高电压技术考点讲解.pdf

第 1 部分 考点复习 考点 1、高电压下气体、液体、固体放电原理 第 1 部分 考点复习 考点 1、高电压下气体、液体、固体放电原理 （一）气体电介质的击穿过程 气体放电可以分非自持放电和自持放电两种20 世纪 Townsend 在均匀电场，低气压，短间隙的条件下进行了 放电试验，提出了比较系统的理论和计算公式，解释了整个间隙的放电过程和击穿条件 1、汤逊放电理论的适用范围： 汤逊理论的核心是： (1)电离的主要因素是电子的空间碰撞电离和正离子碰撞阴极产生表面电离； (2)自持放电是气体间隙击穿的必要条件 汤逊理论是在低气压、Pd 值较小的条件下进行的放电实验的基础上建立起来的，这一放电理论能较好的解释 低气压短间隙中的放电现象因此，汤逊理论的适用范围是低气压短间隙(Pd26 66kPa. cm 后，击穿过程就将发生改变，不能用汤逊理 论来解释了 2、流注理论 利用流注理论可以很好地解释高气压、长间隙情况下出现的一系列放电现象 (1) 放电外形 流注通道电流密度很大，电导很大，故其中电场强度很小 因此流注出现后，将减弱其周围空间内的电场，加强了流注前方的电场，并且这一作用伴随着其向前发展而 更为增强。

因而电子崩形成流注后，当某个流注由于偶然原因发展更快时，它就将抑制其它流注的形成和发展， 这种作用随着流注向； 前推进将越来越强，开始时流注很短可能有三个，随后减为两个，最后只剩下一个流注贯通整个间隙了，所 以放电是具有通道形式的 (2) 放电时间 根据流注理论，二次电子崩的起始电子由光电离形成，而光子的速度远比电子的大，二次电 子崩又是在加强了的电场中，所以流注发展更迅速，击穿时间比由汤逊理论推算的小的多 (3) 阴极材料的影响 根据流注理论，大气条件下气体放电的发展不是依靠芷离子使阴极表面电离形成的二 次电子维持的，而是靠空间光电离产生电子维持的，故阴极材料对气体击穿电压没有影响 在 Pd 值较小的情况下，起始电子不可能在穿越极间距离后完成足够多的碰撞电离次数，因而难以聚积到ade≥108 所要求的电子数，这样就不可能出现流注，放电的自持只能依靠阴极上的过程因此汤逊理论和流注理论适用于一定条件下的放电过程，不能用一种理论来取代另一种理论，它们互相补充，可以说明广阔的 Pd 范围内的 放电现象 ‘ 3、不均匀电场中气体的击穿 稍不均匀电场中放电达到自持条件时发生击穿现象，此时气隙中平均电场强度比均匀电场气隙的要小，因此在同样极间距离时稍不均匀场气隙的击穿电压比均匀气隙的要低，在极不均匀场气隙中自持放电条件即是电晕起 始条件，由发生电晕至击穿的过程还必须增高电压才能完成。

极不均匀电场有如下特征： (1) 极不均匀电场的击穿电压比均匀电场低； (2) 极不均匀电场如果是不对称电极，则放电有极性效应： 图 1—14 在正极性“棒—板”气隙中自持放电前空间电荷对原电场的畸变 负极性“棒—板”间隙（图 1—15 中） ，棒极附近形成了电子崩，由于棒极为负极性，所以电子崩中的电子迅 速扩散并向板极运动，离开强电场区后，就不再能引起电离了，向阳极运动的速度也越来越慢，一部分消失于阳极，另一部分为痒原子所吸附而形成为负离子电子崩中的正离子逐渐向棒极运动，但由于其运动速度较慢，所 以在棒极附近总是存在着正空间电荷，这些正空间电荷加强了棒极附近的场强，因此，这种情况下正空间电荷使 棒极附近容易形成流注，因而电晕起始电压比正极性时要低，正空间电荷产生的附加电场与原电场相反，削弱了 外部空间的电场，阻碍了流注的发因此击穿电压较高 图 1—15 在负极性“棒—板”气隙中自持放电前空间电荷对原电场的畸变 （二）液体电介质击穿的小桥理论 工程实际中使用的液体电介质不可能是纯净的，不可避免地混入气体（即气泡） 、水分、纤维等杂质，这些杂 质极易在电极间构成放电通道，导致介质击穿。

如果液体中含有气泡，气体的介电常数小于液体的介电常数，在交流电场作用下，气泡中的场强与液体介质 中的场强按各自的介电常数成反比分配，气泡中场强较高，且气泡的击穿场强低，因此气体中首先发生放电，放 电产生的带电粒子撞击液体分子，使液体介质分解，又产生气体，使气泡数量增多，逐渐形成易发生放电的气泡 通道，并逐步贯穿两极，形成“小桥” ，最后导致击穿在此通道中发生杂质形成的小桥如图 2-18 所示： 图 2－18 杂质形成的“小桥” 如果液体中含有水分或纤维性杂质，由于水和纤维的介电常数都很大，它们在电场作用下很容易产生极化，（2）介质不可能绝对光滑，总有一定的粗糙性，使介质表面的微观电场有一定的不均匀，贴近介质表面薄层 气体中的最大场强将比其他部分要大，使沿面闪络电压降低 （3）固体介质表面电阻不均匀，使其电场分布不均匀，造成沿面闪络电压的降低 （4）固体介质表面的常吸收水分，处在潮湿空气中的介质表面常吸收潮气形成一层很薄的水膜水膜中的离 子在电场作用下分别向两极移动，逐渐在两电极附近积聚电荷，使介质表面的电场不均匀，电极附近电场增强， 因而降低了沿面闪络电压介质表面吸收水分的能力越大，沿面闪络电压降低的越多。

由图 3-2 可见，瓷的沿面 闪络电压曲线比石蜡的低，这是由于瓷吸附水分的能力比石蜡大的缘故瓷体经过仔细干燥后，沿面闪络电压可 以提高 由于介质表面水膜的电阻较大，离子移动积聚电荷导致表面电场畸变需要一定的时间，故沿面闪络电压与外 加电压的变化速度有关水膜对冲击电压作用下的闪络电压影响小，对工频和直流作用下的闪络电压影响较大， 即在变化较慢的工频或直流电压作用下的沿面闪络电压比变化较快的冲击电压作用下的沿面闪络电压要低 考点 2、高电压绝缘预防性试验 考点 2、高电压绝缘预防性试验 高电压绝缘预防性试验的基本原理： 1、绝缘电阻的测试 绝缘电阻的测试是电气设备绝缘测试中应用最广泛，试验最方便的项目绝缘电阻值的大小，能有效地反映 绝缘的整体受潮、污秽以及严重过热老化等缺陷绝缘电阻的测试最常用的仪表是绝缘电阻测试仪（兆欧表） 绝 缘电阻测试仪（兆欧表）通常有 100V、250V、500V、1000V、2500V 和 5000V 等类型使用兆欧表应按照《电力设备预防性试验规程》的有关规定 2、泄漏电流的测试 一般直流兆欧表的电压在 2.5KV 以下，比某些电气设备的工作电压要低得多。

如果认为兆欧表的测量电压太曲线 1：绝缘良好；曲线 2：绝缘受潮； 曲线 3：绝缘中有未贯通的集中性缺陷； 曲线 4：绝缘有击穿的危险 3、直流耐压试验 直流耐压试验电压较高，对发现绝缘某些局部缺陷具有特殊的作用，可与泄漏电流试验同时进行直流耐压 试验与交流耐压试验相比，具有试验设备轻便、对绝缘损伤小和易于发现设备的局部缺陷等优点与交流耐压试 验相比，直流耐压试验的主要缺点是由于交、直流下绝缘内部的电压分布不同，直流耐压试验对绝缘的考验不如 交流更接近实际 4、交流耐压试验 交流耐压试验对绝缘的考验非常严格,能有效地发现较危险的集中性缺陷 它是鉴定电气设备绝缘强度最直接 的方法，对于判断电气设备能否投入运行具有决定性的意义,也是保证设备绝缘水平、避免发生绝缘事故的重要手 段 交流耐压试验有时可能使绝缘中的一些弱点更加发展，因此在试验前必须对试品先进行绝缘电阻、吸收比、泄漏电流和介质损耗等项目的试验，若试验结果合格方能进行交流耐压试验否则,应及时处理，待各项指标合格 后再进行交流耐压试验,以免造成不应有的绝缘损伤 5、介质损耗因数 tgδ 测试 介质损耗因数 tgδ 是反映绝缘性能的基本指标之一。

介质损耗因数 tgδ 反映绝缘损耗的特征参数，它可以 很灵敏地发现电气设备绝缘整体受潮、劣化变质以及小体积设备贯通和未贯通的局部缺陷介质损耗因数 tgδ 与 绝缘电阻和泄漏电流的测试相比具有明显的优点，它与试验电压、试品尺寸等因素无关，更便于判断电气设备绝 缘变化情况因此介质损耗因数 tgδ 为高压电气设备绝缘测试的最基本的试验之一介质损耗因数 tgδ 可以有 效的发现绝缘的下列缺陷： （1）受潮； （2）穿透性导电通道； （3）绝缘内含气泡的游离，绝缘分层、脱壳； （4）绝缘有脏污、劣化老化 等 考点 3、分布参数的波过程 考点 3、分布参数的波过程 一个电路应该作为集总参数电路，还是作为分布参数电路，或者说，要不要考虑参数的分布性，取决于其本 身的线性尺寸与表征其内部电磁过程的电压、电流的波长之间的关系若用 l 表示电路本身的最大线性尺寸，用 λ 表示电压或电流的波长，电路便可视为集总参数电路，否则便需作为分布参数电路处理 在电力系统中，高电压远距离的电力传输线是比较典型的分布参数电路因为这种电路虽然电压、电流的频 率很低(50Hz)，波长很长（6000 公里） ，但其长度却达数百公里甚至几千公里,已可与波长相比拟。

另外,在通信系 统中所用的信号传输线、发射天线和接收天线等的实际尺寸并不太长，但传送的信号却频率高、波长短，所以也 应作为分布参数电路处理 研究分布参数电路时，常以具有两条平行导线、而且参数沿线均匀分布的传输线为对象这种传输线称为均 匀传输线 （或均匀长线） 作这样的选择是因为实际应用的传输线可以等效转换成具有两条平行导线形式的传输线， 而且这种均匀的传输线容易分析 1、均匀传输线及其方程 2、均匀传输线的正弦稳态解 --------------------------------------------------------------- 本资料由 求职俱乐部 - 吉老师 编写整理完成 唯一淘宝店： 唯一服务 ：8170198 唯一服务旺旺：吉老师_求职俱乐部 唯一订阅号：吉老师 若从其他渠道获得资料，则很有可能是旧版、错版、张冠李戴 --------------------------------------------------------------- 3、均匀传输线上的行波 考点 4、电力系统过电压 考点 4、电力系统过电压 电力系统过电压主要分以下几种类型:大气过电压、工频过电压、操作过电压、谐振过电压。

产生的原因及特点是： 大气过电压：由直击雷引起,特点是持续时间短暂,冲击性强,与雷击活动强度有直接关系,与设备电压等级无 关因此,220KV 以下系统的绝缘水平往往由防止大气过电压决定 工频过电压： 由长线路的电容效应及电网运行方式的突然改变引起,特点是持续时间长,过电压倍数不高,一般 对设备绝缘危险性不大,但在超高压、远距离输电确定绝缘水平时起重要作用 操作过电压：由电网内开关操作引起,特点是具有随机性,但最不利情况下过电压倍数较高因此 30KV 及以上 超高压系统的绝缘水平往往由防止操作过电压决定 谐振过电压：由系统电容及电感回路组成谐振回路时引起,特点是过电压倍数高、持续时间长 考点 5、防雷和接地技术（吉老师认为肯定不会考） 考点 5、防雷和接地技术（吉老师认为肯定不会考） 接地就是将电力或建筑电气装置、设施中某些导电部分，经接地线接至接地极 接地根据工作内容划分为以下几种： 1、工作接地 工作接地是为系统正常工作而设置的接地如为了降低电力设备的绝缘水平，在及以上电力系统中采用中性点接地的运行方式，在两线一地的双极高压直流输电中也需将其中性点接地。

除主设备的接地外，在微电子电路 中，根据电路性质不同，还有各种不同的工作接地比如直流地、交流地、数字地、模拟地、信号地、功率地、电 源地等 --------------------------------------------------------------- 本资料由 求职俱乐部 - 吉老师 编写整理完成 唯一淘宝店：http://qi。