高电压技术考点整理总结.docx
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高电压技术考点整理总结.docx
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高电压技术考点整理总结
1.电介质按物质形态分为:
气体介质、液体介质、固体介质
2.电器设备中:
外绝缘:
由气体介质和固体介质联合构成内绝缘:
由液体介质和固体介质联合构成
3.气体的电离类型:
碰撞电离、光电离、热电离
4.气体的放电现象有击穿和闪络两种现象。
5.
I气体介质的电气特性
一.气体放电分为:
自持放电和非自持放电
非自持放电:
当施加电压U 自持放电: 当施加电压U>Uc时,气隙中的电离过程仅靠外施电压 就可以维持,不再需要外部电离因素。 常见气体放电形式;电晕放电、火花放电,辉光放电,电弧放电,沿面放 点 八\、 电晕放电(电晕放电是极不均匀电场所特有的一种自持放电形式): (名词解释)若构成气体间隙的电极曲率半径很小,或电极间距离很大,当电压升到一定数值时,将在电场非常集中的尖端电极处发生局部的类似月亮晕光的光层,这时用仪表可以观测到放电电流。 随着电压的升高,晕光层逐渐扩大,放电电流也增大,这种放电形式称为电晕放电。 汤逊理论和流注理论 1.汤逊理论: 放电的主要原因是电子电离,二次电子来源于正离子撞击阴极表面溢出电子,溢出电子是维持气体放电的必要条件。 二次电子能否接替起始电子的作用是气体放电的判据。 用于低气压、短气隙——pdv26.66kPa.cm 自持放电的条件: 2.流注理论: 流注理论认为气体放电的必要条件是电子崩达到某一程度后,电子崩产生的空间电荷使原有电场发生畸变,大大加强崩头和崩尾处的电场。 另一方面气隙间正负电荷密度大,复合作用频繁,复合后的光子在如此强的电场中很容易形成产生新的光电离的辐射源,二次电子主要来源于光电离。 适用于高气压,长间隙pd>26.66kPa.cm 〜1n8ad口 自持放电的条件: 匕〜10* 流注: 在正电荷区域内形成正负带电粒子的混合通道,这个电离通道称为流注。 不均匀电场的放电附: 不均匀电场分为少不均匀电场(球状电场)和极不均匀电场(棒-棒,棒-板) 1.极性效应: 由于高场强电极极性的不同,空间电荷的极性也不同,对放电发展的影响也不同,这就造成了不同极性的高场强电极的电晕起始电压和间隙击穿电压的不同。 极性效应出现在(D) 2.判断极性,极性的确定: a.取决于曲率半径小的电极的极性。 b.电极 形状相同时,取决于不接地电极的极性。 3.棒-板比较: 正棒-负板 负棒-正板 电晕起始电压 高 低 间隙击穿电压 低 高 (负极性击穿电压大于正极性) 以下四种气体间隙的距离均为10mm,在直流电压作用下,击穿电压最低的是(D) A.球球间隙(球径50mm)B.棒板间隙(棒为负极) C.针针间隙D.棒板间隙(棒为正极) 四.伏秒特性: 1•伏秒特性曲线(定义): 由于气隙的击穿存在时延现象,因此必须将击穿电压值与放电时延联系起来确定气隙的击穿特性,这种在“电压一时间”坐标平面上形成的曲线,称为伏秒特性曲线 2•伏秒特性曲线的绘制方法: a.保持冲击电压波形不变,逐级升高电压使气隙击穿,记录击穿电压波形,读取击穿电压值U与击穿时间t;b.1电压不高时,击穿一般发生在波长时间;b.2电压很高时,击穿可能发生在波前时间;c.1波前击穿时,U与t均取击穿时刻的值;c.2波长击穿时,U取波峰值,t取击穿时刻的值。 3•保护设备和被保护设备的伏秒特性如何配合? 保护设备的伏秒特性应始终低于被保护设备的伏秒特性。 这样,当有一个过 电压作用于两设备时,总是保护设备先击穿,限制了过电压的幅值,保护了被保护设备。 五•空气间隙在各种电压下的特性 1.电压包括稳态电压、冲击电压 冲击电压包括雷电冲击电压(伏秒特性)、操作冲击电压 雷电冲击电压(伏秒特性): 雷电冲击电压的标准波形: 土1.2/50us 操作冲击电压波形: 土250/2500us 五.空气间隙在各种电压下的特性 fl: 流 ■稳态电压 交流 雷电冲击电压(伏秒特性) 操作冲击电压 2.50%击穿电压(50%冲击击穿电压): 冲击击穿特性。 (一般10次电压中有4-6次击穿) 六、其他内容 1.大气条件对气隙击穿特性的影响: 压力、温度、湿度、海拔 海拔高度的校正: 六、其他内容 “1穴气条件对气隙击穿特性的影响 海拔高度的影响二 2•提高气体介质电气强度的方法: a.改善电场分布: 改进电极形状;利用空间电荷改善电场分布;采用屏障 b.削弱和抑制气体电离: 采用高气压;采用高真空;采用高电气强度气体 3•沿面放电: 沿着固体介质和气体介质的交界面发展的气体放电现象。 沿面放电分为: 沿面滑闪、沿面闪络 发展过程: 电晕放电一(外施电压升高)一辉光放电一(电压高过某个值)—滑闪放电一(再升咼)一闪络 沿面滑闪: 沿面滑闪是具有强垂直分量绝缘结构所特有的放电形式。 4.污闪 污闪: 由于污秽导致的闪络划分误会等级的方法: 等值盐密法(每平方厘米表面上沉积的等效氯化钠毫克数)污闪过程: 积污——受潮——形成干区——出现局部电弧——电弧发展直至沿面闪络。 5.防污对策: a.增加爬电距离 b.定期或不定期清理 c.使用憎水性材料 d.使用半导体釉绝缘子和新型合成绝缘子 n液体和固体的电气强度 一.电介质的极化、电导和损耗 1.极化 电子式、离子式、偶极子式、夹层极化 能量损耗 时间 频率相关 温度影响 电子式极化(存在一切电介质中)无 短 无 小 离子式极化 无 短 几乎无 有,正温度系数 偶极子极化 有 较长 较大 较大(! ! 气体为负温,液固为正温)n 只在直流 夹层极化 有 慢 、低频交 流卜表现 空间电荷极化 2.液体和固体的电导类型: 电子电导,离子电导,电泳电导,表面电导(固体介质特有电导) 液体和固体的电导率: 随温度的升高按指数规律上升。 固体介质电导具有表面电导和体积电导 电介质的电导可分为离子电导和电子电导两种类型,当出现电子电导时电介 质已被击穿。 3.损耗: 介质损耗角正切: 交流时介质的功率损耗: 式中.耐一电潅谢埶丰: 卩一功辜因歌对一仆质抱疑沽. 在串联等值电路中 tgd- Ir 1/忒1 三个公式用其中两个一定可以解题) .液体介质的击穿(不考! ) 1.1纯净的液体击穿: 电击穿理论;气泡击穿理论 1.2含杂质的液体击穿: “小桥”击穿理论 2.影响液体击穿电压的因素(变压器油击穿电压的影响因素): 水分和其他杂质 油温 电场均匀度 电压作用时间 油压的影响 3.提高击穿电压的方法 提高油的品质;在绝缘设计中则可利用“油—屏障”式绝缘;改善电场分布。 .固体介质的击穿 1.固体介质的击穿的三种类型 ①电击穿②热击穿③电化学击穿 体介质的击穿 些仁电击穿电子崩理论 固有击穿理论J佛罗利希理论 [希布尔理论 令2热击穿: 发热散热与温度的关系 母3■电化学击穿(电老化): 电离性老化、电导性老化.电解性老化、表 面漏电起痕及电蚀损 水树枝(电树枝): 电离性老化: 在介质夹层或介质内部气隙或气泡的电离,会造成邻近绝缘物的分解.破坏(表现为变酥、炭化等形式),并沿电场方向逐渐向绝缘层深处发展,在有机绝缘材料中会呈树枝状发展,称作"电树枝無 电导性老化: 如杲在两电扱之间的绝缘层中存在液态导电物质(例如水),当该处场强超过某定值时j该液体会沿电场方向逐渐深入到绝缘层中,形成近似树枝状的痕迹,称作“水树枝/ 2•累积效应: 极不均匀电场中,当作用在固体介质上的电压为幅值较低或作用时间较短的冲击电压时,会在固体介质中形成局部损伤或不完全击穿,这些不完全击穿每施加一次冲击电压就向前延伸一步,随着加压次数的增 加,介质的击穿电压也随之下降,这种现象称累积效应 四•组合绝缘的电气强度 些仁介质界面与等位面重合 Eav求法: Eav Eav 利用系数: lnR Emax 注意: 利用系数<1;使用相电压,需除根号三 五.绝缘的老化: 绝缘的老化类型: 热老化电老化机械应力环境条件 第二篇: 电气设备的绝缘试验 1.绝缘缺陷: 整体性缺陷,局部性缺陷 2.绝缘试验: 非破坏性试验,破坏性试验 in•绝缘非破坏性试验 一、绝缘电阻的测量 二、介质损耗角正切的测量 三、局部放电的测量 四、电压分布的测量 一、绝缘电阻的测量绝缘电阻: 绝缘电阻是一切电介质和绝缘结构的绝缘状态最基本的综合性特性参数。 1.吸收比: (名词解释)加压60秒的绝缘电阻与加压15秒的绝缘电阻的比值 2•极化指数: 加压10分钟的绝缘电阻与加压1分钟的绝缘电阻的比值为极化指 3•常用仪表: 手摇式兆欧表 不均匀的绝缘试品,如果绝缘严重受潮,则吸收比K将(C)。 A.远大于1B.远小于1 C.约等于1D.不易确定 •介质损耗角正切的测量 1.介质损耗角正切的测量的意义(原因): tgS是绝缘品质的重要指标,测量tgS是判断电气设备绝缘状态的灵敏有效的方法; tgS能反映绝缘的整体性缺陷(全面老化)和小容量试品中的严重局部性缺陷; tgS随电压变化的曲线可以判断绝缘是否受潮,含有气泡及老化的程度; 大容量的设备绝缘存在局部缺陷时,应尽可能将设备解体后分解测量进行分析。 2.介质损耗角正切的测量方法: 西林电桥法;(斜波波形分析法;过零相位比较法;异频电源法) &=w(RC4=2f10C^=C4^F) wRCX 化基本原理 西林电桥测阜法 ■・bJ■、 .^― I. 1 些在交流电压U的作用下,调节应和匚,使电桥达到平衡尸即通过检流计P的电流为零,因而1 i =〔4. IM二‘卸 —『_j ■ U4 此 ■ UBD I 图中C,他为被测试样的等效并联电容与电阻尺为可调无感电阻,G为高圧标准电容器,凡定值电阻,U为平衡损耗角正切的可调电容。 式中Z八3乙分别是电桥的试样阻抗,标 准电容器阻抗以及桥臂乙和乙的阻抗 z\芹— 2】-22 Z? Z亀 解所得方程式,求得试品电容和等值电阻 令因为<0-2^-1007,如取吊.詈°,并取 1C;的单位为曲,则简化为7 tg(>=C4 因此,当桥臂电阻心斤剂电容6卡G己知时就可以求得试样电容和损耗角正切”计算出G后.根据试样与屯极的尺寸在计算其相对介电常数。 三•局部放电的测量 测试方法: 非电检测法: 声测法,光测法,化学检测法;电检测法: 脉冲电流法,无线电干扰测试法,介质损耗法 视在放电量 Cb qqr CgCb电压降: 放电重复率(N) 在选定的时间间隔内测得的每秒发生放电脉冲的平均次数 放电能量 W=1qUi 2 四•电压分布的测量(我觉得不考啊,自己造去吧) IV.破坏性实验 工频咼压试验 直流咼压试验 冲击高压试验 1、工频咼压试验 1.产生工频高压的方法: 试验变压器,串联谐振 2•试验变压器的电流与额定容量(高压侧): 取决于试品电容 »2•试验变压器: 电流IsJ7x10Mj 容量Ps=w<-t72xlO 3.容升效应: 在通过试验变压器施加工频高压时,往往在容性试品上产生“容升”效应,也就是说实际作用到试品上的电压值会超过按变比高压侧所应对应输出的电压值。 试品的电容及试验变压器的漏抗越大,容升效应越明显。 T4-1: 进行工频高压试验时,怎样选择试验变压器的额定电压和额定容量? 电 压高,容量小。 若有一被试品的电容量为5000pF,试验电压有效值为600kV,求进行工频耐压试验是流过试品的电流和试验变压器的输出功率。 答: 匸UwC=600X〖10〗A3X100nX5X〖10〗A9=0.942 P=UA2wC=600X0.942=。 。 T4-3.工频高压等值电路如图,回路总电阻R=10K欧,总电抗值X(电感)=100 欧,被试品电容量C=3000pF,实验室高压侧输出电压有效值U1=500kV,求: C两端电压U2? 答: Z=R+jX+1/jwC=。 。 。 U2=U/ZXjX=。 。 。 .直流高压试验 1.半波整流回路 2.倍压整流回路 3.直流串级发生器 八直流高压试验 巾1・半波整流回路 脉动系数-話 訂N 斗2•倍压整流回路流串级发生器 三.冲击高压试验 并联充电、串联放电(必考。 。 。 ) 1•冲击电压发生器的原理: 多级冲击电压发生雅的基本电路 17.构成冲击电压发生器基本回路的元件有冲击性主电容Ci,负荷电容C2,波头 电阻Ri和波尾电阻R2。 为了获得一很快由零上升到峰值然后较慢下降的冲击电压,应使(B) A.Ci>>C2,Ri»R2B.Ci>>C2,RivvR2 C.Ci< 冲击电压发生器的启动方式: 自启动,触发启动 冲击电压发生器的测量: 分压器-示波器;测量球隙;分压器-峰值电压表。 第三篇系统内部过电压 1.过电压: 电力系统中出现的对绝缘有危险的电压升高和电位差升高。 2.过电压分类: 内部过电压和雷电过电压 内部过电压包括: 暂时过电压,操作过电压(看着这么像继电保护。 00fuck)雷电过电压包括: 直接雷击过电压,感应雷击过电压 3.电力系统正常工作下,可按集中参数元件处理;在过电压作用下,必须按分布参数元件处理。 4.波传播的物理概念: 波过程实质上是能量沿着导线传播的过程,即在导线周围空间储存电磁能的过程。 V.线路和绕组中的波过程 1.单导线波过程等值电路、波动方程及其解 //=Z/j(t卜+"2(『)= )Tt 波速和疲阻抗 •将G和G带入新持波的传播谨屢公式中求得: V=I=5x10s 沿架空线传播的电龌波波速等于空吒中的光速”为 JX10sm/sfl而一股时于电缆M波速T^L5xl0^W.1・低于架空践,因此咸和电酿外盾的介电常數可提高电嫖战在电缆中传播逮度。 2•波的折射与反射 末端折反射的三种情况: (1)线路末端开路: a=2,B=1,末端电压加倍,电流变零 (2)线路末端接地: a=0,B=-1,末端电流加倍,电压变零 (3)线路末端接负载: R=Z1,则a=1,B=0电压和电流都无反射 3•波阻抗 波阻抗Z表示了线路中同方向传播的电流波与电压波的数值关系 3.0分布参数线路的波阻抗与集中参数电路的电阻之间的比较(异同点)(如果不考就剁手啊) 相同点: 分布参数线路的波阻抗与集中参数电路的电阻有相同的量纲不同点: a.波阻抗表示向同一方向传播的电压波和电流波之间比值的大 小;电磁波通过波阻抗为Z的无损线路时,其能量以电磁能的形式储存于周围介质中,而不像通过电阻那样被消耗掉。 b.为了区别不同方向的行波,Z的前面应有正负号。 c.波阻抗的数值只和导线单位长度的电感、电容有关,而与线路长度无关。 4.波在多导线系统中的传播: K称为导线1与导线2的耦合系数,因为Zi2 (补充: 电晕将导致耦合系数增大,耦合系数越大,线间绝缘上受的电压越小,耦合系数越大越好。 ) 消去仃7得叭="人《1=処=踰 ZZH &=z;称为导线i与导线? 的離合系数,因为乙产令*|: 石二随导线之间距离的减小而增大,因此两根导线越靠近,其耦合系数越大。 5.冲击电晕对导线波过程产生的多方面的影响: a•自波阻抗相应减少b.波速减少c.耦合系数增大d.引起波的衰减与变形 W.雷电及防雷保护装置 雷电放电实质上是一种超长气隙的火花放电 雷云的放电过程: 先导阶段-主放电和迎面先导阶段-余辉阶段 雷电参数: 雷暴日,雷暴小时,地面落雷密度,雷电流,雷道波阻抗。 防雷保护装置: 避雷针,避雷线: 防止直接雷击过电压避雷器: 防止感应雷击过电压防雷接地: 减少与大地之间的电阻值 避雷器的类型: 保护间隙式,排气式(放屁式),阀式,金属氧化物 残压Ur: 雷电流通过避雷器是在其阀片电阻上产生的压降。 220kv及以下系统,避雷器冲击电流幅值5kA,330kV,10kA。 金属氧化物避雷器的优点: 1)可省去串联火花间隙,结构大大简单2)由于具有极好的非线性伏安特性,保护性能优越 3)无续流、动作负载轻、能重复动作实施保护 4)流通容量大,能制成重载避雷器 5)耐污性好 接地装置 工作接地,保护接地,防雷接地 泄露距离: 沿绝缘表面测得的两个导电零部件之间或导电零部件与设备界面之间的最短距离。 (cm) 泄露比距: 外绝缘相-地之间的泄露距离与 系统最高工作电压之比,即单位电压下绝缘子表面的泄露距 离。 (cm/kV) 书是我们时代的生命 ――别林斯基 书籍是巨大的力量一一 列宁 书是人类进步的阶梯一 高尔基 书籍是人类知识的总统 ——莎士比亚 书籍是人类思想的宝库 乌申斯基 书籍一一举世之宝一一 4•厶rnzj梭罗 好的书籍是最贵重的珍宝一一别林斯基 书是唯不死的东西 —丘特 人的影响短暂而微弱,书的影响则广泛而深远一一普希金 人离开了书,如同离开空气一样不能生活一一科洛廖夫 —书不仅是生活,而且是现在、过去和未来文化生活的源泉一一库 法耶夫 书籍把我们引入最美好的社会,使我们认识各个时代的伟大智者I 史美尔斯 书籍便是这种改造灵魂的工具。 人类所需要的,是富有启发性的养—I
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