昆明理工大学高电压复习资料.docx
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1、第一章.电介质的概念电介质:具备无传导电子绝缘体的物理特性,在电场中可发生极化的固体、液体、气体,总称为电介 质。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。区分:电介质、导体、半导体、磁性材料。分类:气体:空气,SF6等;固体:陶瓷,橡胶,玻璃,绝缘纸等液体:变压器油;混合绝缘:电缆,变压器等设施按化学结构分:离子性电介质;极性电介质;弱极性及非极性电介质。补充电介质的电气性能一切电介质在电场的作用下都会消失极化、电导和损耗等电气物理现象。电介质的电气性能分别用以下几个参数来表示:介电常数 r:反映电介质的极化力量电导率丫 (或电阻率P):反映电介质的电导介质损耗
2、角正切tg 8 :反映电介质的损耗击穿场强E:反映电介质的抗电性能1 .电介质的极化类型和特点定义: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,称为电 介质的极化。效果:消弱外电场,使电介质的等值电容增大。物理量:介电常数类型:电子位移极化;离子位移极化;转向极化;空间电荷极化。电子位移极化极化机理:电子偏向轨道介质类型:全部介质建立极化时间:极短,10-14E10-15S极化程度影响因素:电场强度(有关)电源频率(无关)温度(无关)极化弹性:弹性消耗能量:无(四)操作冲击电压作用下(图看书).极性的影响:极不匀称电场中同样有极性效应。正极性下50%击穿电压比负极 性下低
3、,所以也更危急;一般均指“正极性”状况。1 .波形的影响:在具有某种波前的操作冲击电压作用下,棒-板气隙击穿电压比工 频击穿电压还低。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”。第四章L固体电介质的击穿理论有哪些?气、固、液三种电介质中,固体密度最大,耐电强度最高固体电介质的击穿过程最简单,且击穿后是唯一不行恢复的绝缘普遍规律:任何介质的击穿总是从电气性能最薄弱的缺陷处进展起来的,这里的 缺陷可指电场的集中,也可指介质的不匀称性.电击穿理论电击穿理论建立在固体电介质中发生碰撞电离基础上,固体电介质中存在少 量传导电子,在电场加速下与晶格结点上的原子碰撞,使电介质失去绝缘的 性
4、能,形成导电通道从而击穿.热击穿理论由于介质损耗的存在,固体电介质在电场中会渐渐发热升温,温度提升导致 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。假如同一时 间内发热超过散热,则介质温度会不断提升,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。电击穿热击穿影响固体电介质击穿电压的因素1 .电压作用时间时间短一电击穿时间长一热击穿起打算作用电热联合作用.温度存在临界温度,小于临界温度,击穿场强很高,且与温度无关;高于临界温 度,击穿场强随温度提升快速下降。2 .论述液体介质的击穿理论有哪些?击穿机理不同:电击穿理论、气泡击穿理、小桥击穿理论(-)电子碰撞电离理
5、论当外电场足够强时,在阴极产生的强场放射或因肖特基效应放射的电子将 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。与此同时由碰撞电离产生的正离子将在阴极四周集结 形成空间电荷层,增加了阴极四周的电场,使阴极放射的电子数增多;当 外加电压增大到肯定程度时,电子崩电流会急剧增大,从而导致液体介质 的击穿。(二)气泡击穿理论(工程液体电介质的击穿)在沟通电压下,工程液体电介质中的杂质排列成杂质小桥,小桥贯穿两极, 泄漏电流增大,发热使水分气化产生气泡,由于气泡的r最小(心1), 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 提升、体积膨胀、密
6、度减小,这促使电离近一步进展。电离产生的带电粒 子撞击油分子,使它又分解出气体,导致气体通道扩大。假如很多电离的 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。乂称为小桥 理论。小桥理论属于液体电介质的热击穿理论。3 .小桥理论?提高液体电介质击穿的常用方法?1 .提高并保持油品质2 .掩盖小于1毫米一阻挡小桥直接接通电极一电流小3 .绝缘层儿十毫米固体绝缘一曲率大的电极一阻挡强场区产生一不电晕4 .极间障(采纳厚度2-7mm的纸、胶纸、胶布等压板或圆筒、圆管)机械阻挡小桥连通:阻挡电极电离的电子一匀称电场第五、六章:电气设施绝缘试验1 .绝缘电阻表的接线方式?测量绝缘电阻不能有效发觉
7、哪些缺陷?测量绝缘电阻能有效地发觉下列缺陷:1 .总体绝缘质量欠佳;.绝缘受潮;2 .两极间有以穿性的导电通道;.绝缘表面状况不良。(比较有无屏蔽极时所测值即可知)测量绝缘电阻不能发觉下列缺陷:1 .绝缘中的局部缺陷;2 .绝缘的老化。图5-1-2用兆欧表测套空至统的接线图2.兆欧表测量套管绝缘的接线线路端子(L)接被试品的 高压导体3接地端子(E)接被试品外 壳或地3屏蔽端子(G)接被龌的 屏蔽环或别的屏蔽电极.2 .汲取比如何定义?汲取比K绝缘体在加电压60s与15s时分别所测得的绝缘电阻值的比值,称 为汲取比。即*=3 .测量高电压的方式有哪些?常用仪器和装置有哪些?测定绝缘电阻一兆欧表
8、测定泄漏电流一微安表测定介质损耗因数(tg)一高压沟通平衡电桥(西林电桥),不平衡电桥法, 低功率因数瓦特表局部放电的测试一测试仪器(常用示波器)工频高压试验一高压试验室中的工频高压通常采纳高压试验变压器或其串级 装置来产生直流高压试验一高压试验室中通常采纳高压整流器将工频高压变换成直流高 压,采用倍压整流原理制成的直流高压串级装置来产生更高的直流试验电压。 串级直流高压发生器冲击高压试验一多级冲击电压发生器、高效率冲击电压发生器4 .非破坏性试验和破坏性试验的定义,破坏性试验项目包括哪些?电气设备绝缘试验的分类检查性试验(非破坏性试验A检查性试验(非破坏性试验A1 .绝缘电阻与吸收比的测量绝
9、缘试验绝缘试验2 .泄漏电流的测量.介质损耗角正切的测量3 .局部放电的测量1,工频高压试验耐压试验J 2,直流高压试脸【(破坏性试验)讣土一gL 3.冲击局压试验雷电冲击、操作冲击5 .多级冲击高电压产生的基本原理图6-12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“并 联充电,串联放电”,详细过程如下:电容器并联充电,而后串联放电第七章L概念:波阻抗、波阻抗特性,波阻抗与电阻元件区分2.波阻抗:Z= E =工回In独=601T丫 C02 1 yyA式中z是分布参数导线的特性阻抗,具有阻抗的量纲,称为波阻抗。Z的数值为 实数,说明电压波和电流波波形相同,相位也相同。与电阻的区
10、分在于,它是储能元件,不消耗能量,且其大小与导线长度无关 波阻抗特点:波阻抗表示同一方向传播的电压波与电流波之间的比例大小不同方向的行波,z前面有正负号Z只与单位长度的电感和电容有关,与线路长度无关既有前行波,乂有反行波波阻抗Z和集中参数电阻R的比较:相同点:(1)都是反映电压与电流之比(2)量纲相同都为Q不同点:(1)R:电压u为R两端的电压,电流i为流过R的电流Z:电压u为导线对地电压,电流i为同方向导线电流(2) R:耗能 电能 热能、光能等Z:不耗能将电场能量储存在导线四周的介质里(3) R经常与导线长度有关Z只与L0和CO有关,与导线长度无关.概念:波的折射、反射?ll2qllf图7
11、21行波在结点A的折射与反射当前行波ulq经过线路zl,抵达与线路z2的交界点A处时,一部分能量会传 递到线路z2上去,称为折射波u2q;另一部分能量会返回来,称为反射波ulf o2 .无损耗单导线波过程基本规律四个方程式3 .线路末端开路时,末端电流、电压如何变化?线路Zi末端开路,沿线路Zi有一无 3限长的直角波卜向前传播。-已知:Z1、上一00、卜、山。结论,折射(末端)电压波上升一倍,末端电流为零; 反射波到达之处,电压上升一倍,电流降为零; 即反射波到达之处,磁场能全部转化为电场能。波的折反射计算折、反射系数表达式:2z%=电压折射系数0 4 2Z +Z2%=%=叫 电流折射系数0
12、% 2Z1 +Z2叼二率瞪 = M电压反射系数T & 1七=会 七二%电流反射系数T 以& 1.母线上有n条线路状况下的波过程(P213)1 .说明彼得逊法则试用条件.画等值电路2 .计算U第八一十章1 .概念:反击、绕击、耐雷水平、雷击跳闸率反击:线路绝缘上电压的幅值U随雷电流的增大而增大,当U大于绝缘子串冲 击闪络电压时,绝缘子串将发生闪络,由于此时杆塔电位较导线电位为高,故此 类闪络称为“反击二雷击杆塔或避雷线:强大的雷电流通过杆塔及接地电阻,使杆塔和避雷线的电位 突然提升,杆塔与导线的电位差超过线路绝缘子闪络电压时绝缘子发生闪络,导 线上消失很高的电压。这种杆塔电位提升,反过来对导线放
13、电,称为反击。绕击:雷直击于有避雷线线路的状况可分为三种,即雷击杆塔塔顶、雷击避雷线 档距中间和雷绕过避雷线击导线一一称为“绕击二耐雷水平:雷击线路时绝缘不发生闪络的最大雷电流的幅值,以kA为单位。雷击跳闸率:每100km线路每年由雷击引起的跳闸次数称为“雷击跳闸率”,这 是衡量线路防雷性能的综合指标。2 .发电厂和变电站中对直击雷的爱护措施一般采纳避雷针或避雷线3 .输电线感应雷过电压分类雷击线路四周大地时的线路上的感应雷过电压 雷击线路杆塔时导线上的感应雷过电压第十第十三章1.概念:临时过电压、工频过电压、操作过电压、谐振过电压、内部过电压产生的缘由内部过电压:电力系统中,由于断路器的操作
14、、事故或其它缘由,系统参数发生 变化,引起电磁能量振荡转换或传递所消失的超过正常运行电压的电压提升称为 内部过电压.由于引起内部过电压的电磁能量来自电力系统内部,其幅值与额定电压成正比, 工程上内部过电压的大小用内部过电压倍数Kn表示_过电压幅值一最高运行相电压幅值分类:工频电压升不对称短路引起的工频电压升高 暂时|甩负荷引起的工频电压升高过电国线性谐振过电压内部 以振过电压铁磁谐振过电压 过电国参数谐振过电压切断空载线路过电压 操榭空载线路合闸过电压 I过电压切断空载变压器过电压-断续电瓠接地过电压.电力系统中谐振(过电压)的分类2 .空载线路的电容效应匀称无损耗空载线路沿线电压分布呈余弦规
15、律,线路各段导线中的电容电流值不 同,沿线电压提升不匀称线路末端电压最高为了限制长线路的工频电压提升,在超、特高压系统中,通常采纳并联电抗器补 偿线路电容电流,减弱电路电容效应.常见的操作过电压类型?空载分闸过电压的产生缘由及限制措施?切空线过电压产生的根本缘由是断路器重燃影响因素:断路器的火弧性能线路泄漏损耗中性点运行方式系统参数限制措施:改善断路器灭弧性能毛纳带并联电阻的断路器采纳MOA. 了解概念:绝缘水平、绝缘协作、惯用法、统计法、简化统计法绝缘水平:电气设施能承受的试验电压值。惯用法各种绝缘都接受避雷器的爱护,仅仅与避雷器进行绝缘协作,而不在各种绝缘之 间寻求协作。避雷器的爱护特性成
16、为绝缘协作的基础,只要将它的爱护水平乘上一个系数,就 能确定该绝缘应有的耐压水平,该原则为现在仍广泛。统计法电力系统中的过电压和绝缘的电气强度都是随机变量,要求绝缘在过电压的作用 下不发生任何的闪络或击穿,未免过于保守和不合理,正确做法为规定出某一可 以接受的绝原因障率,容许冒肯定的风险。总之,用统计的观点及方法来处理绝 缘协作问题,以求获得优化的总经济指标。离子位移极化极化机理:正负离子位移介质类型:离子性介质建立极化时间:极短,10-12-10-13 s极化程度影响因素:电场强度(有关)电源频率(无关)温度(随温度提升而略有增加) 极化弹性:弹性消耗能量:极微小转向极化极化机理:极性分子转
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