范圍 擊穿電壓與氣體相對(duì)密度和極間距離乘積之間的關(guān)系。兩者乘積大于0.26cm時(shí),不再適用5、流注理論 考慮了空間電荷對(duì)原有電場(chǎng)的影響和空間光電離的作用，適用兩者乘積大于0.26cm時(shí)的情況6、均勻電場(chǎng)與不均勻電場(chǎng)的劃分 以最大場(chǎng)強(qiáng)與平均場(chǎng)強(qiáng)之比來(lái)劃分。7、極不均勻電場(chǎng)中的電暈放電 電暈放電的過(guò)程、起始場(chǎng)強(qiáng)、放

2、電的極性效應(yīng)8、沖擊電壓作用下氣隙的擊穿特性 雷電和操作過(guò)電壓波的波形 沖擊電壓作用下的放電延時(shí)與伏秒特性 50%擊穿電壓的概念9、電場(chǎng)形式對(duì)放電電壓的影響 均勻電場(chǎng)無(wú)極性效應(yīng)、各類(lèi)電壓形式放電電壓基本相同、分散性小極不均勻電場(chǎng)中極間距離為主要影響因素、極性效應(yīng)明顯。10、電壓波形對(duì)放電電壓的影響 電壓波形對(duì)均勻和稍不均勻電場(chǎng)影響不大 對(duì)極不均勻電場(chǎng)影響相當(dāng)大完全對(duì)稱(chēng)的極不均勻場(chǎng)： 棒棒間隙極大不對(duì)稱(chēng)的極不均勻場(chǎng)：棒板間隙11、氣體的狀態(tài)對(duì)放電電壓的影響 濕度、密度、海拔高度的影響12、氣體的性質(zhì)對(duì)放電電壓的影響在間隙中加入高電強(qiáng)度氣體,可大大提高擊穿電壓，主要指 一些含鹵族元素的強(qiáng)電負(fù)性氣體

3、，如SF613、提高氣體放電電壓的措施 電極形狀的改進(jìn)空間電荷對(duì)原電場(chǎng)的畸變作用極不均勻場(chǎng)中屏障的采用提高氣體壓力的作用高真空高電氣強(qiáng)度氣體SF6的采用第2章 液體和固體介質(zhì)的絕緣的電氣強(qiáng)度1、電介質(zhì)的極化 極化： 在電場(chǎng)的作用下，電荷質(zhì)點(diǎn)會(huì)沿電場(chǎng)方向產(chǎn)生有限的位移現(xiàn)象，并產(chǎn)生電矩（偶極矩）。介電常數(shù)： 電介質(zhì)極化的強(qiáng)弱可用介電常數(shù)的大小來(lái)表示，與電介質(zhì)分子的極性強(qiáng)弱有關(guān)。極性電介質(zhì)和非極性電介質(zhì)： 具有極性分子的電介質(zhì)稱(chēng)為極性電介質(zhì)。 由中性分子構(gòu)成的電介質(zhì)。極化的基本形式電子式、離子式（不產(chǎn)生能量損失）轉(zhuǎn)向、夾層介質(zhì)界面極化（有能量損失）2、電介質(zhì)的電導(dǎo) 泄漏電流和絕緣電阻氣體的電導(dǎo): 主

4、要來(lái)自于外界射線使分子發(fā)生電離和強(qiáng)電場(chǎng)作用下氣體電子的碰撞電離液體的電導(dǎo): 離子電導(dǎo)和電泳電導(dǎo)固體的電導(dǎo)： 離子電導(dǎo)和電子電導(dǎo)3、電介質(zhì)的損耗 介質(zhì)損耗針對(duì)的是交流電壓作用下介質(zhì)的有功功率損耗電介質(zhì)的并聯(lián)與串聯(lián)等效回路介質(zhì)損耗一般用介損角的正切值來(lái)表示氣體、液體和固體電介質(zhì)的損耗 液體電介質(zhì)損耗和溫度、頻率之間的關(guān)系4、液體電介質(zhì)的擊穿 純凈液體介質(zhì)的電擊穿理論 純凈液體介質(zhì)的氣泡擊穿理論 工程用變壓器油的擊穿理論5、影響液體電介質(zhì)擊穿的因素 油品質(zhì)、溫度、電壓作用時(shí)間、電場(chǎng)均勻程度、壓力 6、提高液體電介質(zhì)擊穿電壓的措施提高油品質(zhì)，采用覆蓋、絕緣層、極屏障等措施7、固體電介質(zhì)的擊穿 電擊穿、

5、熱擊穿、電化學(xué)擊穿的擊穿機(jī)理及特點(diǎn)8、 影響固體電介質(zhì)擊穿電壓的主要因素 電壓作用時(shí)間 溫度 電場(chǎng)均勻程度 受潮 累積效應(yīng) 機(jī)械負(fù)荷9、組合絕緣的電氣強(qiáng)度 “油-屏障”式絕緣 油紙絕緣第二篇 電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)第3章 絕緣的預(yù)防性試驗(yàn)1、絕緣電阻與吸收比的測(cè)量用兆歐表來(lái)測(cè)量電氣設(shè)備的絕緣電阻吸收比K定義為加壓60s時(shí)的絕緣電阻與15s時(shí)的絕緣電阻比值。 K恒大于1，且越大表示絕緣性能越好。大容量電氣設(shè)備中，吸收現(xiàn)象延續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間，吸收比不能很好地反映絕緣的真實(shí)狀態(tài)，可用極化指數(shù)再判斷。測(cè)量絕緣電阻能有效地發(fā)現(xiàn)總體絕緣質(zhì)量欠佳；絕緣受潮；兩極間有貫穿性的導(dǎo)電通道；絕緣表面情況不良。2、泄漏電流的測(cè)量

6、測(cè)量泄漏電流從原理上來(lái)說(shuō)，與測(cè)量絕緣電阻是相似的，能發(fā)現(xiàn)一些尚未完全貫通的集中性缺陷，原因在于:在試品上的直流電壓要比兆歐表的工作電壓高得多，故能發(fā)現(xiàn)兆歐表所不能發(fā)現(xiàn)的某些缺陷加在試品上的直流電壓是逐漸增大的，可以在升壓過(guò)程中監(jiān)視泄漏電流的增長(zhǎng)動(dòng)向。3、介質(zhì)損耗角正切的測(cè)量 tan能反映絕緣的整體性缺陷(例如全面老化)和小電容試品中的嚴(yán)重局部性缺陷。根據(jù)tan隨電壓而變化的曲線，可判斷絕緣是否受潮、含有氣泡及老化的程度。西林電橋法測(cè)量的基本原理影響西林電橋測(cè)量的因素 外界電磁場(chǎng)的干擾 溫度的影響 試驗(yàn)電壓的影響 試品電容量的影響 試品表面泄漏的影響4、局部放電的測(cè)量 局部放電： 高壓電氣設(shè)備的

7、絕緣內(nèi)部總是存在一些缺陷,如氣泡空隙、雜質(zhì)等。由于這些異物的電導(dǎo)和介電常數(shù)不同于絕緣物，故在外加電場(chǎng)作用下，這些異物附近將具有比周?chē)叩膱?chǎng)強(qiáng)，有可能引起該處物質(zhì)產(chǎn)生電離放電現(xiàn)象，稱(chēng)為局部放電。局部放電的影響：放電產(chǎn)生的帶電粒子不斷撞擊絕緣，有可能破壞絕緣高分子的結(jié)構(gòu)，造成裂解放電能量產(chǎn)生的熱能使絕緣內(nèi)部溫度升高而引起熱裂解在局部放電區(qū)，強(qiáng)烈的離子復(fù)合會(huì)產(chǎn)生高能輻射線，引起材料分解，例如使高分子材料的分子結(jié)構(gòu)斷裂氣隙中如含有氧和氮，放電可產(chǎn)生臭氧和硝酸等強(qiáng)烈的氧化劑和腐蝕劑，使纖維、樹(shù)脂、浸漬劑等材料發(fā)生化學(xué)破壞局部放電的測(cè)量方法 當(dāng)電氣設(shè)備內(nèi)部絕緣發(fā)生局部放電時(shí)，將伴隨著出現(xiàn)許多現(xiàn)象。有些屬

8、于電的，例如電脈沖、介質(zhì)損耗的增大和電磁波輻射，有些屬于非電的，如光、熱、噪音、氣體壓力的變化和化學(xué)變化。這些現(xiàn)象都可以用來(lái)判斷局部放電是否存在，因此檢測(cè)的方法也可以分為電的和非電的兩類(lèi)。 目前得到廣泛應(yīng)用而且比較成功的方法是電的方法，即測(cè)量絕緣中的氣隙發(fā)生放電時(shí)的電脈沖。它不僅可以判斷局部放電的有無(wú)，還可以判定放電的強(qiáng)弱。 表征局部放電的三個(gè)基本參數(shù) 視在放電量qCaUa 其中Ca為試品電容，Ua為氣隙放電時(shí)，試品兩端的壓降。 既是發(fā)生局部放電時(shí)試品Ca所放掉的電荷，也是電容Cb上的電荷增量。放電重復(fù)率（ N ） 在選定的時(shí)間間隔內(nèi)測(cè)得的每秒發(fā)生放電脈沖的平均次數(shù)放電能量（ W ） 指一次局

9、部放電所消耗的能量。W=1/2*qUi 其中q為視在放電量，Ui為局部放電起始電壓。局部放電測(cè)量的脈沖電流法 三種回路的基本目的都是使在一定電壓作用下的被試品中產(chǎn)生的局部放電電流脈沖流過(guò)檢測(cè)阻抗，然后把檢測(cè)阻抗上的電壓或電壓差（橋式）加以放大后送到檢測(cè)儀器P（示波器、峰值電壓表、脈沖計(jì)數(shù)器）中。 所測(cè)得的脈沖電壓峰值與試品的視在放電量成正比，經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)男?zhǔn)，就能直接讀出視在放電量（pC)。 局部放電測(cè)量的非電檢測(cè)法 噪聲檢測(cè)法 光檢測(cè)法 5 電壓分布的測(cè)量 在工作電壓的作用下，沿著絕緣結(jié)構(gòu)的表面會(huì)有一定的電壓分布。 表面比較清潔時(shí)，其分布規(guī)律取決于絕緣結(jié)構(gòu)本身的電容和雜散電容 表面染污受潮時(shí)，

10、分布規(guī)律取決于表面電導(dǎo)。 通過(guò)測(cè)量絕緣表面上的電壓分布亦能發(fā)現(xiàn)某些絕緣缺陷。 測(cè)量電壓分布最適用于那些由一系列元件串聯(lián)組成的絕緣結(jié)構(gòu)。（懸式絕緣子串，支柱絕緣子柱）6 絕緣狀態(tài)的綜合判斷 絕緣預(yù)防性試驗(yàn)中的種種非破壞試驗(yàn)項(xiàng)目，對(duì)揭示絕緣中的缺陷和掌握絕緣性能的變化趨勢(shì)，各具有一定的功能，也各有自己的局限性。同一項(xiàng)目用于不同設(shè)備時(shí)的的效果也不盡相同。不能孤立地根據(jù)某一項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)絕緣狀態(tài)下結(jié)論，必須將各項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果聯(lián)系起來(lái)綜合分析，并考慮被試品的特點(diǎn)和特殊要求，方能作出正確的判斷若某一試品的各項(xiàng)試驗(yàn)均順利通過(guò)，一般可認(rèn)為絕緣狀態(tài)良好。三比較方法 若個(gè)別試驗(yàn)項(xiàng)目不合格，達(dá)不到規(guī)程的要求，可使用三比較

11、方法。與同類(lèi)型設(shè)備作比較 同類(lèi)型設(shè)備在同樣條件下所得的試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)該大致相同,若差別很大就可能存在問(wèn)題在同一設(shè)備的三相試驗(yàn)結(jié)果之間進(jìn)行比較 若有一相結(jié)果相差達(dá)50%以上,該相很可能存在缺陷與該設(shè)備技術(shù)檔案中的歷年試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較 若性能指標(biāo)有明顯下降情況,即可能出現(xiàn)新的缺陷 第4章 電氣絕緣高電壓試驗(yàn)絕緣的高電壓試驗(yàn) 在高壓試驗(yàn)室用工頻交流高壓、直流高壓、雷電沖擊高壓、操作沖擊高壓等模擬電氣設(shè)備的絕緣在運(yùn)行中受到的工作電壓，用以考驗(yàn)各種絕緣耐受這些高電壓作用的能力。特點(diǎn)具有破壞性試驗(yàn)的性質(zhì)。 一般放在非破壞性試驗(yàn)項(xiàng)目合格通過(guò)之后 進(jìn)行，以避免或減少不必要的損失。1 工頻高電壓試驗(yàn)工頻高電壓試驗(yàn)不

12、僅僅為了檢驗(yàn)絕緣在工頻交流工作電壓下的性能，也用來(lái)等效地檢驗(yàn)絕緣對(duì)操作過(guò)電壓和雷電過(guò)電壓地耐受能力。 在試驗(yàn)中可能會(huì)導(dǎo)致絕緣內(nèi)部的累積效應(yīng),在一定程度上損傷絕緣試驗(yàn)電壓數(shù)值的確定是關(guān)鍵,過(guò)高對(duì)設(shè)備絕緣造成損傷大,考核過(guò)于嚴(yán)格;過(guò)低不足以發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷工頻高電壓的產(chǎn)生通常采用高壓試驗(yàn)變壓器或其串級(jí)裝置來(lái)產(chǎn)生。 對(duì)電纜、電容器等電容量較大的被試品，可采用串聯(lián)諧振回路來(lái)獲得試驗(yàn)用的工頻高電壓。 工頻高壓裝置是高壓試驗(yàn)室中最基本的設(shè)備，也是產(chǎn)生其他類(lèi)型高電壓的設(shè)備基礎(chǔ)部件。高壓試驗(yàn)變壓器的特點(diǎn)試驗(yàn)變壓器本身應(yīng)有很好的絕緣，但絕緣裕度小，試驗(yàn)過(guò)程中要嚴(yán)格限制過(guò)電壓。 試驗(yàn)變壓器容量一般不大外觀上的特點(diǎn)：油

13、箱本體不大而其高壓套管又長(zhǎng)又大。試驗(yàn)變壓器與連續(xù)運(yùn)行時(shí)間不長(zhǎng)，發(fā)熱較輕，因而不需要復(fù)雜的冷卻系統(tǒng)。 漏抗大，短路電流較小，可降低機(jī)械強(qiáng)度方面的要求,節(jié)省制造費(fèi)用。 輸出電壓波形很難做到是正負(fù)半波對(duì)稱(chēng)的正弦波形，需要采取措施加以修正。試驗(yàn)變壓器串級(jí)裝置變壓器的體積和重量近似地與其額定電壓的三次方成比例。 隨著體積和重量的增加, 試驗(yàn)變壓器的絕緣難度和制造價(jià)格增加得更多。 電壓超過(guò)1000kV時(shí)，需采用若干臺(tái)試驗(yàn)變壓器組成串級(jí)裝置來(lái)滿足要求。絕緣的工頻耐壓試驗(yàn)工頻交流耐壓試驗(yàn)是檢驗(yàn)電氣設(shè)備絕緣強(qiáng)度的最有效和最直接的方法。工頻耐壓試驗(yàn)可用來(lái)確定電氣設(shè)備絕緣耐受電壓的水平，判斷電氣設(shè)備能否繼續(xù)運(yùn)行，是

14、避免其在運(yùn)行中發(fā)生絕緣事故的重要手段。工頻耐壓試驗(yàn)時(shí)，對(duì)電氣設(shè)備絕緣施加比工作電壓高得多的試驗(yàn)電壓，這些試驗(yàn)電壓反映了電氣設(shè)備的絕緣水平。工頻高壓試驗(yàn)的基本接線圖 以試驗(yàn)變壓器或其串級(jí)裝置作為主設(shè)備的工頻高壓試驗(yàn)（包括耐壓試驗(yàn)）的基本接線如下圖所示。試驗(yàn)變壓器的輸出電壓必須能在很大的范圍內(nèi)均勻地加以調(diào)節(jié)，所以它的低壓繞組應(yīng)由一調(diào)壓器來(lái)供電。工頻高壓試驗(yàn)的基木接線圖AV一調(diào)壓器 PV1一低壓側(cè)電壓表 T一工頻高壓裝置R1一變壓器保護(hù)電阻 TO一被測(cè)試品 R2一測(cè)量球隙保護(hù)電阻PV2一高壓靜電電壓表 F一測(cè)量球隙 Lf一Cf一諧波濾波器工頻高壓試驗(yàn)的實(shí)施方法按規(guī)定的升壓速度提升作用在被測(cè)試品TO上

15、的電壓，直到等于所需的試驗(yàn)電壓U為止，這時(shí)開(kāi)始計(jì)算時(shí)間。為了讓有缺陷的試品絕緣來(lái)得及發(fā)展局部放電或完全擊穿，達(dá)到U后還要保持一段時(shí)間，一般取一分鐘。如果在此期間沒(méi)有發(fā)現(xiàn)絕緣擊穿或局部損傷（可通過(guò)聲響、分解出氣體、冒煙、電壓表指針劇烈擺動(dòng)、電流表指示急劇增大等異?，F(xiàn)象作出判斷）的情況，即可認(rèn)為該試品的工頻耐壓試驗(yàn)合格通過(guò)。2 直流高電壓試驗(yàn)被試品的電容量很大的場(chǎng)合（例如長(zhǎng)電纜段、電力電容器等），用工頻給交流高電壓進(jìn)行絕緣試驗(yàn)時(shí)會(huì)出現(xiàn)很大的電容電流，要求試驗(yàn)裝置具有很大的容量，很難做到。這時(shí)用直流高電壓試驗(yàn)來(lái)代替工頻高電壓試驗(yàn)。 直流輸電工程的增多促使直流高電壓試驗(yàn)的廣泛應(yīng)用。 直流高電壓在其他科

16、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。直流高電壓的產(chǎn)生 將工頻高電壓經(jīng)高壓整流器而變換成直流高電壓。 利用倍壓整流原理制成的直流高壓串級(jí)裝置（或稱(chēng)串級(jí)直流高壓發(fā)生器)能產(chǎn)生出更高的直流試驗(yàn)電壓直流高壓試驗(yàn)的基本接線若高壓靜電電壓表PV2量程不夠,可改為球隙、高值電阻串接微安表或高阻值直接分壓器來(lái)測(cè)量高壓直流高壓試驗(yàn)的特點(diǎn)最常見(jiàn)的直流高壓試驗(yàn)為某些交流電氣設(shè)備（油紙絕緣高壓電纜、電力電容器、旋轉(zhuǎn)電機(jī)等）的絕緣預(yù)防性試驗(yàn)。 和交流耐壓試驗(yàn)相比主要有以下一些特點(diǎn)：只有微安級(jí)泄漏電流，試驗(yàn)設(shè)備不需要供給試品的電

17、容電流，試驗(yàn)設(shè)備的容量較小，可以做的很輕巧，便于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。 試驗(yàn)時(shí)可同時(shí)測(cè)量泄漏電流，由所得得“電壓電流”曲線能有效地顯示絕緣內(nèi)部的集中性缺陷或受潮。用于旋轉(zhuǎn)電機(jī)時(shí)，能使電機(jī)定子繞組的端部絕緣也受到較高電壓的作用，發(fā)現(xiàn)端部絕緣中的缺陷。 在直流高壓下，局部放電較弱，不會(huì)加快有采購(gòu)絕緣材料的分解或老化變質(zhì)，一定程度具有非破壞性試驗(yàn)的性質(zhì)。 直流電壓下，絕緣內(nèi)的電壓分布由電導(dǎo)決定，因而與交流運(yùn)行電壓下的電壓分布不同，所以交流電氣設(shè)備的絕緣考驗(yàn)不如交流耐壓試驗(yàn)?zāi)菢咏咏鼘?shí)際。3 沖擊高電壓試驗(yàn)研究電氣設(shè)備在運(yùn)行中遭受雷電過(guò)電壓和操作過(guò)電壓的作用時(shí)的絕緣性能。 許多高壓試驗(yàn)室中都裝設(shè)了沖擊電壓發(fā)生器，用

18、來(lái)產(chǎn)生試驗(yàn)用的雷電沖擊電壓波和操作沖擊電壓波。 高壓電氣設(shè)備在出廠試驗(yàn)、型式試驗(yàn)時(shí)或大修后都必須進(jìn)行沖擊高壓試驗(yàn)。 沖擊高電壓的產(chǎn)生 波尾時(shí)間常數(shù) 波前時(shí)間常數(shù) 實(shí)際沖擊電壓發(fā)生器回路R11為阻尼電阻放電回路的利用系數(shù) 多級(jí)沖擊電壓發(fā)生器單級(jí)沖擊電壓發(fā)生器能產(chǎn)生的最高電壓一般不超過(guò)200300kV。因而采用多級(jí)疊加的方法來(lái)產(chǎn)生波形和幅值都能滿足需要的沖擊高電壓波。多級(jí)沖擊電壓發(fā)生器原理接線圖 基本原理:并聯(lián)充電，串聯(lián)放電 操作沖擊試驗(yàn)電壓的產(chǎn)生 額定電壓大于220kV的超高壓電氣設(shè)備在出廠試驗(yàn)、型式試驗(yàn)中，不能象220kV及以下的高壓電氣設(shè)備那樣以工頻耐壓試驗(yàn)來(lái)等效取代操作沖擊耐壓試驗(yàn)。國(guó)家標(biāo)

19、準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)波形為250/2500us。應(yīng)特別考慮以下兩個(gè)問(wèn)題： 為大大拉長(zhǎng)波前，又使發(fā)生器的利用系數(shù)降低不是很多，需采用高效率回路。 需考慮充電電阻R對(duì)波形和發(fā)生器效率的影響內(nèi)絕緣沖擊耐壓試驗(yàn) 電氣設(shè)備內(nèi)絕緣的雷電沖擊耐壓試驗(yàn)采用三次沖擊法，即對(duì)被試品施加三次正極性和三次負(fù)極性雷電沖擊試驗(yàn)電壓。（1.2/50us全波）。 對(duì)變壓器和電抗器類(lèi)設(shè)備的內(nèi)絕緣，還要進(jìn)行雷電沖擊截波（1.2/2/2-5us)耐壓試驗(yàn),其對(duì)繞組絕緣(特別是縱絕緣)的考驗(yàn)往往更加嚴(yán)格。 內(nèi)絕緣沖擊全波耐壓試驗(yàn)應(yīng)在被試品上并聯(lián)球隙，并將它的放電電壓整定得比試驗(yàn)電壓高 1520,防止試驗(yàn)過(guò)程中無(wú)意見(jiàn)出現(xiàn)的過(guò)高沖擊電壓而損壞產(chǎn)

20、品。外絕緣沖擊耐壓試驗(yàn) 可采用15次沖擊法，即對(duì)被測(cè)試品施加正、負(fù)極性沖擊全波試驗(yàn)電壓各16次，相鄰兩次沖擊的時(shí)間間隔應(yīng)不小于1min。在每組15次沖擊的試驗(yàn)中，如果擊穿或閃絡(luò)的閃數(shù)不超過(guò)2次，即可認(rèn)為該外絕緣試驗(yàn)合格。內(nèi)、外絕緣的操作沖擊高壓試驗(yàn)的方法與雷電沖擊全波試驗(yàn)完全相同。4 高電壓的測(cè)量技術(shù)高電壓試驗(yàn)除了要有產(chǎn)生各種試驗(yàn)電壓的高壓設(shè)備，還必須要有能測(cè)量這些高電壓的儀器和設(shè)備。 電力系統(tǒng)中，廣泛應(yīng)用電壓互感器配上低電壓表來(lái)測(cè)量高電壓；但此法在試驗(yàn)室中用得很少。試驗(yàn)室條件下廣泛應(yīng)用高壓靜電電壓表、峰值電壓表、球隙測(cè)壓器、高壓分壓器等儀器測(cè)量高電壓。 國(guó)標(biāo)規(guī)定，高電壓的測(cè)量誤差一般應(yīng)控制在

21、3以內(nèi)。 高壓靜電電壓表的工作原理兩個(gè)特制的電極間加上電壓U，電極間就會(huì)受到靜電力f的作用，而且f的大小與U的數(shù)值有固定關(guān)系，設(shè)法測(cè)量f的大小就確定所加電壓U的大小。利用這一原理制成的儀表即為靜電電壓表，它可以用來(lái)測(cè)量低電壓，也可以在高壓測(cè)量中得到應(yīng)用。靜電電壓表的典型特點(diǎn)電場(chǎng)作用力與電壓平方成正比，所以它的偏轉(zhuǎn)方向與被測(cè)電壓的極性無(wú)關(guān)。靜電電壓表測(cè)交流時(shí)為其電壓有效值,測(cè)帶脈動(dòng)的直流時(shí)近似為其平均值。靜電電壓表不能用于測(cè)量沖擊電壓。靜電電壓表的內(nèi)阻很高，在測(cè)量時(shí)幾乎不會(huì)改變被測(cè)試樣上的電壓大氣中工作的高壓靜電電壓表量程上限在50-250kV;SF6氣體中可達(dá)500-600kV。更高的電壓需配

22、合分壓器使用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(cè)量，另一種是利用整流充電電壓測(cè)量。峰值電壓表可分為交流峰值電壓表和沖擊峰值電壓表。注意事項(xiàng)： 選用沖擊峰值電壓表時(shí)，要注意其響應(yīng)時(shí)間是否合適于被測(cè)波形的要求，并應(yīng)使其輸入阻抗盡可能大。 利用峰值電壓表，可直接讀出沖擊電壓的峰值，與用球隙測(cè)壓器測(cè)峰值相比，可大大簡(jiǎn)化測(cè)量過(guò)程。 被測(cè)電壓波形必須是平滑上升的，否則就會(huì)產(chǎn)生誤差。 指示儀表可以是指針式表計(jì)，也可以是具有存儲(chǔ)功能的數(shù)字式電壓表。球隙測(cè)壓器測(cè)量球隙由一對(duì)相同直徑的金屬球構(gòu)成，測(cè)量誤差2%-3%,滿足大多數(shù)工程測(cè)試的要求。當(dāng)球隙距離d與直徑D之比不大時(shí)，球隙間的電

23、場(chǎng)為稍不均勻電場(chǎng)，其擊穿電壓決定于球隙間的距離。能直接測(cè)量高達(dá)數(shù)兆伏的各類(lèi)高電壓峰值。球隙的優(yōu)點(diǎn)擊穿時(shí)延小，放電電壓分散性小，具有比較穩(wěn)定的放電電壓值和較高的測(cè)量精度50%沖擊放電電壓與靜態(tài)（交流或直流）放電電壓的幅值幾乎相等。由于濕度對(duì)稍不均勻場(chǎng)的影響較小，可不必對(duì)濕度進(jìn)行校正。球隙測(cè)量的注意事項(xiàng)用球隙測(cè)量沖擊電壓時(shí)，應(yīng)通過(guò)調(diào)節(jié)極距來(lái)達(dá)到50放電概率，此時(shí)被測(cè)電壓即等于球隙在這一距離時(shí)的50沖擊放電電壓。 確定50%的放電概率常用10次加壓法，即對(duì)球隙加上10次同樣的沖擊電壓，如有46次發(fā)生了放電，即可認(rèn)為已達(dá)到50放電概率。高壓分壓器 被測(cè)電壓很高時(shí)，采用高壓分壓器來(lái)分出一小部分電壓，然后

24、利用靜電電壓表、峰值電壓表、高壓示波器等來(lái)測(cè)量。對(duì)分壓器的技術(shù)要求要求分壓比具有一定的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性(幅值誤差要小); 每一個(gè)分壓器均由高壓臂和低壓臂組成，在低壓臂上得到的就是分給測(cè)量?jī)x器的低電壓，總電壓與該低電壓之比稱(chēng)為分壓比K分出的電壓與被測(cè)高電壓波形的相似性 (波形畸變要小);實(shí)際的電容分壓器 分布式電容分壓器 高壓臂由多個(gè)電容器元件串聯(lián)組裝而成，要求每個(gè)元件盡可能為純電容，介質(zhì)損耗和電感盡可能小集中式電容分壓器 高壓臂僅使用一只氣體絕緣高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器，氣體介質(zhì)常采用N,CO2,SF6及其混合氣體，目前我國(guó)已能生產(chǎn)1200kV的高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器。靜電電壓表可測(cè)交流和直流,但不能測(cè)沖擊電壓。

25、峰值電壓表可用來(lái)測(cè)交流電壓和沖擊電壓峰值。球隙可用來(lái)測(cè)高達(dá)數(shù)兆伏的交流、沖擊峰值和直流電壓。電壓特別高時(shí)，需配合分壓器使用。直流高壓測(cè)量只能使用電阻分壓器。交流和沖擊高壓可使用電阻、電容和阻容分壓器。第5章 電氣絕緣在線檢測(cè)離線檢測(cè)的缺點(diǎn)離線電氣絕緣預(yù)防性試驗(yàn)和高電壓試驗(yàn)具有如下缺點(diǎn)：需要停電進(jìn)行，而不少重要的電力設(shè)備不能輕易地停止運(yùn)行；檢測(cè)間隔周期較長(zhǎng)，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)絕緣故障；停電后的設(shè)備狀態(tài)與運(yùn)行時(shí)的設(shè)備狀態(tài)不相符，影響診斷的正確性。在線檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)在線檢測(cè)是在電力設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)下連續(xù)或周期性檢測(cè)絕緣的狀況，可避免以上缺點(diǎn)；建立電氣絕緣在線檢測(cè)系統(tǒng)也是實(shí)施電力設(shè)備狀態(tài)維修和建設(shè)無(wú)人值守變電站的

26、基礎(chǔ)。在線檢測(cè)和狀態(tài)維修帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益是十分顯著的。1 變壓器油中溶解氣體的檢測(cè)絕緣故障與油中溶解氣體 過(guò)熱故障 放電故障絕緣受潮 油中溶解氣體的在線監(jiān)測(cè)脫氣混合氣體分離氣體檢測(cè)油中氣體分析與故障診斷特征氣體法三比值法2 局部放電的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 局部放電的在線檢測(cè)分為電測(cè)法和非電測(cè)法兩大類(lèi)。電測(cè)法中的脈沖電流法是離線條件下測(cè)量電氣設(shè)備局部放電的基本方法，也是目前在局部放電在線檢測(cè)的主要手段，其優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高。電測(cè)法的缺點(diǎn)是由于現(xiàn)場(chǎng)存在著嚴(yán)重的電磁干擾，將大大降低檢測(cè)靈敏度和信噪比。 變壓器的局部放電情況變壓器絕緣體系中的放電類(lèi)型很多，不同的放電類(lèi)型對(duì)絕緣的破壞作用有很大差異，因此有必要對(duì)各種放

27、電類(lèi)型加以區(qū)分。變壓器絕緣結(jié)構(gòu)中發(fā)生的局部放電類(lèi)型主要有五種：油中尖板放電、紙或紙板內(nèi)部放電、油中氣泡放電、紙或紙板沿面放電和懸浮放電。 模式識(shí)別結(jié)果的正確與否關(guān)鍵在于放電信號(hào)特征的提取。 3 介質(zhì)損耗角正切的檢測(cè) 高壓電橋法原理 優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn) 相位差法原理誤差全數(shù)字測(cè)量法 第三篇 過(guò)電壓防護(hù)與絕緣配合第六章 過(guò)電壓的概念與分類(lèi)過(guò)電壓的概念：指電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的對(duì)絕緣有危險(xiǎn)的電壓升高和電位差升高。過(guò)電壓的分類(lèi)：第6章 輸電線路和繞組中的波過(guò)程1 無(wú)損耗單導(dǎo)線上的波過(guò)程波傳播的物理概念：電壓波和電流波沿線路的傳播過(guò)程實(shí)質(zhì)上就是電磁波沿線路傳播的過(guò)程。波動(dòng)方程解，波速和波阻抗計(jì)算線路中傳播的任意波形的電

28、壓和電流傳播的前行波和反方向傳播的反行波，滿足算術(shù)疊加定理。2 行波的折射和反射 線路末端的折射、反射末端開(kāi)路反射，在反射波所到之處電壓提高1倍，而電流降為0。末端短路反射在反射波所到之處電流提高1倍，而電壓降為0。末端接集中負(fù)載時(shí)的折反射當(dāng)R和z1不相等時(shí)，來(lái)波將在集中負(fù)載上發(fā)生折反射。集中參數(shù)等效電路(彼德遜法則)波的多次折射、反射3 行波通過(guò)串聯(lián)電感和并聯(lián)電容電感使折射波波頭陡度降低由于電感電流不能突變，因此當(dāng)波作用在電感初瞬，電感相當(dāng)于開(kāi)路，它將波完全反射回去，此時(shí)折射波為0，此后折射波電壓隨折射波電流增加而增加電容使折射波波頭陡度降低由于電容電壓不能突變，波通過(guò)電容初瞬，電容相當(dāng)于短

29、路電壓波穿過(guò)電感和旁過(guò)電容時(shí)折射波波頭陡度都降低，但由它們各自產(chǎn)生的電壓反射波卻完全相反波穿過(guò)電感初瞬，在電感前發(fā)生電壓正的全反射，使電感前電壓提高1倍波旁過(guò)電容初瞬，則在電容前發(fā)生電壓負(fù)的全反射，使電容前的電壓下降為0由于反射波會(huì)使電感前電壓提高，可能危及絕緣，所以常用并聯(lián)電容降低波陡度4 波在多導(dǎo)線系統(tǒng)中的傳播 自波阻抗、互波阻抗的概念多導(dǎo)線中電壓、電流之間的關(guān)系方程耦合系數(shù)的重要概念5 波在傳播中的衰減與畸變線路電阻和絕緣電導(dǎo)的影響 沖擊電暈的影響線路參數(shù)滿足下列條件時(shí),波在線路中傳播只有衰減，不會(huì)變形原因在于: 波在傳播過(guò)程中每單位長(zhǎng)度線路上的磁能和電能之比，恰好等于電流波在導(dǎo)線電阻上

30、的熱損耗和電壓波在線路電導(dǎo)上的熱損耗之比，即電阻R0和電導(dǎo)G0的存在不致引起波傳播過(guò)程中電能與磁能的相互交換，電磁波只是逐漸衰減而不至于變形。沖擊電暈的影響形成的電暈套使導(dǎo)線有效半徑增大，對(duì)地電容增大，因此自波阻抗減??；軸向?qū)щ娦阅茌^差，電流基本上在導(dǎo)體內(nèi)流動(dòng)，線路電感參數(shù)不變，互波阻抗不變導(dǎo)線對(duì)地電容增大，電感不變，從而使波速減小多導(dǎo)線間耦合系數(shù)增大使行波衰減和變形 6 繞組中的波過(guò)程變壓器在雷電沖擊波作用瞬間，可等值為一個(gè)電容，稱(chēng)為入口電容在末端接地的單相繞組中，最大電壓將出現(xiàn)在繞組首端附近，其值可達(dá)1.4U0在末端不接地的單相繞組中，最大電壓將出現(xiàn)在中性點(diǎn)附近，其值可達(dá)1.9U0通過(guò)在繞

31、組首端部位加一些電容環(huán)和電容匝以及增大縱向電容可降低電位梯度三相變壓器多相進(jìn)波時(shí)的最大電位變壓器繞組之間的波過(guò)程通過(guò)靜電耦合和電磁耦合傳遞旋轉(zhuǎn)電機(jī)匝間絕緣上的電壓與入侵波陡度成正比第7章 雷電過(guò)電壓及期防護(hù)研究雷電過(guò)電壓的必要性： 雷電現(xiàn)象極為頻繁，產(chǎn)生的雷電過(guò)電壓可達(dá)數(shù)千kV，足以使電氣設(shè)備絕緣發(fā)生閃絡(luò)和損壞，引起停電事故。有必要理解雷電產(chǎn)生的原因、過(guò)程及參數(shù)，以理解防雷原理及設(shè)計(jì)防雷設(shè)備。有必要對(duì)輸電線路、發(fā)電廠和變電所的電氣裝置的采取防雷保護(hù)措施。1 雷電放電和雷電過(guò)電壓雷電的放電過(guò)程： 先導(dǎo)放電階段 主放電階段 余輝放電階段主要的雷電參數(shù)有： 雷暴日及雷暴小時(shí)、地面落雷密度、主放電通道

32、波阻抗、雷電流極性、雷電流幅值、雷電流等值波形、雷電流陡度等。雷電過(guò)電壓的形成直擊雷過(guò)電壓感應(yīng)雷過(guò)電壓2 防雷保護(hù)設(shè)備目前人們主要是設(shè)法去躲避和限制雷電的破壞性，基本措施就是加裝避雷針、避雷線、避雷器、防雷接地、電抗線圈、電容器組、消弧線圈、自動(dòng)重合閘等防雷保護(hù)裝置。 避雷針、避雷線用于防止直擊雷過(guò)電壓 避雷器用于防止沿輸電線路侵入變電所的感應(yīng)雷過(guò)電壓。避雷針?lè)览自砑氨Ｗo(hù)范圍避雷針是明顯高出被保護(hù)物體的金屬支柱，其針頭采用圓鋼或鋼管制成作用是吸引雷電擊于自身，并將雷電流迅速泄入大地，從而使被保護(hù)物體免遭直接雷擊。避雷針需有足夠截面的接地引下線和良好的接地裝置，以便將雷電流安全可靠地引入大地。

33、 單根和雙根等高避雷針的保護(hù)范圍避雷線（地線）防雷原理及保護(hù)范圍避雷線的防雷原理與避雷針相同，主要用于輸電線路的保護(hù)可用來(lái)保護(hù)發(fā)電廠和變電所，近年來(lái)許多國(guó)家采用避雷線保護(hù)500kV大型超高壓變電所。用于輸電線路時(shí)，避雷線除了防止雷電直擊導(dǎo)線外，同時(shí)還有分流作用，以減少流經(jīng)桿塔入地的雷電流從而降低塔頂電位避雷線對(duì)導(dǎo)線的耦合作用還可以降低導(dǎo)線上的感應(yīng)雷過(guò)電壓。 單根及雙根避雷線的保護(hù)原理避雷器工作原理及常用種類(lèi)避雷針(線)不能完全避免設(shè)備不受雷擊;從輸電線路上也可能有危及設(shè)備絕緣的過(guò)電壓波傳入發(fā)電廠和變電所。 避雷器實(shí)質(zhì)上是一種過(guò)電壓限制器，與被保護(hù)的電氣設(shè)備并聯(lián)連接，當(dāng)過(guò)電壓出現(xiàn)并超過(guò)避雷器的放

34、電電壓時(shí)，避雷器先放電，從而限制了過(guò)電壓的發(fā)展，使電氣設(shè)備免遭過(guò)電壓損壞。 避雷器的常用類(lèi)型有：保護(hù)間隙、管型避雷器、閥式避雷器和金屬氧化物避雷器。對(duì)避雷器的基本要求絕緣強(qiáng)度的合理配合 避雷器與被保護(hù)設(shè)備的伏秒特性應(yīng)有合理的配合。在絕緣強(qiáng)度的配合中，要求避雷器的伏秒特性比較平直、分散性小。絕緣強(qiáng)度的自恢復(fù)能力 避雷器一旦在沖擊電壓作用下放電，就造成對(duì)地短路。隨之工頻短路電流（工頻續(xù)流）要流過(guò)此間隙，避雷器應(yīng)當(dāng)具有自行截?cái)喙ゎl續(xù)流，恢復(fù)絕緣強(qiáng)度的能力，使電力系統(tǒng)得以繼續(xù)正常工作各種避雷器的保護(hù)原理及優(yōu)缺點(diǎn)閥式避雷器和氧化鋅避雷器的技術(shù)指標(biāo)3 輸電線路的防雷保護(hù)在整個(gè)電力系統(tǒng)的防雷中，輸電線路的防

35、雷問(wèn)題最為突出。雷擊線路時(shí),自線路入侵變電所的雷電所也威脅設(shè)備安全。輸電線路上的雷電過(guò)電壓可分為直擊雷過(guò)電壓和感應(yīng)雷過(guò)電壓兩種輸電線路落雷次數(shù):每100km線路每年的雷擊次數(shù)耐雷水平： 雷擊線路絕緣不發(fā)生閃絡(luò)的最大雷電流幅值,以KA為單位。雷擊跳閘率： 每100km線路每年由雷擊引起跳閘次數(shù)。這是衡量線路防雷性能的綜合指標(biāo)。輸電線路的直擊雷過(guò)電壓和耐雷水平有避雷線線路直擊雷的三種情況我國(guó)110kV及以上線路一般全線都裝設(shè)避雷線，而35kV及以下線路一般不裝設(shè)避雷線，中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)有避雷線的線路遭受直擊雷一般有三種情況：雷擊桿塔塔頂；雷擊避雷線檔距中央；雷電繞過(guò)避雷線擊于導(dǎo)線線路跳閘需滿足的

36、條件：線路落雷雷電流超過(guò)線路耐雷水平，線路絕緣發(fā)生沖擊閃絡(luò)，雷電流沿閃絡(luò)通道流入大地，但作用時(shí)間很短，線路開(kāi)關(guān)來(lái)不及動(dòng)作當(dāng)閃絡(luò)通道流過(guò)的工頻短路電流的電弧持續(xù)燃燒時(shí)，才會(huì)跳閘停電雷擊跳閘率計(jì)算雷擊桿塔時(shí)的跳閘率繞擊跳閘率 輸電線路雷擊跳閘率 架設(shè)避雷線、降低桿塔接地電阻、架設(shè)耦合地線、采用不平衡絕緣、裝設(shè)自動(dòng)重合閘、采用消弧線圈、裝設(shè)避雷器、加強(qiáng)絕緣是主要的防雷方式 確定輸電線路防雷方式時(shí)，還應(yīng)全面考慮線路綜合因素，因地制宜地采取合理的保護(hù)措施。 4 發(fā)電廠和變電所的防雷保護(hù)發(fā)電廠、變電所遭受雷害的兩個(gè)方面：雷直擊于發(fā)電廠、變電所 防護(hù)措施是采用避雷針或避雷線雷擊輸電線后產(chǎn)生的雷電波侵入發(fā)電廠

37、、變電所 防護(hù)措施是裝設(shè)避雷器，同時(shí)還應(yīng)限制流過(guò)避雷器的雷電流幅值和陡度。 發(fā)電廠、變電所的直擊雷保護(hù)110kV及以上的配電裝置,一般將避雷針裝在構(gòu)架上.但在土壤電阻率 的地區(qū),仍宜裝設(shè)獨(dú)立避雷針,以免發(fā)生反擊35kV及以下的配電裝置仍宜采用獨(dú)立避雷針60kV的配電裝置,在 地區(qū)宜采用獨(dú)立避雷針, 的地區(qū)采用構(gòu)架避雷針閥式避雷器的保護(hù)作用變壓器承受雷電波能力 Uj:多次截波耐壓值變電所中變壓器距避雷器的最大允許電氣距離變電所的進(jìn)線段保護(hù)為使變電所內(nèi)避雷器能可靠地保護(hù)電氣設(shè)備，必須限制流經(jīng)避雷器的電流幅值不超過(guò)5kA（330kV-500kV為10kA)、限制侵入波陡度不超過(guò)一定的允許值。35-1

38、10kV無(wú)避雷線線路,雷擊變電所附近導(dǎo)線時(shí),兩者都有可能超過(guò)。進(jìn)線段保護(hù)是指在臨近變電所1-2km的一段線路上加強(qiáng)防雷保護(hù)措施，從而使避雷器雷電流的幅值和陡度都降低到合理范圍內(nèi)。 35kV及以上變電所的進(jìn)線段保護(hù)保護(hù)角不宜超過(guò)20度變壓器的防雷保護(hù)（1) 三繞組變壓器的防雷保護(hù)（2）自耦變壓器的防雷保護(hù)（3）變壓器中性點(diǎn)的防雷保護(hù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的防雷保護(hù)（1）旋轉(zhuǎn)電機(jī)的防雷保護(hù)特點(diǎn)旋轉(zhuǎn)電機(jī)主絕緣的沖擊耐壓值遠(yuǎn)低于同級(jí)變壓器的沖擊耐壓值運(yùn)行中的旋轉(zhuǎn)電機(jī)主絕緣低于出廠時(shí)的核定值保護(hù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)用的磁吹避雷器的保護(hù)性能與電機(jī)絕緣水平的配合裕度很小（主絕緣)由于電機(jī)繞組匝間電容較小，匝間承受電壓正比于陡度，要求

39、來(lái)波陡度較小(匝間絕緣)電機(jī)繞組中性點(diǎn)一般不接地，三相進(jìn)波時(shí)，中性點(diǎn)電壓可達(dá)進(jìn)波電壓的兩倍(中性點(diǎn)絕緣）（2） 直配電機(jī)的防雷措施避雷器保護(hù)電容器保護(hù)電纜段保護(hù)電抗器保護(hù)5 接地的基本概念及原理接地 接地就是指將電力系統(tǒng)中電氣裝置和設(shè)施的某些導(dǎo)電部分，經(jīng)接地線連接至接地極，使其與大地保持等電位。接地裝置 接地極：埋入地中并直接與大地接觸的金屬導(dǎo)體 接地線：電氣裝置、設(shè)施的接地端子與接地極連接用的金屬導(dǎo)電部分。接地的分類(lèi)工作接地根據(jù)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的需要而設(shè)置的接地，比如三相系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地 保護(hù)接地為了人身安全將電氣設(shè)備的金屬外殼接地，以保證金屬外殼固定為地電位，若發(fā)生設(shè)備絕緣損壞而使外殼不致

40、有危險(xiǎn)的電位升高而引起工作人員觸電。防雷接地 減小雷電流通過(guò)接地裝置時(shí)引起的電位升高土壤中的電場(chǎng)強(qiáng)度 ：土壤電阻率 ：大地內(nèi)的電流密度零電位 靠近接地極處，電流密度和電場(chǎng)強(qiáng)度最大，離電流注入點(diǎn)愈遠(yuǎn)，地中電流密度和電場(chǎng)強(qiáng)度就愈小，在約2040m處，電位基本上為零。 接觸電壓 當(dāng)人觸及漏電外殼，加于人手腳之間的電壓。跨步電壓 當(dāng)人在分布電位區(qū)域內(nèi)跨開(kāi)一步，兩腳間（水平距離0.8m）的電位差。沖擊系數(shù) 同一接地裝置在沖擊和工頻作用下,將具有不同的電阻值,其比值為沖擊系數(shù)。沖擊系數(shù)的大小雷電流的幅值很大,會(huì)使地中電流密度增大而提高電場(chǎng)強(qiáng)度，若超過(guò)土壤擊穿場(chǎng)強(qiáng)，在接地體周?chē)耐寥乐袝?huì)發(fā)生局部火花放電，使

41、土壤導(dǎo)電性增強(qiáng)而使沖擊接地電阻小于工頻接地電阻由于雷電流的等值頻率很高，接地體自身電感增大，阻礙電流向接地體遠(yuǎn)端流通。從而使沖擊接地電阻大于工頻接地電阻。 一般情況下，火花效應(yīng)大于電感影響，沖擊系數(shù)小于1；電感影響明顯時(shí),也可能大于1接地電阻(1)單根垂直接地體（Ld) L:接地體的長(zhǎng)度d:接地體的直徑（等邊角鋼時(shí)為0.84倍的每邊寬度,扁鋼時(shí)為0.5倍的寬度） (2)多根垂直接地體并聯(lián)（Ld) -每根垂直接地體的接地電阻 -利用系數(shù)（0.65-0.8）(3)水平接地體 L:接地體的長(zhǎng)度h:接地體的埋設(shè)深度A:表示因受屏蔽影響而使接地電阻增加的系數(shù) (4)發(fā)電廠接地網(wǎng)的接地電阻 L：接地體總長(zhǎng)

42、度S：接地網(wǎng)總面積第8章 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)過(guò)電壓內(nèi)部過(guò)電壓:電力系統(tǒng)中,除了雷電過(guò)電壓外,還存在由于自己內(nèi)部原因而引起的過(guò)電壓,包括穩(wěn)態(tài)過(guò)電壓和操作過(guò)電壓操作過(guò)電壓:當(dāng)開(kāi)關(guān)操作或事故狀態(tài)時(shí)引起系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生改變時(shí),各儲(chǔ)能元件的能量重新分配時(shí)發(fā)生振蕩,從而出現(xiàn)的電壓升高的現(xiàn)象，持續(xù)時(shí)間0.1s以內(nèi)穩(wěn)態(tài)過(guò)電壓：由工頻電壓升高和諧振現(xiàn)象引起，持續(xù)時(shí)間比操作過(guò)電壓長(zhǎng)得多，有些甚至長(zhǎng)期存在內(nèi)部過(guò)電壓的能量來(lái)自電網(wǎng)本身,一般用最大運(yùn)行相電壓的倍數(shù)表示過(guò)電壓的分類(lèi)1 工頻過(guò)電壓的特點(diǎn)（1)工頻電壓升高的大小會(huì)直接影響操作過(guò)電壓的實(shí)際幅值。 操作過(guò)電壓是疊加在工頻電壓升高之上的，從而達(dá)到很高的幅值。（2）它的大

43、小會(huì)影響保護(hù)電器的工作條件和保護(hù)效果 避雷器的最大允許工作電壓是由避雷器安裝處工頻過(guò)電壓值來(lái)決定的。如工頻電壓過(guò)高，避雷器的最大允許工作電壓也越高，避雷器的沖擊放電電壓和殘壓也將提高，相應(yīng)被保護(hù)設(shè)備的絕緣水平要隨之提高 (3）持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)設(shè)備絕緣及其運(yùn)行性能有重大影響 例如引起油紙絕緣內(nèi)部電離,污穢絕緣子閃絡(luò),鐵心過(guò)熱,電暈等2 空載線路電容效應(yīng)引起的工頻過(guò)電壓a） 工頻電壓的升高程度與線路長(zhǎng)度有關(guān)線路長(zhǎng)度L越長(zhǎng)，末端電壓升得越高。但由于受線路電阻和電暈損耗的限制，一般不會(huì)超過(guò)2.9倍b）工頻電壓的升高與電源容量有關(guān) 電源容量越小（XS越大),工頻電壓升高越嚴(yán)重。估計(jì)最嚴(yán)重的工頻電壓升高，應(yīng)

44、以系統(tǒng)最小電源容量為依據(jù)3 不對(duì)稱(chēng)短路引起的工頻電壓升高不對(duì)稱(chēng)短路是電力系統(tǒng)中最常見(jiàn)的故障形式，當(dāng)發(fā)生單相或兩相對(duì)地短路時(shí)，健全相上的電壓都會(huì)升高，其中單相接地引起的電壓升高更大一些。閥式避雷器的滅弧電壓通常也就是根據(jù)單相接地時(shí)的工頻電壓升高來(lái)選定的。單相接地時(shí)，故障點(diǎn)各相的電壓、電流是不對(duì)稱(chēng)的，為了計(jì)算健全相上的電壓升高，通常采用對(duì)稱(chēng)分量法和復(fù)合序網(wǎng)進(jìn)行分析。分析對(duì)于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，當(dāng)單相接地時(shí)，健全相的工頻電壓升高約為線電壓的1.1倍。 在選擇避雷器時(shí)，滅弧電壓取110%的線電壓，稱(chēng)為110%避雷器對(duì)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)在過(guò)補(bǔ)償時(shí)，單相接地時(shí)健全相上電壓接近線電壓。 在選擇避雷器滅弧

45、電壓時(shí)，取100%的線電壓，稱(chēng)為100%避雷器對(duì)中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)單相故障接地時(shí)，健全相電壓約為0.8倍線電壓 避雷器的最大滅弧電壓取為最大線電壓的80%，稱(chēng)為80%避雷器 4 甩負(fù)荷時(shí)引起的工頻電壓升高 當(dāng)輸電線路在傳輸較大容量時(shí)，斷路器因某種原因而突然跳閘甩掉負(fù)荷時(shí)，會(huì)在原動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)內(nèi)引起一系列機(jī)電暫態(tài)過(guò)程，它是造成工頻電壓升高的又一原因。 5 工頻電壓升高的限制措施 在考慮線路的工頻電壓升高時(shí)，如果同時(shí)計(jì)及空載線路的電容效應(yīng)、單相接地及突然甩負(fù)荷等三種情況，那么工頻電壓升高可達(dá)到相當(dāng)大的數(shù)值。 實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明在一般情況下，220kV及以下的電網(wǎng)中不需要采取特殊措施來(lái)限制工頻電壓升高

46、在330500kV超高壓電網(wǎng)中，應(yīng)采用并聯(lián)電抗器或靜止補(bǔ)償裝置等措施，將工頻電壓升高限制到1.31.4倍相電壓以下6 諧振過(guò)電壓的分類(lèi)(1) 線性諧振電感參數(shù)L與電容C、電阻R一樣，都是線性參數(shù)，不隨電流、電壓而變化,設(shè)計(jì)和運(yùn)行時(shí)應(yīng)設(shè)法避開(kāi)諧振條件(2) 參數(shù)諧振電感參數(shù)周期性變化,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)避開(kāi)諧振點(diǎn)(3) 鐵磁諧振帶鐵心電感的飽和現(xiàn)象7 鐵磁諧振的特點(diǎn)L1/C是產(chǎn)生鐵磁諧振的必要條件可能存在兩個(gè)穩(wěn)定工作點(diǎn)鐵磁元件的非線性是產(chǎn)生鐵磁諧振的根本原因，但其飽和特性本身又限制了過(guò)電壓的幅值?；芈分械膿p耗會(huì)使過(guò)電壓降低，當(dāng)回路電阻值大到一定數(shù)值時(shí)，就不會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)烈的的諧振現(xiàn)象。 幾種鐵磁諧振過(guò)電壓及其

47、限制措施傳遞過(guò)電壓斷線引起的鐵磁諧振過(guò)電壓電磁式電壓互感器飽和引起的諧振過(guò)電壓第9章 電力系統(tǒng)操作過(guò)電壓1 操作過(guò)電壓特征持續(xù)時(shí)間比較短其幅值與系統(tǒng)相電壓幅值有一定倍數(shù)關(guān)系其幅值與系統(tǒng)的各種因素有關(guān)，有強(qiáng)烈的統(tǒng)計(jì)性220kV及以下系統(tǒng)，系統(tǒng)絕緣水平一般可承受操作過(guò)電壓的沖擊。但在超高壓系統(tǒng)中，它是決定系統(tǒng)絕緣水平依據(jù)之一2 切斷空載線路過(guò)電壓切除空載線路是電網(wǎng)中常見(jiàn)操作之一在切空載線路的過(guò)程中，雖然斷路器切斷的是幾十安到幾百安的電容電流，比短路電流小的多如果使用的斷路器滅弧能力不強(qiáng)，在切斷這種電容電流時(shí)就可能出現(xiàn)電弧的重燃，從而引起電磁振蕩，造成過(guò)電壓。影響因素中性點(diǎn)接地方式 中性點(diǎn)非有效接地

48、電網(wǎng)的中性點(diǎn)電位有可能發(fā)生位移,所以某一相的過(guò)電壓可能特別高一些.一般可估計(jì)比中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)的切除空載線路過(guò)電壓高20%左右 斷路器的性能 重燃次數(shù)對(duì)過(guò)電壓的最大值有決定性的影響，采用滅弧性能優(yōu)異的現(xiàn)代斷路器，可以防止或減小電弧重燃的次數(shù),可使過(guò)電壓降低母線上的出線數(shù) 當(dāng)母線上同時(shí)接有幾條出線，而只切除其中的一條時(shí)，過(guò)電壓較小 斷路器外側(cè)是否接有電磁式電壓互感器 電磁式電壓互感器的存在將使線路上的剩余電荷有了附加的泄放途徑限制措施 限制切除空載線路過(guò)電壓的最根本措施是設(shè)法消除斷路器的重燃現(xiàn)象采用滅弧性能強(qiáng)的快速動(dòng)作斷路器 利用避雷器保護(hù)斷路器線路側(cè)接電磁式電壓互感器線路側(cè)接并聯(lián)電抗器 并聯(lián)

49、電抗器與線路電容構(gòu)成振蕩回路,使線路上的殘余電壓轉(zhuǎn)化為交流電壓使用帶并聯(lián)電阻的斷路器3 空載線路合閘過(guò)電壓電力系統(tǒng)中，空載線路合閘過(guò)電壓也是一種常見(jiàn)的操作過(guò)電壓。通常分為兩種情況，即正常操作和自動(dòng)重合閘。 由于初始條件的差別，重合閘過(guò)電壓的情況更為嚴(yán)重。近年來(lái)由于采用了種種措施（如采用不重燃斷路器、改進(jìn)變壓器鐵芯材料等）限制或降低了其他幅值更高的操作過(guò)電壓，空載線路合閘過(guò)電壓的問(wèn)題就顯得更加突出。計(jì)劃性合閘由 過(guò)電壓幅值穩(wěn)態(tài)值（穩(wěn)態(tài)值起始量） =U+U=2U 自動(dòng)重合閘最大值為=U-U-(0.91.98 )U =(-2.912.98) U。影響因素 1.合閘相位2. 線路損耗3. 線路上殘壓的

50、變化 限制措施 裝設(shè)并聯(lián)合閘電阻同步合閘利用避雷器來(lái)保護(hù)單相重合閘4 切除空載變壓器過(guò)電壓正常運(yùn)行時(shí),空載變壓器表現(xiàn)為一勵(lì)磁電感。切除空載變壓器就是開(kāi)斷一個(gè)小容量電感負(fù)荷，會(huì)在變壓器和斷路器上出現(xiàn)很高的過(guò)電壓。開(kāi)斷并聯(lián)電抗器、電動(dòng)機(jī)等，也屬于切斷感性小電流的情況。發(fā)展過(guò)程 研究表明：切斷100A以上的交流電流時(shí)，開(kāi)關(guān)觸頭間的電弧通常是在工頻電流自然過(guò)零時(shí)熄滅的，等值電感中儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量為零；當(dāng)所切除的電流很小時(shí)（變壓器的空載電流非常小，只有幾安到幾十安），開(kāi)關(guān)中的去游離作用又很強(qiáng)，電弧往往提前熄滅，亦即電流會(huì)在過(guò)零之前就被強(qiáng)行切斷，即所謂的截流現(xiàn)象。出現(xiàn)截流時(shí)，等值電感中儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量全部轉(zhuǎn)化

51、為電場(chǎng)能量，從而出現(xiàn)很高的過(guò)電壓影響因素 影響因素及對(duì)應(yīng)的限制措施主要有：1、斷路器性能 切斷小電流的電弧時(shí)性能越好的斷路器，其切空變過(guò)電壓的幅值越高。2、變壓器特性 優(yōu)質(zhì)導(dǎo)磁材料應(yīng)用日益廣泛，變壓器的激磁電流減小很多； 變壓器繞組改用糾結(jié)式繞法以及增加靜電屏蔽等措施，使過(guò)電壓有所降低。限制措施 1、采用避雷器保護(hù) 在斷路器的變壓器側(cè)裝設(shè)閥型避雷器,非雷雨季節(jié)也不能退出運(yùn)行。2、裝設(shè)并聯(lián)電阻 在斷路器的主觸頭上并聯(lián)一線性或非線性電阻，其限值應(yīng)接近于被切電感的工作激磁阻抗（數(shù)萬(wàn)歐）。5 斷續(xù)電弧接地過(guò)電壓這種過(guò)電壓的發(fā)展過(guò)程和幅值大小都與熄弧時(shí)間有關(guān)。存在兩種熄弧時(shí)間：電弧在過(guò)渡過(guò)程中的高頻振蕩

52、電流過(guò)零時(shí)即可熄滅電弧的熄滅發(fā)生在工頻電流過(guò)零的時(shí)刻 按工頻電流過(guò)零時(shí)熄弧的理論分析得出的結(jié)論是： 1）非故障相上的最大過(guò)電壓為3.5倍； 2）故障相上的最大過(guò)電壓為2.0倍。試驗(yàn)表明故障點(diǎn)電弧在工頻電流過(guò)零時(shí)和高頻電流過(guò)零時(shí)熄滅都是可能的。發(fā)生在大氣中的開(kāi)放性電弧往往要到工頻電流過(guò)零時(shí)才能熄滅；在強(qiáng)烈去電離的條件下，電弧往往在高頻電流過(guò)零時(shí)就能熄滅。故障相的電弧重燃也不一定在最大恢復(fù)電壓時(shí)發(fā)生，且具有分散性目前普遍認(rèn)為：電弧接地過(guò)電壓的最大值不超過(guò)3.5倍,一般在3倍以下影響因素 1、電弧熄滅和重燃時(shí)的相位 具有很大的隨機(jī)性。上述分析是最嚴(yán)重情況時(shí)的相位2、導(dǎo)線相間電容的影響 考慮相間電容時(shí)

53、的過(guò)電壓較低3、電網(wǎng)損耗電阻 電源內(nèi)阻、線路導(dǎo)線電阻、接地電弧的弧阻等，加強(qiáng)了振蕩的衰減4、對(duì)地絕緣的泄漏電導(dǎo) 泄漏電導(dǎo)使電弧熄滅后電容所貯存的電荷泄漏，從而使過(guò)電壓有所降低防護(hù)措施 1、采用中性點(diǎn)直接接地方式若中性點(diǎn)接地，單相接地故障將在接地點(diǎn)產(chǎn)生很大的短路電流，斷路器將跳閘，從而徹底消除電弧接地過(guò)電壓。目前，110kV及以上電網(wǎng)大多采用中性點(diǎn)直接接地的運(yùn)行方式。2、采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式采用中性點(diǎn)直接接地方式能夠解決斷續(xù)電弧問(wèn)題，但每次發(fā)生單相接地故障都會(huì)引起斷路器頻繁跳閘，嚴(yán)重影響供電的連續(xù)性。所以，我國(guó)35kV及以下電壓等級(jí)的配電網(wǎng)采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的運(yùn)行方式。6 有關(guān)操作

54、過(guò)電壓的若干結(jié)論電力系統(tǒng)中各種操作過(guò)電壓的根源為電力系統(tǒng)內(nèi)部?jī)?chǔ)存的電磁能量發(fā)生交換和振蕩。其幅值和波形與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及參數(shù)、中性點(diǎn)接地方式、斷路器性能、運(yùn)行接線及操作方式、限壓保護(hù)裝置的性能等多種因素有關(guān)。 操作過(guò)電壓具有多種多樣的波形和持續(xù)時(shí)間，較長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間對(duì)應(yīng)于線路較長(zhǎng)的情況。在斷路器內(nèi)安裝并聯(lián)電阻是降低多種操作過(guò)電壓的有效措施，但不同操作過(guò)電壓對(duì)并聯(lián)電阻的阻值提出了不同的要求。 在220kV及以下電網(wǎng)中，通常更多地傾向于采用以限制切空線過(guò)電壓為主的中值電阻；而在500kV電網(wǎng)中，傾向于以限制合空線過(guò)電壓為主的低值電阻。 采用現(xiàn)代ZnO避雷器的情況下，是否尚需裝用并聯(lián)合閘電阻，可以通過(guò)驗(yàn)算決

55、定。 操作過(guò)電壓的幅值受到許多因素的影響，具有顯著的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)。在未采用避雷器對(duì)操作過(guò)電壓幅值進(jìn)行限制的情況下按操作過(guò)電壓作絕緣配合時(shí)，可采用下表給出的計(jì)算倍數(shù)。 對(duì)保護(hù)操作過(guò)電壓用的避雷器有以下一些特殊的要求： 有間隙避雷器的火花間隙在操作過(guò)電壓下的放電電壓與工頻放電電壓不同，而且分散性較大； 操作過(guò)電壓下流過(guò)避雷器的電流雖然一般均小于雷電流，但持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，因而對(duì)閥片通流容量的要求較高； 在操作過(guò)電壓的作用下，避雷器可能多次動(dòng)作，因而對(duì)閥片和火花間隙的要求都比較苛刻。第10章 絕緣配合1 絕緣配合的概念根據(jù)電氣設(shè)備在系統(tǒng)中可能承受的各種電壓,并考慮過(guò)電壓的限制措施和設(shè)備的絕緣性能后來(lái)確定電氣設(shè)

56、備的絕緣水平，以便把作用于電氣設(shè)備上的各種電壓（正常工作電壓及過(guò)電壓）所引起的絕緣損壞降低到經(jīng)濟(jì)上和運(yùn)行上所能接受的水平。 其核心問(wèn)題為確定設(shè)備的絕緣水平。從最大長(zhǎng)期工作電壓、雷電過(guò)電壓和內(nèi)部過(guò)電壓三個(gè)方面來(lái)進(jìn)行分析，有效接地系統(tǒng)的絕緣水平比非有效接地系統(tǒng)低20%左右。2 絕緣配合的原則 實(shí)際絕緣水平由最大長(zhǎng)期工作電壓、雷電過(guò)電壓和內(nèi)部過(guò)電壓三因素中最嚴(yán)格的一個(gè)來(lái)確定220kV及以下系統(tǒng)中，電氣設(shè)備絕緣水平主要由雷電過(guò)電壓決定。把雷電過(guò)電壓限制到低于內(nèi)部過(guò)電壓是不經(jīng)濟(jì)的，具有正常絕緣水平的電力設(shè)備，應(yīng)能承受內(nèi)部過(guò)電壓作用超高壓系統(tǒng)中，操作過(guò)電壓的幅值隨電壓等級(jí)而提高，成為主要矛盾。我國(guó)通過(guò)改進(jìn)

57、斷路器性能將操作過(guò)電壓限制在一定水平，通過(guò)并聯(lián)電抗器將工頻過(guò)電壓限制在一定水平，再通過(guò)避雷器作后備保護(hù)。由于內(nèi)部過(guò)電壓被限制在一定水平內(nèi)，系統(tǒng)絕緣水平仍以雷電過(guò)電壓來(lái)決定嚴(yán)重污穢地區(qū)，由于污穢使設(shè)備絕緣性能大大降低，常發(fā)生污閃事故，超過(guò)了雷電損害，絕緣水平主要由系統(tǒng)最大運(yùn)行電壓決定若過(guò)電壓被限制在1.7-1.8時(shí),工作電壓就可能成為決定電網(wǎng)絕緣水平的主要因素3 絕緣配合的方法（1）多級(jí)配合（1940以前）多級(jí)配合的原則：價(jià)格越昂貴、修復(fù)越困難、損壞后果越嚴(yán)重的絕緣結(jié)構(gòu)，其絕緣水平應(yīng)選的越高。 （2）慣用法 確定電氣設(shè)備絕緣水平的基礎(chǔ)是避雷器的保護(hù)水平。避雷器的保護(hù)水平是以避雷器殘壓為基礎(chǔ)確定的

58、。（3）統(tǒng)計(jì)法（20世紀(jì)70年代以來(lái)） 根據(jù)過(guò)電壓幅值和絕緣閃絡(luò)電壓的概率分布，計(jì)算絕緣閃絡(luò)的概率和線路的跳閘率，正確確定絕緣水平4 變電站電氣設(shè)備絕緣水平的確定避雷器對(duì)設(shè)備的保護(hù)可有以下兩種方式:（1）避雷器只用作雷電過(guò)電壓的保護(hù),而不用來(lái)保護(hù)內(nèi)部過(guò)電壓. 220kV及以下系統(tǒng)都采用此種方式,內(nèi)部過(guò)電壓對(duì)正常絕緣無(wú)危險(xiǎn)（2）避雷器主要于雷電過(guò)電壓的保護(hù),但也用作內(nèi)部過(guò)電壓的后備保護(hù) 超高壓系統(tǒng)中采用，依靠斷路器將內(nèi)部過(guò)電壓限制在一定水平。避雷器在內(nèi)過(guò)電壓下一般不動(dòng)作，只有很大時(shí)才動(dòng)作。220kV(最大工作電壓為252kV)及以下等級(jí)和220kV以上電壓等級(jí)在過(guò)電壓保護(hù)措施、絕緣耐壓試驗(yàn)、最大

59、工作電壓倍數(shù)、絕緣裕度等方面都存在差異，可分為以下兩部分： 范圍I： 范圍II: 1、雷電過(guò)電壓下的絕緣配合 2、操作過(guò)電壓下的絕緣配合 3、工頻絕緣水平的確定 4、長(zhǎng)時(shí)間工頻高壓試驗(yàn) 短時(shí)工頻耐壓試驗(yàn)所采用的試驗(yàn)電壓值往往要比額定相電壓高出數(shù)倍，它的目的和作用是代替雷電沖擊和操作沖擊耐壓試驗(yàn)、等效地檢驗(yàn)絕緣在這兩類(lèi)過(guò)電壓下的電氣強(qiáng)度。1雷電沖擊系數(shù),取1.482操作沖擊系數(shù)，66kV及以下1.3，110kV及以上取1.35 凡是合格通過(guò)工頻耐壓試驗(yàn)的設(shè)備絕緣在雷電和操作過(guò)電壓作用下均能可靠地運(yùn)行。為了更加可靠和直觀，國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）規(guī)定：1、對(duì)于300kV以下的電氣設(shè)備（1）絕緣在工

60、頻工作電壓、暫時(shí)過(guò)電壓和操作過(guò)電壓下的性能用短時(shí)（1min）工頻耐壓試驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)；（2）絕緣在雷電過(guò)電壓下的性能用雷電沖擊耐壓試驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)。2、對(duì)于300kV及以上的電氣設(shè)備（1）絕緣在操作過(guò)電壓下的性能用操作沖擊耐壓試驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)；（2）絕緣在雷電過(guò)電壓下的性能用雷電沖擊耐壓試驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)。 5、絕緣子串中絕緣子片數(shù)的確定線路絕緣子串應(yīng)滿足三方面的要求：在工作電壓下不發(fā)生污閃；雨天時(shí)在操作過(guò)電壓下不發(fā)生閃絡(luò)（濕閃）；具有一定的雷電沖擊耐壓強(qiáng)度，保證一定的線路耐雷水平。選工作電壓和操作過(guò)電壓兩者要求的大者作為絕緣子的片數(shù)，再按雷電過(guò)電壓的要法度進(jìn)行驗(yàn)算即可6、導(dǎo)線對(duì)桿塔的空氣間距的確定輸電線路的空氣間隙主