高电技术1－6高丽.ppt

North China Electric Power University高电压技术高电压技术刘云鹏刘云鹏    高丽高丽华北电力大学华北电力大学 电气与电子工程学院电气与电子工程学院高压教研室高压教研室 20122012年年2 2月月§§0 0 绪绪 论论 §§0.1 0.1 内容与范畴内容与范畴North China Electric Power University《《高电压技术高电压技术》》主要研究高电压主要研究高电压（强电场）下的各种电气设备物（强电场）下的各种电气设备物理问题它起源于理问题它起源于20世纪初期，世纪初期，由于大功率、远距离输电而发展、由于大功率、远距离输电而发展、形成的一门独立学科，属于现代形成的一门独立学科，属于现代物理学中电学的一个分支物理学中电学的一个分支。

§§0.2 0.2 中国电力系统电压等级的划分与分类中国电力系统电压等级的划分与分类§ 高压（高压（HV）：）：1KV～～220KV，，               包括：包括：10KV，，35KV，，110KV，，220KV§ 超高压（超高压（EHV）：）：330～～1000KV，，               包括：包括：330KV，，500KV，，750KV§ 特高压（特高压（UHV）：）：1000KV及以上及以上交流系统交流系统直流系统直流系统§ 超高压（超高压（EHV）：）：±500KV           § 特高压（特高压（UHV）：）： ± 800KV§§0.3 0.3 研究对象研究对象1.电气设备的绝缘电气设备的绝缘： ①绝缘介质（固、液、气体）在电场作用下的电气物理性能和击穿的理论、规律②高压试验——判断、监视绝缘质量的主要试验方法与试验原理2.电力系统的过电压：电力系统的过电压：③过电压及其防护——过电压的成因与限制措施§§0.4 0.4 高电压技术在其它领域的应用高电压技术在其它领域的应用Ø1．医学上：利用高压脉冲体外．医学上：利用高压脉冲体外碎石、治疗癌症；碎石、治疗癌症；Ø2．农业：高压静电喷药，高电．农业：高压静电喷药，高电场诱发变异在育种上的应用；场诱发变异在育种上的应用；Ø3．环保：高压脉冲放电处理污．环保：高压脉冲放电处理污水，电除尘技术；水，电除尘技术；Ø4．军事上：大功率脉冲技术，．军事上：大功率脉冲技术，电磁干扰、电子对抗；电磁干扰、电子对抗；Ø5．其它工业：静电喷涂，高压．其它工业：静电喷涂，高压设备制造等。

设备制造等§§0.5 0.5 课程相关信息课程相关信息Ø参考书：参考书：u《高电压绝缘技术》，中国电力，严璋，朱德恒u《电网过电压教程》，中国电力，陈维贤u《高电压试验技术》，清华，张仁豫u《高电压技术》，中国电力，赵智大u《High-Voltage Engineering》，Pergamon Press, E. u Kuffel (Canada), W.S. Zaengl, (Switzerland)Ø学习方法：u 理论联系实际Ø考试：u 20%（作业+实验）+80%（闭卷笔试）Ø答疑安排：u时间：周一上午10:00-12:00u地点：教三楼一楼105室第一篇第一篇 高电压绝缘及实验高电压绝缘及实验第一章第一章    电介质的极化、电导和损耗电介质的极化、电导和损耗第二章第二章     气体放电的物理过程气体放电的物理过程第三章第三章     气隙的电气强度气隙的电气强度第四章第四章     固体液体和组合绝缘的电气强度固体液体和组合绝缘的电气强度第一章第一章 电介质的极化、电导和损耗电介质的极化、电导和损耗 电介质有气体、固体、液体三种形态，电介质在电气设备中是作为绝缘材料使用的。

一切电介质在电场的作用下都会出现极化、电导和损耗等电气物理现象电介质的电气特性分别用以下几个参数来表示：即介电常数εr，电导率γ（或其倒数——电阻率ρ），介质损耗角正切tgδ,击穿场强 E，它们分别反映了电介质的极化、电导、损耗、抗电性能绝缘的作用： 绝缘的作用是将电位不等的导体分隔开，使其没有电气的联系能保持不同的电位，又称为电介质分类：气体绝缘材料：空气，SF6气体等固体绝缘材料：陶瓷，橡胶，玻璃，绝缘纸等液体绝缘材料：变压器油混合绝缘：电缆，变压器等设备§§1.0 1.0 电力系统的绝缘材料电力系统的绝缘材料§§1.1 1.1 电介质的极化电介质的极化 定义：定义：电介质在电场作用下产生的束缚电荷的弹电介质在电场作用下产生的束缚电荷的弹 性位移和偶极子的转向位移现象，称为性位移和偶极子的转向位移现象，称为电电 介质的极化介质的极化 效果：效果：消弱外电场，使电介质的等值电容增大消弱外电场，使电介质的等值电容增大 物理量：物理量：介电常数介电常数 类型：类型：电子位移极化；离子位移极化；电子位移极化；离子位移极化；             转向极转向极 化；空间电荷极化。

化；空间电荷极化电子位移极化电子位移极化       一切电介质都是由分子组一切电介质都是由分子组成，分子又是由原子组成，每成，分子又是由原子组成，每个原子都是由带正电荷的原子个原子都是由带正电荷的原子核和围绕核带负电荷的电子云核和围绕核带负电荷的电子云构成        当不存在外电场时，电子当不存在外电场时，电子云的中心与原子核重合，此时云的中心与原子核重合，此时电矩为零．当外加一电场，在电矩为零．当外加一电场，在电场力的作用下发生电子位移电场力的作用下发生电子位移极化．当外电场消失时，原于极化．当外电场消失时，原于核对电子云的引力又使二者重核对电子云的引力又使二者重合，感应电矩也随之消失合，感应电矩也随之消失     电场中的所有电介质内都存电场中的所有电介质内都存在电子位移极化在电子位移极化qRRi-qO’OE图图1-1 1-1 电子位移极电子位移极化化离子位移极化离子位移极化 在由离子结合成的电介质内，外电场的作用除促使各个离子内部产生电子位移极化外还产生正、负离子相对位移而形成的极化，称为离子位移极化图l-2表示氯化钠晶体的离子位移极化 图图l-2 氯化钠晶体的离子位移极化氯化钠晶体的离子位移极化           转向极化转向极化 在极性电介质中，即使没有外加电场，由于分子中正、负电荷的作用中心不重合。

就单个分子而言，就已具有偶极矩，称为固有偶极矩但由于分子不规则的热运动，使各分子偶极矩方向的排列没有秩序，因此，从宏观而言，对外并不呈现电矩 当有外电场时，由于电场力的作用，每个分子的固有偶极矩就有转向与外电场平行的趋势，其排列呈现行一定的秩序但是受分子热运动的干扰，这种转向有秩序的排列UU电极电极电介质电介质E图图l-3 偶极子的转向极化偶极子的转向极化            空间电荷极化空间电荷极化  图图1-4 双层电介质的夹层极化双层电介质的夹层极化  G1G2 C1C2U　　  上述的三种极化是带电质点的上述的三种极化是带电质点的弹性位移或转向形成的，而空间电弹性位移或转向形成的，而空间电荷极化的机理则与上述三种完全不荷极化的机理则与上述三种完全不同，它是由带电质点同，它是由带电质点(电子或正、电子或正、负离子负离子)的移动形成的的移动形成的       最明显的空间电荷极化是最明显的空间电荷极化是夹层夹层极化在实际的电气设备中，有不在实际的电气设备中，有不少多层电介质的例子，如电缆、电少多层电介质的例子，如电缆、电容器、旋转电机、变压器、互感器、容器、旋转电机、变压器、互感器、电抗器的绕组绝缘等，都是由多层电抗器的绕组绝缘等，都是由多层电介质组成的。

电介质组成的　　 如图如图l-4l-4所示，各层介质的电容分别为所示，各层介质的电容分别为C1C1和和C2C2；各层介质的电导分；各层介质的电导分别为别为G1G1和和G2G2；直流电源电压为；直流电源电压为U U 为了说明的简便，全部参数均只标数值，略去单位为了说明的简便，全部参数均只标数值，略去单位 设设C1=1C1=1，，C2C2＝＝2 2，，G1=2G1=2，，G2=1G2=1，， U U＝＝3 3       当当U作用在作用在AB两端极扳上时，其瞬时电容上的电荷和电位两端极扳上时，其瞬时电容上的电荷和电位分布，如图分布，如图1-5(a)所示．整个介质的等值电容为所示．整个介质的等值电容为                          到达稳态时，电容上的电荷和电位分布如图到达稳态时，电容上的电荷和电位分布如图l-5(b)所示整个介质的等值电容为个介质的等值电容为                         分界面上堆积的电荷量为分界面上堆积的电荷量为+4-1＝＝+3  图图1-5 双层电介质的电荷与电位分布双层电介质的电荷与电位分布（（a）暂态分布）暂态分布 （（b）稳态分布）稳态分布  特特 点点Ø夹层的存在将会造成电荷在夹层界面上的堆积和等值电容的增大．这就是夹层极化效应。

Ø夹层界面上电荷的堆积是通过介质电导G完成的高压绝缘介质的电导通常都是很小的，所以，这种极化过积将是很缓慢的它的形成时间从几十分之一秒到几分钟甚至有长达几小时的因此，这种性质的极化只有在直流和低频交流电压下才能表现出来Ø该极化伴随着能量损耗Ø大电容设备进行高压实验后应对设备绝缘进行较长时间放电 电介质极化种类及比较电介质极化种类及比较极化类型极化类型产生场合产生场合所需时间所需时间能量能量损耗损耗产生原因产生原因电子式极化电子式极化任何任何电介质电介质10-14~10-15S无无束束缚缚电电子子运运行行轨道偏移轨道偏移离子式极化离子式极化离子式结构离子式结构电介质电介质10-12~10-13S几乎几乎没有没有离离子子的的相相对对偏偏移移偶极子极化偶极子极化极性极性电介质电介质10-10~10-2S有有偶偶极极子子的的定定向向排列排列夹层极化夹层极化多层介质的多层介质的交界面交界面10-1S～数小～数小时时有有自自由由电电荷荷的的移移动动§§1.2 1.2 电介质的介电常数电介质的介电常数一一. . 介电常数的物理意义介电常数的物理意义1. 在真空中，有关系式在真空中，有关系式       式子中式子中   E——场强矢量场强矢量       ；；                           D——电位移矢量，即电通量密度矢量电位移矢量，即电通量密度矢量        ，，                            D与与E同向，比例常数同向，比例常数    为真空中的介电常数为真空中的介电常数2.在介质中在介质中,     D与与E同向，同向，     为介质的相对介电常数，它是没有量纲和单为介质的相对介电常数，它是没有量纲和单位的纯数。

位的纯数3.介质的介电常数介质的介电常数     通常通常               ，，    的量纲和单位与的量纲和单位与     相同相同 三、液体介质的相对介电常数三、液体介质的相对介电常数    1．中性液体电介质．中性液体电介质 ：石油、苯、四氯化碳、硅油等均为中：石油、苯、四氯化碳、硅油等均为中性或弱极性液体介质．其介电常数不大，其值在性或弱极性液体介质．其介电常数不大，其值在1.8—2.8范范围内二、气体介质的相对介电常数二、气体介质的相对介电常数     ①①一切气体的相对介电常数一切气体的相对介电常数     都接近于都接近于1     ②②任何气体的相对介电常数均随温度的升高而减小，随压任何气体的相对介电常数均随温度的升高而减小，随压力的增大而增大，但影响都很小力的增大而增大，但影响都很小2．极性液体介质：．极性液体介质：     (1)这类介质通常介电常数都较大但这类介质的缺点是这类介质通常介电常数都较大但这类介质的缺点是在交变电场中的介质损耗较大，在高压绝缘中很少应用在交变电场中的介质损耗较大，在高压绝缘中很少应用     (2)影响极性液体介质介电常数的主要因素：影响极性液体介质介电常数的主要因素：        a. 介电常数与温度的关系介电常数与温度的关系        b. 介电常数与电场频率介电常数与电场频率 f 的关系的关系 四、固体电介质的介电常数四、固体电介质的介电常数 1. 1. 中性或弱极性固体电介质：中性或弱极性固体电介质：Ø只具有电子式极化和离子式极化，其介电常数较小。

只具有电子式极化和离子式极化，其介电常数较小Ø介电常数与温度之间的关系与介质密度与温度的关系很接近介电常数与温度之间的关系与介质密度与温度的关系很接近2. 2. 极性固体电介质：极性固体电介质：Ø介电常数都较大，一般为介电常数都较大，一般为3 3——6 6，甚至更大甚至更大Ø这类电介质的介电常数与温度的关系类似极性液体的规律这类电介质的介电常数与温度的关系类似极性液体的规律§§1.3 1.3 电介质的电导电介质的电导电介质的电导与金属的电导有本质上的区别电介质的电导与金属的电导有本质上的区别一一. 表征电介质导电性能的物理量表征电介质导电性能的物理量——电导率电导率                                                           （或：电阻率（或：电阻率             ））                                                        电导形式形式电导率率金属导体 （自由电子）电子子电导 很大 气体 液体 固体自由电子、正离子、负离子杂质电导、自身离解 离子离子杂质、离子 电导 很小 很大 二、影响介质电导的因素二、影响介质电导的因素(2)电场强度电场强度(1)温度温度       式中式中  A、、B——常数；常数；   T——绝对温度绝对温度 ；；     ——电导率。

电导率       温度升高时，液体介质的黏度降低，离子受电场力作用而温度升高时，液体介质的黏度降低，离子受电场力作用而移动时所受的阻力减小，离子的迁移率增大，使电导增大；另移动时所受的阻力减小，离子的迁移率增大，使电导增大；另一方面，温度升高时，液体介质分子热离解度增加，这也使电一方面，温度升高时，液体介质分子热离解度增加，这也使电导增大       所以在测量电介质的电导或绝缘电阻时，必须注意记录温所以在测量电介质的电导或绝缘电阻时，必须注意记录温度度§§1.4 1.4 电介质中的能量损耗电介质中的能量损耗    一一.电介质损耗的基本概念电介质损耗的基本概念              在电场的作用下，电介质由于电导引起的损在电场的作用下，电介质由于电导引起的损耗和有损极化（如偶极子极化、夹层极化等）引耗和有损极化（如偶极子极化、夹层极化等）引起的损耗，总称为电介质的起的损耗，总称为电介质的损耗损耗二二.  等效电路与相量图等效电路与相量图R3C1R2C2 i=i1+i2+i3i1i2i3uUδφ图中图中C1 代表介质的代表介质的无损极化（电子式无损极化（电子式和离子式极化），和离子式极化），C2 —R2 代表各种代表各种有损极化，而有损极化，而R3则则代表电导损耗。

代表电导损耗        介质损耗角介质损耗角 δ 为功率因数角为功率因数角 φ 的余角，其正切的余角，其正切 tgδ 又可称又可称为介质损耗因数，常用百分数（为介质损耗因数，常用百分数（%）来表示三三. . 简化等效电路与损耗简化等效电路与损耗UU～～IRCPUδφI                 P = U I cosφ = U IR= U IC tgδ = U2 ω Cp tgδ   式中式中 ω——电源角频率；电源角频率；         φ——功率因数角；功率因数角；         δ——介质损耗角介质损耗角第二章第二章 气体放电的物理过程气体放电的物理过程第一节第一节  气体中带电质点的产生和消失气体中带电质点的产生和消失第二节第二节  气体放电机理气体放电机理第三节第三节  电晕放电电晕放电第四节第四节  不均匀电场气隙的击穿不均匀电场气隙的击穿第五节第五节  雷电放电雷电放电第六节第六节  气隙的沿面放电气隙的沿面放电一一. .带电质点的产生带电质点的产生        气体中带电质点的来源有二：一是气体分子本身发生电气体中带电质点的来源有二：一是气体分子本身发生电离离(包括撞击电离，光电离、热电离等多种形式包括撞击电离，光电离、热电离等多种形式)；另一是气；另一是气体中的固体或液体金属发生表面电离。

体中的固体或液体金属发生表面电离   1.激励激励——在常态下，电子受外界因素影响由低能量级轨道在常态下，电子受外界因素影响由低能量级轨道上跃迁到高能量级轨道的现象称为上跃迁到高能量级轨道的现象称为激励激励   原子能级原子能级     以电子伏为单位以电子伏为单位                 1eV＝＝1V×1. 6×10-19C＝＝1.6×10-19J      原原子子在在外外界界因因素素作作用用下下，，其其电电子子跃跃迁迁到到能能量量较较高高的的状状态态，，所需能量称为激励能所需能量称为激励能We       激励状态恢复到正常状态时，辐射出相应能量的光子激励状态恢复到正常状态时，辐射出相应能量的光子     §§2.1 2.1 气体中带电质点的产生和消失气体中带电质点的产生和消失 2.原子电离：原子电离：电离是气体放电的首要前提电离是气体放电的首要前提     原原子子在在外外界界因因素素作作用用下下，，使使其其一一个个或或几几个个电电子子脱脱离离原原子子核核的束缚而形成自由电子和正离子的过程称为的束缚而形成自由电子和正离子的过程称为原子的电离原子的电离      电电离离过过程程所所需需要要的的能能量量称称为为电电离离能能Wi（（ev）），，也也可可用用电电离离电位电位Ui（（v））      几种气体和金属蒸汽的激励电位和电离电位：几种气体和金属蒸汽的激励电位和电离电位： 气体气体激励能激励能We (eV)电离能电离能Wi (eV)气体气体激励能激励能We (eV)电离能电离能Wi (eV)N2O2H26.17.911.215.612.515.4CO2H2OSF610.07.66.813.712.815.63.电离的几种形式电离的几种形式(1)光电离：光电离：光辐射引起的气体分子的电离过程。

光辐射引起的气体分子的电离过程     自然界、人为照射、自然界、人为照射、气体放电过程气体放电过程      频率为频率为ν的光子能量为的光子能量为W=hν 式中式中    h——普郎克常数普郎克常数=发生空间光电离的条件为发生空间光电离的条件为                       或者或者 式中式中    λ——光的波长，光的波长，m；；            c——光速光速                                         Wi ——气体的电离能，气体的电离能，eV      对所有气体来说，在可见光（对所有气体来说，在可见光（400—750nm）的作用）的作用下，一般是不能直接发生光电离的下，一般是不能直接发生光电离的 (2)撞击电离撞击电离        主要是电子碰撞游离主要是电子碰撞游离原因：原因：1.电子小，自由程长，可电子小，自由程长，可以加速到很大的速度以加速到很大的速度2.电子的质量小，可以加速到很大电子的质量小，可以加速到很大 产生条件产生条件 :      碰撞电离的形成与电场强度和平均自由行程的大小有关碰撞电离的形成与电场强度和平均自由行程的大小有关。

所以提高场强可以使碰撞电离加剧所以提高场强可以使碰撞电离加剧.（（3）热电离：）热电离：因气体热状态引起的电离过程因气体热状态引起的电离过程        在常温下，气体分子发生热电离的概率极小在常温下，气体分子发生热电离的概率极小 在高温下，例如发生电弧放电时，气体温度可达数千度，在高温下，例如发生电弧放电时，气体温度可达数千度，气体分子动能就足以导致发生明显的碰撞电离气体分子动能就足以导致发生明显的碰撞电离 高温下高能热辐射光子也能造成气体的电离高温下高能热辐射光子也能造成气体的电离         所以说热电离是气体在热状态下光电离和撞击电离的综合所以说热电离是气体在热状态下光电离和撞击电离的综合（（4）表面电离（阴极））表面电离（阴极）       电子从金属表面逸出需要一定的能量，称为电子从金属表面逸出需要一定的能量，称为逸出功逸出功主要发生在阴极，原因：阳极自由电子不会向气体中释放生在阴极，原因：阳极自由电子不会向气体中释放       主要有主要有4种形式：种形式：1. 正离子撞击阴极表面：正离子撞击阴极表面：通常正离子动能不大，可忽略，只有在通常正离子动能不大，可忽略，只有在它的势能等于或大于阴极材料逸出功两倍时，才能引起阴极表面它的势能等于或大于阴极材料逸出功两倍时，才能引起阴极表面电离，这个条件可满足。

电离，这个条件可满足2. 光电子发射：光电子发射： 高能辐射先照射阴极时，会引起光电子发射，高能辐射先照射阴极时，会引起光电子发射，其条件是光子的能量应大于金属的逸出功其条件是光子的能量应大于金属的逸出功3. 热电子发射：热电子发射： 金属中的电子在高温下也能获得足够的动能而金属中的电子在高温下也能获得足够的动能而从金属表面逸出，称为从金属表面逸出，称为热电子发射热电子发射在许多电子器件中常利用加在许多电子器件中常利用加热阴极来实现电子发射热阴极来实现电子发射4. 强场发射（冷发射）：强场发射（冷发射）：当阴极表面附近空间存在很强的电场时当阴极表面附近空间存在很强的电场时（（106V/cm数量级），也能时阴极发射电子常态下作用气隙击数量级），也能时阴极发射电子常态下作用气隙击穿完全不受影响；在高气压、压缩的高强度气体的击穿过程中会穿完全不受影响；在高气压、压缩的高强度气体的击穿过程中会起一定的作用；真空中更起着决定性作用起一定的作用；真空中更起着决定性作用       当电子与气体分子碰撞时，可能会发生电子与中性分子相结当电子与气体分子碰撞时，可能会发生电子与中性分子相结合而形成负离子的情况，这种过程成为合而形成负离子的情况，这种过程成为附着附着。

易于产生负离子的易于产生负离子的气体称为气体称为电负性气体电负性气体       这个过程有时需要放出能量，有时需吸收能量这个过程有时需要放出能量，有时需吸收能量       负离子的形成不会改变带电质点的数量，但却使自由电子数负离子的形成不会改变带电质点的数量，但却使自由电子数减少，因此对气体放电的发展起抑制作用或有助于提高气体减少，因此对气体放电的发展起抑制作用或有助于提高气体的耐电强度）的耐电强度）如SF6气体对电子有很强的亲和性，因此具有高气体对电子有很强的亲和性，因此具有高电气强度电气强度5）负离子的形成）负离子的形成二二. .带电质点在气体中的运动带电质点在气体中的运动1.自由行程长度自由行程长度        当气体中存在电场时，其中的带当气体中存在电场时，其中的带电粒子将具有复杂的运动轨迹，它们电粒子将具有复杂的运动轨迹，它们一方面与中性的气体粒子（原子或分一方面与中性的气体粒子（原子或分子）一样，进行着混乱子）一样，进行着混乱热运动热运动，另一，另一方面又将方面又将沿着电场作定向漂移沿着电场作定向漂移        各种粒子在空气中运动时都会不各种粒子在空气中运动时都会不断碰撞。

一个质点在每两次碰撞之间断碰撞一个质点在每两次碰撞之间自由通过的距离叫自由通过的距离叫自由行程长度自由行程长度       实际的自由行程长度是实际的自由行程长度是随机量随机量，，并有很大的并有很大的分散性       单位行程中的碰撞次数单位行程中的碰撞次数Z的倒数的倒数λ即为该粒子的即为该粒子的平均自由行程长度平均自由行程长度2.带电粒子的迁移率带电粒子的迁移率        带电离子虽然不可避免地要与气体分子不断地发生碰带电离子虽然不可避免地要与气体分子不断地发生碰撞，但在电场力的驱动下，仍将沿着电场方向漂移，其速撞，但在电场力的驱动下，仍将沿着电场方向漂移，其速度度u与场强与场强E其比例系数其比例系数k=u/E，称为，称为迁移率迁移率，它表示该带，它表示该带电粒子单位场强（电粒子单位场强（1V/m）下沿电场方向的漂移速度下沿电场方向的漂移速度 由于电子的平均自由行程长度比离子大得多，而电子由于电子的平均自由行程长度比离子大得多，而电子的质量比离子小得多更易加速，所以的质量比离子小得多更易加速，所以电子的迁移率远大电子的迁移率远大于离子1. 带电粒子在电场的驱动下作定向运动，在到达电极时，带电粒子在电场的驱动下作定向运动，在到达电极时，消消失于电极失于电极上而形成外电路中的电流；上而形成外电路中的电流；2.带电质点的扩散带电质点的扩散Ø    气体中带电粒子和中性粒子的运动还与粒子的浓度有关。

气体中带电粒子和中性粒子的运动还与粒子的浓度有关Ø    在热运动的过程中，粒子会从浓度较大的区域运动到浓度在热运动的过程中，粒子会从浓度较大的区域运动到浓度较小的区域，从而使每种粒子的浓度分布均匀化，这种物理较小的区域，从而使每种粒子的浓度分布均匀化，这种物理过程叫过程叫扩散扩散Ø    气压越低或温度越高，则扩散进行的越快气压越低或温度越高，则扩散进行的越快Ø    电子的热运动速度大、自由行程长度大，所以其扩散速度电子的热运动速度大、自由行程长度大，所以其扩散速度也要比离子快得多也要比离子快得多 三三. .带电质点的消失带电质点的消失373.带电质点的复合带电质点的复合 Ø正正离离子子和和负负离离子子或或电电子子相相遇遇，，发发生生电电荷荷的的传传递递而而互互相相中和、还原为分子的过程中和、还原为分子的过程Ø在在带带电电质质点点的的复复合合过过程程中中会会发发生生光光辐辐射射，，这这种种光光辐辐射射在一定条件下又可能成为导致电离的因素在一定条件下又可能成为导致电离的因素  Ø正正、、负负离离子子间间的的复复合合概概率率要要比比离离子子和和电电子子间间的的复复合合概概率大得多通常放电过程中离子间的复合更为重要率大得多。

通常放电过程中离子间的复合更为重要 Ø一一定定空空间间内内带带电电质质点点由由于于复复合合而而减减少少的的速速度度决决定定于于其其浓度浓度 气体放电：气体放电：气体中流通电流的各种形式击穿：击穿：当提高气体间隙上的外施电压而大搞一定数值后，电流突然剧增，从而气体失去绝缘性能，气体由绝缘突变为良导体沿面闪络：沿面闪络：击穿过程发生在气体和液体或气体与固体的交界面上如何选择合适绝缘距离如何提高气体间隙击穿电压气体绝缘要解决的问题气体绝缘要解决的问题§§2.2 2.2 气体放电机理气体放电机理                        根根据据气气体体压压强强、、电电源源功功率率、、电电极极形形状状等等因因素素的的不不同同，，击击穿穿后后气气体体放放电电可可具具有有多多种种不不同同形形式式利利用用放电管可以观察放电现象的变化放电管可以观察放电现象的变化 n辉光放电辉光放电n电弧放电电弧放电n火花放电火花放电n电晕放电电晕放电n刷状放电刷状放电一、气体放电的主要形式一、气体放电的主要形式 辉光辉光辉光辉光辉光辉光放电放电放电放电放电放电贯穿于整个通道的发光现象贯穿于整个通道的发光现象。

特点：气压不大，功率小，电流密度小，放电区占据整个空间特点：气压不大，功率小，电流密度小，放电区占据整个空间电弧电弧电弧电弧电弧电弧放电放电放电放电放电放电贯穿于两级的细长明亮通道贯穿于两级的细长明亮通道特点：较高气压下，电导很大，电压降低特点：较高气压下，电导很大，电压降低火花火花火花火花火花火花放电放电放电放电放电放电贯通两级的断续明亮的细火花贯通两级的断续明亮的细火花原因：电流突增，导致外回路阻抗上压降增大，放电间隙电压原因：电流突增，导致外回路阻抗上压降增大，放电间隙电压         降低，火花熄灭；外回路电压降低，放电间隙再形成火花降低，火花熄灭；外回路电压降低，放电间隙再形成火花电晕电晕电晕电晕电晕电晕放电放电放电放电放电放电极不均匀电场中，紧贴电极电场最强出出现的发光层极不均匀电场中，紧贴电极电场最强出出现的发光层特点：只在极不均匀电场中出现，且随电压升高发光层扩大特点：只在极不均匀电场中出现，且随电压升高发光层扩大刷状刷状刷状刷状刷状刷状放电放电放电放电放电放电电晕放电时，如继续升高电压，从电晕电极伸展出许多明亮电晕放电时，如继续升高电压，从电晕电极伸展出许多明亮放电通道。

放电通道放放电电主主要要形形式式二二. . 自持放电、非自持放电自持放电、非自持放电1. 非自持放电：非自持放电：外施电压小于外施电压小于U0时，间隙内虽有电流，但其数值时，间隙内虽有电流，但其数值甚小，通常远小于微安级，因此甚小，通常远小于微安级，因此气体本身的绝缘性能尚未被破坏气体本身的绝缘性能尚未被破坏,即间隙还未被击穿而且这时电即间隙还未被击穿而且这时电流要依靠外电离因素来维持，如流要依靠外电离因素来维持，如果取消外电离因素，那么电流也果取消外电离因素，那么电流也将消失 2. 自持放电：自持放电：当电压达到当电压达到U0后，后，气体中发生了强烈的电离，电流气体中发生了强烈的电离，电流剧增同时气体中电离过程只靠剧增同时气体中电离过程只靠电场的作用已可自行维持，而不电场的作用已可自行维持，而不再继续需要外电离因素了再继续需要外电离因素了1）） 在在OA阶段：阶段：间隙中的电流随着电压的升高而逐渐增间隙中的电流随着电压的升高而逐渐增加其原因在于电压上升，电场增加，带电质点的运动速加其原因在于电压上升，电场增加，带电质点的运动速度较快，复合的几率减小，故更多的带电质点落入到极板度较快，复合的几率减小，故更多的带电质点落入到极板间，所以电流上升。

间，所以电流上升2）） AB阶段：阶段：电流基本保持不变其原因在于，这是间隙电流基本保持不变其原因在于，这是间隙中几乎所有的带电质点都落入到了极板中，而外界电离因中几乎所有的带电质点都落入到了极板中，而外界电离因素单位时间内产生的自由电子数是一定的，所以电流并不素单位时间内产生的自由电子数是一定的，所以电流并不随电压的增加而增加随电压的增加而增加3）） BC阶段：阶段：电流随这电压的上升而上升此时出现了新电流随这电压的上升而上升此时出现了新的电离因素，因为此时的电压已经较高，在高场强下产生的电离因素，因为此时的电压已经较高，在高场强下产生了碰撞电离，产生了新的带电质点，所以电流增加了碰撞电离，产生了新的带电质点，所以电流增加4）） C阶段以后：阶段以后：电流急剧增加，这时由于电场强度很高，电流急剧增加，这时由于电场强度很高，间隙发生了击穿，放电达到了自持间隙发生了击穿，放电达到了自持三三. .汤森德气体放电理论汤森德气体放电理论Ø适用条件适用条件   低气压、低气压、  短间隙的电场中，即短间隙的电场中，即Ø理论要点理论要点      电子碰撞电离和正离子撞击阴极产生的金属表面电离电子碰撞电离和正离子撞击阴极产生的金属表面电离是使带电质点激增，并导致击穿的主要因素。

击穿电压大是使带电质点激增，并导致击穿的主要因素击穿电压大体上是体上是          的函数的函数.（一）电（一）电 子子 崩崩        外界电离因外界电离因子在阴极附近产子在阴极附近产生一个初始电子生一个初始电子如果空间的电场如果空间的电场强度足够大，该强度足够大，该电子在向阳极运电子在向阳极运动时就会引起碰动时就会引起碰撞电离，产生出撞电离，产生出一个新电子，初一个新电子，初始电子和新电子始电子和新电子继续向阳极运动，又会引起新的碰撞电离，产生出更多的电继续向阳极运动，又会引起新的碰撞电离，产生出更多的电子依次类推，电子数将按几何级数不断增多，象雪崩似的子依次类推，电子数将按几何级数不断增多，象雪崩似的发展发展,这种急剧增大的空间电流被称为这种急剧增大的空间电流被称为电子崩电子崩Ø引用三个系数来定量的反映三种因素的作用引用三个系数来定量的反映三种因素的作用(1)系数系数    ，表示一个电子由阴极到阳极每，表示一个电子由阴极到阳极每1cm路程中与气路程中与气体质点相碰撞所产生的自由电子数体质点相碰撞所产生的自由电子数(平均值平均值)2)系数系数     ，表示一个正离子由阳极到阴极每，表示一个正离子由阳极到阴极每1cm路程中与路程中与气体质点相碰撞所产生的自由电子数气体质点相碰撞所产生的自由电子数(平均值平均值)。

3)系数系数     ，表示一个正离子撞击到阴极表面时使阴极逸出，表示一个正离子撞击到阴极表面时使阴极逸出的自由电子数的自由电子数(平均值）平均值）            系数系数    和和     与气体的性质、密度及该处的电场强度与气体的性质、密度及该处的电场强度等因素有关等因素有关. ddxxn0nna（二）电子碰撞电离系数（二）电子碰撞电离系数αα       根据碰撞电离系数根据碰撞电离系数α的定义，的定义，可得可得分离变数并积分分离变数并积分 ，可得，可得均匀电场，均匀电场，α 不随不随 x 变化变化                     抵达阳极的电子数抵达阳极的电子数1. α1. α过程引起的电流过程引起的电流         将将                   的两边都乘以电子电荷及电极的面积，得的两边都乘以电子电荷及电极的面积，得到相应的电子电流增长的规律为：到相应的电子电流增长的规律为：        式中，式中， ------外电离因素引起的起始光电流；外电离因素引起的起始光电流；则外回路中的电流为：则外回路中的电流为：●对上式的分析：对上式的分析：①①在仅有在仅有α 过程时，若过程时，若           ，，则则           。

也即去掉外电离因也即去掉外电离因素，放电随即停止，该放电是非自持放电素，放电随即停止，该放电是非自持放电②②在在α不变的情况下（电极间的电场和气体的状态不变），则不变的情况下（电极间的电场和气体的状态不变），则电极间的电流与极间距离为指数关系电极间的电流与极间距离为指数关系（三）（三）γγ过程过程Ø β系数：一个正离子沿着电场方向行经系数：一个正离子沿着电场方向行经1厘米长度，平均厘米长度，平均发生的碰撞电离次数因而和电子相比，正离子在间隙中发生的碰撞电离次数因而和电子相比，正离子在间隙中造成的空间电离过程造成的空间电离过程(β 过程过程)不可能具有显著的作用不可能具有显著的作用Ø正正离离子子在在间间隙隙中中造造成成的的空空间间电电离离过过程程不不可可能能具具有有显显著著的作用 Ø正正离离子子向向阴阴极极移移动动，，依依靠靠它它所所具具有有的的动动能能及及位位能能，，在在撞撞击击阴阴极极时时能能引引起起表表面面电电离离，，使使阴阴极极释释放放出出自自由由电电子子来来  γ系数：一个正离子撞击阴极表面产生的二次自由电子系数：一个正离子撞击阴极表面产生的二次自由电子数数量             上述产生的二次电子同样可引起气体空间的电离。

上述产生的二次电子同样可引起气体空间的电离γ过程：过程：  Ø影响系数的因素影响系数的因素  ①①和电极材料的逸出功有关，也即与电极材料及其表面的状和电极材料的逸出功有关，也即与电极材料及其表面的状态有关  ②②与与E/P有关，因为离子和光子的动能决定于有关，因为离子和光子的动能决定于E/P,因而有：因而有：          但在工程实际中在击穿电压的计算中，但在工程实际中在击穿电压的计算中， γ一般看作为常一般看作为常数，因为击穿电压对数，因为击穿电压对 γ的反映不灵敏的反映不灵敏从阴极飞出从阴极飞出n0个电子，到达阳极后，电子数将增加为个电子，到达阳极后，电子数将增加为 正离子数正离子数正离子到达阴极，从阴极电离出的电子数正离子到达阴极，从阴极电离出的电子数         如果电压如果电压( 电场强度电场强度 ）足够大，初始电子崩中的正离子能）足够大，初始电子崩中的正离子能在阴极上产生出来的在阴极上产生出来的新电子数等于或大于新电子数等于或大于n0，那么即使除去外，那么即使除去外界电离因子的作用放电也不会停止，即放电仅仅依靠已经产生界电离因子的作用放电也不会停止，即放电仅仅依靠已经产生出来的电子和正离子（它们的数目取决于电场强度）就能维持出来的电子和正离子（它们的数目取决于电场强度）就能维持下去，这就变成了下去，这就变成了自持放电自持放电。

        若正离子撞击到阴极表面时产生出若正离子撞击到阴极表面时产生出来的二次电子数大于等于起始电子数来的二次电子数大于等于起始电子数n0,那么放电可以自持，即那么放电可以自持，即自持放电条件自持放电条件为为（四）自持放电条件（四）自持放电条件        在不均匀电场中，各点的电场强度在不均匀电场中，各点的电场强度E不同，所以各处的不同，所以各处的α 值也不同，在这中条件下，上面的自持条件应改写成：值也不同，在这中条件下，上面的自持条件应改写成：外界电离因子外界电离因子阴极表面电离阴极表面电离气体空间电离气体空间电离气体中的气体中的自由电子自由电子在电场中加速在电场中加速碰撞电离碰撞电离   电子崩电子崩（（α）过程）过程阴极表面阴极表面二次发射二次发射   (γ过程）过程）正离子正离子图图 2-1 低气压、短气隙情况下气体的放电过程低气压、短气隙情况下气体的放电过程 （五）（五）击穿电压、巴申（击穿电压、巴申（帕邢帕邢）定律）定律可以得到：可以得到： 也即：也即：  注意：上式中，需取两次对数，因此注意：上式中，需取两次对数，因此Ub对对γ的变化不敏感，的变化不敏感，这就是这就是γ可取为常数的原因。

可取为常数的原因Ub(kV)图图2-2    均匀电场中空气的均匀电场中空气的帕邢帕邢曲线曲线0.10.20.30.51     2   3   5    10    20 30 50  100     300     100050201010.3520.20.1 0.5330δЅ巴申定理：巴申定理：意义：意义：均匀电场中间隙的击穿电压不仅与气压有关还与间隙的距离有关，均匀电场中间隙的击穿电压不仅与气压有关还与间隙的距离有关，            是两者乘积的函数是两者乘积的函数分析：分析：1.当当  不变的时候，提高气压或降低气压到真空都能提不变的时候，提高气压或降低气压到真空都能提高气隙的击穿电压高气隙的击穿电压            2.当当S不变的时候，气体的相对密度不变的时候，气体的相对密度    增大或减小的时候增大或减小的时候,击穿电压增大；击穿电压增大；            3.在均匀的电场中，击穿电压在均匀的电场中，击穿电压     与气体的相对密度与气体的相对密度    、、极间距离极间距离S的积有函数关系，只要的积有函数关系，只要      的乘积不变，的乘积不变，    也就不变也就不变.物理解释：物理解释：        假设假设S保持不变，当气体密度保持不变，当气体密度 δ 增大时，电子的平均自由行增大时，电子的平均自由行程缩短了，相邻两次碰撞之间，电子积聚到足够动能的几率减程缩短了，相邻两次碰撞之间，电子积聚到足够动能的几率减小了，故小了，故      必然增大。

反之，当成到减小时，电子在碰撞前积必然增大反之，当成到减小时，电子在碰撞前积聚到足够动能的几率虽然增大了，但气体很稀薄，电子在走完聚到足够动能的几率虽然增大了，但气体很稀薄，电子在走完全程中与气体分子相撞的总次数却减到很小全程中与气体分子相撞的总次数却减到很小 ，所以，所以       也会增也会增大应用：应用：采用高真空和高气压可提高间隙的击穿电压采用高真空和高气压可提高间隙的击穿电压        在这两者之间，总有一个在这两者之间，总有一个    值对造成撞击游离最有利，值对造成撞击游离最有利，此时此时      最小．同样，可假设最小．同样，可假设    保持不变保持不变 S值增大时，欲值增大时，欲得一定的场强，电压必须增大当得一定的场强，电压必须增大当S值减到过小时，场强虽值减到过小时，场强虽大增，但电于在走完全程中所遇到的撞击次数己减到很小．大增，但电于在走完全程中所遇到的撞击次数己减到很小．故要求外加电压增大，才能击穿这两者之间，也总有一个故要求外加电压增大，才能击穿这两者之间，也总有一个S的值对造成撞击游离最有利，此时的值对造成撞击游离最有利，此时     最小适用范围：适用范围：气压较低、气压较低、δЅ值较小，值较小，        δЅ过小或过大，放电机理将出现变化，汤逊理论就不过小或过大，放电机理将出现变化，汤逊理论就不适用了。

适用了不均匀的电场中，该理论也不适用不均匀的电场中，该理论也不适用       电力工程上经常接触到的是气压较高的情况〔从一个大电力工程上经常接触到的是气压较高的情况〔从一个大气压到数十个大气压气压到数十个大气压)，间隙距离通常也很大间隙距离通常也很大Pd很大时很大时，，气体击穿的很多实验现象也都无法在汤逊理论的范围内加气体击穿的很多实验现象也都无法在汤逊理论的范围内加以解释两者间的主要差异可概述如下以解释两者间的主要差异可概述如下：：（六）（六）汤逊放电理论的适用范围汤逊放电理论的适用范围1、、放电外形放电外形        根据汤逊理论，气体放电应在整个间隙中均匀连续地发展根据汤逊理论，气体放电应在整个间隙中均匀连续地发展.低气压下气体放电发光区确实占据了整个电极空间，如辉光放低气压下气体放电发光区确实占据了整个电极空间，如辉光放电但大气压力下气体击穿时出现的却是电但大气压力下气体击穿时出现的却是带有分枝的明亮细通带有分枝的明亮细通道道2、、放电时间放电时间        根据汤逊理论，间隙完成击穿，需要好几次这样的循环根据汤逊理论，间隙完成击穿，需要好几次这样的循环:形形成电子崩，崩中正离子到达阴极造成二次电子，这些电子重又成电子崩，崩中正离子到达阴极造成二次电子，这些电子重又形成更多的电子崩。

由正离子的迁移率可以计算出完成击穿所形成更多的电子崩由正离子的迁移率可以计算出完成击穿所需的时间，即所谓放电时间这样计算得到的放电时间和低气需的时间，即所谓放电时间这样计算得到的放电时间和低气压下的放电时间比较一致，压下的放电时间比较一致，但比火花放电时的放电时间实侧值但比火花放电时的放电时间实侧值要大得多要大得多3、、击穿电压击穿电压         δЅ值较小时，选择适当的下值，根据汤逊自持放电条件值较小时，选择适当的下值，根据汤逊自持放电条件求得的击穿压和实验值比较一致求得的击穿压和实验值比较一致         δЅ值很大时，如仍采用原来的值，值很大时，如仍采用原来的值，则击穿电压计算值和则击穿电压计算值和实验值将有很大出入实验值将有很大出入4、、阴极材料的影响阴极材料的影响         根据汤逊理论，阴极材料的性质在击穿过程中应起一定作根据汤逊理论，阴极材料的性质在击穿过程中应起一定作用实验表明，低气压下阴极材料对击穿电压有一定影响，用实验表明，低气压下阴极材料对击穿电压有一定影响，但但大气压力下空气中实测得到的击穿电压却和阴极材料无关大气压力下空气中实测得到的击穿电压却和阴极材料无关。

 基于以上的原因提出了流注放电理论：基于以上的原因提出了流注放电理论：        由此可见汤逊理论只适用于一定的由此可见汤逊理论只适用于一定的δЅ范围通常认为，范围通常认为，空气中空气中                         ，击穿过程就将发生改变，不能用汤逊，击穿过程就将发生改变，不能用汤逊理论来说明了理论来说明了        高电压技术面对的往往是高气压长气隙的情况汤逊理论高电压技术面对的往往是高气压长气隙的情况汤逊理论并不适用，应当用流注理论解释，适用条件为：并不适用，应当用流注理论解释，适用条件为：        流柱理论也是以实验为基础的，流柱理论也是以实验为基础的，影响因素主要有以下几方面：影响因素主要有以下几方面： 1. 空间电荷对原有电场的影响空间电荷对原有电场的影响        电子崩的头部集中着大部分的正离电子崩的头部集中着大部分的正离子和几乎全部电子原有均匀场强在电子和几乎全部电子原有均匀场强在电子崩前方和尾部处都增强了，在这两个子崩前方和尾部处都增强了，在这两个强场区中间出现了一个电场强度很小但强场区中间出现了一个电场强度很小但电子和正离子浓度却最大的区域，使此电子和正离子浓度却最大的区域，使此处产生强烈的复合并发射出许多光子，处产生强烈的复合并发射出许多光子，成为引发新的空间光电离的辐射源。

成为引发新的空间光电离的辐射源x(a)(b)EE0dE0四四. .流注理论流注理论        上面所说的辐射源向气上面所说的辐射源向气隙空间各处发射光子而引起隙空间各处发射光子而引起光电离如果光子位于强场光电离如果光子位于强场区，二次电子崩将以更大得区，二次电子崩将以更大得多的电离强度向阳极发展，多的电离强度向阳极发展，或汇入崩尾这些电离强度或汇入崩尾这些电离强度和发展速度远大于初始电子和发展速度远大于初始电子崩的新放电区（二次电子崩）崩的新放电区（二次电子崩）以及它们不断汇入初崩通道以及它们不断汇入初崩通道的过程被称为的过程被称为流柱        2. 空间光电离的作用空间光电离的作用        图图2-3  流柱形成过程流柱形成过程(a)(b)(c)（一）（一）研究方法及实验现象研究方法及实验现象1.研究方法：研究方法：利用电离室进行研究利用电离室进行研究2. 实验现象：实验现象：       电子崩在空气中的发展速度约为电子崩在空气中的发展速度约为                  厘米厘米/秒       这个新出现的电离特强的放电区这个新出现的电离特强的放电区域称为流注，它迅速由阳极向阴极发域称为流注，它迅速由阳极向阴极发展，故称为正流注。

正流注的发展速展，故称为正流注正流注的发展速度较同样条件下电子崩的发展速度要度较同样条件下电子崩的发展速度要大一个数量级大一个数量级(                       厘米厘米/秒秒)它的发展过程如图它的发展过程如图2-17所示当流所示当流注贯通整个间隙后，回路中电流大增，注贯通整个间隙后，回路中电流大增，通道中电离更为增强，间隙就被击穿通道中电离更为增强，间隙就被击穿火花击穿时，明亮的火花通道就是这火花击穿时，明亮的火花通道就是这样形成的样形成的         由实验可知，由实验可知，电子崩是沿着电力线直电子崩是沿着电力线直线地发展的，而流注却线地发展的，而流注却会出现曲折的分支会出现曲折的分支;电子崩可以同时有多个电子崩可以同时有多个互不影响地向前发展，互不影响地向前发展，但流注却不然，当某个但流注却不然，当某个流注由于偶然的原因向流注由于偶然的原因向前发展得更快时，其周围的流注会受到抑制这样，火花击穿途径前发展得更快时，其周围的流注会受到抑制这样，火花击穿途径就具有细通道的形式，并带有分支，而不是模糊的一片了就具有细通道的形式，并带有分支，而不是模糊的一片了        若间隙上电压比击穿电压高很多，也观察到负流注若间隙上电压比击穿电压高很多，也观察到负流注(或阴极流或阴极流注注)的形成。

这时电子崩在间隙中经过很短一段距离后，立刻转入的形成这时电子崩在间隙中经过很短一段距离后，立刻转入流注阶段，流注随即迅速向阳极发展负流注的发展速度约流注阶段，流注随即迅速向阳极发展负流注的发展速度约                          厘米厘米/秒，即比正流注要稍低一些秒，即比正流注要稍低一些        根据上述实验结果可以知道，间隙的放电过程先从根据上述实验结果可以知道，间隙的放电过程先从电子崩电子崩开始，开始，然后电子崩转为然后电子崩转为流注流注，从而实现击穿从而实现击穿（二）电子崩对电场的畸变作用（二）电子崩对电场的畸变作用1. 电子的迁移速度比正离子的要大两个数量级电子的迁移速度比正离子的要大两个数量级，，出现了大量的空间电荷，崩头最前面集中着电子出现了大量的空间电荷，崩头最前面集中着电子,其后直到尾部则是正离子，而其外形则好似球头其后直到尾部则是正离子，而其外形则好似球头的锥体2. 当电子崩发展到足够程度后，空间电荷将使外当电子崩发展到足够程度后，空间电荷将使外电场明显畸变，大大加强了崩头及崩尾的电场而电场明显畸变，大大加强了崩头及崩尾的电场而削弱了崩头内正、负电荷区域之间的电场削弱了崩头内正、负电荷区域之间的电场。

3. 崩头前后，电场明显增强，有利于发生分子和崩头前后，电场明显增强，有利于发生分子和离子的激励现象，当它们从激励状态回复到正常离子的激励现象，当它们从激励状态回复到正常状态时，就将放射出光子崩头内部正、负电荷状态时，就将放射出光子崩头内部正、负电荷区域之间电场大大削弱，则有助于发生复合过程区域之间电场大大削弱，则有助于发生复合过程,同样也将发射出光子同样也将发射出光子        当外电场相对较弱时，这些过程不很强烈当外电场相对较弱时，这些过程不很强烈, 不不致引起什么新的现象电子崩经过整个电极间隙致引起什么新的现象电子崩经过整个电极间隙后，电子进入阳极，正离子也逐渐在阴极上发生后，电子进入阳极，正离子也逐渐在阴极上发生中和而失去其电荷电子崩消失中和而失去其电荷电子崩消失，，放电没有转入放电没有转入自持但当外电场自持但当外电场很很强，达到击穿场强时，情况强，达到击穿场强时，情况就起了质的变化，电子崩头部就开始形成流注了就起了质的变化，电子崩头部就开始形成流注了.（三（三) )流注的形成，自持放电条件流注的形成，自持放电条件1. 正流注的形成正流注的形成1）外电离因素从阴极释放出的电子向阳极运动，形成电子崩。

外电离因素从阴极释放出的电子向阳极运动，形成电子崩2）随着电子崩向前发展，其头部的电离过程越来越强烈当）随着电子崩向前发展，其头部的电离过程越来越强烈当电子崩走完整个间隙后，头部空电子崩走完整个间隙后，头部空间间电荷密度已如此之大，以电荷密度已如此之大，以致大大加强了尾部的电场，并向周围放射出大量光子致大大加强了尾部的电场，并向周围放射出大量光子3）这些光子引起了空间光电离，新形成的光电子被主电子崩）这些光子引起了空间光电离，新形成的光电子被主电子崩头部的正空间电荷所吸引，在受到畸变而加强了的电场中头部的正空间电荷所吸引，在受到畸变而加强了的电场中,又又激烈地造成了新的电子崩，称为激烈地造成了新的电子崩，称为二次电子崩二次电子崩二次电子崩向二次电子崩向主电子崩主电子崩汇合汇合，其头部的电子进入主电子崩头部的正空间电，其头部的电子进入主电子崩头部的正空间电荷区荷区(主电子崩的电子已大部进入阳极了主电子崩的电子已大部进入阳极了)，由于这里电场强，由于这里电场强度较小，电子大多形成负离子大量的正、负带电质点构成度较小，电子大多形成负离子大量的正、负带电质点构成了等离子体了等离子体.，这就是所谓正流注，这就是所谓正流注 。

4）流注通道导电性良好，其头部又是二次电子崩形成的）流注通道导电性良好，其头部又是二次电子崩形成的正正电荷电荷，因此流注头部前方出现了很强的电场同时，由于，因此流注头部前方出现了很强的电场同时，由于很多二次电子崩汇集的结果，流注头部电离过程蓬勃发展，很多二次电子崩汇集的结果，流注头部电离过程蓬勃发展，向周围放射出大量光子，继续引起空间光电离于是在流向周围放射出大量光子，继续引起空间光电离于是在流注前方出现了注前方出现了新的二次电子崩新的二次电子崩，它们被吸引向流注头部，，它们被吸引向流注头部，从而延长了流注通道从而延长了流注通道这样，流注不断向阴极推进流注不断向阴极推进，且随，且随着流注接近阴极，其头部电场越来越强，因而其发展也越着流注接近阴极，其头部电场越来越强，因而其发展也越来越快5）当流注发展到阴极后，整个间隙就被电导良好的等离子）当流注发展到阴极后，整个间隙就被电导良好的等离子通道所贯通，于是间隙的击穿完成，如图通道所贯通，于是间隙的击穿完成，如图2-19(f)所示2.负流注的形成负流注的形成●形成条件：如果外施电压比击形成条件：如果外施电压比击穿电压高，则电子崩不需经过整穿电压高，则电子崩不需经过整个间隙，其头部电离程度已足于个间隙，其头部电离程度已足于形成流注了，流注形成后，向阳形成流注了，流注形成后，向阳极发展，所以称为负流。

极发展，所以称为负流●注意：负流注发展中，由于电注意：负流注发展中，由于电子的运动受到电子崩留下的正电子的运动受到电子崩留下的正电荷的牵制所以其发展速度较正荷的牵制所以其发展速度较正流注的要小当流注贯通整个间流注的要小当流注贯通整个间隙后，击穿就完成了隙后，击穿就完成了        出现流柱后放电便获得独立继续发展的能力，而不在出现流柱后放电便获得独立继续发展的能力，而不在依赖外界电离因子的作用可见依赖外界电离因子的作用可见出现流柱的条件也就是自持出现流柱的条件也就是自持放电条件放电条件（四（四) )流注理论对流注理论对pdpd很大时放电现象的解释很大时放电现象的解释 1．放电外形．放电外形     Pd很大时，放电具有通道形式很大时，放电具有通道形式              流注出现后，对周围空间内的电场有屏蔽作用；流注出现后，对周围空间内的电场有屏蔽作用；             当当某某个个流流注注由由于于偶偶然然原原因因发发展展更更快快时时，，将将抑抑制制其其它它流流注注的的形形成成和和发发展展，，并并且且随随着着流流注注向向前前推推进进而而越越来来越强烈；越强烈；             二二次次电电子子崩崩在在空空间间的的形形成成和和发发展展带带有有统统计计性性，，所所以火花通道常是曲折的，并带有分枝；以火花通道常是曲折的，并带有分枝；             电电子子崩崩不不致致影影响响到到邻邻近近空空间间内内的的电电场场，，不不会会影影响响其其它它电电子子崩崩的的发发展展，，因因此此汤汤逊逊放放电电呈呈连连续续一一片片-辉辉光光放电。

放电2．放电时间．放电时间              光光子子以以光光速速传传播播，，所所以以流流注注发发展展速速度度极极快快，，这这就就可以说明可以说明pd很大时放电时间特别短的现象很大时放电时间特别短的现象3．阴极材料的影响．阴极材料的影响 根根据据流流注注理理论论，，维维持持放放电电自自持持的的是是空空间间光光电电离离，，而而不不是是阴阴极极表表面面的的电电离离过过程程，，这这可可说说明明为为何何很很大大Pd下下击穿电压和阴极材料基本无关了击穿电压和阴极材料基本无关了一一. .基本物理过程基本物理过程Ø在极不均匀电场中，最大场强与平均场强相差很大，以至在极不均匀电场中，最大场强与平均场强相差很大，以至当外加电压及其平均场强还较低的时候，当外加电压及其平均场强还较低的时候，电极曲率半径电极曲率半径较小较小处附近的处附近的局部场强已很大局部场强已很大Ø在这在这局部强场区中，产生强烈的游离局部强场区中，产生强烈的游离，但由于离电极稍远，但由于离电极稍远处场强已大为减小，所以，此游离区不可能扩展到很大，只处场强已大为减小，所以，此游离区不可能扩展到很大，只能局限在此电极附近的强场范围内。

能局限在此电极附近的强场范围内Ø拌随着游离而存在的拌随着游离而存在的复合和反激励复合和反激励，发出大量的，发出大量的光辐射光辐射，，使在黑暗中可以看到在该电极附近空间发出使在黑暗中可以看到在该电极附近空间发出蓝色的晕光蓝色的晕光，这，这就是电晕就是电晕§§2.3 2.3 电晕放电电晕放电1.外观特征：外观特征：      电极附近空间发出蓝色的晕光电极附近空间发出蓝色的晕光——电晕电晕2.外加电压增大，电晕区也随之扩大，放电电流也增大（由外加电压增大，电晕区也随之扩大，放电电流也增大（由微安级到毫安级），但气隙总的来看，微安级到毫安级），但气隙总的来看，还保持着绝缘状还保持着绝缘状态，还没有被击穿态，还没有被击穿3. 电晕放电是极不均匀电场所特有的一种自持放电形式电晕放电是极不均匀电场所特有的一种自持放电形式              它可以是极不均匀电场气隙击穿的第一个阶段，也它可以是极不均匀电场气隙击穿的第一个阶段，也可以是长期存在的稳定的放电形式，它与其他的形式的可以是长期存在的稳定的放电形式，它与其他的形式的放电有着本质的区别放电有着本质的区别二二. . 电晕放电效应电晕放电效应1. 伴随着游离、复合、激励、反激励等过程而有声、光、伴随着游离、复合、激励、反激励等过程而有声、光、热等效应，会有热等效应，会有能量损耗能量损耗。

2. 在尖端或电极的某些突出处，电子和离子在局部强场的在尖端或电极的某些突出处，电子和离子在局部强场的驱动下高速运动，与气体分子交换动量，形成驱动下高速运动，与气体分子交换动量，形成“电风电风”当电极固定得刚性不够时，气体对当电极固定得刚性不够时，气体对“电风电风”的反作用力会的反作用力会使电晕极振动或转动使电晕极振动或转动3. 电晕会产生高频脉冲电流，其中还包含着许多高次谐波电晕会产生高频脉冲电流，其中还包含着许多高次谐波,这会造成这会造成对无线电的干扰对无线电的干扰4. 电晕产生的化学反映产物电晕产生的化学反映产物具有强烈的氧化和腐蚀作用具有强烈的氧化和腐蚀作用，，所以，电晕是促使有机绝缘老化的重要因素所以，电晕是促使有机绝缘老化的重要因素5. 电晕还可能电晕还可能产生超过环保标准的噪声产生超过环保标准的噪声，对人们会造成生，对人们会造成生理、心理的影响理、心理的影响三、消除电晕措施三、消除电晕措施       最根本的途径就是设法限制和降低导线（导体）的表最根本的途径就是设法限制和降低导线（导体）的表面电场强度面电场强度1. 采用分裂导线，使等值曲率半径增大采用分裂导线，使等值曲率半径增大。

2. 改进电极的形状，增大电极的曲率半径，使表面光滑改进电极的形状，增大电极的曲率半径，使表面光滑四、电晕效应有利的方面四、电晕效应有利的方面1. 电晕可削弱输电线上雷电冲击或操作冲击波的幅值和陡电晕可削弱输电线上雷电冲击或操作冲击波的幅值和陡度；度；2. 利用电晕放电来改善电场分布；利用电晕放电来改善电场分布；3. 利用电晕原理制造除尘器、静电涂喷装置、臭氧发生器利用电晕原理制造除尘器、静电涂喷装置、臭氧发生器等§§2.4 2.4 不均匀电场气隙的击穿不均匀电场气隙的击穿        极不均匀电场中的放电存在明显的极不均匀电场中的放电存在明显的极性效应极性效应在两个电极几何形状不同的场合极性取决于曲率半径较小的个电极几何形状不同的场合极性取决于曲率半径较小的那个电极的电位符号，几何形状相同则取决于不接地的那个电极的电位符号，几何形状相同则取决于不接地的那个电极上的电位符号那个电极上的电位符号       下面以最不均匀的下面以最不均匀的“棒棒—板板”气隙为例，从流注理气隙为例，从流注理论的概念出发，说明放电发展过程的极性效应论的概念出发，说明放电发展过程的极性效应E0(c)Ecom=E0+EqE0EEqx(a)(b)正极性正极性( (一一) )非自持放电阶段非自持放电阶段1. 当棒为正极性时当棒为正极性时        在在棒棒极极附附近近，，积积聚聚起起正正空空间间电电荷荷，，减减少少了了紧紧贴贴棒棒极极附附近近的的电电场场，，而而略略微微加加强强了了外外部部空空间间的的电电场场，，棒棒极极附附近近难难以以造造成成流流注注，，使使得得自自持持放放电电、、即即电电晕晕放放电难以形成电难以形成 。

一、短气隙的击穿一、短气隙的击穿Ecom=E0+Eq++ Eq-(c) E0EEq+x(a)(b)Eq- E0负极性负极性2. 当棒为负极性时当棒为负极性时        电电子子崩崩中中电电子子离离开开强强电电场场区区后后，，不不再再引引起起电电离离，，正正离离子子逐逐渐渐向向棒棒极极运运动动，，在在棒棒极极附附近近出出现现了了比比较较集集中中的的正正空空间间电荷，使电场畸变电荷，使电场畸变        棒棒极极附附近近的的电电场场得得到到增增强强，，因因而而自自持持放放电电条条件件就就易易于于得得到到满满足足、、易易于于转转入入流流注注而而形形成成电电晕放电76（二）流注发展阶段（二）流注发展阶段    1. 当棒具有正极性时当棒具有正极性时            流注等离子体头部的正电荷流注等离子体头部的正电荷减弱等离子体中的电场，而加强减弱等离子体中的电场，而加强其头部电场（曲线其头部电场（曲线2））           电场加强的流注头部前方产电场加强的流注头部前方产生新电子崩，其电子吸引入流注生新电子崩，其电子吸引入流注头部正电荷区内，加强并延长流头部正电荷区内，加强并延长流注通道，其尾部的正离子构成流注通道，其尾部的正离子构成流注头部的正电荷注头部的正电荷            流注及其头部的正电荷使强流注及其头部的正电荷使强电场区更向前移（曲线电场区更向前移（曲线3），促），促进流注通道进一步发展，逐渐向进流注通道进一步发展，逐渐向阴极推进。

阴极推进77   2. 当棒具有负极性时当棒具有负极性时             棒棒极极的的强强电电场场区区产产生生大大量量的的电电子子崩崩，，汇汇入入围围绕绕棒棒极极的的正正空空间间电电荷荷，，等等离离子子体体层层呈呈扩扩散散状分布，削弱前方电场状分布，削弱前方电场(曲线曲线2)             在在相相当当一一段段电电压压升升高高的的范范围围内内，，电电离离只只在在棒棒极极和和等等离离子子体层外沿之间的空间内发展；体层外沿之间的空间内发展；             等等离离子子体体层层前前方方电电场场足足够够强强后后，，发发展展新新电电子子崩崩，，其其正正电电荷荷加加强强等等离离子子体体层层前前沿沿的的电电场场，，形形成成了大量二二次次电电子子崩崩，，汇汇集集起起来来后后使使得得等等离离子子体体层层向向阳阳极极推进结论：结论： （（1））             （（2）） 二、长气隙的击穿二、长气隙的击穿      气隙较长时，流注往往不能一次贯穿整个气隙，而出气隙较长时，流注往往不能一次贯穿整个气隙，而出现逐级推进的现逐级推进的先导放电先导放电现象      长间隙的放电过程：电晕放电长间隙的放电过程：电晕放电——先导放电先导放电——主放主放电电——整个气隙被击穿。

整个气隙被击穿流注根部温流注根部温度升高度升高热电离过热电离过程程先导先导通道通道电离加强，更为明亮电离加强，更为明亮电导增大电导增大轴向场强更低轴向场强更低发展速度更快发展速度更快长空气间隙的平均击穿场强远低于短间隙长空气间隙的平均击穿场强远低于短间隙          一、沿面放电的一般概念一、沿面放电的一般概念      一切导体都要靠固体绝缘装置（各类绝缘子）固定，这些一切导体都要靠固体绝缘装置（各类绝缘子）固定，这些固体绝缘装置还起着电气绝缘的作用它们丧失绝缘功能有两固体绝缘装置还起着电气绝缘的作用它们丧失绝缘功能有两种可能，：一是种可能，：一是固体介质本身的击穿固体介质本身的击穿二是沿着固体介质表面沿着固体介质表面发生闪落发生闪落电力系统的外绝缘一般都是自恢复绝缘，绝缘子闪电力系统的外绝缘一般都是自恢复绝缘，绝缘子闪落或空气间隙击穿后，它们的绝缘性能很快自动恢复落或空气间隙击穿后，它们的绝缘性能很快自动恢复        实验表明：实验表明：沿固体表面的闪落电压不但比固体介质本身的沿固体表面的闪落电压不但比固体介质本身的击穿电压低得多，而且也比极间距离相同的纯气隙的击穿电压击穿电压低得多，而且也比极间距离相同的纯气隙的击穿电压低不少。

低不少可见一个固体绝缘装置的实际耐压能力取决与沿面闪可见一个固体绝缘装置的实际耐压能力取决与沿面闪落电压在确定输电线路和变电所外绝缘的绝缘水平时，沿面落电压在确定输电线路和变电所外绝缘的绝缘水平时，沿面闪落电压起着决定性作用在表面潮湿污染的情况下，沿面闪闪落电压起着决定性作用在表面潮湿污染的情况下，沿面闪落电压会更低落电压会更低 §§2.6 2.6 沿面放电和污闪事故沿面放电和污闪事故（（1）平行：）平行：         固体介质处于均匀电场中，且界固体介质处于均匀电场中，且界面与电力线平行，这种情况在工程中面与电力线平行，这种情况在工程中比较少见，但实际结构中会遇到固体比较少见，但实际结构中会遇到固体处于稍不均匀电场中、且界面与电力处于稍不均匀电场中、且界面与电力线大致平行的情况此时的沿面放电线大致平行的情况此时的沿面放电特性与均匀电场的情况有些相似特性与均匀电场的情况有些相似E        固体介质与气体介质交界面上的电场分布状况对沿面放电固体介质与气体介质交界面上的电场分布状况对沿面放电特性有很大影响界面电场分布可分为典型三种情况特性有很大影响界面电场分布可分为典型三种情况。

二、沿面放电的类型二、沿面放电的类型        （（2）强法线：）强法线：        固体介质处于极不均匀电场中，且界固体介质处于极不均匀电场中，且界面电场的垂直分量面电场的垂直分量  En  比平行于表面的切比平行于表面的切线分量线分量  Et  大得多如右上图大得多如右上图EtEnE（（3）弱法线：）弱法线：         固体介质处于极不均匀电场中，但大固体介质处于极不均匀电场中，但大部分分界面上的电场切线分量部分分界面上的电场切线分量  Et  大于垂直大于垂直分量分量 En  EtEnE        （（1）固体介质与电极表面接触不良，存在小气隙小）固体介质与电极表面接触不良，存在小气隙小气隙中的电场强度很大，首先发生放电，所产生的带电粒气隙中的电场强度很大，首先发生放电，所产生的带电粒子沿固体介质表面移动，畸变了原有电场子沿固体介质表面移动，畸变了原有电场        （（2）大气的湿度影响大气中的潮气吸附在固体介质）大气的湿度影响大气中的潮气吸附在固体介质表面形成水膜，其中的离子受电场的驱动而沿着介质表面表面形成水膜，其中的离子受电场的驱动而沿着介质表面移动，降低了闪落电压。

与固体介质吸附水分的性能也有移动，降低了闪落电压与固体介质吸附水分的性能也有关        （（3）固体介质表面电阻的不均匀和表面的粗糙不平也）固体介质表面电阻的不均匀和表面的粗糙不平也会造成沿面电场畸变会造成沿面电场畸变三、沿面放电电压低的原因、影响因素及提高方法三、沿面放电电压低的原因、影响因素及提高方法1. 原因：原因： 主要是增大极间距离（横向），防止或推迟滑闪放电主要是增大极间距离（横向），防止或推迟滑闪放电 以瓷套管为例，加大法兰处瓷套的外直径和壁厚或涂半以瓷套管为例，加大法兰处瓷套的外直径和壁厚或涂半导体漆或半导体釉，防止滑闪放电过早出现导体漆或半导体釉，防止滑闪放电过早出现3.3.提高方法（强垂直分量的极不均匀电场）提高方法（强垂直分量的极不均匀电场）2. 影响因素：影响因素：（一）固体介质材料主要取决于该材料的亲水性或憎水性一）固体介质材料主要取决于该材料的亲水性或憎水性二）电场形式（二）电场形式   同样的表面闪落距离下同样的表面闪落距离下Ø均匀与稍不均匀电场闪落电压最高均匀与稍不均匀电场闪落电压最高Ø弱垂直分量极不均匀电场则低（距离，绝缘子）弱垂直分量极不均匀电场则低（距离，绝缘子）Ø界面电场主要为强垂直分量的极不均匀电场中，闪落电压界面电场主要为强垂直分量的极不均匀电场中，闪落电压更低（电场最强处厚度，套管）更低（电场最强处厚度，套管）Ø 在电压还不高时，如右在电压还不高时，如右 a 图图法兰附近先出现法兰附近先出现电晕放电；电晕放电；Ø随着电压升高放电区变成许随着电压升高放电区变成许多平行的火花细线组成的光带多平行的火花细线组成的光带（（b 图图 ），成为），成为滑闪放电；滑闪放电；Ø当电压超过某一临界值后个当电压超过某一临界值后个别细线突然迅速增长，转为分别细线突然迅速增长，转为分叉的树枝状明亮火花通道，成叉的树枝状明亮火花通道，成为为火花放电火花放电，如，如 c 图所示；图所示；Ø电压再升高一些火花就到达电压再升高一些火花就到达另一电极，完成表面气体的完另一电极，完成表面气体的完全击穿，称为沿面闪落或简称全击穿，称为沿面闪落或简称 “闪落闪落” 。

四、支柱绝缘子的沿面闪络过程四、支柱绝缘子的沿面闪络过程导杆导杆法兰法兰  a图图                 b图图               c图图五、固体表面有水膜时的沿面放电五、固体表面有水膜时的沿面放电         洁净的瓷表面被雨水淋湿时的沿面放电，相应的电压称洁净的瓷表面被雨水淋湿时的沿面放电，相应的电压称为湿闪电压绝缘子表面有湿污层时的闪落电压称为污闪电为湿闪电压绝缘子表面有湿污层时的闪落电压称为污闪电压Ø部分淋湿，绝缘子表面的水膜是不部分淋湿，绝缘子表面的水膜是不连续的（连续的（AB湿湿     BCA’干）干）Ø有水膜覆盖的表面电导大，无水膜有水膜覆盖的表面电导大，无水膜处的表面电导小处的表面电导小Ø大多数外加电压将由干表面（图中大多数外加电压将由干表面（图中的的BCA’）段来承受段来承受Ø或者空气间隙或者空气间隙BA’先击穿或者干表面先击穿或者干表面BCA’先闪落，但结果都是形成先闪落，但结果都是形成ABA’电弧放电通道电弧放电通道——闪络闪络Ø如雨量特别大时，伞间（如雨量特别大时，伞间（BB’））被被雨水短接构成电弧通道雨水短接构成电弧通道——闪络闪络ABCA’B’        可见绝缘子在雨下有三种可能的闪落途径可见绝缘子在雨下有三种可能的闪落途径：：①① 沿湿表面沿湿表面AB和干表面和干表面BCA’发展发展 。

湿闪只有干闪电压的湿闪只有干闪电压的40%     ～～50%，还受雨水电导率的影响还受雨水电导率的影响 ②② 沿湿表面沿湿表面AB和空气间隙和空气间隙BA’发展绝缘子的湿闪电压不会降绝缘子的湿闪电压不会降     低太多③③ 沿湿表面沿湿表面AB和水流和水流BB’发展湿闪电压将降低到很低的数值湿闪电压将降低到很低的数值        设计时对各级电压的绝缘子应有的伞裙数、三的倾角、伞设计时对各级电压的绝缘子应有的伞裙数、三的倾角、伞裙直径、伞裙伸出长度与伞裙间气隙长度的比均应仔细考虑、裙直径、伞裙伸出长度与伞裙间气隙长度的比均应仔细考虑、合理选择合理选择        绝缘子污染通常可分为积污、受潮、干区形成、局部电弧绝缘子污染通常可分为积污、受潮、干区形成、局部电弧的出现和发展等四个阶段采取措施抑制或阻止其中任何一个的出现和发展等四个阶段采取措施抑制或阻止其中任何一个阶段的完成就能防止污闪事故的发生阶段的完成就能防止污闪事故的发生 六、绝缘子污染状态下的沿面放电六、绝缘子污染状态下的沿面放电积污：积污：气候条件：气候条件：包括雨、露、霜、雪、风等包括雨、露、霜、雪、风等环境作用：环境作用：和工业粉尘、废气、自然盐碱、灰尘、鸟粪等污秽和工业粉尘、废气、自然盐碱、灰尘、鸟粪等污秽外绝缘被污染的过程一般是渐进的。

染污绝缘子表面上的污层外绝缘被污染的过程一般是渐进的染污绝缘子表面上的污层在干燥状态下一般不导电在干燥状态下一般不导电污层湿润：污层湿润： 遇到雨、雾、露等不利天气时，污层被湿润，电导遇到雨、雾、露等不利天气时，污层被湿润，电导增大，在工作电压下的泄漏电流大增增大，在工作电压下的泄漏电流大增干区形成：干区形成：电流所产生的焦耳热，既可能使污层电导增大，又电流所产生的焦耳热，既可能使污层电导增大，又可能使水分蒸发、污层变干而减小其电导可能使水分蒸发、污层变干而减小其电导电场畸变：电场畸变：干区的电阻比其余湿区的电阻大的多整个绝缘子干区的电阻比其余湿区的电阻大的多整个绝缘子上的电压都集中到干区上，一般干区宽度不大，所以电场强度上的电压都集中到干区上，一般干区宽度不大，所以电场强度很大89局部电弧：局部电弧：如果电场强度已足已引起表面空气的电离，开始如果电场强度已足已引起表面空气的电离，开始出现电晕放电或辉光放电，由于此时泄漏电流较大，电晕或出现电晕放电或辉光放电，由于此时泄漏电流较大，电晕或辉光放电很容易转为绝缘子局部表面的有明亮通道的电弧辉光放电很容易转为绝缘子局部表面的有明亮通道的电弧击穿：击穿：随着干区的扩大，电弧被拉长。

在雾、露天，污层湿随着干区的扩大，电弧被拉长在雾、露天，污层湿润度不断增大，泄漏电流也随之增大，在一定电压下能维持润度不断增大，泄漏电流也随之增大，在一定电压下能维持的局部电弧长度也不断增大自动延伸直至贯穿两极完成沿的局部电弧长度也不断增大自动延伸直至贯穿两极完成沿面闪落 污闪后果严重：污闪后果严重：由于一个区域内绝缘子积污受潮情况差不多由于一个区域内绝缘子积污受潮情况差不多,所以容易发生大面积污闪事故自动重合闸成功率远低于雷所以容易发生大面积污闪事故自动重合闸成功率远低于雷击闪落时，造成事故的扩大和长时间停电就经济损失而言击闪落时，造成事故的扩大和长时间停电就经济损失而言,污闪在各类事故中居首位污闪在各类事故中居首位        污秽度除了与积污量有关还与污秽的化学成分有关通常采用污秽度除了与积污量有关还与污秽的化学成分有关通常采用“等等值附盐密度值附盐密度”（简称（简称“等值盐密等值盐密”）来表征绝缘子表面的污秽度，它指）来表征绝缘子表面的污秽度，它指的是每平方厘米表面所沉积的等效氯化钠（的是每平方厘米表面所沉积的等效氯化钠（NaCl）毫克数        等值的方法：把表面沉积的污秽刮下，溶于等值的方法：把表面沉积的污秽刮下，溶于300ml蒸馏水，测出其在蒸馏水，测出其在20℃水温时的电导率；然后在另一杯水温时的电导率；然后在另一杯20℃ 、、300ml的蒸馏水中加入的蒸馏水中加入NaCl，直到其电导率等于混合盐溶液的电导率时，所加入的，直到其电导率等于混合盐溶液的电导率时，所加入的NaCl毫克数，即毫克数，即为等值盐量，再除以绝缘子的表面积，即可得出为等值盐量，再除以绝缘子的表面积，即可得出“等值盐密等值盐密” (mg/cm2 )         （一）调整爬距（增大泄露距离）（一）调整爬距（增大泄露距离）        爬电比距爬电比距 λ  指外绝缘指外绝缘“相相—地地”之间的爬电距离之间的爬电距离(cm) 与与系统最高工作（线）电压（系统最高工作（线）电压（kv,有效值）之比。

一定要遵循规有效值）之比一定要遵循规定的爬电比距来选择绝缘子串的总爬电距离和片数定的爬电比距来选择绝缘子串的总爬电距离和片数 七、污闪事故的对策七、污闪事故的对策        下表为各污秽等级所要求的爬电比距值下表为各污秽等级所要求的爬电比距值 λv3.10v(3.41)v3.10v(3.57)v2.91 ～～3.45v(3.20 ～～3.80)v2.78 ～～3.30v(3.20 ～～3.80)vⅣv2.50v(2.75)v2.50v(2.88)v2.27 ～～2.91v(2.50 ～～ 3.20)v2.17 ～～2.78v(2.50 ～～3.20)vⅢv2.00v(2.20)v2.00v(2.30)v1.82 ～～2.27v(2.00 ～～2.50)v1.74 ～～2.17v(2.00 ～～2.50)vⅡv1.60v(1.76)v1.60v(1.84)v1.45 ～～1.82v(1.60 ～～2.00)v1.39 ～～1.74v(1.60 ～～2.00)vⅠv_v_v1.45v(1.60)v1.39v(1.60)v0v330kv及及以下以下v220kv及及以下以下v330kv及及以下以下v220kv及及以下以下v      发电厂、变电所发电厂、变电所v               线线   路路v爬爬  电电  比比  距距  (cm/kv)v污秽等污秽等级级        注：括号内的数据为以系统额定电压为基准的爬电比距值。

注：括号内的数据为以系统额定电压为基准的爬电比距值  （二）定期或不定期的清扫二）定期或不定期的清扫 （三）涂料（三）涂料 （四）半导体釉绝缘子（四）半导体釉绝缘子 （五）新型合成绝缘子（五）新型合成绝缘子新型合成绝缘子的优点：新型合成绝缘子的优点：1、重量轻（仅相当于瓷绝缘子的、重量轻（仅相当于瓷绝缘子的1/10左右）左右）2、抗弯、抗拉、耐冲击附和等机械性能都很好抗弯、抗拉、耐冲击附和等机械性能都很好3、电气绝缘性能好，特别是在严重污染和大气潮湿的情况、电气绝缘性能好，特别是在严重污染和大气潮湿的情况下性能十分优异；下性能十分优异； 4、耐电弧性能也很好耐电弧性能也很好       价格昂贵、老化等问题是影响它获得更大推广的问题价格昂贵、老化等问题是影响它获得更大推广的问题随着材料工艺的进步这种绝缘子必将获得越来越多的采用随着材料工艺的进步这种绝缘子必将获得越来越多的采用高电压技术课堂作业高电压技术课堂作业第一章第一章 P12页，1-1，1-4，1-6u补充：1、画出电介质的等效电路（非简化的）及其向量图，说明电路中各元件的含义，指出介质损失角第二章第二章 P49页，2-2u补充：1、说明巴申定律的实验曲线的物理意义是什么？u2、电晕产生的物理机理是什么？它有哪些有害影响？试列举工程上各种防晕措施的实例。

u3、极性效应的概念是什么？试以棒—板间隙为例说明产生机理第三章第三章 气隙的电气强度气隙的电气强度u第一节第一节  气隙的击穿时间气隙的击穿时间u第二节第二节  气隙的伏秒特性和击穿电压的概率分布气隙的伏秒特性和击穿电压的概率分布u第三节第三节  大气条件对气隙击穿电压的影响大气条件对气隙击穿电压的影响u第四节第四节  较均匀较均匀/不均匀电场气隙的击穿电压不均匀电场气隙的击穿电压u第五节第五节  提高气隙击穿电压的方法提高气隙击穿电压的方法        §§3.1 3.1 气隙的击穿时间气隙的击穿时间Ø完成气隙击穿的三个必备条件：完成气隙击穿的三个必备条件：1、足够大的电场强度或足够高的电压；、足够大的电场强度或足够高的电压；2、在气隙中存在能引起电子崩并导致流柱和主放电的有效电子；、在气隙中存在能引起电子崩并导致流柱和主放电的有效电子；3、需要有一定的时间，让放电得以逐步发展并完成击穿需要有一定的时间，让放电得以逐步发展并完成击穿Ø完成击穿所用时间都以微秒记，在直流和工频等持续电压下，时间不成完成击穿所用时间都以微秒记，在直流和工频等持续电压下，时间不成问题但冲击电压的有效作用时间也以微秒记，所以放电时间就成了重要问题。

但冲击电压的有效作用时间也以微秒记，所以放电时间就成了重要因素了       放电总时间放电总时间 tb =  tl + ts + tf                         t ts s ————统计时延，指从统计时延，指从 t tl l 到气隙中到气隙中 出现第一个有效电子出现第一个有效电子 t tf f————放电形成时延，从出现有效电子放电形成时延，从出现有效电子 到最终击穿到最终击穿 t tlaglag = = t ts s + + t tf f放电时延放电时延tst0tftlagtbUut短间隙短间隙(<1cm) : tf<

直流电压的定的脉动，通常所称的电压值是指平均值直流电压的脉脉动幅值动幅值是最大值与最小值之差的是最大值与最小值之差的—半纹波系数纹波系数为脉动幅为脉动幅值与平均值之比国家标准规定被试品上直流试验电压的值与平均值之比国家标准规定被试品上直流试验电压的纹波系数应不大于纹波系数应不大于3％二）工频交流电压（二）工频交流电压        工频交流试验电压应近似为正弦波，正负两半波相工频交流试验电压应近似为正弦波，正负两半波相同，其峰值与有效值之比应在同，其峰值与有效值之比应在             以内频率一般在以内频率一般在45—65Hz范围内（（ 三）三） 标准雷电冲击电压波标准雷电冲击电压波             用来模拟电力系统中的雷电过用来模拟电力系统中的雷电过电压波，采用非周期性双指数波电压波，采用非周期性双指数波如图如图T1——视在波前时间；视在波前时间；  T2——视在半峰值时间视在半峰值时间 ；；Um——冲击电压峰值冲击电压峰值          国际电工委员会国际电工委员会(IEC)和我国国家标准规定为：和我国国家标准规定为：T1=1.2μs ，， 容许偏差容许偏差±30% ；；T2=50μs，容许偏差，容许偏差±20% 通常通常写成写成1.2/50μs，并可在前面加上正、负号表示极性。

并可在前面加上正、负号表示极性四）（四） 标准雷电截波标准雷电截波         用来模拟雷电过电压引起气隙击用来模拟雷电过电压引起气隙击穿或外绝缘闪落后出现的截尾冲击波，穿或外绝缘闪落后出现的截尾冲击波，如图IEC标准和我国国家标准规定标准和我国国家标准规定为：为：T1=1.2μs ，容许偏差，容许偏差±30% ；；Tc=2～～5μs 可写成1.2/ 2～～5μs .0.30.50.9100’T1T2 u / Umt0.900.31 u / Um0’T1Tct（五）（五） 标准操作冲击电压波标准操作冲击电压波        用来等效模拟电力系统中操作过电压波，一般也用非周期性双用来等效模拟电力系统中操作过电压波，一般也用非周期性双指数波IEC标准和我国标准规定为标准和我国标准规定为[见下左图见下左图]：波前时间：波前时间Tcr=250μs, 容许偏差容许偏差±20%；半峰值时间；半峰值时间T2=2500μs, 容许偏差容许偏差±60% 可写成250/2500μs冲击波当在试验中上述波形不能满足要求时，冲击波当在试验中上述波形不能满足要求时，推荐采用推荐采用100/2500μs 和和 500/2500μs 冲击波。

此外还建议采用一种衰冲击波此外还建议采用一种衰减震荡波减震荡波[下右图下右图]，第一个半波的持续时间在，第一个半波的持续时间在2000～～3000μs之间，极之间，极性相反的第二个半波的峰值约为第一个半波峰值的性相反的第二个半波的峰值约为第一个半波峰值的80% 0.510 u / UmTcrT2tu0UmTcrtTcr=1000 ～～ 1500us二、伏秒特性二、伏秒特性 Ø气隙的伏秒特性气隙的伏秒特性——在同一波形，不同幅值的冲击电压作在同一波形，不同幅值的冲击电压作用下用下,气隙上出现的电压最大值和放电时间的关系，称为该气气隙上出现的电压最大值和放电时间的关系，称为该气隙的伏秒特性隙的伏秒特性Ø伏秒特性曲线伏秒特性曲线——表示该气隙伏秒特性的曲线，称为伏秒表示该气隙伏秒特性的曲线，称为伏秒特性曲线特性曲线Ø50%冲击击穿电压冲击击穿电压 （（U50% )——指某气隙被击穿的概率为指某气隙被击穿的概率为50%的冲击电压峰值的冲击电压峰值Ø冲击系数冲击系数β——U50%50%与与 静态击穿电压静态击穿电压Us 之比称为冲击系数之比称为冲击系数 β均匀和稍不均匀电场下冲击击穿电压的分散性很小，。

均匀和稍不均匀电场下冲击击穿电压的分散性很小， 冲击冲击系数系数 β≈1极不均匀电场中由于放电时延较长，冲击系数极不均匀电场中由于放电时延较长，冲击系数 β 均大于均大于1（一）伏秒特性曲线的制作（一）伏秒特性曲线的制作Ø保持一定的冲击电压波形保持一定的冲击电压波形      不变，而逐级升高电压，不变，而逐级升高电压，      以电压为纵坐标，时间为以电压为纵坐标，时间为      横坐标；横坐标；Ø电压较低时，击穿一般发电压较低时，击穿一般发      生在波尾生在波尾，取该电压的峰值，取该电压的峰值      与击穿时刻，得到相应的点；与击穿时刻，得到相应的点；Ø电压较高时，击穿一般发生在波头电压较高时，击穿一般发生在波头，取击穿时刻的电压值，取击穿时刻的电压值及该时刻，得到相应的点；及该时刻，得到相应的点；Ø把这些相应的点连成一条曲线，就是该气隙在该电压波形把这些相应的点连成一条曲线，就是该气隙在该电压波形下的下的“伏秒特性曲线伏秒特性曲线”u0t123              实际上实际上伏秒特性伏秒特性具有统计分散性，具有统计分散性，是一个以上下包线是一个以上下包线为界的带状区域。

为界的带状区域工程上，通常取工程上，通常取“50%伏秒特性曲线伏秒特性曲线”来表征一个气隙的冲击击穿特性来表征一个气隙的冲击击穿特性U50%u0t231（二）伏秒特性曲线的应用（二）伏秒特性曲线的应用       在保护设备和被保护设备的绝缘配合上具有重要的意在保护设备和被保护设备的绝缘配合上具有重要的意义是防雷设计中实现保护设备和被保护设备的绝缘配合义是防雷设计中实现保护设备和被保护设备的绝缘配合的依据的依据 举例：如果一个电压同时作举例：如果一个电压同时作用在两个并联的气隙用在两个并联的气隙S1和和S2上，其中一个气隙先被击穿上，其中一个气隙先被击穿了，则电压被短接截断，另了，则电压被短接截断，另一个气隙就不会再被击穿了一个气隙就不会再被击穿了.这个原则如用于保护装置和这个原则如用于保护装置和被保护设备，那就是前者保被保护设备，那就是前者保护了后备设前者的伏秒特护了后备设前者的伏秒特性以性以S2记之，后者的以记之，后者的以S1记记之，如图之，如图3-2-6情况三三. . 气隙击穿电压的概率分布气隙击穿电压的概率分布          不论是在何种电压作用下，气隙的击穿电压不论是在何种电压作用下，气隙的击穿电压都有一定的分散性，即都有一定的分散性，即“击穿概率分布特性击穿概率分布特性”。

研究表明，气隙击穿的几率分布接近正态分布，研究表明，气隙击穿的几率分布接近正态分布，通常可以用通常可以用U50%和变异系数和变异系数Z来表示         用作绝缘的气隙，人们所关心的不仅是其用作绝缘的气隙，人们所关心的不仅是其U50%击穿电压，更重要的是其耐受电压即能确保击穿电压，更重要的是其耐受电压即能确保耐受而不被击穿的电压耐受而不被击穿的电压100%的耐受电压是很难的耐受电压是很难测的（要做无穷次的实验），工程实际中常用对测的（要做无穷次的实验），工程实际中常用对应于很高耐受几率应于很高耐受几率(例如例如99％以上％以上)的电压作为耐受的电压作为耐受电压                前面介绍的不同气隙在各种电压下的击穿特性均对应于标前面介绍的不同气隙在各种电压下的击穿特性均对应于标准大气条件和正常的海拔高度由于大气的压力、温度、湿度准大气条件和正常的海拔高度由于大气的压力、温度、湿度等条件都会影响空气的密度、电子自由行程长度、碰撞电离及等条件都会影响空气的密度、电子自由行程长度、碰撞电离及附着过程，所以也必然会影响气隙的击穿电压海拔高度的影附着过程，所以也必然会影响气隙的击穿电压。

海拔高度的影响与此类似，随着高度的增加，空气的压力和密度均会下降响与此类似，随着高度的增加，空气的压力和密度均会下降正由于此，在不同的大气条件和海拔高度下所得出的击穿电压正由于此，在不同的大气条件和海拔高度下所得出的击穿电压实测数据都必须换算到某种标准条件下才能互相进行比较实测数据都必须换算到某种标准条件下才能互相进行比较        我国的国家标准所规定的标准大气条件为：我国的国家标准所规定的标准大气条件为：        压力压力 p0 =101.3kpa（（760mmHG）；）；        温度温度 t0 =20℃ 或或 T0 = 293K；；        绝对湿度绝对湿度 hc =11g / m3  §§3.3 3.3 大气条件对气隙击穿电压的影响大气条件对气隙击穿电压的影响         在实际试验条件下的气隙击穿电压在实际试验条件下的气隙击穿电压U与标准大气条件下与标准大气条件下的击穿电压的击穿电压U0 之间可以通过相应的校正因数进行如下换算之间可以通过相应的校正因数进行如下换算式中式中    Kd——空气密度校正因数；空气密度校正因数；            Kh——湿度校正因数。

湿度校正因数        空气的密度与压力和温度有关空气的相对密度空气的密度与压力和温度有关空气的相对密度式中式中    p——气压，气压，kPa；；            T——温度，温度，K         在大气条件下，气隙的击穿电压随在大气条件下，气隙的击穿电压随δ的增大而提高当的增大而提高当δ处处于于0.95～～1.05的范围内时，气隙的击穿电压几乎与的范围内时，气隙的击穿电压几乎与δ成正比，即成正比，即此时的空气密度校正因数此时的空气密度校正因数 Kd ≈δ，因而，因而                                             U ≈δU0        气隙不长（例如不超过气隙不长（例如不超过1m）时，上式能足够精确的使用于）时，上式能足够精确的使用于各种电场形式和各种电压类型下近似的工程估算各种电场形式和各种电压类型下近似的工程估算一、对空气密度的校正一、对空气密度的校正        研究表明：对更长空气间隙来说，击穿电压与大气的关系研究表明：对更长空气间隙来说，击穿电压与大气的关系并不是一种简单的线形关系而是随电极形状、电压类型和气并不是一种简单的线形关系。

而是随电极形状、电压类型和气隙长度而变化的复杂关系隙长度而变化的复杂关系Kd  如下式计算如下式计算式中指数式中指数 m ，，n 与电极形状、气隙长度、电压类型及极性有关，与电极形状、气隙长度、电压类型及极性有关，值在值在0.4～～1.0的范围内变化，具体取值可参考有关国家标准的的范围内变化，具体取值可参考有关国家标准的规定        大气中的水分子能够俘获自由电子而形成负离子，这对气大气中的水分子能够俘获自由电子而形成负离子，这对气体的放电过程起着抑制作用，可见大气的湿度越大，气隙的击体的放电过程起着抑制作用，可见大气的湿度越大，气隙的击穿电压也会增高在均匀和稍不均匀电场中，放电开始时，整穿电压也会增高在均匀和稍不均匀电场中，放电开始时，整个气隙的电场强度都很大，电子运动速度较快，不易被水分子个气隙的电场强度都很大，电子运动速度较快，不易被水分子俘获，因而湿度影响不太明显，可以忽略不计例如用球隙测俘获，因而湿度影响不太明显，可以忽略不计例如用球隙测量高电压时，只要按空气相对密度校正其击穿电压就可以了，量高电压时，只要按空气相对密度校正其击穿电压就可以了，而不必考虑湿度的影响而不必考虑湿度的影响。

        在极不均匀电场中，湿度影响就很明显了，可用下面的湿在极不均匀电场中，湿度影响就很明显了，可用下面的湿度校正因数来校正度校正因数来校正式中因数式中因数 k 与绝对温度和电压类型有关，而指数与绝对温度和电压类型有关，而指数 ω 之值取决于之值取决于电极形状、气隙长度、电压类型及其极性具体值亦可参考有电极形状、气隙长度、电压类型及其极性具体值亦可参考有关国家标准关国家标准 二、对湿度的校正二、对湿度的校正        Kh =  kω        我国国家标准规定：对于安装在海拔高于我国国家标准规定：对于安装在海拔高于1000m 、但不超、但不超过过4000m 处的电力设施外绝缘，其试验电压处的电力设施外绝缘，其试验电压U 应为平原地区外应为平原地区外绝缘的试验电压绝缘的试验电压Up 乘以海拔校正因数乘以海拔校正因数Kn ，，即即                                                                                             U = Ka Up                                                    (2-9)式中式中   H——安装点的海拔高度，安装点的海拔高度，m。

三、对海拔的校正三、对海拔的校正§§3.4 3.4 电场在不同电压下的击穿电压电场在不同电压下的击穿电压一、较均匀电场气隙的击穿电压一、较均匀电场气隙的击穿电压1. 在均匀电场中在均匀电场中，电场是对称的，故击穿电压与电压极性无，电场是对称的，故击穿电压与电压极性无关，由于间隙各处的场强大致相等，不可能出现持续的局部关，由于间隙各处的场强大致相等，不可能出现持续的局部放电，故起始放电电压就等于气隙的击穿电压放电，故起始放电电压就等于气隙的击穿电压不同电压波形作用下，击穿电压实际上相同，且分散性很小，不同电压波形作用下，击穿电压实际上相同，且分散性很小，对于空气，可以用以下的经验公式表示：对于空气，可以用以下的经验公式表示：                                                                          [KV（（peak））]式中式中      ——空气的相对密度空气的相对密度           S ——气隙的距离，气隙的距离，cm2.稍不均匀电场稍不均匀电场        稍不均匀电场的结构形式有多种多样，常遇到稍不均匀电场的结构形式有多种多样，常遇到的较典型的电场结构形式有；球的较典型的电场结构形式有；球—球、球球、球—板、圆板、圆柱柱—板、两同轴圆筒、两平行圆柱、两垂直圆柱等。

板、两同轴圆筒、两平行圆柱、两垂直圆柱等对这些较简单的、有规则的、较典型的电场，有相对这些较简单的、有规则的、较典型的电场，有相应的计算击穿电压的经验公式或曲线，而用时，可应的计算击穿电压的经验公式或曲线，而用时，可参阅有关的手册和资料参阅有关的手册和资料3.影响稍不均匀电场间隙击穿电压的因素：影响稍不均匀电场间隙击穿电压的因素：       电场结构、大气条件、还有邻近效应和照射效应电场结构、大气条件、还有邻近效应和照射效应二、不均匀电场气隙的击穿电压二、不均匀电场气隙的击穿电压       不均匀电场的特征：各处场强差别很大，在所加电压小不均匀电场的特征：各处场强差别很大，在所加电压小于整个间隙击穿电压时，可能出现局部的持续的放电由于于整个间隙击穿电压时，可能出现局部的持续的放电由于持续的局部放电的存在，空间电荷的积累对击穿电压的影响持续的局部放电的存在，空间电荷的积累对击穿电压的影响很大，导致显著的极性效应很大，导致显著的极性效应       对很不均匀电场，只要宏观上保持原有的电场布局和气对很不均匀电场，只要宏观上保持原有的电场布局和气隙最小距离不变，则电极的具体形状、尺寸和结构的改变，隙最小距离不变，则电极的具体形状、尺寸和结构的改变，对击穿电压的影响不大。

对击穿电压的影响不大        预先对几种典型的电场的气隙，如棒预先对几种典型的电场的气隙，如棒—棒或线棒或线—线、棒线、棒—板或线板或线—板作出击穿电压和气隙距离的关系曲线，在工程板作出击穿电压和气隙距离的关系曲线，在工程上遇到的各种不均匀电场，其击穿电压可以参照与接近的典上遇到的各种不均匀电场，其击穿电压可以参照与接近的典型气隙的击穿电压来估计型气隙的击穿电压来估计(一一)直流电压作用下直流电压作用下总结：总结：（二）工频电压作用下（二）工频电压作用下:表示中等距离空气间隙的工频击穿电压曲线表示中等距离空气间隙的工频击穿电压曲线图图3-5-2 棒棒—棒和棒和板空气间隙的棒和棒和板空气间隙的       工频击穿电压与间隙距离的关系工频击穿电压与间隙距离的关系结论结论:击穿总是发击穿总是发生在棒极为生在棒极为正半波时正半波时结论结论:        气隙较大时（气隙较大时（S大于大于2.5m），击穿电压与距离关系出现了），击穿电压与距离关系出现了明显的饱和趋向，特别是棒明显的饱和趋向，特别是棒—板气隙，其饱和趋向更明显板气隙，其饱和趋向更明显（三）雷电冲击电压作用下（三）雷电冲击电压作用下        实验表明，导线实验表明，导线—平板气隙的平板气隙的U50%与棒与棒—板气隙的十板气隙的十分接近（不论正分接近（不论正/负极性），在缺乏线负极性），在缺乏线—板击穿电压的具体板击穿电压的具体数据的时候，可以用棒数据的时候，可以用棒—板的击穿数据来估计。

板的击穿数据来估计图图3-5-4)另外，棒另外，棒—棒和棒棒和棒—板的击穿电压曲线是各种不均匀电场板的击穿电压曲线是各种不均匀电场气隙击穿电压曲线的上下包络线，这点对设计很有用气隙击穿电压曲线的上下包络线，这点对设计很有用图图3-5-4   气隙的冲击击穿电压与距离的关系气隙的冲击击穿电压与距离的关系（四）操作冲击电压作用下（四）操作冲击电压作用下1.波形的影响：一般均指波形的影响：一般均指“正极性正极性”情况图图3-5-8  不同性质电压作用下棒不同性质电压作用下棒—板气隙板气隙                 的击穿电压与气隙距离的关系的击穿电压与气隙距离的关系2.饱和现象：长气隙在操作电压作用下呈现显著的饱和现象：长气隙在操作电压作用下呈现显著的“饱和现象饱和现象”图图3-5-9棒棒—棒和棒棒和棒-板间隙的操作冲击击穿电压板间隙的操作冲击击穿电压3.分散性大分散性大 （五）叠加性电压作用下（五）叠加性电压作用下     工程实际中，作用在气隙上的电压常常是由不同性质电压叠工程实际中，作用在气隙上的电压常常是由不同性质电压叠加的，而不是单一性质的注意：同一气隙对叠加性电压的、加的，而不是单一性质的。

注意：同一气隙对叠加性电压的、耐受程度与对单一性电影的耐受程度是不同的当工作电压是耐受程度与对单一性电影的耐受程度是不同的当工作电压是稳态直流时，两者的差异更显著稳态直流时，两者的差异更显著§§3.5 3.5 提高气隙击穿电压的方法提高气隙击穿电压的方法一、改善电场分布一、改善电场分布       一般说来，电场分布越均匀，气隙的击穿电压就越高一般说来，电场分布越均匀，气隙的击穿电压就越高故如能适当地改进电极形状．增大电极的曲率半径，改善电故如能适当地改进电极形状．增大电极的曲率半径，改善电场分布，就能提高气隙的击穿电压场分布，就能提高气隙的击穿电压      不仅要注意改善高压电极的形状以降低该电极旁边的局不仅要注意改善高压电极的形状以降低该电极旁边的局部场强，还要注意改善接地电极和中间电极的形状，以降低部场强，还要注意改善接地电极和中间电极的形状，以降低该电极旁边的局部场强该电极旁边的局部场强常用办法：增大电极的曲率半径（简称屏蔽）常用办法：增大电极的曲率半径（简称屏蔽）二、采用高度真空二、采用高度真空        从气体撞击游离的理论可知，将气隙抽成高度的真空从气体撞击游离的理论可知，将气隙抽成高度的真空能抑制撞击游离的发展，提高气隙的击穿电压。

能抑制撞击游离的发展，提高气隙的击穿电压注意：高真空中，击穿机理发生了变化，撞击电离的机制注意：高真空中，击穿机理发生了变化，撞击电离的机制不起主要作用，而击穿与强场发射有关不起主要作用，而击穿与强场发射有关应用：真空断路器中用作绝缘和灭弧应用：真空断路器中用作绝缘和灭弧三、增高气压三、增高气压        增高气体的压力可以减小电子的平均自由行程，阻碍增高气体的压力可以减小电子的平均自由行程，阻碍撞击游离的发展．从而提高气隙的击穿电压在一定的气撞击游离的发展．从而提高气隙的击穿电压在一定的气压范围内，增高气压对提高气隙的击穿电压是极为有效的压范围内，增高气压对提高气隙的击穿电压是极为有效的但是容器的密封比较困难，即使做到了密封，造价也比较但是容器的密封比较困难，即使做到了密封，造价也比较昂贵四、采用高耐电强度气体四、采用高耐电强度气体卤族元素的气体：六氟化硫（卤族元素的气体：六氟化硫（SF6）、氟里昂（）、氟里昂（CCl2F2）等）等耐电强度比气体高的多，采用该气体或在其他气体中混入一耐电强度比气体高的多，采用该气体或在其他气体中混入一定比例的这类气体，可以大大提高击穿电压定比例的这类气体，可以大大提高击穿电压。

卤族物有高耐电强度的原因：卤族物有高耐电强度的原因：⑴⑴卤族元素（尤其是卤族元素（尤其是F和和CL）分子具有很强的电负性，易俘）分子具有很强的电负性，易俘获电子形成负离子，使电离能力很强的电子数减少，且获电子形成负离子，使电离能力很强的电子数减少，且形成负离子以后，易与正离子相复合形成负离子以后，易与正离子相复合⑵⑵这些气体的分子量较大，分子直径较大，使电子在其中的这些气体的分子量较大，分子直径较大，使电子在其中的自由程缩短，不易积聚能量，从而减小了其撞击电离的自由程缩短，不易积聚能量，从而减小了其撞击电离的能力              高耐电强度气体除了具有较高的耐电强度以外，还应具高耐电强度气体除了具有较高的耐电强度以外，还应具有较好的物理化学性能，才能在工程上得到广泛应用如：有较好的物理化学性能，才能在工程上得到广泛应用如：⑴⑴液化温度要低在大气压力下和常温下是液态的物质，不能液化温度要低在大气压力下和常温下是液态的物质，不能采用如如CCL4在大气压力下和常温下是液态在大气压力下和常温下是液态)⑵⑵有良好的化学稳定性不易腐蚀其他材料，不易燃，不易爆，有良好的化学稳定性不易腐蚀其他材料，不易燃，不易爆，无毒，即使在放电的过程中也不易分解等。

无毒，即使在放电的过程中也不易分解等⑶⑶对环境无明显的负面影响氟里昂对大气中的臭氧层有破对环境无明显的负面影响氟里昂对大气中的臭氧层有破坏作用，故不能采用坏作用，故不能采用⑷⑷有实用的经济性，能大量的供应有实用的经济性，能大量的供应 SF6气体得到了广泛的应用用于高压断路器、高压充气电缆、气体得到了广泛的应用用于高压断路器、高压充气电缆、高压电容器等，以及用高压电容器等，以及用SF6绝缘的全封闭组合电器绝缘的全封闭组合电器五、五、SF6SF6气体的应用气体的应用       SF6气体除了具有很高的电气强度以外，还具有优异气体除了具有很高的电气强度以外，还具有优异的灭弧能力利用的灭弧能力利用SF6气体作为绝缘介质和灭弧媒质制气体作为绝缘介质和灭弧媒质制成的各种电力设备和封闭式组合电器具有一系列突出的成的各种电力设备和封闭式组合电器具有一系列突出的优点，如大大节省占地面积和空间体积、运行安全可靠、优点，如大大节省占地面积和空间体积、运行安全可靠、简化安置维护等，发展前景十分广阔简化安置维护等，发展前景十分广阔第四章第四章 固体、液体和固体、液体和组合绝缘的电气强度组合绝缘的电气强度u第一节 固体介质的击穿特性u第二节 液体电介质的击穿特性§§4.1 4.1 固体电介质的击穿特性固体电介质的击穿特性Ø气气、、固固、、液液三三种种电电介介质质中中，，固固体体密密度度最最大大,耐电强度最高耐电强度最高Ø固固体体电电介介质质的的击击穿穿过过程程最最复复杂杂，，且且击击穿穿后后是唯一不可恢复的绝缘是唯一不可恢复的绝缘Ø普普遍遍规规律律：：任任何何介介质质的的击击穿穿总总是是从从电电气气性性能能最最薄薄弱弱的的缺缺陷陷处处发发展展起起来来的的，，这这里里的的缺缺陷陷可可指指电电场场的的集集中中，，也也可可指指介介质质的的不不均均匀匀性性一一. . 固体击穿理论固体击穿理论 Ø电击穿理论：电击穿理论：类似于气体电介质那样，由于电场的作用使类似于气体电介质那样，由于电场的作用使电介质中的某些带电质点积聚的数量和移动的速度达到一定电介质中的某些带电质点积聚的数量和移动的速度达到一定程度时，使电介质失去了绝缘的性能，形成导电通道，这样程度时，使电介质失去了绝缘的性能，形成导电通道，这样的击穿称为的击穿称为电击穿电击穿。

Ø热击穿理论：热击穿理论：在电场的作用下，由于电介质损耗和泄漏等在电场的作用下，由于电介质损耗和泄漏等原因而使固体电介质内发的的热量大于散失的热量，使介质原因而使固体电介质内发的的热量大于散失的热量，使介质温度不断上升，最终造成介质本身的破坏，转化成导电通道，温度不断上升，最终造成介质本身的破坏，转化成导电通道，这样的击穿称为这样的击穿称为热击穿热击穿Ø电化学击穿理论：电化学击穿理论：固体介质在长期工作电压的作用下，由固体介质在长期工作电压的作用下，由于介质内部发生局部放电等原因，是绝缘劣化、电气强度逐于介质内部发生局部放电等原因，是绝缘劣化、电气强度逐步下降并引起击穿的现象称为步下降并引起击穿的现象称为电化学击穿电化学击穿在临近最终击穿在临近最终击穿阶段，可能因劣化处温度过高而以热击穿形式完成，也可以阶段，可能因劣化处温度过高而以热击穿形式完成，也可以因劣化后电气强度下降而以电击穿形式完成因劣化后电气强度下降而以电击穿形式完成AB：电击穿：电击穿C：热击穿：热击穿电工纸板的击穿电压与电压作用时间的关系电工纸板的击穿电压与电压作用时间的关系 n电电击击穿穿理理论论建建立立在在固固体体电电介介质质中中发发生生碰碰撞撞电电离离基基础础上上，，固固体体电电介介质质中中存存在在少少量量传传导导电电子子，，在在电电场场加速下与晶格结点上的原子碰撞，从而击穿。

加速下与晶格结点上的原子碰撞，从而击穿2. 2. 电击穿电击穿3. 热击穿热击穿交变电压下电瓷的击穿电压与温度的关系交变电压下电瓷的击穿电压与温度的关系 热击穿的概念：热击穿的概念：           由于介质损耗的存在，固体电介质在电场中会由于介质损耗的存在，固体电介质在电场中会逐渐发热升温，温度升高导致固体电介质电阻下逐渐发热升温，温度升高导致固体电介质电阻下降，电流进一步增大，损耗发热也随之增大降，电流进一步增大，损耗发热也随之增大            在电介质不断发热升温的同时，也存在一个在电介质不断发热升温的同时，也存在一个通过电极及其它介质向外不断散热的过程如果通过电极及其它介质向外不断散热的过程如果同一时间内发热超过散热，则介质温度会不断上同一时间内发热超过散热，则介质温度会不断上升，以致引起电介质分解炭化，最终击穿，这一升，以致引起电介质分解炭化，最终击穿，这一过程称为电介质的热击穿过程过程称为电介质的热击穿过程 热击穿的理论分析热击穿的理论分析电压：电压：U1＞＞U2＞＞U3曲线曲线1,2,31,2,3：：电介质发热量电介质发热量Q与介质中最高温度与介质中最高温度tm的关系的关系 直直线线4 4：：表表示示固固体体介介质质中中最最高高温温度度大大于于周周围围环环境境温温度度t0时时，，散出的热量散出的热量Q与介质中最高温度与介质中最高温度tm的关系的关系  不同外施电压下介质发热散热与介质温度的关系不同外施电压下介质发热散热与介质温度的关系 曲线曲线 1 1：： 发发热热永永远远大大于于散散热热，，介介质质温温度度将将不不断断升升高高，，在在电电压压U1下最终必定发生热击穿。

下最终必定发生热击穿不同外施电压下介质发热散热与介质温度的关系不同外施电压下介质发热散热与介质温度的关系 曲线曲线 3 3：： t t< tt>tb b 时时：：情情况况类类似似曲曲线线1 1，，最终发生热击穿最终发生热击穿t=tt=tb b 时时：：发发热热等等于于散散热热，，但但因因扰扰动动使使t t大大于于t tb b，，则则介介质质温温度度上上升升，，回回不不到到t tb b，，直直至至热热击击穿穿称称t tb b为为不不稳稳定定热热平衡点平衡点 t ta a

触处的气隙不承受电位差2.改进制造工艺改进制造工艺 ：：尽可能地清除固体电介质中残留的杂质、气尽可能地清除固体电介质中残留的杂质、气泡、水分等，使固体介质尽可能做得均匀致密这可以通过精泡、水分等，使固体介质尽可能做得均匀致密这可以通过精选材料、改善工艺、真空干燥、加强浸渍等方法来实现选材料、改善工艺、真空干燥、加强浸渍等方法来实现.3.改善运行条件：改善运行条件：如注意防潮，防止尘污和各种有害气体的侵如注意防潮，防止尘污和各种有害气体的侵蚀，加强散热冷却蚀，加强散热冷却四四. . 固体介质的老化固体介质的老化老化老化——电气设备的绝缘在长期运行过程中会发生一系列物电气设备的绝缘在长期运行过程中会发生一系列物理变化理变化(如固体介质软化或熔解，低分子化合物及增塑剂的挥如固体介质软化或熔解，低分子化合物及增塑剂的挥发和化学变化发和化学变化(如氧化，电解，电离，生成新物质如氧化，电解，电离，生成新物质)，致使其电，致使其电气，机械及其他性能逐渐劣化气，机械及其他性能逐渐劣化1.环境老化：环境老化：光氧老化（主要）、臭氧老化、盐雾酸碱等污染光氧老化（主要）、臭氧老化、盐雾酸碱等污染性化学老化。

性化学老化2.电老化：电老化：电介质在电场的长时间作用下，会逐渐发生某些物电介质在电场的长时间作用下，会逐渐发生某些物理化学变化理化学变化(例如电解、电离、氧化等例如电解、电离、氧化等)，形成新的物质，逐渐，形成新的物质，逐渐使介质的物理、化学性能发生不可逆的劣化，最终导致被击使介质的物理、化学性能发生不可逆的劣化，最终导致被击穿，这个过程称为电老化穿，这个过程称为电老化       类类型型：：电电离离性性老老化化、、电电导导性性老老化化和和电电解解性性老老化化前前两两种种主要在交流电压下产生，后一种主要在直流电压下产生主要在交流电压下产生，后一种主要在直流电压下产生  Tree-like树枝状树枝状Bush-like灌木丛状灌木丛状chestnut-like栗子状栗子状树枝老化的一般形状树枝老化的一般形状3.热老化：热老化：在较高温度下，固体介质会逐渐热老化热老化的在较高温度下，固体介质会逐渐热老化热老化的主要过程为热裂解、氧化裂解、交联、以及低分子挥发物的进主要过程为热裂解、氧化裂解、交联、以及低分子挥发物的进出热老化的象征大多为介质失去弹性，变僵硬，变脆，发生出热老化的象征大多为介质失去弹性，变僵硬，变脆，发生龟裂。

龟裂       设备设备“绝缘寿命绝缘寿命”与其与其“工作温度工作温度”之间的关系：之间的关系：       蒙辛格热老化规则蒙辛格热老化规则:       该类设备绝缘的工作温度如提高该类设备绝缘的工作温度如提高10℃（或（或8℃，，6℃），绝），绝缘寿命便缩短到原来的一半缘寿命便缩短到原来的一半§§4.2 4.2 液体电介质的击穿特性液体电介质的击穿特性一、击穿理论一、击穿理论（一）电子碰撞电离理论（一）电子碰撞电离理论        当外电场足够强时，在阴极产生的强场发射或因肖特基当外电场足够强时，在阴极产生的强场发射或因肖特基效应发射的电子将被电场加速而具有足够的动能，在碰撞液效应发射的电子将被电场加速而具有足够的动能，在碰撞液体分子是可引起电离，使电子数加倍，形成电子崩与此同体分子是可引起电离，使电子数加倍，形成电子崩与此同时由碰撞电离产生的正离子将在阴极附近集结词性成空间电时由碰撞电离产生的正离子将在阴极附近集结词性成空间电荷层，增强了阴极附近的电场，使阴极发生的电子数增多；荷层，增强了阴极附近的电场，使阴极发生的电子数增多；当外加电压增大到一定程度时，电子崩电流会急剧增大，从当外加电压增大到一定程度时，电子崩电流会急剧增大，从而导致液体介质的击穿。

而导致液体介质的击穿（二）气泡击穿理论（二）气泡击穿理论u 在交流电压下，串联介质中的电场分布是与介质的在交流电压下，串联介质中的电场分布是与介质的 εr 成反比的由于气泡的成反比的由于气泡的εr 最小（最小（≈1），其电气强度又比液），其电气强度又比液体介质低得多，所以气泡先发生电离气泡电离后温度上升、体介质低得多，所以气泡先发生电离气泡电离后温度上升、体积膨胀、密度减小，这促使电离近一步发展电离产生的体积膨胀、密度减小，这促使电离近一步发展电离产生的带电离子撞击油分子，使它又分解出气体，导致气体通道扩带电离子撞击油分子，使它又分解出气体，导致气体通道扩大如果许多电离的气泡在电场中排列成气体小桥，击穿就大如果许多电离的气泡在电场中排列成气体小桥，击穿就可能在此通道中发生又称为可能在此通道中发生又称为小桥理论小桥理论三、提高液体击穿电压的方法三、提高液体击穿电压的方法                 1.提高并保持油品质提高并保持油品质                 2.覆盖覆盖                 3.绝缘层绝缘层                 4.极间障极间障二、影响液体击穿电压的因素二、影响液体击穿电压的因素                 1.液体本身的介质品质液体本身的介质品质                 2.电压作用的时间电压作用的时间                 3.电场情况电场情况                 4.温度温度                 5.压强压强作业作业第二章第二章 补充：什么叫污闪？发生污闪最不利的大气补充：什么叫污闪？发生污闪最不利的大气条件是什么？列举提高污闪电压措施条件是什么？列举提高污闪电压措施第三章：第三章：1.1.什么是间隙的伏秒特性？它有什么作用？什么是间隙的伏秒特性？它有什么作用？2.2.试距离提高气隙击穿电压方法。

试距离提高气隙击穿电压方法第四章：第四章：1.1.简述提高固体绝缘击穿电压的方法和热老化象征简述提高固体绝缘击穿电压的方法和热老化象征2.2.简述提高液体击穿电压的方法简述提高液体击穿电压的方法3.3.液体的热击穿的发生过程液体的热击穿的发生过程电气设备绝缘试验概述电气设备绝缘试验概述Ø为了保证电气设备乃至整个电力系统的安全可靠运行，必为了保证电气设备乃至整个电力系统的安全可靠运行，必须恰当的选择各种电气设备的绝缘（包括绝缘材料和绝缘结须恰当的选择各种电气设备的绝缘（包括绝缘材料和绝缘结构构)，使之具有一定的电气强度，并且使绝缘在运行过程中保，使之具有一定的电气强度，并且使绝缘在运行过程中保持良好的状态但是由于种种原因，绝缘仍然是电力系统中持良好的状态但是由于种种原因，绝缘仍然是电力系统中的薄弱环节，绝缘故障通常是引发电力系统事故的首要原因的薄弱环节，绝缘故障通常是引发电力系统事故的首要原因Ø电介质理论仍远未完善，各种绝缘材料和绝缘结构的电气电介质理论仍远未完善，各种绝缘材料和绝缘结构的电气性能还不能仅依靠理论分析计算来解决问题，而必须同时借性能还不能仅依靠理论分析计算来解决问题，而必须同时借助于各种绝缘试验来检验和掌握绝缘的状态和性能，各种试助于各种绝缘试验来检验和掌握绝缘的状态和性能，各种试验结果也往往成为绝缘设计的依据和基础。

验结果也往往成为绝缘设计的依据和基础一、电气设备绝缘试验的必要性一、电气设备绝缘试验的必要性 绝缘试验按后果分可分为绝缘试验按后果分可分为: :非破坏性试验和破坏性试验非破坏性试验和破坏性试验 ①①  非破坏性试验主要检测绝缘除电气强度以外的其他电气非破坏性试验主要检测绝缘除电气强度以外的其他电气性能，是在较低电压下或用其他不损伤绝缘的方法进行的，性能，是在较低电压下或用其他不损伤绝缘的方法进行的，具有非破坏性的特性具有非破坏性的特性②②  破坏性试验则检测绝缘的电气强度，如耐压试验和击穿破坏性试验则检测绝缘的电气强度，如耐压试验和击穿试验，具有破坏性的特征，所加的试验电压很高，以考验试验，具有破坏性的特征，所加的试验电压很高，以考验绝缘耐受各种过电压的能力，试验过程有可能给被试绝缘绝缘耐受各种过电压的能力，试验过程有可能给被试绝缘带来不可逆转的局部损伤或整体损坏带来不可逆转的局部损伤或整体损坏      为了准确全面的掌握电气设备绝缘的状态和性能，这两为了准确全面的掌握电气设备绝缘的状态和性能，这两类试验都是不可缺少的，为了避免不必要的损失，一般将类试验都是不可缺少的，为了避免不必要的损失，一般将破坏性耐压试验放到非破坏性试验合格通过之后再进行。

破坏性耐压试验放到非破坏性试验合格通过之后再进行二、电气设备绝缘试验的定义二、电气设备绝缘试验的定义三、电气设备绝缘试验的分类三、电气设备绝缘试验的分类绝绝缘缘试试验验    检查性试验检查性试验（非破坏性试验）（非破坏性试验）     耐压试验耐压试验（破坏性试验）（破坏性试验）1.1.工频高压试验工频高压试验 2.2.直流高压试验直流高压试验3.3.冲击高压试验冲击高压试验 1.1.绝缘电阻与吸收比的测量绝缘电阻与吸收比的测量2.2.泄漏电流的测量泄漏电流的测量 3.3.介质损耗角正切的测量介质损耗角正切的测量4.4.局部放电局部放电的测量的测量1. 按影响程度分类按影响程度分类2. 2. 按照设备是否带电的方式分类（两类）按照设备是否带电的方式分类（两类）离离线线：：要要求求被被试试设设备备退退出出运运行行状状态态，，通通常常是是周周期期性间断地施行性间断地施行特特点点：：可可采采用用破破坏坏性性试试验验和和非非破破坏坏性性试试验验两两种种方方式式耐耐压压试试验验往往往往是是在在非非破破坏坏性性试试验验之之后后才才进进行行缺缺点点是是对对绝绝缘缘耐耐压压水水平平的的判判断断比比较较间间接接，，尤尤其周期性的离线试验更不易判断准确其周期性的离线试验更不易判断准确 在线：：在在被被试试设设备备处处于于带带电电运运行行的的条条件件下下，，对对设设备的绝缘状况进行连续或定时的监测备的绝缘状况进行连续或定时的监测特特点点：：只只能能采采用用非非破破坏坏性性试试验验方方式式。

除除测测定定绝绝缘缘特特性性的的数数值值外外，，还还可可分分析析特特性性随随时时间间的的变变化化趋趋势，显著提高了其判断的准确性势，显著提高了其判断的准确性 §§5-1 5-1 测定绝缘电阻测定绝缘电阻双层介质模型的电流－时间特性双层介质模型的电流－时间特性 双层介质等值电路图 吸收和泄漏电流及绝缘电阻的变化曲线绝缘电阻绝缘电阻————电介质在加压无穷长时间测得的电阻称为绝缘电介质在加压无穷长时间测得的电阻称为绝缘电阻 绝缘电阻是反映绝缘性能的最基本的指标之一，通常用绝缘电阻是反映绝缘性能的最基本的指标之一，通常用兆欧表来测量兆欧表来测量 一般情况下，一般情况下， R R6060接近于稳态绝缘电阻值，实际中常用接近于稳态绝缘电阻值，实际中常用R R6060代替之，即代替之，即R R6060≈R≈R∞ ∞ 在工程应用上，把介质处在吸收过程时的U/i也称为绝缘电阻R 定义吸收比定义吸收比K K：：加压加压6060秒时的绝缘电阻与秒时的绝缘电阻与1515秒时秒时绝缘绝缘电阻之比值绝缘绝缘电阻之比值 定义极化指数定义极化指数P P：： 为加压为加压1010分钟时的绝缘电阻与分钟时的绝缘电阻与1 1分分 钟时电阻之比值钟时电阻之比值绝缘状态的判定绝缘状态的判定 若若绝绝缘缘内内部部有有集集中中性性导导电电通通道道，，或或绝绝缘缘严严重重受受潮潮，，则则电电阻阻R1 R1 、、R2R2会会显显著著降降低低，，泄泄漏漏电电流流大大大大增增加加，，时时间间常常数数ττ大大为为减减小小，，吸吸收收电电流流迅迅速速衰衰减减。

即即使使绝绝缘缘部部分分受受潮潮，，只只要要R1R1与与R2R2中中的的一一个个数数值值降降低低，，ττ值值也也会会大大为为减减小小，，吸吸收收电电流流仍仍会会迅迅速速衰衰减减，，仍仍可可造造成成吸吸收收比比K K（（及及极极化化指指数数P P，，下下同同））的下降当的下降当K K＝＝1 1或接近于或接近于1 1，则设备基本丧失绝缘能力则设备基本丧失绝缘能力不同绝缘状态下的绝缘电阻的变化曲线 1.1.兆欧表的原理兆欧表的原理 电压线圈电压线圈LVLV和电流线圈和电流线圈LALA相互垂直地固定在同一转相互垂直地固定在同一转轴上，并处在同一个永久磁轴上，并处在同一个永久磁场中仪表的指针也固定在场中仪表的指针也固定在此转轴上转轴上没有装弹此转轴上转轴上没有装弹簧游丝，所以当线圈中没有簧游丝，所以当线圈中没有电流时，指针可停在任一偏电流时，指针可停在任一偏转角的位置转角的位置 当测量某一试品当测量某一试品RxRx时，流过线圈时，流过线圈LVLV和和LALA的电流使其产生两的电流使其产生两个相反方向的转动力矩，在两转矩差值的作用下个相反方向的转动力矩，在两转矩差值的作用下, ,线圈带动指线圈带动指针旋转针旋转, ,直到两个转矩相互平衡时为止。

即：直到两个转矩相互平衡时为止即：或或2.2.兆欧表测量套管绝缘的接线兆欧表测量套管绝缘的接线Ø线路端子（线路端子（L L）接被）接被试品的高压导体；试品的高压导体；Ø接地端子（接地端子（E E）接被）接被试品外壳或地；试品外壳或地；Ø屏蔽端子（屏蔽端子（G G）接被）接被试品的屏蔽环或别的屏试品的屏蔽环或别的屏蔽电极体积绝缘电阻的测量：体积绝缘电阻的测量：按图按图5-1-25-1-2所示接线所示接线, ,在心柱出头附在心柱出头附近的套管表面圈一金属屏蔽环极近的套管表面圈一金属屏蔽环极, ,就经由端子就经由端子G G直接流回发直接流回发电机负极电机负极. .通过体积绝缘电阻的漏导电流流经电流测量线圈，通过体积绝缘电阻的漏导电流流经电流测量线圈，从而反映到指针的偏转中去从而反映到指针的偏转中去测量绝缘电阻能有效地测量绝缘电阻能有效地发现下列缺陷：发现下列缺陷： 1.1.总体绝缘质量欠佳；总体绝缘质量欠佳； 2.2.绝缘受潮；绝缘受潮； 3.3.两极间有贯穿性的导电通两极间有贯穿性的导电通道；道； 4.4.绝缘表面情况不良绝缘表面情况不良 （比较有无屏蔽极时所测值（比较有无屏蔽极时所测值即可知）即可知）测量绝缘电阻不能发现测量绝缘电阻不能发现下列缺陷：下列缺陷： 1.1.绝缘中的局部缺陷；绝缘中的局部缺陷； 2.2.绝缘的老化。

绝缘的老化测量绝缘电阻注意事项测量绝缘电阻注意事项u试验前后将试品接地放试验前后将试品接地放电电u高压测试连线架空高压测试连线架空u测吸收比和极化指数时，测吸收比和极化指数时，应待电源电压稳定后再应待电源电压稳定后再接入试品接入试品u防止试品向兆欧表反向防止试品向兆欧表反向放电放电u绕组的影响绕组的影响u绝缘电阻与温度的关系绝缘电阻与温度的关系§§5-2 5-2 测定泄漏电流测定泄漏电流 泄漏电流的测量原理和绝缘电阻的测量原理一泄漏电流的测量原理和绝缘电阻的测量原理一致，本试验是将直流高压加到被试品上，测量流经致，本试验是将直流高压加到被试品上，测量流经被试绝缘的泄漏电流，实际上也就是测量绝缘电阻被试绝缘的泄漏电流，实际上也就是测量绝缘电阻泄漏电流测量的特点泄漏电流测量的特点: :1 1．加在试品上的直流高压比兆欧表的工作电压高．加在试品上的直流高压比兆欧表的工作电压高得多得多, ,能发现兆欧表所不能发现的某些缺陷能发现兆欧表所不能发现的某些缺陷2 2．由于施加在试品上的直流高压是逐渐增大的．由于施加在试品上的直流高压是逐渐增大的, ,所所以可以在升压过程从所测电流与电压关系的线性度，以可以在升压过程从所测电流与电压关系的线性度，即可指示绝缘情况。

即可指示绝缘情况3 3．兆欧表刻度的非线性度很强．兆欧表刻度的非线性度很强, ,尤其在接近高量程尤其在接近高量程段，刻度甚密，难以精确分辨微安表的刻度则基段，刻度甚密，难以精确分辨微安表的刻度则基本上是线性的，能精确读取本上是线性的，能精确读取测量泄漏电流的两种测试电路测量泄漏电流的两种测试电路测量电力变压器主绝缘泄漏电流的接线T1――调压器； T2――高压试验变压器； D――高压硅堆 R――保护电阻； C――滤波电容； T――被试变压器 直流电源的要求直流电源的要求u输出电压（幅值、脉动系数小于输出电压（幅值、脉动系数小于3%3%））u输出电流输出电流 （（1 1mA mA 以下，电压不减低）以下，电压不减低）u电源保护（保护电阻，放电管、并联电容、旁路开关）电源保护（保护电阻，放电管、并联电容、旁路开关）注意事项注意事项u与测绝缘电阻相同与测绝缘电阻相同u电压保持时间电压保持时间1 1分钟（待电容电流和吸收电流充分衰减），分钟（待电容电流和吸收电流充分衰减），泄漏电流稳定泄漏电流稳定试验特点试验特点u所加直流电压较高，可以发现一些兆欧表不能发现的缺陷所加直流电压较高，可以发现一些兆欧表不能发现的缺陷u直流电压逐渐升高，可观察电流与电压关系的线性度直流电压逐渐升高，可观察电流与电压关系的线性度u线性刻度，能精确读取线性刻度，能精确读取知识点汇总知识点汇总:介质损耗角正切的测量介质损耗角正切的测量（掌握）：（掌握）： 原理、接线、测量方法，正、反接线的使原理、接线、测量方法，正、反接线的使用场合，抗干扰措施。

用场合，抗干扰措施§§5-3 5-3 测定介质损耗因数测定介质损耗因数（（tgδ）） 介质损耗因数介质损耗因数（（tgδ））是表征绝缘在交变电压作是表征绝缘在交变电压作用下比损耗大小的特征参数，它与绝缘体的形状和用下比损耗大小的特征参数，它与绝缘体的形状和尺寸无关，它是绝缘性能的基本指标之一尺寸无关，它是绝缘性能的基本指标之一 测量测量tgδ常用高压交流平衡电桥常用高压交流平衡电桥( (西林电桥西林电桥) )，不，不平衡电桥平衡电桥( (介质试验器介质试验器) )，低功率因数瓦特表来测量，，低功率因数瓦特表来测量，这里主要介绍西林电桥这里主要介绍西林电桥一、测试电路一、测试电路图图5-3-2 5-3-2 西林电桥基本原理电路图西林电桥基本原理电路图 Cx Cx、、RxRx：被试品的等值电容和电阻；：被试品的等值电容和电阻； R3 R3 ：可调无感电阻；：可调无感电阻； CN CN ：高压标准电容器的电容；：高压标准电容器的电容； C4 C4 ：可调电容；：可调电容； R4 R4 ：定值无感电阻（一般取：定值无感电阻（一般取R4=10000/πR4=10000/π欧姆）；欧姆）； P P ：交流检流计。

交流检流计 调节调节R3和和C4，使电桥达到平衡，即通过检流计，使电桥达到平衡，即通过检流计P的电流为零，此时有的电流为零，此时有UFA/UAD=UFB/UBD      由于通过桥臂由于通过桥臂FA和和AD，，FB和和BD的电流分别均为的电流分别均为I1和和I2，所以各桥臂电压之比即相应的桥臂阻抗之比，所以各桥臂电压之比即相应的桥臂阻抗之比即即    Z1/Z3=Z2/Z4   或或  Z1Z4=Z2Z3可以求得试品电容和等值电阻可以求得试品电容和等值电阻 介质并联等值电路介质并联等值电路的介质损耗角正切的介质损耗角正切 因为因为ω=2πf=100π，若取，若取R4=10000/π(Ω)              则则tgδ=C4（（C4以以       来计）来计）由于由于tgδ<<1，所以，所以 串联等值回路串联等值回路  tgδ= ωRx Cx =ωR4 C4 Cx = CNR4/R3  Cx：：因为因为tg2  极小，故两种等值电路的极小，故两种等值电路的Cx近似相等近似相等二、接线方式二、接线方式1. 1. 正接线：正接线： D D点接地，被试品点接地，被试品CxCx的两端对地绝缘。

的两端对地绝缘2. 2. 反接线：反接线： D D点接高电位，点接高电位，F F点接地（点接地（实际中，绝大多数电实际中，绝大多数电气设备的金属外壳是直接接在接地底座上的，即被气设备的金属外壳是直接接在接地底座上的，即被试品的一极是固定接地的试品的一极是固定接地的注意：注意：在反接线的情况下在反接线的情况下, , 此时此时R3,C4,R3,C4,检流计检流计P P和屏和屏蔽网均处于高电位，故必须保证足够的绝缘水平和采蔽网均处于高电位，故必须保证足够的绝缘水平和采取可靠的保护措施取可靠的保护措施 A                                P           BCNCxRxR3R4C4CDU西林电桥反接线原理图西林电桥反接线原理图 屏蔽：杂杂散散电电容容：：高高压压引引线线与与低低压压臂臂之之间间有有电电场场的的影影响响，，可可看看作作其其间间有有杂杂散散电电容容C Cs s由由于于低低压压臂臂的的电电位位很很低低，，C Cx x和和C C0 0的的电电容容量量很很小小，，如如C C0 0一一般般只只有有50-100pF50-100pF，，杂杂散散电电容容C Cs s的的引引入入，，会会产产生生测测量量误误差差。

若若附附近近另另有有高高压压源源，，其其间间的的杂杂散散电电容容C Cs1s1会会引引入入干干扰扰电电流流i iS S，也会造成测量误差，也会造成测量误差 需需要要屏屏蔽蔽，，消消除除杂杂散散电电容的影响容的影响西林电桥的基本回路 三、存在外界电磁场干扰时的测量三、存在外界电磁场干扰时的测量现场试品：现场试品：难以实现屏蔽，干扰较严重难以实现屏蔽，干扰较严重两两次次测测量量法法：：第第一一次次测测得得tg 1和和Cx ，，然然后后倒倒换换试试验验变变压压器器原原边边电电源源线线的的两两头头(试试验验电电压压U的的相相位位转转180 )，，测测得得第第二二次次的的数数值值tg 2和和Cx ，，可可用用下下式式计算得准确的计算得准确的tg 和和Cx值：值： 检检流流计计正正反反接接抗抗磁磁场场干干扰扰的的原原理理：：设无磁干扰时，两个测量臂的数值分别为R3和C4；设存在磁干扰时，两个测量臂的数值分别为(R3+R3)和(C4+C4)；把检流计和电桥两臂相接的两端倒换一下,两个测量臂的数值将分别为 (R3－R3)和(C4－  C4) 当检流计正接时测得：当检流计正接时测得：当检流计反接时测得：当检流计反接时测得：因无磁场干扰时：因无磁场干扰时：故可得：故可得：四、四、tgδ测量准确度的影响因素测量准确度的影响因素 1.1.本试验高压电源对桥体杂散电容的影响。

本试验高压电源对桥体杂散电容的影响 2. 2.外界电场的干扰外界电场的干扰 3. 3.外界磁场干扰外界磁场干扰五、测五、测tgδ能有效地发现绝缘的下列缺陷能有效地发现绝缘的下列缺陷 1. 1.整体受潮；整体受潮； 2. 2.穿透性导电通道；穿透性导电通道； 3. 3.绝缘内含气泡的电离，绝缘分层、脱壳；绝缘内含气泡的电离，绝缘分层、脱壳； 4. 4.绝缘老化劣化，绕组上附积油泥；绝缘老化劣化，绕组上附积油泥； 5. 5.绝缘油脏污、劣化等绝缘油脏污、劣化等五、测试时应注意的事项五、测试时应注意的事项1 1．尽可能分布测试；．尽可能分布测试；2.2.  tgδ与温度的关系；与温度的关系；3.   tgδ与试验电压的关系；与试验电压的关系；4. 4. 护环和屏蔽的影响；护环和屏蔽的影响；5. 5. 测绕组时，必须将每个绕组首尾短接测绕组时，必须将每个绕组首尾短接§§5.4 5.4 局部放电的测试局部放电的测试 CgCbCmU + - - gbbmmd U u u           气泡气泡放电后，放电后，Cg被完全短接而无残压，此时电极间总电容为被完全短接而无残压，此时电极间总电容为Cx′=(Cm+Cb)>Cx，，由于由于局放几乎瞬时完成，电源回路的电感使极局放几乎瞬时完成，电源回路的电感使极板上的电荷量来不及补充，极板间电压必将减小一微量板上的电荷量来不及补充，极板间电压必将减小一微量ΔΔU U，视，视在放电量：在放电量：Δq=Cx*ΔU。

绝缘绝缘内部气泡内部气泡Cx的放电反映到极板上，的放电反映到极板上，好像是极板上的电荷中有好像是极板上的电荷中有Δq被放电中和了似的，这个电荷量被放电中和了似的，这个电荷量Δq被称为视在放电量，它是衡量局部放电强度的一个重要参数被称为视在放电量，它是衡量局部放电强度的一个重要参数直接法（脉冲电流法）直接法（脉冲电流法）串联法测试电路串联法测试电路并联法测试电路并联法测试电路第六章第六章 绝缘的高电压试验绝缘的高电压试验         电气设备的绝缘在运行中除了长期受到工作电压电气设备的绝缘在运行中除了长期受到工作电压（工频交流电压或直流电压）的作用外，还会受到电（工频交流电压或直流电压）的作用外，还会受到电力系统中可能出现的各种过电压的作用，所以在高力系统中可能出现的各种过电压的作用，所以在高压试验室内应能产生出模拟这些作用电压的试验电压试验室内应能产生出模拟这些作用电压的试验电压（压（工频交流高压、直流高压、雷电冲击高压、操工频交流高压、直流高压、雷电冲击高压、操作冲击高压等作冲击高压等），用以考验各种绝缘耐受这些高电），用以考验各种绝缘耐受这些高电压作用的能力压作用的能力。

             与非破坏性试验相比，绝缘的高电压试验具有与非破坏性试验相比，绝缘的高电压试验具有直观、可信度高、要求严格等特点直观、可信度高、要求严格等特点，但因它具有，但因它具有破破坏性坏性的性质，所以一般都放在非破坏性试验项目合的性质，所以一般都放在非破坏性试验项目合格通过之后进行以避免或减少不必要的损失格通过之后进行以避免或减少不必要的损失§§6-1 6-1 工频高电压试验工频高电压试验一、工频高电压的产生一、工频高电压的产生 高电压实验室中的工频高电压通常采用高电压实验室中的工频高电压通常采用高压高压试验变压器试验变压器或其或其串级装置串级装置来产生对电缆、电容来产生对电缆、电容器，可采用器，可采用串联谐振回路串联谐振回路来获得所需的工频高电来获得所需的工频高电压一）高压试验变压器特点：（一）高压试验变压器特点： ⑴⑴ 试验变压器的绝缘裕度小试验变压器的绝缘裕度小 ⑵⑵ 容量小 ⑶⑶体积小体积小⑷⑷试验变压器连续运行时间不长试验变压器连续运行时间不长,发热较轻发热较轻,因而不需要复因而不需要复    杂的冷却系统杂的冷却系统,但由于试验变压器的绝缘裕度小、散热但由于试验变压器的绝缘裕度小、散热    条件差，所以一般在额定电压或额定功率下条件差，所以一般在额定电压或额定功率下只能做短只能做短    时运行时运行。

⑸⑸与电力变压器相比，试验变压器的与电力变压器相比，试验变压器的漏抗较大漏抗较大，短路电，短路电    流较小，因而可降低绕组机械强度方面的要求，节省流较小，因而可降低绕组机械强度方面的要求，节省    费用⑹⑹试验变压器所输出的电压应尽可能是正、负半波对称试验变压器所输出的电压应尽可能是正、负半波对称    的正弦波形的正弦波形，实际上很难作到，一般采取以下措施：，实际上很难作到，一般采取以下措施：    ①①采用优质铁心材料采用优质铁心材料  ②②采用较小的设计磁通密度采用较小的设计磁通密度          ③③选用适宜的调压供电装置选用适宜的调压供电装置  ④④在试验变压器的低压侧在试验变压器的低压侧    跨接若干滤波器跨接若干滤波器（二）试验变压器串级装置（二）试验变压器串级装置 当所需的工频试验电压很高时，由于变压器的体积当所需的工频试验电压很高时，由于变压器的体积和重量近似与其额定电压的三次方成正比，而其绝缘难和重量近似与其额定电压的三次方成正比，而其绝缘难度和制造价格甚至增加的更多，因此再采用单台变压器度和制造价格甚至增加的更多，因此再采用单台变压器来产生就不恰当了。

来产生就不恰当了                最常用的串级联接方式是自耦式联接，这时高一级最常用的串级联接方式是自耦式联接，这时高一级变压器的激励电流由前一级变压器高压绕组的一部分（变压器的激励电流由前一级变压器高压绕组的一部分（可称为累接绕组）来供给下页图可称为累接绕组）来供给下页图5-2表示的是一套由两表示的是一套由两台单套管试验变压器组成的串级装置示意图台单套管试验变压器组成的串级装置示意图~AVI1I3I2I2T1T2I2U1U2U2U2U312345ZTOU=2U2 图6-1 两串级装置示意图T1-第1级试验变压器；1－T1的低压绕组；2－T2的高压绕组；3－累接绕组T2-第2级试验变压器；4－T2的低压绕组；5－T2的高压绕组；AV-调压器；TO-被试品；Z－绝缘支柱TO (Cx)~ AVATV PV1LfCfR1R2FKVPV2图6-2 工频高压试验的基本接线图AV-调压器 PV1-低压侧电压表 T-工频高压装置R1-变压器保护电阻 TO-被试品 R2-测量球隙保护电阻PV2-高压静电电压表 F-测量球隙 Lf-Cf-谐波滤波器二、工频高压试验的基本接线图二、工频高压试验的基本接线图三三. .工频高压的测量工频高压的测量 图6-3 工频高压的测量T—试验变压器; —保护电阻.；T.O—被试品；C.M.—电流测压电路；V.D.—分压电路； S.V.—静电电压表；G—球隙； —球隙电阻；P1、P2—测压绕组输出端子；P3、P4—低压绕组测压端子；P5—分压输出端子杂散参数的影响杂散参数的影响工频分压器测压电路（杂工频分压器测压电路（杂散参数的影响）散参数的影响）§§6-2 6-2 直流高电压试验直流高电压试验 在被试品的电容量很大的场合，用工频交流高在被试品的电容量很大的场合，用工频交流高电压进行绝缘试验时会出现很大的电容电流，这就电压进行绝缘试验时会出现很大的电容电流，这就要求工频高压试验装置具有很大的容量，但一般很要求工频高压试验装置具有很大的容量，但一般很难做到，这时常用直流高电压试验来代替工频高电难做到，这时常用直流高电压试验来代替工频高电压试验。

压试验        高压试验室中通常采用将工频高电压经高压试验室中通常采用将工频高电压经高压整流高压整流器器而变换成直流高压，利用而变换成直流高压，利用倍压整流原理倍压整流原理制成的直制成的直流高压串级装置来产生更高的直流试验电压流高压串级装置来产生更高的直流试验电压~TD RCRL图6-4 半波整流回路T-高压试验变压器 D-高压整流器C-滤波电容器R-限流(保护)电阻RL-负载电阻（（一一））半半波波整整流流回回路路~TV1V2C1C2(a)~TV1V2C1C2(b)~TV1V2V3C1C2C3(c)图6-5 几种倍压整流回路（二）几种倍压整流回路（二）几种倍压整流回路（三）（三） 串级直流高压发生器串级直流高压发生器利用图6-5(b)中的倍压整流电路为基本单元，多级串联起来即可组成一台串级直流高压发生器，如图6-6，合上电源后，各级电容上的电压由下而上逐渐增大，理想情况可获得空载输出电压等于2nUm(n为级数)CCCCCC输出~图6-6 串级直流高压 发生器原理图雷电冲击高压试验雷电冲击高压试验 雷电冲击耐压考验电力设备承受雷电过电压的能力。

雷电冲击耐压考验电力设备承受雷电过电压的能力只在制造厂进行本项试验，因为试验会造成绝缘的积累效只在制造厂进行本项试验，因为试验会造成绝缘的积累效应，所以在规定的试验电压下只施加应，所以在规定的试验电压下只施加3 3次冲击 国家标准规定额定电压国家标准规定额定电压≥≥220kV220kV，容量，容量≥≥120MVA120MVA的变压的变压器出厂时应进行本项试验器出厂时应进行本项试验操作冲击高压试验操作冲击高压试验 在电力系统现场进行各个电压等级变压器的耐压试验在电力系统现场进行各个电压等级变压器的耐压试验在电力系统现场进行各个电压等级变压器的耐压试验在电力系统现场进行各个电压等级变压器的耐压试验时，可采用操作冲击感应耐压方式来取代工频耐压试验时，可采用操作冲击感应耐压方式来取代工频耐压试验时，可采用操作冲击感应耐压方式来取代工频耐压试验时，可采用操作冲击感应耐压方式来取代工频耐压试验由于利用被试变压器自身的电磁感应作用来升高电压，所由于利用被试变压器自身的电磁感应作用来升高电压，所由于利用被试变压器自身的电磁感应作用来升高电压，所由于利用被试变压器自身的电磁感应作用来升高电压，所以冲击电源装置电压较低，装备比较简单。

而且试验本身以冲击电源装置电压较低，装备比较简单而且试验本身以冲击电源装置电压较低，装备比较简单而且试验本身以冲击电源装置电压较低，装备比较简单而且试验本身不会在绝缘中产生残留性损伤不会在绝缘中产生残留性损伤不会在绝缘中产生残留性损伤不会在绝缘中产生残留性损伤 ≥330kV≥330kV电力设备的出厂试验应进行本项试验电力设备的出厂试验应进行本项试验§§6-3 6-3 冲击高电压试验冲击高电压试验 （一）波形（一）波形标准雷电冲击全波采用非周期性双指数波表达式为：标准雷电冲击全波采用非周期性双指数波表达式为：   式中式中τ1为波尾时间常数，为波尾时间常数，τ2为波前时间常数为波前时间常数图6-7 双指数函数冲击电压波Ae(-t/τ1)-Ae(-t/τ2)AAA[e(-t/τ1) -e(-t/τ2)]uut0A[1-e(-t/τ2)]t0A图6-8 式(6-2)的波形图(6-1)一、一、冲击电压发生器冲击电压发生器（二）基本回路（二）基本回路 冲击电压发生器概念：冲击电压发生器由一冲击电压发生器概念：冲击电压发生器由一组并联的储能高压电容器，自直流高压源充电几组并联的储能高压电容器，自直流高压源充电几十秒钟后，通过铜球突然经电阻串联放电，在试十秒钟后，通过铜球突然经电阻串联放电，在试品上形成陡峭上升前沿的冲击电压波形。

冲击波品上形成陡峭上升前沿的冲击电压波形冲击波持续时间以微秒计，电压峰值一般为几十持续时间以微秒计，电压峰值一般为几十kVkV至几至几MVMV 发明人：产生较高电压的冲击发生器多级回发明人：产生较高电压的冲击发生器多级回路，首先由德国人路，首先由德国人E.E.马克思（马克思（E.MarxE.Marx）提出，为）提出，为此他于此他于19231923年获得专利，被称为马克思回路年获得专利，被称为马克思回路通常通常τ1>>τ2 ，所以在波前范围内，，所以在波前范围内，e(-t/τ1)≈1，得，得        波形如图波形如图6-8，该波可由图，该波可由图6-9的电路来产生的电路来产生在波尾范围内在波尾范围内e(-t/τ2)≈0，式，式(6-1)可近似写成可近似写成     u(t) ≈A e(-t/τ1) (6-3)此波形可由图此波形可由图6-10所示电路产生所示电路产生  （（6-2））S R1C2 uU0R2 uU0 C1S图图6-9 可获得冲击电压波前的回路可获得冲击电压波前的回路图图6-10 可获得冲击电压波尾的回路可获得冲击电压波尾的回路S R1U0 C1R2 C2 u2图图6-11 可获得完整冲击电压波的合成电路可获得完整冲击电压波的合成电路U0 C1R2 C2 u2S R1图图6-12 高效率回路高效率回路效率效率 冲击电压发生器概念：冲击电压发生器由一组并联的储冲击电压发生器概念：冲击电压发生器由一组并联的储能高压电容器，自直流高压源充电几十秒钟后，通过铜球突能高压电容器，自直流高压源充电几十秒钟后，通过铜球突然经电阻串联放电，在试品上形成陡峭上升前沿的冲击电压然经电阻串联放电，在试品上形成陡峭上升前沿的冲击电压波形。

冲击波持续时间以微秒计，电压峰值一般为几十波形冲击波持续时间以微秒计，电压峰值一般为几十kVkV至至几几MVMV 发明人：德国人发明人：德国人E.E.马克思（马克思（E.MarxE.Marx）） 由于由于受到硅堆和电容器额定电压的限制，单级冲击电受到硅堆和电容器额定电压的限制，单级冲击电压发生器的最高电压不超过压发生器的最高电压不超过200~300kV回路回路回路回路1 1 1 1正极性冲击电压正极性冲击电压正极性冲击电压正极性冲击电压回路回路回路回路2 2 2 2负极性冲击电压负极性冲击电压负极性冲击电压负极性冲击电压（三）多级冲击电压发生器的工作原理（三）多级冲击电压发生器的工作原理 利用上述几种回路虽然可以得到波形符合要求的雷利用上述几种回路虽然可以得到波形符合要求的雷电冲击电压全波，但由于受到整流器和电容器额定电压电冲击电压全波，但由于受到整流器和电容器额定电压的限制，单级冲击电压发生器能产生的最高电压一般不的限制，单级冲击电压发生器能产生的最高电压一般不超过超过200～～300kV，而冲击高电压试验所需的冲击高压往，而冲击高电压试验所需的冲击高压往往高达数兆伏，应而要采用多级叠加来产生波形和幅值往高达数兆伏，应而要采用多级叠加来产生波形和幅值都能满足需要的冲击高电压波。

都能满足需要的冲击高电压波        图图6-14为多级冲击电压发生器的原理接线图，它的基为多级冲击电压发生器的原理接线图，它的基本工作原理可概括为本工作原理可概括为“并联充电，串联放电并联充电，串联放电”，具体过程，具体过程如下：如下：T T：供电高压变压器；：供电高压变压器； V V：：整流用高压硅堆；整流用高压硅堆；R RD D：：保护电阻；保护电阻； R R：充电电阻；：充电电阻； r rd d: :每级的阻尼电阻；每级的阻尼电阻；C C：每级的主电容；：每级的主电容； CsCs：每级相应点的对地杂散电容；：每级相应点的对地杂散电容；F0F0：：点火球隙；点火球隙； F1F1～～F3F3：：中间球隙；中间球隙； F4F4：：隔离球隙；隔离球隙；接往被试品~-+C-+C-+C-+CF1rdTV RD2 R 4 R 6 R 8 9 R12R R R1 3 5 7Cs’CsCsR2C2U2F0图图6-14  多级冲击电压发生器的原理接线图多级冲击电压发生器的原理接线图F2rdF3rdF4rd ““电容器并联充电，而后串联放电电容器并联充电，而后串联放电””电阻电阻R R的连接与隔离作用：的连接与隔离作用：在充电时起电路的连接作用；在充电时起电路的连接作用；放电时则起隔离作用放电时则起隔离作用电容并联串联转换方法：电容并联串联转换方法：诸电容由并联变成串联是靠一组诸电容由并联变成串联是靠一组球隙分别处于绝缘和放电来达到球隙分别处于绝缘和放电来达到 杂散电容与同步：杂散电容与同步：实际上因杂散电容实际上因杂散电容CsCs是很小的，所以是很小的，所以各中间球隙在放电前所作用到的过电压时间非常短促。

为各中间球隙在放电前所作用到的过电压时间非常短促为使诸球隙易于同步放电，在采用简单球隙的条件下，它们使诸球隙易于同步放电，在采用简单球隙的条件下，它们应排列成相互能够放电（紫外线）照射的状态应排列成相互能够放电（紫外线）照射的状态 阻尼电阻：阻尼电阻：为了防止杂散电感和对地分布的杂散电容引为了防止杂散电感和对地分布的杂散电容引起高频振荡，电路中分布放置了阻尼电阻起高频振荡，电路中分布放置了阻尼电阻r rd d，一般每级为，一般每级为5Ω5Ω－－25Ω25Ω若级数为若级数为n n，阻尼电阻的串联总值，阻尼电阻的串联总值nrnrd d称作为称作为R Rd dR Rd d也起着调节波前时间的作用，但在放电时它与也起着调节波前时间的作用，但在放电时它与R2R2会造会造成分压，使输出的电压有所降低成分压，使输出的电压有所降低V RD R R R-+C-+C-+C-+CT~R R RF0≈Uc充充电电过过程程R2C2F3rdCCF3rdCF3rdC2 4 6 8 F4 rd 9 R12 3 5 71u2放放电电过过程程（四）（四）高效率冲击电压发生器电路高效率冲击电压发生器电路图6-17  高效率冲击电压发生器电路高效率冲击电压发生器电路优点优点：只要适当整定各级间隙的击穿电压，这种电路是能够可靠地工作的，且具有具有高效率。

等值电路等值电路6-18   高效率冲击电压发生器等效电路高效率冲击电压发生器等效电路  户外冲击电压发生器户外冲击电压发生器及分压器及分压器户内冲击电压发生器户内冲击电压发生器及截波装置及截波装置各种预防性试验方法的特点总结各种预防性试验方法的特点总结序号序号序号序号试验试验方法方法方法方法能能能能发现发现的缺陷的缺陷的缺陷的缺陷1 1 1 1测测量量量量绝缘电绝缘电阻及泄漏阻及泄漏阻及泄漏阻及泄漏电电流流流流贯贯穿性的受潮、穿性的受潮、穿性的受潮、穿性的受潮、脏污脏污和和和和导电导电通道通道通道通道2 2 2 2测测量吸收比量吸收比量吸收比量吸收比大面大面大面大面积积受潮、受潮、受潮、受潮、贯贯穿性的集中缺陷穿性的集中缺陷穿性的集中缺陷穿性的集中缺陷3 3 3 3测测量量量量tgδtgδtgδtgδ绝缘绝缘普遍受潮和劣化普遍受潮和劣化普遍受潮和劣化普遍受潮和劣化4 4 4 4测测量局部放量局部放量局部放量局部放电电有气体放有气体放有气体放有气体放电电的局部缺陷的局部缺陷的局部缺陷的局部缺陷5 5 5 5油的气相色油的气相色油的气相色油的气相色谱谱分析分析分析分析持持持持续续性的局部性的局部性的局部性的局部过热过热和局部放和局部放和局部放和局部放电电6 6 6 6交流或直流耐交流或直流耐交流或直流耐交流或直流耐压试验压试验使抗使抗使抗使抗电电强强强强度下降到一定程度的主度下降到一定程度的主度下降到一定程度的主度下降到一定程度的主绝缘绝缘局局局局部缺陷部缺陷部缺陷部缺陷7 7 7 7操作波或倍操作波或倍操作波或倍操作波或倍频频感感感感应应耐耐耐耐压试压试验验( ( ( (限于限于限于限于变压变压器器器器) ) ) )使抗使抗使抗使抗电电强强强强度下降到一定程度的主度下降到一定程度的主度下降到一定程度的主度下降到一定程度的主绝缘绝缘或或或或纵绝缘纵绝缘的局部缺陷的局部缺陷的局部缺陷的局部缺陷表中序号表中序号表中序号表中序号6 6 6 6和和和和7 7 7 7两项为破坏性试验，其它各项均属于非破坏性试验两项为破坏性试验，其它各项均属于非破坏性试验两项为破坏性试验，其它各项均属于非破坏性试验两项为破坏性试验，其它各项均属于非破坏性试验绝缘预防性试验是在电力设备处于离线情况下进行的。

离绝缘预防性试验是在电力设备处于离线情况下进行的离绝缘预防性试验是在电力设备处于离线情况下进行的离绝缘预防性试验是在电力设备处于离线情况下进行的离线监测的缺点是：线监测的缺点是：线监测的缺点是：线监测的缺点是： ① ① ① ① 需停电进行，而不少重要的电力设备不能轻易地停止需停电进行，而不少重要的电力设备不能轻易地停止需停电进行，而不少重要的电力设备不能轻易地停止需停电进行，而不少重要的电力设备不能轻易地停止运行；运行；运行；运行； ② ② ② ② 只能周期性进行而不能连续地随时监视，绝缘有可能只能周期性进行而不能连续地随时监视，绝缘有可能只能周期性进行而不能连续地随时监视，绝缘有可能只能周期性进行而不能连续地随时监视，绝缘有可能在诊断期间发生故障；在诊断期间发生故障；在诊断期间发生故障；在诊断期间发生故障； ③ ③ ③ ③ 停电后的设备状态，如作用电场及温升等和运行中不停电后的设备状态，如作用电场及温升等和运行中不停电后的设备状态，如作用电场及温升等和运行中不停电后的设备状态，如作用电场及温升等和运行中不相符合，影响诊断的正确性譬如前述的绝缘相符合，影响诊断的正确性。

譬如前述的绝缘相符合，影响诊断的正确性譬如前述的绝缘相符合，影响诊断的正确性譬如前述的绝缘tgδtgδtgδtgδ检测，检测，检测，检测，采用电桥法时，由于标准电容器的额定电压的限制，一般采用电桥法时，由于标准电容器的额定电压的限制，一般采用电桥法时，由于标准电容器的额定电压的限制，一般采用电桥法时，由于标准电容器的额定电压的限制，一般只加到只加到只加到只加到10kV10kV10kV10kV，这对于，这对于，这对于，这对于220kV220kV220kV220kV～～～～500kV500kV500kV500kV的电力设备而言，电压的电力设备而言，电压的电力设备而言，电压的电力设备而言，电压是很低的是很低的是很低的是很低的离线监测的缺点离线监测的缺点谢谢谢谢! !。