桂电电气专业课高电压要点.docx

第一章1 高压电气设备中的绝缘介质有气体、液体、固体以及其它复合介质气体成为 了在实际应用中最常见的绝缘介质2 气体放电是对气体中流通电流的各种形式统称3 正常状态下气体的电导很小，空气还是性能优良的绝缘体4 电离是指电子脱离原子核的束缚而形成自由电子和正离子的过程5 一般情况下，气体放电中主要只涉及一次电离的过程6 常温下，气体分子发生热电离的概率极小7 气体中发生电离的分子数与总分子数的比值 m 称为该气体的电离度8 可见提高外加电压将使碰撞电离的概率和强度增大9 电子从电极表面逸出所需的能量可通过下述途径获得：正离子撞击阴极表面、 光电子发射、强场发射、热电子发射10 逸出功——使电子从金属表面逸出需要的能量11 电子亲合能：使基态的气体原子获得一个电子形成负离子时所放出的能量， 其值越大则越易形成负离子12 电负性：一个无量纲的数，其值越大表明原子在分子中吸引电子的能力越大 13 气体放电现象与规律因气体的种类、气压和间隙中电场的均匀度而异14 自持放电的形式随气压与外回路阻抗的不同而异低气压下称为辉光放电， 常压或者高气压下回路阻抗较大时称为火花放电，外回路阻抗很小时称为电弧放 电。

15 电子将按照几何级数不断增多，类似雪崩似地发展，这种急剧增大的空间电 子流被称为电子崩16 碰撞电离系数表示一个电子沿电场方向运动 1cm 的行程所完成的碰撞电离次 数平均值17 虽然电子崩电流按指数规律随极间距离 d 而增大，但这时放电还不能自持， 只有电子崩过程（也称 a 过程）时放电不能自持18电场强度E增大时，急剧增大;p很大或很小时，都比较小19 在高气压和高真空下，气隙不易发生放电现象，具有较高的电气强度20二次电子的产生机制与气压和气隙长度的乘积（pd ）有关 值较小时自 持放电的条件可用汤逊理论来说明； 值较大时则要用流注理论来解释21y 系数表示每个正离子从阴极表面平均释放的自由电子数22汤逊理论是在低气压、pd较小的条件下在放电实验的基础上建立的pd 过小或过大，放电机理将出现变化，汤逊理论就不再适用了23 通常认为， pd>26.66kpa.cm 时，击穿过程将发生变化，汤逊理论的计算结果 不再适用，但其碰撞电离的基本原理仍是普遍有效的24击穿电压Ub与pd的关系曲线，称为巴申定律,Ub并不仅仅由d决定，而是 pd 的函数；其次 Ub 不是 pd 的单调函数，而是 U 型曲线，有极小值 25击穿电压 Ub 的极小值不是出现在常压下，而是出现在低气压，即空气相对密 度很小的情况下27 不均匀电场还要区分两种，即稍不均匀电场和极不均匀电场。

全封闭组合电 器（GIS）的母线筒和高压实验室中测量电压用的球间隙是典型的稍不均匀电场；高 压输电线之间的空气绝缘和实验室中高压发生器的输出端对墙的空气绝缘则属 于极不均匀电场28 均匀电场是一种少有的特例，在实际电力设施中常见的却是不均匀电场，为了描述各种结构的电场不均匀程度，可引入一个电场不均匀系数f29 电晕放电是极不均匀电场所特有的一种自持放电形式开始出现电晕时的电 压称为电晕起始电压，而此时电极表面的场强称为电晕起始场强30 根据电晕层放电的特点，可分为两种形式：电子崩形式和流注形式31 若电极曲率半径加大，则电晕一开始就很强烈，一出现就形成流注的形式32 电晕的产生主要取决于电极表面的场强33 导线半径 r 越小则电晕起始场强值越大34 电晕损耗是超高压输电线路设计时必须考虑的因素电晕放电中，由于电子 崩和流注不断消失和重新出现所造成的放电脉冲会产生高频电磁波35 降低电晕的方法: 从根本上设法限制和降低导线的表面电场强度;在选择导线 的结构和尺寸时，应使好天气时电晕损耗接近于零，对无线电和电视的干扰应限 制到容许水平以下对于超高压和特高压线路的分裂线来说找到最佳的分裂距， 使导线表面最大电场强度值最小36 棒－板间隙中棒为正极性时电晕起始电压比负极性时略高,负极性下的击穿电 压应较正极性时为高37 在间隙距离较长时，存在某种新的、不同性质的放电过程，称为先导放电。

长间隙放电电压的饱和现象可由先导放电现象作出解释.38 长间隙的放电大致可分为先导放电和主放电两个阶段，在先导放电阶段中包 括电子崩和流注的形成及发展过程不太长间隙的放电没有先导放电阶段、只分 为电子崩、流注和主放电阶段39 在高电压工程中常用的球—球间隙、同轴圆柱间隙等属稍不均匀电场40 稍不均匀电场间隙的放电特点和均匀电场相似，气隙实现自持放电的条件就 是气隙的击穿条件41 稍不均匀场也有一定的极性效应，但不很明显高场强电极为正极性时击穿 电压稍高；为负极性时击穿电压稍低这是因为在负极性下电晕易发生，而稍不 均匀场中的电晕很不稳定42 稍不均匀场的极性效应与极不均匀场的极性效应结果相反在稍不均匀场中， 高场强电极为正电极时，间隙击穿电压稍高；高场强电极为负电极时，间隙击穿 电压稍低43 气体中电离的方式可分为热电离、光电离、碰撞电离和分级电离44 棒－板间隙的极性效应: 棒为正极性时，电晕起始电压比负极性时略高；棒为 负极性时，击穿电压较正极性时为高45均匀电场的击穿特性：1电极布置对称，无击穿的极性效应； 2 间隙中各处 电场强度相等，击穿所需时间极短； 3 直流击穿电压、工频击穿电压峰值以及 50％冲击击穿电压相同； 4 击穿电压的分散性很小46 稍不均匀电场的击穿特点:1 击穿前无电晕；2 无明显的极性效应；3 直流击 穿电压、工频击穿电压峰值及 50％冲击击穿电压几乎一致47 极不均匀场的击穿特性: 电场不均匀程度对击穿电压的影响减弱； 极间距离 对击穿电压的影响增大；在直流电压中，直流击穿电压的极性效应非常明显；工 频电压下，击穿都发生在正半周峰值附近。

48当间隙距离不大时，击穿电压基本上与间隙距离呈线性上升的关系； 当间隙 距离很大时，平均击穿场强明显降低，即击穿电压不再随间隙距离的增大而线性 增加，呈现出饱和现象49 雷电过电压是一种持续时间极短的脉冲电压,雷电能对地面设备造成危害的主要是云地闪50 下行负极性雷通常可分为3 个主要阶段: 先导过程 、主放电过程 、余光放电 过程51 余光阶段中流过较长时间的电流则是造成雷电热效应的重要因素52 完成气隙击穿的三个必备条件：最低静态击穿电压；在气隙中存在能引起电 子崩并导致流注和主放电的有效电子；需要有一定的时间，让放电得以逐步发展 并完成击穿53 在工程实际中广泛采用击穿百分比为 50％时的电压（ U50% ）来表征气隙的冲击击穿特性U50%与静态击穿电压 的比值称为冲击系数0 °54 冲击击穿特性最好用电压和时间两个参量来表示55 电力系统在操作或发生事故时，因状态发生突然变化引起电感和电容回路的 振荡产生过电压，称为操作过电压,系统登记越高，操作过电压幅值越高，而雷 电过电压与接地电组有关56 大气中间隙的放电电压随空气密度的增大而提高. 随着海拔高度的增大，空气 的电气强度也将降低57 提高气体击穿电压的措施：电极形状的改进；空间电荷对原电场的畸变作用； 极不均匀场中屏障的采用；提高气体压力的作用；高真空和高电气强度气体SF6 的采用58 要提高气隙的击穿电压不外乎采用两条途径：1 改善气隙中的电场分布，使之 均匀； 2 设法削弱和抑制气体介质中的电离过程59 改进电极形状的方法来减小气隙中的最大电场强度，以改善电场分布，提高 气隙的击穿电压。

如：增大电极的曲率半径 ；改善电极边缘；使电极具有最佳 外形60 极不均匀电场气隙被击穿前先出现电晕放电，在一定条件下，可以利用放电 本身所产生的空间电荷来调整和改善空间的电场分布，以提高气隙的击穿电压61 在极不均匀场的空气间隙中，放入薄片固体绝缘材料（如纸或纸板），在一定条 件下可以显著地提高间隙的击穿电压62 工频电压下，在尖—板电极中设置屏障可以显著提高击穿电压，因为工频电 压下击穿总是发生在尖电极为正极性的半周内63在常压下空气的电气强度比较低，约为30kV/cm,常压下空气的电气强度要 比一般固体和液体介质的电气强度低得多64 有一些含卤族元素的强电负性气体电气强度特别高，因而可称之为高电气强 度气体65 外施电压的种类包括稳态电压和冲击电压66 稳态电压包括直流与工频电压，其特点为随时间的变化率很小67 冲击电压包括雷电冲击电压和操作冲击电压，其特点为持续时间极短68 雷电冲击电压作用下的击穿特点：50％冲击击穿电压比工频击穿电压的峰值 要高一些；均匀电场和稍不均匀电场间隙的放电时延短，击穿的分散性小，冲击 击穿通常发生在波峰附近；极不均匀电场间隙的放电时延长，冲击击穿常发生在 波尾部分。

69闪 络一一着整个固体绝缘表面发生的放电在放电距离相同时，沿面闪络 电压低于纯气隙的击穿电压70 沿面闪络电压的影响因素：固体绝缘材料特性，介质表面的粗糙度，固体介 质与电极间的气隙大小71 固体介质表面会吸附气体中的水分形成水膜从而降低了闪络电压 . 电极和固 体介质端面间存在气隙而降低了闪络电压72 滑闪放电的条件：电场必须有足够的垂直分量；电场必须有足够的水平分量； 电压必须是交变的73 提高滑闪放电电压的方法：74 污闪发展过程：（1）污秽层的形成（2）污秽层的受潮（3）干燥带形成与局 部电弧产生（4）局部电弧发展形成闪络了解75 滑闪放电是具有强垂直分量绝缘结构所特有的放电形式第二章1 液体电介质又称绝缘油，在常温下为液态，在电气设备中起绝缘、传热、浸渍 及填充作用2 电气设备对液体介质的要求：首要是电气性能好，其次是散热及流动性能好3 液体电介质有矿物绝缘油、合成绝缘油和植物油三大类4 一般液体电介质的有效电场强度和宏观平均电场强度是不相等的5 电介质中某一点的宏观电场强度，是指极板上的自由电荷以及电介质中所有极 化分子形成的偶极矩，共同在该点产生的场强而电介质中的有效电场，是指极 板上的自由电荷以及除某极化分子以外其它极化分子形成的偶极矩共同在该分 子产生的场强6 非极性液体和弱极性液体电介质极化中起主要作用的是电子位移极化，介电常 数一般在 2.57 极性液体介质包括中极性和强极性液体介质这类介质在电场作用下，除了电子 位移极化外，还有偶极子极化，对于强极性液体介质，偶极子的转向极化往往起 主要作用8 极性液体电介质介电常数 与电源频率有较大的关系9 一般非极性和弱极性液体介质的电导率Y很小，在高频下由于极性杂质等因素 的影响，可能使tan6显著增大10 极性液体介质的介质损耗与粘度有关，粘度相当大或者粘度相当小时，偶极 子转向极化引起的损耗都甚微中等粘度下，该损耗显著，在某一粘度下出现极值。

11 油纸电力电缆用的矿物油和松香的粘性复合浸渍剂，是一种极性液体介质12 离子电导可分为本征离子电导和杂质离子电导13 本征离子是指由组成液体本身的基本分子热离解而产生的离子14 杂质离子是指由外来杂质分子或液体的基本分子老化的产物离解而生成的离 子，这是工程液体介质中离子的主要来源15 当外加电场强度远小于击穿场强时，液体介质的离子电导率是常数16 胶粒相对于液体的电位一般是恒定的，在电场作用下定向的迁移构成“电泳 电导”胶粒为液体介质中导电的载流子之一17 当胶粒的介电常数大于液体的介电常数时，胶粒带正电；反之，带负电18 某些液体介质的电泳电导率和粘度虽然都与温度有关，但电泳电导率与粘度 的乘积则可能为一与温度无关的常数19弱电场区，液体介质的电流正比于电场强度，遵循欧姆定律，E>107V/m的强 电场区，电流随电场强度呈指数。