高电压关键技术总结复习资料.doc

一、填空和概念解释
1、电介质：电气设备中作为绝缘使用绝缘材料。
2、击穿：在电压作用下，介质由绝缘状态变为导电状态过程。
3、击穿电压：击穿时相应电压。
4、绝缘强度：电介质在单位长度或厚度上承受最小击穿电压。
5、耐电强度：电介质在单位长度上或厚度所承受最大安全电压。
6、游离：电介质中带电质点增长过程。
7、去游离：电介质中带电质点减少过程。
8、碰撞游离：在电场作用下带电质点碰撞中性分子产生游离。
9、光游离：中性分子接受光能产生游离。
10、表面游离：电极表面电荷进入绝缘介质中产生游离。
11、强场发射：电场力直接把电极中电荷加入电介质产生游离。
12、二次电子发射：具备足够能量质点撞击阴极放出电子。
13、电晕放电：气体中稳定局部放电。
14、冲击电压作用下放电时间：击穿时间+记录时延+放电形成时延
15、记录时延：从间隙加上足以引起间隙击穿静态击穿电压时刻起到产生足以引起碰撞游离导致完全击穿有效电子时刻。
16、放电形成时延：第一种有效电子在外电场作用下碰撞游离形成流注，最后产生主放电过程时间。
17、50%冲击放电电压：冲击电压作用下绝缘放电概率在50%时电压值。
18、沿面放电：沿着固体表面气体放电。
19、湿闪电压：绝缘介质在淋湿时闪络电压。
20、污闪电压：绝缘介质由污秽引起闪络电压。
21、爬距：绝缘子表面闪络距离。
22、极化：电介质在电场作用下对外呈现电极性过程。
23、电导：电介质在电场作用下导电过程。
24、损耗：由电导和有损极化引起功率损耗。
25、老化：电力系统长期运营时电介质逐渐失去绝缘能力过程。
26、吸取比：t=60s和t=15s时绝缘电阻比值。
27、过电压：电力系统承受超过正常电压。
28、冲击电晕：输电线路中由冲击电流产生电晕。
29、雷暴日：一年中听见雷声或者看见闪电天数。
30、雷暴小时：一年中能听到雷声小时数。
31、地面落雷密度：每平方公里每雷暴日落雷次数。
32、耐雷水平：雷击输电电路不引起绝缘闪络最大雷电流幅值。
33、雷击跳闸率：每百公里线路每年在雷暴日为40天原则条件下由雷击引起跳闸次数。
34、击杆率：雷击事故中雷击塔顶次数与雷击输电线路总次数之比。
35、绕击率：雷击绕过避雷线击中导线概率。
36、建弧率：线路中绝缘由冲击闪络变为工频闪络概率。
37、进线段：输电线路中距离变电站1—2公里线段。
二、简答
1、采用高电压输电长处。
①提高系统输电能力②增长输电距离③减少线路功率损耗④减少电网传播单位容量造价。
2、汤森德理论和游离条件。
汤森德理论：①电子碰撞游离产生电子崩过程是气体放电重要过程②二次放射是气体自持放电必要条件。
游离条件：运动质点所具备总能量一定要不不大于被撞质点在正常状态下游离能。
3、巴申定律。
气体放电电压是气体间隙距离和气体相对密度乘积函数Uf=f（δ·s）。
4、在多介质绝缘构造中极化和电场分布关系。
电场分布静向分量与绝缘相对介质常数成反比。
5、在交流作用下固体介质中电流有哪些成分？直流电压作用下电流又是如何变化？
①有损极化电流②无损极化电流③电导电流直流电压作用一瞬间三种电压都存在，当到达稳态时只存在电导电流。
6、固体介质击穿形式。
①电击穿：由于电场力作用发生碰撞游离破坏介质晶格形成电通道。②热击穿：由固体内部热不稳定导致击穿。
7、高压实验分类和实验原则。
①非破坏性实验②耐压实验
原则：①两个实验都是从不同侧面反映绝缘缺陷实验，两者互相补充②检测性实验与击穿电压之间没有函数关系因此耐压实验是不可代替③耐压实验对设备有一定损害因此要先进行检测性实验，没有缺陷后再进行耐压实验。
8、冲击电压发生器获得高电压办法。
多级电容并联充电然后串联放电。
9、过电压分类和系统电压关系。
①外部过电压②内部过电压（操作过电压、谐振过电压）
外部过电压和系统电压之间没关于系 内部过电压和系统电压级别关于。
10、内部过电压实质。
电力系统中储能原件由于各种操作从一种稳态到达另一种稳态过程中产生振荡电压就是内部过电压。
11、电压波和电流波在线路传播特点和实质。
电压波和电流波在线路传播是相伴而行统一体，电压波和电流波传播就是电磁能传播或者电磁波传播。
12、波阻抗与集中参数电阻区别。
①物理意义上不同波阻抗是指同方向传播电压波与电流波之间数量关系当波通过度布参数波阻抗时以电磁能形式把能量保持在线路周边，而通过集中参数电阻时则消耗在电荷内②波阻抗加正负表达波阻抗方向③线路中波阻抗只与单位长度上参数关于与长度无关④当线路中存在两个方向波相遇时电路中总电压与总电流之比不等于波阻抗。
13、波在传播过程中能量关系。
电场能=磁场能
14、波在节点折返射实质。
波通过参数激变节点发生电压波和电流波重新分布或电磁能重新分布。
15、彼得逊等值电路等效办法及合用范畴。
①把入侵波电压两倍作为等值电路电压源电动势②把分布参数波阻抗看场集中参数波阻抗然后连接在一起。
合用范畴：①入侵波必要按照分布参数线路传播而来②和线路一相连线路中只能有一种可拆分电压波或电流波。
16、冲击电晕对波过程影响。
①使波形发生变化幅值减小②波速和波阻抗减小③是导线耦合系数增长。
17、线路中两个方向波相遇时基本规律。
算数叠加规律
18、电压波和电流波符号定义。
电压波：①在线路中正电荷传播产生电压波是正电压波②在线路中负电荷传播产生电压波是负电压波。电流波①线路中正电荷沿X正方向传播产生电流波是正电流波②负电荷沿X正方向传播产生电流波是负电流波③正电荷沿X反方向传播产生电流波是负电流波④负电荷沿X反方向传播产生电流波是正电流波。
19、避雷线在输电线中作用。
①当雷击杆塔时起分流作用减少杆塔上雷电流②防止雷直接击到杆塔上③对感应雷起耦合伙用。
20、变电站独立避雷针距离设备距离和接地体距主接地网距离。
变电站独立避雷针距离设备距离不不大于5m接地体距主接地网距离不不大于3m。
21、三绕组变压器特殊保护。
当三绕组变压器高中压绕组运营而低压绕组停运时应在低压侧加装避雷器保护防止高中压绕组浮现过电压。
三、阐述
1、用汤森德理论简述低气压小气隙击穿过程。
随着电压升高电子在电场力下加速撞击中性分子发生碰撞游离，是升压时间。随着电子崩发展她正电荷和电子数量成正比增长是发展阶段。随着加电压进行正离子在电场力作用下也加速，当获得能量足够大时产生二次电子发射，新电子代替出事电子参加电子崩自持放电开始。
2、用汤森德理论解释长间隙高气压状况下气隙击穿有哪些和实际观测不同？为什么？
（1）汤森得理论解释气体放电时间比实际放电时间长（2）汤森德理论解释气体放电条件是和阴极表面材料关于实际观测试没关于系（3）放电形式不同汤森德理论解释放电是布满间隙空间放电，实际观测是值差树状放电。为什么：由于汤森德；理论没有考虑到空间电荷累积而导致电厂激变。
3、伏秒特性曲线制作。
当击穿发生在波前时击穿电压以击穿时电压值计，当击穿发生在波后时击穿电压以相应电压峰值计，，击穿时间以击穿时刻计，用记录办法绘制成曲线
4、巴申定律对气体在气体相对密度和间隙距离变化下放电电压变化曲线解释。
（1）δ不变s增大必要增大外施才干产生碰撞游离，当s很小时碰撞游离概率已经很高s继续减小电子碰撞中性分子概率减小因此必要升高外施电场才干保持击穿（2）s不变δ增长 电子自由行程变短相邻两次碰撞之间电子积累足够动能产生碰撞游离概率减小因此升高外施电压。δ很小时碰撞游离概率增长影响不再抵消碰撞游离次数减小作用，为保持一定数量带电质点因此必要增长外施电场。
5、用流注理论简述高气压长气隙击穿过程。
随着电子崩发展，空间上积累大量正离子和少量负离子，电子不久进入阴极，导致电场激变，电场强度弱地方正好是正负离子混合区域，很容易产生负荷，发光产生光游离，带来电子代替本来电子，形成二次电子崩或多次电子崩汇合形成流注接通正负两极，最后形成击穿。
6、解释不均匀电场中短间隙中短间隙放电现象。
①棒极带正电位时，棒极附近强场区内电晕放电产生电子达到棒极后即被中和，而正离子速度慢暂被留在棒极附近，正电荷消弱棒极附近电场强度而加深了气隙身处电场强度，容易使气隙深处产生二次电子崩，与初崩汇合成流注。流注产生空间电荷总是加强前方电场，发展是持续速度不久，与副极性比击穿电压低。②棒极为负极性时，电子崩发展比正极性时困难。初崩留下正电荷加强了负棒极附近电场，但消弱了气隙深处空间电场，流注向前发展受到抑制只有再生高电压等待初崩中向阴极发展正流注完毕，才干产生新电子崩，形成负流注。负流注发展是阶段性，击穿所需电压要高得多。③无论正流注负流注，发展到对面电极时整个间隙就被布满了正负电荷，具备较大导电性通道所穿过。在电压源作用下流注中带电质点继续加速获得能量，使流注中带电质点浓度增长，通道温度和电导增大，完全失去绝缘能力，气隙击穿就完毕了。
7、在曲率半径小电极上加屏蔽作用。
提高电场均匀限度，靠屏蔽电极沿面效应等效增长了曲率半径小电极吃寸减小了曲率半径小电荷，提高了放电电压。
8、不均匀电场气体间隙中（油）加极间屏障作用。
不均匀电场中局部放电产生电荷在两极间运动被极间屏障阻挡电荷均匀分布在屏障上提高了电场均匀限度提高放电电压。油中增长绝缘屏障阻挡杂质小桥接通电极，减小杂质小桥电导电流，提高放电电压。
9、采用高气压提高气体击穿电压机理。
采用高气压就是提高气体相对密度，气体相对密度增长电子碰撞中性分子距离减少，碰撞前累积动能减小使碰撞游离发生困难，提高了气体击穿电压。
10、采用高真空提高气体击穿电压机理。
采用高真空是变化了击穿条件，使气体击穿由碰撞游离变为强场发射，强场发射所需要电场强度大，从而提高了电场击穿电压。
11、采用高强度气体提高气体击穿电压机理。
采用高强度气体使气体分子结合能增大，发生碰撞游离条件是是电子碰撞之前所累积动能不不大于分子结合能时候产生碰撞游离，使碰撞游离困难提高了气体击穿电压。
12、在什么条件下最容易浮现沿面闪络？为什么？
当绝缘子表面有污秽，由于天气不良（毛毛雨、雾等）污秽淋湿而没有冲掉状况下最容易浮现边沿闪络。
13、为什么用测试介质损失角正切值办法来反映绝缘损耗特性而不直接测试功率损耗？
①绝缘功率损耗很小很难直接测量②功率损耗和绝缘介质体积关于，同材料不同体积设备所测功率损耗么有可比性③功率损耗和所加电压关于，不能完全保证每次所加电压值完全相等因此所测值没有可比性④介质损失角正切值和功率损耗成正比可以代替。
14、绝缘电阻和泄漏电流测试分析绝缘性能机理是什么？
通过度析电导电流变化来分析。
15、测试泄流电流和直流耐压实验基本接线图。
（书56页）涉及调压某些、升压某些、整流某些、实验和保护某些。
16、介损实验为什么对大体积设备局部集中缺陷反映不敏捷？为什么进行分析实验？
介损实验可以发现电气设备绝缘整体受潮、穿透性导电通道、劣化变质等。但是对于非穿透性局部损坏很小某些绝缘老化劣化及个别绝缘弱点应用介损实验不敏捷，当大设备绝缘有几某些构成时分别测量各某些tgδ,便于发现缺陷。
17、直流耐压实验和工频耐压实验相比有哪些特点？
①直流耐压实验所用设备体积小容量小便于携带②直流耐压实验和工频耐压实验相比对设备损害小③直流耐压实验更容易发现电极端部缺陷④直流耐压实验不如工频耐压实验更接近生产实际。
18、波通过线路末端开路和接地状况下折反射状况及能量解释。
线路末端开路发生电压波正全反射和电流波负全反射，电压升高为本来两倍。电路末端接地时发生电压波负全反射和电流波正全反射，电流升高为本来两倍。能量解释：两种波能量都不能继续传播所有反射回来，线路末端开路时能量都变成电场能，接地时所有变成磁场能。
19、在什么状况下用串联电感和什么时候用并联低昂荣来减少入侵波陡度？
在设备前有避雷器时用串联电感，设备前没有避雷器时用并联电容。因素：对于背面设备来说串联电感和并联电容都能减少减少入侵波陡度，但反射波不同串联电感时电感中浮现电流，波到达时间相称于开路发生电压波正全反射，电感前电路电压升高一倍，反射电压波逐渐减小也许危机线路绝缘加一种避雷器，并串联电容波到达时相称于接地电压负全反射，是线路电压减少可以保证线路安全。
20、波在变压器绕组中近似初态分布和稳态分布及震荡电压幅值估算。
①近似初态分布是按电容量大小呈指数波②稳态分布是按电阻和绕组末端接地状况呈线性分布③震荡电压幅值是稳态值+稳态与初态差值
21、对有绕组设备减少入侵波陡度意义。
为了减低稳态与初态差值，差值小震荡弱，电感中有分流，保护设备
22、三相绕组中传播过程基本规律。
①对于中性点直接接地星形接线，每相绕组都可以当作一种末端接地独立绕组分析办法和过电压与单相绕组相似。②中性点不接地：当雷点冲击电压波从单相入侵是中性点O稳态电压为（1/3）U0震荡过程中中性点也许对大电压（2/3）U0当冲击波同步作用两相时中性点最大电压（4/3）U0三相似时进波时最大为2U0。③三角形接线当单相进波时两相绕组有电压侵入，两个绕组波过程与此两绕组并联形成末端接单相绕组波过程相似。当有两相或三相进波时绕组中点最大震荡电压可达到2U0。
23、装设自动重叠闸意义。
由于雷击导致闪络大多能在跳闸后自动恢复绝缘能力，再次重叠闸概率较高，提高了供电可靠性。
24、冲击接地电阻和工频接地电阻区别。
流过电流不同，接地装置流过冲击电流时是冲击接地电阻；当流过工频电流时是工频接地电阻。①冲击电流幅值大，接地体周边土壤被击穿，产生火花放电，相称于接地体直径加大，与土壤接触面积增大，使接地电阻R趋向减小。在幅值高冲击电流作用下，冲击接地电阻不大于工频接地电阻，叫做火花效应。②雷电流等值频率很高，使接地体自身电感影响增长，阻碍电流向远端接地体流通，使接地装置电阻不不大于工频接地电阻，叫做电感影响。
25、中性点特殊保护。
对中性点接地系统，中性点保护办法是在中性点与地之间加装阀型避雷器。
26、 配电变压器防雷保护接线及阐述。
配电变压器防雷保护采用三点联合接地。避雷器应尽量接近变压器装设，并应尽量减小连接线长度，以减小雷电流在连接线电压降。避雷器引下线应与变压器金属外壳以及低压侧中性点连在一起接地，这样在入侵波使避雷器动作时，作用在高压侧主绝缘上电压就只是避雷器残压，而不涉及接地电阻上电压降。
27、 为什么测试油品质必要用持续电压均匀电场？
油品质是通过原则试油器中测试油击穿电压，击穿电压越大，油品质越好。①用持续电压，时间长可以使油中杂质有充分时间极化形成杂质小桥，导致电导电流增长，油中产气愤泡，气泡击穿导致油击穿。②在均匀电场中不会浮现局部放电使油中杂质更容易形成杂质小桥形成击穿。
四、 计算
1、 波折反射计算
（1） 有一幅值为100kV直角波沿波阻抗为50Ω电缆线路侵入发电机绕组（波阻抗为800Ω）。规定入侵波陡度限制在12kV/μs，求用电容器或电抗器来保护匝间绝缘所需电容值或电感值。

（2） 在设备（波阻抗为Z2）和线路（波阻抗为Z1）之间串联一电感L，试分析当有始终角波沿线路传播到设备时折射波和反射波。

由图可得

边界条件：

（3） 在设备（波阻抗为Z2）和线路（波阻抗为Z1）之间串联一电容器C，试分析当有始终角波沿线路传播到设备时折射波和反射波。

由电路图得
边界条件：

（4） 在设备（波阻抗为Z2）和线路（波阻抗为Z1）之间并联一电感L，试分析当有始终角波沿线路传播到设备时折射波和反射波。

由图可得
边界条件：

（5） 在设备（波阻抗为Z2）和线路（波阻抗为Z1）之间并联一电容器C，试分析当有始终角波沿线路传播到设备时折射波和反射波。

由图可得

边界条件：

（6） 有一斜角波沿波阻抗为50Ω电缆线路传播到波阻抗为500Ω架空线路中。设节点为A（相交点），已知：入侵电压波陡度为30kV/μs，求距离A点100m电缆线路中（B点）在时间为50μs（此前行波到达B点瞬间开始计时）电压和电流值。

计算时间
由于，故

（7） 有一斜角波沿波阻抗为50Ω电缆线路传播到波阻抗为500Ω架空线路中。设节点为A（相交点），已知：入侵电压波陡度为30kV/μs，求距离A点100m电缆线路中（B点）在时间为200μs（此前行波到达B点瞬间开始计时）电压和电流值。
【图同（6）】计算时间
由于，故

（8） 有一幅值为100kV直角波沿波阻抗为300Ω架空线路侵入入口电阻为500Ω设备。求折射波和反射波。

2、 避雷针保护范畴计算和设计
（1） 有一设备直径10m，高出地面10m，现拟采用单针保护，规定避雷针引雷时不会对设备导致反击。试设计避雷针高度。

假设：，则
，而，因此假设不成立。
因而，

（2） 有一变电站如图所示，拟用两根等高避雷针用于直击雷保护，请设计避雷针高度并画出保护范畴。注：▽表达避雷针位置，外线为变电站围墙，内线为设备及建筑区，设备与建筑物最高不超过8m，规定所有设备及建筑物均得到保护，避雷针距围墙及设备区均为5m。

要保护所有设备及建筑物，则

又知，

，