2022年高电压技术复习总结.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 第 2 章学习好资料欢迎下载)气体放点的基本物理过程(这章比较重要,要记得学问点很多,要仔细看在其次章标题下面有一句话“ 与固体和液体相比 ” (1.电离是指电子脱离原子的束缚而形成自由电子、正离子的过程电离是需要能量的,所需能量称为电离能Wi用电子伏 eV 表示,也可用电离电位Ui=Wi/e 表示 2.依据外界赐予原子或分子的能量形式的不同,(最重要)和分级电离;3.阴极表面的电子溢出:电离方式可分为热电离、光电离、碰撞电离(1)正离子撞击阴极:正离子位能大于2 倍金属表面逸出功;(2)光电子发射 :用能量大于金属逸出功的光照耀阴极板;光子的
2、能量大于金属逸出功;(3)强场发射 :阴极表面场强达到(4)热电子发射 :阴极高温4.气体中负离子的形成:106V/cm(高真空中打算性)电子与气体分子或原子碰撞时,也有可能发生电子附着过程而形成负离子,并释放出能量 (电子亲合能);电子亲合能的大小可用来衡量原子捕捉一个电子的难易,越大就越易形成负离 子;负离子的形成使自由电子数削减,因而对放电进展起抑制作用;SF6 气体含F,其分子俘获电子的才能很强,属强电负性气体,因而具有很高的电气强度;5.带点质点的消逝:(1)带电质点的扩散:带电质点从浓度较大的区域向浓度较小的区域的移动,使带电质点 浓度变得匀称;电子的热运动速度高、自由行程大,所以
3、其扩散比离子的扩散快得多;(2)带电质点的复合:带异号电荷的质点相遇,发生电荷的传递和中和而仍原为中性质点 的过程, 称为复合; 带电质点复合时会以光辐射的形式将电离时获得的能量释放出来,这种 光辐射在肯定条件下能导致间隙中其他中性原子或分子的电离;6.气体间隙中电流与外施电压的关系:第一阶段: 电流随外施电压的提高而增大,由于带 电质点向电极运动的速度加快复合率减小 其次阶段 :电流饱和,带电质点全部进入电极,电 流仅取决于外电离因素的强弱(良好的绝缘状态)第三阶段 :电流开头增大,由于电子碰撞电离引起 的电子崩 第四阶段 自持放电: 电流急剧上升放电过程进入了 一个新的阶段(击穿)外施电压
4、小于 U0 时的放电是非自持放电;电压到达 U0 后,电流剧增,间隙中电离过程只靠外施电压已能爱护,不再需要外电离因素;自持放电7. 电子碰撞电离系数 :代表一个电子沿电力线方向行经 1cm 时平均发生的 碰撞电离 次数;8. 自持放电的条件:必需在气隙内初始电子崩消逝之前产生新的电子(二次电子) 来取代 外电离因素产生的初始电子;试验说明: 二次电子的产生与气压气隙长度的乘积(pd)有关 : Pd 较小,自持放电可由 汤逊理论 和巴申定律 说明 ; Pd 较大,自持放电可由 流注理论 说明;汤逊理论认为二次电子的来源是正离子碰撞阴极表面发生的电子逸出;ad ln名师归纳总结 - - - -
5、- - -第 1 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载pd 值较大时,放电也是从 电子崩 开头的,但当电子崩进展到肯定阶段后,会产生电离特强、进展速度更快的 空间的光电离 ,形成 流注(等离子体) ;流注的进展速度比电子崩的快一个数量级,且显现曲折分支;流注理论认为, 二次电子的主要来源是 空间的光电离 ;一旦显现 流注 ,放电就可以由 空间光电离 自持爱护;如电场匀称,间隙将被击穿;ad = ln流注理论可以说明汤逊理论无法说明的pd 值大时的放电现象;两种理论各适用于肯定条件的放电过程, 不能用一种理论取代另一种理论;两种理论的自持放电条件
6、具有完全相同的形式,但两者爱护放电的过程不同;有用)(书上的这一段话要好好看,三种现象以后似乎考研面试9.稍不匀称电场中放电的特点与匀称电场中相像,在间隙击穿千看不到有什么放电的迹象,极不匀称电场中放电就不同,当所加电压达到某一临界值时,曲率半径较小的电极邻近空间的电场强度第一达到了起始场强E0,在这个局部区域显现蓝紫色的晕光,并相伴有“ 滋滋”声、电磁辐射和能量损耗;这种仅仅发生在强场区的电晕放电是一种自持放电;10.电场不匀称系数:f = /,即间隙中最大场强与平均场强的比值;通常 f4 时为极不匀称电场;补充:电晕放电的危害与计策(四班老师复习强调)p22 11.在极不匀称电场间隙中自持
7、放电条件即是电晕起始的条件;12. 在极不匀称电场中,放电肯定从 曲率半径较小 的那个电极表面开头,与该电极极性无关;但后来的进展过程、气隙的电气强度、击穿电压等都与该电极的极性有亲密的关系;极不匀称电场中的放电存在着明显的极性效应;同一间隙在不同电压极性下的电晕起始电压不同,击穿电压也不同,这就是放电的极性效应;13. 正极性 棒电晕放电棒极带正电位时,电子崩头部的电子到达棒极后即被中和,棒极邻近空间留下很多正离子;这些正离子虽朝板极移动,但速度很慢而暂留在棒极邻近;这些 正空间电荷减弱了棒极邻近的电场强度,而加强了正离子群外部空间的电场;正空间电荷阻挡了正棒极邻近流注的形成,使电晕起始电压
8、有所提高;14. 负极性棒板间隙击穿电压比正极性棒板电极高正极性棒板电极简洁被击穿;补充: 1214 点很重要,会画图,描述,记住结论;P25第三段有学问点,大家看一下;第 3 章 气体间隙的击穿场强1.匀称电场中的击穿: (特点)1)匀称电场中电极布置对称,击穿无极性效应;2)匀称场间隙中各处电场强度U 相等,击穿所需时间极短,直流击穿电压、工频击穿电压峰值、 50%冲击击穿电压相同;名师归纳总结 3)击穿电压的分散性很小;(书旁边的图看一下)第 2 页,共 19 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载间距 1 10cm 匀称电场击
9、穿场强为 30kV/cm;(3 1 2 这一节只要记住 老师如是说)P25 页的结论(上边补充的)就可以了,其他不作要求,四班的3 2 这一节很重要,学问较多,大家好好看2.冲击电压的标准波形: (这个图很重要,各点的意义要知道)雷电冲击电压与系统电压无关;避雷器动作后,作用在系统上的为避雷器的残压;标准雷电波的波形:=1.2 s30,=50 s 20 对于不同极性 : +1.2/50 s 或 -1.2/50 s 操作冲击波的波形:/=250 20 / 2500 60 s 3.放电时延 (要懂得):要使气体间隙击穿,除了足够场强、引起电子崩并导致流注的有效电子外,气隙击穿仍需要肯定的时间,让放
10、电得以逐步进展并完成击穿;4. 50击穿电压:多次施加电压时有半数会导致击穿的电压值低概率击穿电压:= - 35.冲击系数:同一间隙 50冲击击穿电压 与稳态击穿电压 之比,称为击穿系数 ;匀称和稍不匀称电场: 1 放电时延短,分散性小;极不匀称电场: 1 放电时延长,击穿常一般发生在波尾;6. 伏秒特性:在同一冲击电压波形下,击穿电压值与放电时延(或电压作用时间)有关的特性; 50%击穿电压只是50%伏-秒特性曲线上的一个点,即在冲击全波作用下的50%击穿电压;(重要,仍有书上的相关图形)7.大气密度和湿度对击穿的影响:在极不匀称电场中,空气中的水分(湿度增大)能使间隙的击穿电压有所提高;随
11、着海拔高度增加,外绝缘的放电电压将下降;补充:3.3 这一节四班老师提到几个学问点,其中操作冲击电压的击穿对象,有“ U 形曲线” ,3.3.3 这一小节中 ”由图可见 .这一句老师有提到;3.4.1 不要求,海拔的影响要求;8. 是抱负的气体绝缘介质和灭弧介质,在匀称电场中气体的绝缘强度约为空气的2.5倍,其灭弧才能是空气的100 以上;(设备的几种要记住)气体的液化温度较低,一般可满意工程实际的应用,如0.75MPa( 7 个大气压,作为断路器的绝缘)的液化温度是25, 0.45MPa(4 个大气压,作为GIS绝缘)的液化温度不高于 40;气体的应用可大大降低设备尺寸,与空气介质相比,50
12、0kV 的 GIS是放开式的 1/50;气体广泛应用于高压断路器、GIS、充气管道电缆, 充 气体的变压器和开关柜也在进展中;只有在匀称电场和稍不匀称电场,气体才能发挥其优异的绝缘性能,因而一般应用 气体做绝缘时,应尽量保证其电场的匀称性;此外,其绝缘性能,因而使用中应定期检测其微水含量;气体中水含量的增加,将会大大降低名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载气体价格高,温室效应相当于 的 23900 倍,且 气体不会自然分解,在大气中寿命长达 3200 年;一般工程中多采纳 混合气体;气体在极不匀称
13、电场中击穿的反常现象:一是击穿电压随气压的变化显现驼峰现象;二是在驼峰气压范畴内,雷击冲击击穿电压明显低于稳态击穿电压;补充: P38 第一句, p39 页倒数其次段第一句,老师有提到,其他的没有怎么说;3.5.3 以后的章节四班老师没有要求,大家参考一下9.提高气隙击穿电压的措施:改善电场分布的措施:改善电极外形; 利用空间电荷对原电场的畸变作用;极不匀称电场中屏蔽的采纳;减弱电离过程的措施:高气压的采纳;强电负性气体的应用;高真空的采纳;第 4 章 气体中沿固体绝缘表面的放电章节标题下的那一段要明白1. 沿面闪络:指沿气体介质与固体介质交界面上进展的放电现象;补充: 4.2 这一节的第一句
14、,有提到;后面的排除气隙放电的措施 p47. 2. 沿面放电: 匀称电场中固体介质的引入并不影响电极间的电场分布,但放电总是发生在界面,且闪络电压比空气间隙的击穿电压要低得多;说明电场畸变严峻;(特点)1)沿面闪络电压与固体绝缘材料特性有关2)固体介质与电极接触紧密程度对闪络电压有影响3)介质表面粗糙,也会使电场分布畸变,从而使闪络电压降低4)上述影响因素在高气压时表现得更为明显3.具有强垂直重量时的沿面放电:(电晕放电 细线状辉光放电 滑闪放电 闪络)(重要)随着外施电压上升, 第一在接地法兰处显现电晕放电形成的光环, 这是由于该处的电场强度最高;随着电压的上升,放电区逐步形成由很多平行的火
15、花瘦长线组成的光带;当外施电压超过某一临界值后,放电性质发生变化,个别细线开头快速增长,转变为树枝状有分叉的光明的火花通道,称为滑闪放电;滑闪放电通道中电流密度较大,压降较小,其伏 故滑闪放电是以介质表面放电通道中发生了热电离为特点的;秒特性具有下降特性,4. 要提高套管的电晕起始电压和滑闪放电电压可以实行:一减小比电容:增大固体介质厚度,加大法兰处外套管的外径,采纳瓷 管邻近靠近法兰处涂半导体釉;-油绝缘代替纯瓷介质;二减小绝缘表面电阻:套补充: P50 图 49,及旁边的文字说明,p51 页第一段第一句,有提到; 4.4.1 前两段老师有提到;5.湿闪络路径:1)沿湿表面 AB 和干表面
16、BCA 进展 ,绝缘子湿闪电压为干闪时的 4050;2)沿湿表面AB 和空气间隙BA进展,绝缘子湿闪电压不会下降很多;名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载3)沿湿表面 AB 和水流 BB进展,湿闪电压降低到很低的数值;6. 污闪:户外绝缘子常会受到工业污秽或自然界盐碱、飞尘等污染;干燥情形下,对闪络电压没多大影响;但当绝缘子表面污层被潮湿,其表面电导剧增使绝缘子泄漏电流急剧增加;绝缘子的闪络电压(污闪电压)大大降低,甚至有可能在工作电压下发生闪络;7. 污闪的进展过程(施加恒定的工频电压,使污层受
17、潮):老师强调(a)污层刚受潮时,介质表面有明显的泄漏电流流过,电压分布是较匀称;(b)显现高电阻的 “ 干燥带”,使污层的泄漏电流减小,并在干燥带形成很大的电压降;(c)当干燥带的电位梯度超过沿面闪络场强时,干燥带发生放电,放电具有电弧特性,这就是显现局部电弧的阶段;(d)局部电弧进展成为闪络;(爬电)8.影响污闪电压的因素:污秽的性质和污染程度;潮湿的方式; 泄露距离; 外施电压的形式;9. 污秽等值附盐密度(mg/):与绝缘子表面单位面积上污秽物导电性相当的等值盐NaCl量;同时表征污秽性质及污秽量,以描述的污秽严峻程度;10.等值附灰密度 ( mg/): 与绝缘子表面单位面积上污秽物中
18、不容于水的惰性物质的含量;11. 单位泄漏距离(泄漏比距或爬电比距):绝缘子每千伏额定线电压的平均泄漏距离,cm/kV ;(表 4-1 要仔细看一下)12.防止污闪的措施:1)定期或不定期的清扫;2)防污闪涂料进行表面处理;3)加强绝缘和采纳耐污绝缘子;4)使用其他材质的绝缘子;第 5 章 液体和固体介质的电气特性电气特性的四个参数,P58 页最终一段和 59 页的比较重要;老师有提到1.电介质极化的形式:电子式、离子式、偶极式、夹层极化;2.电介质的能量损耗简称介质损耗 (P = Qtan = ),包括由 电导 引起的损耗和由极化 引起的损耗; (直流电压作用下无极化损耗,电阻率(或电导率)
19、即可反映其损耗的大小);名师归纳总结 3.纯洁的液体介质的电击穿理论: 击穿过程与气体击穿的过程很相像:碰撞电离、 电子崩,第 5 页,共 19 页导致液体介质击穿;由于液体密度比气体密度大得多,电子的平均自由行程很小,其击穿场强高(很小的匀称场间隙中可达到1MV/cm );4.含气纯洁液体介质的气泡击穿理论; 气泡与液体介质串连,在沟通电压下, 其电场强度的分布与介质的r 成反比;气泡r 最小,且其电气强度又比液体介质低很多,气泡先发- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载生电离;气泡电离后温度上升、体积膨胀、密度减小,电离进展;电离使
20、油分解出气体,气 体通道扩大;气泡在电场中排列成气体小桥,击穿;5. 工程用的液体介质的 小桥击穿理论 :工程液体介质的击穿是由液体中的气泡或杂质等引 起的,水和纤维的 r 很大,易沿电场方向极化定向,并排列成杂质小桥;即气泡或杂质在 电场作用下在电极间排成“ 小桥”,引起击穿,即“小桥理论 ”;6.影响液体介质击穿的因素:杂质、温度、油体积、电压形式;油的击穿场强随间隙中油体积的增加而明显下降,这是由于间隙中缺陷(即杂质) 显现的概率随油体积的增加而增大的缘故;7.减小杂质影响的措施:过滤、防潮、祛气、用固体介质减小油中杂质的影响;补充: 5.3 有几个学问点,大家好好看一下,热击穿第一段的
21、其次句,电化学击穿第一段老 师有提到;8.固体介质击穿的形式:电击穿、热击穿、电化学击穿;电击穿:固体介质电击穿与气体相像,碰撞电离形成 电子崩,当电子崩足够强时破坏介质晶格结 构导致击穿;击穿场强高达 105106kV/m;体积效应 :加大式样的面积或体积,使材料 弱点显现的概率增大,会使击穿场强降低;累积效应: 不匀称电场中,在幅值不很高的 过电压、特殊是雷电冲击电压作用下,固体 介质内部可能显现局部损耗,留下局部碳化、烧焦或裂缝等痕迹;固体介质为非自复原绝缘;就多次作用下部分损耗会扩大而导致击穿;热击穿:绝缘介质在电场作用下,电导电流和介质极化引起介质损耗,使介质发热; 假如介质中产生的
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