高電壓總復(fù)習(xí)課件知識講解

1、高電壓總復(fù)習(xí)課件第一篇第一篇 電介質(zhì)在高電場下的特性電介質(zhì)在高電場下的特性v電介質(zhì)在電氣設(shè)備中作為絕緣材料使用，按電介質(zhì)在電氣設(shè)備中作為絕緣材料使用，按其物質(zhì)形態(tài)，可分為：其物質(zhì)形態(tài)，可分為： 氣體介質(zhì)氣體介質(zhì) 液體介質(zhì)液體介質(zhì) 固體介質(zhì)固體介質(zhì)v在電氣設(shè)備中在電氣設(shè)備中: 外絕緣外絕緣: 一般由氣體介質(zhì)一般由氣體介質(zhì)(空氣空氣)和固體介質(zhì)和固體介質(zhì)(絕絕緣子緣子)聯(lián)合構(gòu)成聯(lián)合構(gòu)成 內(nèi)絕緣內(nèi)絕緣:一般由固體介質(zhì)和液體介質(zhì)聯(lián)合構(gòu)成一般由固體介質(zhì)和液體介質(zhì)聯(lián)合構(gòu)成 氣體介質(zhì)的電氣特性氣體介質(zhì)的電氣特性v一、非自持放電和自持放電一、非自持放電和自持放電v1.非自持放電：非自持放電： 當(dāng)施加電壓當(dāng)施加

2、電壓UUo時，電流劇增，氣隙中的電離過程只時，電流劇增，氣隙中的電離過程只靠外施電壓就可以維持，不再需要外部電離靠外施電壓就可以維持，不再需要外部電離因素，稱自持放電。因素，稱自持放電。二、湯遜理論二、湯遜理論v實質(zhì)：實質(zhì)：放電的主要原因是電子碰撞電離，二次電子放電的主要原因是電子碰撞電離，二次電子來源于正離子撞擊陰極表面溢出電子，溢出電子是來源于正離子撞擊陰極表面溢出電子，溢出電子是維持氣體放電的必要條件。維持氣體放電的必要條件。v自持放電條件：自持放電條件：v適用范圍：適用范圍：低氣壓短氣隙，低氣壓短氣隙，pd26.66kPa cm pd過大時湯遜理論無法解釋：過大時湯遜理論無法解釋： 放

3、電時間：很短放電時間：很短 放電外形：具有分支的細通道放電外形：具有分支的細通道 擊穿電壓：與理論計算不一致?lián)舸╇妷海号c理論計算不一致 陰極材料：無關(guān)陰極材料：無關(guān)1) 1(de三、流注理論三、流注理論v流注發(fā)展過程流注發(fā)展過程 初始電子崩（電子崩頭部電子數(shù)達到一定數(shù)量）初始電子崩（電子崩頭部電子數(shù)達到一定數(shù)量） 電場畸變和加強電場畸變和加強 電子崩頭部正負空間電荷復(fù)電子崩頭部正負空間電荷復(fù)合合 放射大量光子放射大量光子 光電離光電離 崩頭處二次電子崩頭處二次電子（光電子）（光電子）（向正空間電荷區(qū)運動）碰撞游離（向正空間電荷區(qū)運動）碰撞游離 二次電子崩二次電子崩 （二次電子崩電子跑到初崩正空

4、間電（二次電子崩電子跑到初崩正空間電荷區(qū)域）流注發(fā)展到陰極，氣隙被擊穿荷區(qū)域）流注發(fā)展到陰極，氣隙被擊穿流注的形成過程流注的形成過程v1）在光照下，電子在強電場的作用下，形成電子）在光照下，電子在強電場的作用下，形成電子崩，初崩發(fā)展到陽極時，電子迅速與陽極中和；崩，初崩發(fā)展到陽極時，電子迅速與陽極中和；v2）離子的速度較慢，暫留的正離子加強了正離子）離子的速度較慢，暫留的正離子加強了正離子與陰極之間的電場，并使之畸變，同時放出大量的與陰極之間的電場，并使之畸變，同時放出大量的光子；光子；v3）光子又電離了附近的氣體，形成二次電子崩，）光子又電離了附近的氣體，形成二次電子崩，二次電子崩的電子迅速

5、移向陽極方向，在正電荷區(qū)二次電子崩的電子迅速移向陽極方向，在正電荷區(qū)域內(nèi)形成正負帶電粒子混合通道，這個電離通道稱域內(nèi)形成正負帶電粒子混合通道，這個電離通道稱流注流注。流注端部又有二次電子崩留下的正電荷，進。流注端部又有二次電子崩留下的正電荷，進一步加強了電場，促使更多的新電子崩相繼產(chǎn)生并一步加強了電場，促使更多的新電子崩相繼產(chǎn)生并與之匯合，使流注向前發(fā)展；與之匯合，使流注向前發(fā)展；v4）最后，流注發(fā)展到陰極，將兩極接通，導(dǎo)致氣）最后，流注發(fā)展到陰極，將兩極接通，導(dǎo)致氣隙空氣被擊穿。隙空氣被擊穿。三、流注理論三、流注理論v流注形成條件：流注形成條件： 電子崩發(fā)展到電子崩發(fā)展到足夠的程度足夠的程度

6、后，電子崩中的空間電荷后，電子崩中的空間電荷足以使原電場足以使原電場明顯畸變明顯畸變，大大加強電子崩崩頭和崩，大大加強電子崩崩頭和崩尾處的電場；尾處的電場； 電子崩中電荷密度很大，復(fù)合頻繁，放射出的光子電子崩中電荷密度很大，復(fù)合頻繁，放射出的光子在這部分很強，電場區(qū)很容易成為引發(fā)新的空間光在這部分很強，電場區(qū)很容易成為引發(fā)新的空間光電離的輻射源，二次電子主要來源于電離的輻射源，二次電子主要來源于空間光電離空間光電離； 氣隙中一旦氣隙中一旦形成流注形成流注，放電由空間光電離自行維持，放電由空間光電離自行維持v自持放電條件：自持放電條件：四、不均勻電場中的放電過程四、不均勻電場中的放電過程v1.極

7、性效應(yīng)：極性效應(yīng)： 由于高場強電極極性的不同，空間電荷的極由于高場強電極極性的不同，空間電荷的極性也不同，對放電發(fā)展的影響也不同，這就性也不同，對放電發(fā)展的影響也不同，這就造成了不同極性的高場強電極的電暈起始電造成了不同極性的高場強電極的電暈起始電壓的不同，以及間隙擊穿電壓的不同。壓的不同，以及間隙擊穿電壓的不同。 判斷極性：判斷極性：極性取決于曲率半徑小的棒極的極性取決于曲率半徑小的棒極的電位符號；電極形狀相同時，取決于不接地電位符號；電極形狀相同時，取決于不接地棒極的電位。棒極的電位。v2.比較擊穿電壓的大?。罕容^擊穿電壓的大?。核?、不均勻電場中的放電過程四、不均勻電場中的放電過程v3.電

8、暈放電：電暈放電： 球隙距離達到一定程度后，氣隙電場強度變球隙距離達到一定程度后，氣隙電場強度變?yōu)闃O不均勻電場，當(dāng)所加電壓達到某一臨界為極不均勻電場，當(dāng)所加電壓達到某一臨界值時，在靠近二球極的表面出現(xiàn)藍紫色的暈值時，在靠近二球極的表面出現(xiàn)藍紫色的暈光，并發(fā)出咝咝的響聲，這種局部放電現(xiàn)象光，并發(fā)出咝咝的響聲，這種局部放電現(xiàn)象稱電暈放電。稱電暈放電。 五、空氣間隙在各種電壓下的特性五、空氣間隙在各種電壓下的特性 直流直流 穩(wěn)態(tài)電壓穩(wěn)態(tài)電壓 交流交流電壓電壓 均勻電場：均勻電場： 雷電沖擊電壓雷電沖擊電壓(伏秒特性伏秒特性) 沖擊電壓沖擊電壓 操作沖擊電壓操作沖擊電壓ddUb66. 655.24v如

9、何繪制伏秒特性曲線？如何繪制伏秒特性曲線？ v保持沖擊電壓波形不變，逐級升高電壓使氣保持沖擊電壓波形不變，逐級升高電壓使氣隙擊穿，記錄擊穿電壓波形，讀取擊穿電壓隙擊穿，記錄擊穿電壓波形，讀取擊穿電壓值值U與擊穿時間與擊穿時間t。 電壓不很高時，擊穿一般電壓不很高時，擊穿一般發(fā)生在波長時間；發(fā)生在波長時間； 電壓很高時，擊穿可能在電壓很高時，擊穿可能在波前時間；波前擊穿時，波前時間；波前擊穿時，U與與t均取擊穿時刻均取擊穿時刻的值；的值； 波長擊穿時，波長擊穿時，U取波峰值，取波峰值，t取擊穿時取擊穿時刻值，連接個時間點，即可畫出伏秒特性曲刻值，連接個時間點，即可畫出伏秒特性曲線。線。 六、其他

10、內(nèi)容六、其他內(nèi)容v1大氣條件對氣隙擊穿特性的影響大氣條件對氣隙擊穿特性的影響 海拔高度的影響：海拔高度的影響：v2.提高氣體介質(zhì)電氣強度的方法：提高氣體介質(zhì)電氣強度的方法： 改善電場分布；改變氣體的狀態(tài)和種類改善電場分布；改變氣體的狀態(tài)和種類v3.沿面放電沿面放電及防污對策及防污對策PaUKU4101 . 11HKa 液體和固體的電氣強度液體和固體的電氣強度v一、電介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗一、電介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗 1.極化類型和極化特點極化類型和極化特點 2.液體和固體的電導(dǎo)類型液體和固體的電導(dǎo)類型 3.電介質(zhì)的損耗電介質(zhì)的損耗二、液體介質(zhì)的擊穿二、液體介質(zhì)的擊穿v1.純凈的液體擊穿：純凈的

11、液體擊穿： 電擊穿理論；氣泡擊穿理論電擊穿理論；氣泡擊穿理論v2.含雜質(zhì)的液體擊穿：含雜質(zhì)的液體擊穿： “小橋小橋”擊穿理論擊穿理論v3.影響液體擊穿電壓的因素：影響液體擊穿電壓的因素：三、固體介質(zhì)的擊穿三、固體介質(zhì)的擊穿v1.電擊穿電擊穿 電子崩理論電子崩理論 固有擊穿理論固有擊穿理論 佛羅利希理論佛羅利希理論 希布爾理論希布爾理論v2.熱擊穿：熱擊穿：發(fā)熱散熱與溫度的關(guān)系發(fā)熱散熱與溫度的關(guān)系v3.電化學(xué)擊穿電化學(xué)擊穿（電老化）：（電老化）： 電離性老化、電導(dǎo)性老化、電解性老化、表電離性老化、電導(dǎo)性老化、電解性老化、表面漏電起痕及電蝕損面漏電起痕及電蝕損v水樹枝：水樹枝：如果在兩電極之間的絕

12、緣層中如果在兩電極之間的絕緣層中存在著液態(tài)導(dǎo)電物質(zhì)（例如水），當(dāng)該存在著液態(tài)導(dǎo)電物質(zhì)（例如水），當(dāng)該處場強超過某定值時，該液體會沿電場處場強超過某定值時，該液體會沿電場方向逐漸深入到絕緣層中形成近似樹枝方向逐漸深入到絕緣層中形成近似樹枝狀的痕跡，稱作狀的痕跡，稱作“水樹枝水樹枝”。v水樹枝水樹枝是一種可以在交流電場應(yīng)力和潮是一種可以在交流電場應(yīng)力和潮氣作用下，低密度聚乙烯和交聯(lián)聚乙烯氣作用下，低密度聚乙烯和交聯(lián)聚乙烯絕緣發(fā)生劣化、降解的一種現(xiàn)象。絕緣發(fā)生劣化、降解的一種現(xiàn)象?；蛘呋蛘呤牵菏牵核畼渲κ蔷垡蚁╊惤^緣材料在長時水樹枝是聚乙烯類絕緣材料在長時間與水共存的狀態(tài)下因電場作用產(chǎn)生的，間與水共

13、存的狀態(tài)下因電場作用產(chǎn)生的，形狀為充滿了水的各種樹枝狀的細微通形狀為充滿了水的各種樹枝狀的細微通道或氣隙。道或氣隙。v電樹枝：電樹枝：在介質(zhì)夾層氣隙或氣泡的電離，在介質(zhì)夾層氣隙或氣泡的電離，會造成鄰近絕緣物分解、破壞（表現(xiàn)為會造成鄰近絕緣物分解、破壞（表現(xiàn)為變酥、碳化等形式），并沿電場方向逐變酥、碳化等形式），并沿電場方向逐漸向絕緣層深處發(fā)展，在有機絕緣材料漸向絕緣層深處發(fā)展，在有機絕緣材料中會呈樹枝狀發(fā)展，稱作中會呈樹枝狀發(fā)展，稱作“電樹枝電樹枝”。三、固體介質(zhì)的擊穿三、固體介質(zhì)的擊穿v累積效應(yīng)累積效應(yīng):極不均勻電場中，當(dāng)作用在固體介極不均勻電場中，當(dāng)作用在固體介質(zhì)上的電壓為幅值較低或作用時

14、間較短的沖質(zhì)上的電壓為幅值較低或作用時間較短的沖擊電壓時，會在固體介質(zhì)中形成局部損傷或擊電壓時，會在固體介質(zhì)中形成局部損傷或不完全擊穿，這些不完全擊穿每施加一次沖不完全擊穿，這些不完全擊穿每施加一次沖擊電壓就向前延伸一步，隨著加壓次數(shù)的增擊電壓就向前延伸一步，隨著加壓次數(shù)的增加，介質(zhì)的擊穿電壓也隨之下降，這種現(xiàn)象加，介質(zhì)的擊穿電壓也隨之下降，這種現(xiàn)象稱累積效應(yīng)。稱累積效應(yīng)。四、組合絕緣的電氣強度四、組合絕緣的電氣強度v1.介質(zhì)界面與等位面重合介質(zhì)界面與等位面重合v2.介質(zhì)界面是電纜芯線的同芯圓筒介質(zhì)界面是電纜芯線的同芯圓筒)(2211nniidddUEln1ln12202111rRrrrUE2

15、0rrrln1ln12202122rRrrrUERrr2第二篇第二篇 電氣設(shè)備的絕緣試驗電氣設(shè)備的絕緣試驗 整體性缺陷整體性缺陷v絕緣缺陷絕緣缺陷 局部性缺陷局部性缺陷 非破壞性試驗非破壞性試驗v 絕緣試驗絕緣試驗 破壞性試驗破壞性試驗 非破壞性試驗非破壞性試驗v一、絕緣電阻的測量一、絕緣電阻的測量1.絕緣電阻絕緣電阻2吸收比吸收比3.極化指數(shù)極化指數(shù)teCRCRRRCCRRRRCCiUtR21122212212121221)()()()()( 15601RRK 1102RRK 二、介質(zhì)損耗角正切的測量二、介質(zhì)損耗角正切的測量vtg是絕緣品質(zhì)的重要指標(biāo)，測量是絕緣品質(zhì)的重要指標(biāo)，測量tg是判斷

16、是判斷電氣設(shè)備絕緣狀態(tài)的靈敏有效的方法電氣設(shè)備絕緣狀態(tài)的靈敏有效的方法v tg能反映絕緣的整體性缺陷能反映絕緣的整體性缺陷(全面老化全面老化)和小和小容量試品中的嚴重局部性缺陷容量試品中的嚴重局部性缺陷 vtg隨電壓變化的曲線可以判斷絕緣是否受潮，隨電壓變化的曲線可以判斷絕緣是否受潮，含有氣泡及老化的程度含有氣泡及老化的程度 v大容量的設(shè)備絕緣存在局部缺陷時，應(yīng)盡可大容量的設(shè)備絕緣存在局部缺陷時，應(yīng)盡可能將設(shè)備解體后分解測量進行分析能將設(shè)備解體后分解測量進行分析 二、二、 tg的測量方法的測量方法v1.西林電橋法西林電橋法v2.斜波波形分析法斜波波形分析法v3.過零相位比較法過零相位比較法v4

17、.異頻電源法異頻電源法)(102144444FCCfCwRCwRtgxx三、局部放電的測量三、局部放電的測量v電氣設(shè)備絕緣內(nèi)部常存在一些缺陷，如氣泡電氣設(shè)備絕緣內(nèi)部常存在一些缺陷，如氣泡和氣隙。在強電場下，這些缺陷會發(fā)生局部和氣隙。在強電場下，這些缺陷會發(fā)生局部放電，局部放電產(chǎn)生的同時，有熱、聲、臭放電，局部放電產(chǎn)生的同時，有熱、聲、臭氧、氧化氮等產(chǎn)生，腐蝕絕緣材料，引起絕氧、氧化氮等產(chǎn)生，腐蝕絕緣材料，引起絕緣老化，最后導(dǎo)致整個絕緣在正常電壓下發(fā)緣老化，最后導(dǎo)致整個絕緣在正常電壓下發(fā)生擊穿。生擊穿。 v因此局部放電的測量可以有效地檢測出絕緣因此局部放電的測量可以有效地檢測出絕緣內(nèi)部的局部缺陷

18、的存在、發(fā)展情況。內(nèi)部的局部缺陷的存在、發(fā)展情況。v視在放電量視在放電量v放電能量放電能量rbgbqCCCqsirsUUUUqw)(21四、電壓分布的測量四、電壓分布的測量v在工作電壓的作用下，沿著絕緣結(jié)構(gòu)的表面在工作電壓的作用下，沿著絕緣結(jié)構(gòu)的表面會有一定的電壓分布。會有一定的電壓分布。 v表面比較清潔時，其分布規(guī)律取決于絕緣結(jié)表面比較清潔時，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構(gòu)本身的電容和雜散電容 v表面染污受潮時，分布規(guī)律取決于表面電導(dǎo)表面染污受潮時，分布規(guī)律取決于表面電導(dǎo) v通過測量絕緣表面上的電壓分布亦能發(fā)現(xiàn)某通過測量絕緣表面上的電壓分布亦能發(fā)現(xiàn)某些絕緣缺陷。些絕緣缺陷。

19、v測量電壓分布最適用于那些由一系列元件串測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)。聯(lián)組成的絕緣結(jié)構(gòu)。v清潔的懸式絕緣子清潔的懸式絕緣子 破壞性試驗破壞性試驗v一、工頻高壓試驗一、工頻高壓試驗 1.產(chǎn)生工頻高壓的方法產(chǎn)生工頻高壓的方法 試驗變壓器試驗變壓器 串聯(lián)諧振串聯(lián)諧振 2.試驗變壓器：電流試驗變壓器：電流 容量容量 3.容升效應(yīng)容升效應(yīng)AUCwIS910kVAUCwPS9210v容升效應(yīng)：容升效應(yīng)：在通過試驗變壓器施加工頻高壓在通過試驗變壓器施加工頻高壓時，往往在容性試品上產(chǎn)生時，往往在容性試品上產(chǎn)生“容升容升”效應(yīng)，效應(yīng)，也就是說實際作用到試品上的電壓值會超過也就是說實際作

20、用到試品上的電壓值會超過按變比高壓側(cè)所應(yīng)對應(yīng)輸出的電壓值。試品按變比高壓側(cè)所應(yīng)對應(yīng)輸出的電壓值。試品的電容及試驗變壓器的漏抗越大，容升效應(yīng)的電容及試驗變壓器的漏抗越大，容升效應(yīng)越明顯。越明顯。 自耦式串級變壓器自耦式串級變壓器二、直流高壓試驗二、直流高壓試驗v1.半波整流回路半波整流回路 脈動系數(shù)脈動系數(shù)v2.倍壓整流回路倍壓整流回路v3.直流串級發(fā)生器直流串級發(fā)生器三、沖擊高壓試驗三、沖擊高壓試驗v沖擊電壓發(fā)生器原理：沖擊電壓發(fā)生器原理：并聯(lián)充電、串聯(lián)放電并聯(lián)充電、串聯(lián)放電第三篇第三篇 系統(tǒng)內(nèi)部過電壓與絕緣配合系統(tǒng)內(nèi)部過電壓與絕緣配合v一、線路和繞組中的波過程一、線路和繞組中的波過程 1.單

21、導(dǎo)線波過程單導(dǎo)線波過程 等值電路、波動方程及其解等值電路、波動方程及其解一、線路和繞組中的波過程一、線路和繞組中的波過程 2.波的折射與反射波的折射與反射（1）線路末端開路：）線路末端開路： ，末端，末端電壓加倍，電壓加倍，電流變零電流變零（2）線路末端接地：）線路末端接地： ，末端，末端電流加倍，電流加倍，電壓變零電壓變零（3）線路末端接負載：）線路末端接負載： ，則，則 電壓和電流都無反射電壓和電流都無反射1, 21, 00, 11ZR 一、線路和繞組中的波過程一、線路和繞組中的波過程 3.彼德遜法則彼德遜法則（1）內(nèi)容）內(nèi)容（2）適用范圍）適用范圍 4.波阻抗與電阻的異同點波阻抗與電阻的異同點 5.波的衰減與變形波的衰減與變形 主要影響因素主要影響因素二、雷電及防雷保護裝置二、雷電及防雷保護裝置v1.雷云的放電過程：雷云的放電過程： 先導(dǎo)階段主放電和迎面先導(dǎo)階段余輝階段先導(dǎo)階段主放電和迎面先導(dǎo)階段余輝階段v2.雷電參數(shù)：雷電參數(shù)： 雷暴日，雷暴小時，地面落雷密度，雷電流，雷暴日，雷暴小時，地面落雷密