《电气设备绝缘与测试》考试资料

《电气设备绝缘与测试》备考资料MysteriousV倾力奉献~！第1页/共七页更多精彩资讯尽在：关键时候总是给力~！第一章电气设备的绝缘结构及对绝缘材料的要求电力系统的主要元件——电气设备绝缘结构功能多——承压、支撑、固定、散热、灭弧电力系统中电气设备的配合决定电气设备的绝缘水平（绝缘基准——避雷器残压）绝缘材料——电介质的根本作用电容器中储藏能量防止电流向不希望的方向流动对不同电位的导体起机械固定或隔离作用绝缘结构（绝缘系统）定义——电气设备中有一定结构型式的绝缘的部分绝缘结构的性能取决于——绝缘材料和绝缘结构的设计绝缘的故障率与运行时间的关系曲线相浴盆的形状——浴盆曲线高压电气设备在运行中所受到的电压（1）工作电压（2）暂时过电压（3）操作过电压（4）雷电过电压所需做的试验各电压等级设备：（1）330kV以上：雷电冲击电压、操作冲击电压、工频耐压试验（2）220kV以下：雷电冲击电压、工频耐压试验冲击试验电压的计算：U冲试（kVmax）/U工试（kVeff）=2.3U操试（kVmax）/U冲试（kVmax）=0.83U冲试（kVmax）/U工试（kVmax）=1.62U操试（kVmax）/U工试（kVmax）=1.35老化的含义老化：绝缘材料在存储、使用过程中，在热、电、光、氧、潮气及化学药品、高能辐射及微生物等因素长时间作用下，其性能发生不可逆变化的现象。寿命：材料在使用中所能维持基本功能的时间。耐久性：在各种因素作用下，材料能长时间耐受老化应力的能力。（寿命越长，耐久性越好）劣化：材料在价格使用过程中，在热、电、光、氧等因素的作用下，想能发生下降的现象三、绝缘材料老化的一般规律（1）绝缘材料老化是一种自由基链锁反应。（2）引起老化中绝缘材料结构变化的两个反应是降解反应和交联反应。（3）绝缘材料的老化通常都是从表面开始，在深入到内部。（4）绝缘材料老化的内在原因是绝缘材料的分子结构存在弱点（5）聚集态和相态对老化也有重要影响。《电气设备绝缘与测试》备考资料MysteriousV倾力奉献~！第2页/共七页更多精彩资讯尽在：关键时候总是给力~！第二章电气设备中常用的绝缘材料及电气性能（气体介质）气体放电的根本原因在于气体中发生了电离的过程，在气体中产生了带电粒子。非自持放电：U0以前的放电形式称为非自持放电。自持放电：U0以后的放电形式称为自持放电。如果电场比较均匀，则间隙将被击穿，此后根据气压、外回路阻抗等条件形成辉光放电、火花放电或电弧放电，而间隙的击穿电压Ub也就是形成自持放电的临界电压Ucr。如果电场不均匀，则当放电由非自持转入自持时，在大曲率电极表面电场集中的区域发生电晕放电，这时临界电压是间隙的电晕起始电压，而击穿电压可能比起始电压高很多。根据气体压力、电源功率、电极形状等因素的不同，击穿后气体放电可具有多种不同形式。利用放电管可以观察放电现象。1、辉光放电特点是放电电流密度较小，放电区域通常占据了整个电极间的空间。霓虹管中的放电就是辉光放电的例子，管中所充气体不同，发光颜色相应不同。2、火花放电当外回路中阻抗很大，限制了放电电流时，电极间出现贯通两级的断续的明亮细火花。特点是具有收细的通道形式，并且放电过程不稳定。3、电弧放电特点是电弧通道和电极的温度都很高，电流密度极大，电路短路。4、电晕放电电极曲率半径很小或电极间距距离很远（电场极不均匀），当电压升高到一定值后，首先在紧贴电极电场最强处出现发光层，回路中出现用一般仪表即可察觉的电流。随着电压升高，发光层扩大，放电电流也逐渐增大。特点是发生电晕放电时，气体间隙的大部分尚未丧失绝缘性能，放电电流很小，间隙仍能耐受电压的作用。5、刷状放电电极间距较大、电场极不均匀情况下，如电压继续升高，从电晕电极伸展出许多较明亮的细线状光束，称为刷状放电。如电场稍不均匀，则不可能出现刷状放电，而由电晕放电直接转入击穿。汤逊（Townsend）放电理论汤逊理论通过引入“电子崩”的概念，较好地解释了均匀电场中低气压短间隙的气体放电过程，通过这个理论可以推导出有关均匀电场中气隙击穿电压及其影响因素的一些实用性结论。然而汤逊理论是建立在均匀电场、短间隙、低气压的实验条件下的，因此对于高气压、长间隙和不均匀电场中的气体放电现象就无法作出圆满解释了。流注（Streamer）放电理论对象：工程上感兴趣的压力较高的气体击穿，如大气压力下空气的击穿。特点：电子碰撞电离及空间光电离是维持自持放电的主要因素，并强调空间电荷畸变电场的作用。通过大量的实验研究（主要在电离室中进行）说明放电发展的机理电子崩阶段，空间电荷畸变外电场；流注阶段，电离形成二次电子崩、等离子体；自持放电条件；流注理论对较大时放电现象的解释。电子崩：好似球头的椎体，空间电荷分布极不均匀，电子崩的电子数：自持放电条件《电气设备绝缘与测试》备考资料MysteriousV倾力奉献~！第3页/共七页更多精彩资讯尽在：关键时候总是给力~！一旦形成流注，放电就进入了新的阶段，放电可以由本身产生的空间光电离而自行维持，即转入了自持放电了。如果电场均匀，间隙就将被击穿。所以流注形成的条件就是自持放电条件，在均匀电场中就是导致击穿的条件。极不均匀电场中的击穿过程（短间隙）：电子崩——流注——主放电（击穿）极性效应：实验表明，棒—板间隙中棒为正极性时电晕起始电压比负极性略高；棒—板间隙中棒为负极性时击穿电压比正极性时高。极不均匀电场中的放电过程（长间隙）：电子崩阶段流注发展阶段先导放电——热电离过程主放电（击穿）阶段极不均匀电场的击穿特点:1、显著的极性效应：施加电压的极性对放电过程和击穿电压影响很大；2、较长的放电时延，需要足够的发展时间（电压要持续一定时间才可击穿）；3、短间隙、长间隙特点各不相同；4、可能出现各种放电形式：电晕、刷状、火花、弧光放电等；5、只能用流注理论来解释。完成气隙击穿的三个必备条件：足够大的电场强度或足够高的电压；在气隙中存在能引起电子崩并导致流注和主放电的有效电子；需要一定的时间，让放电得以逐步发展并完成击穿。完成击穿所需的放电时间是很短的（微秒级）:t1、ts、tftb和tf都具有统计性：放电时间tb和tlag放电时延的长短都与所加电压的幅值U有关，总的趋势是U越高，放电发展的越快，tb和tlag越短。绝缘功能的丧失可以分为以下两种情况：延面放电：延着固体介质表面发展的气体放电现象；污闪：延着污染表面发展的闪络；均匀和稍不均匀电场气隙的击穿特性:球-球间隙；球-板间隙；圆柱-板间隙；同轴圆柱间隙特性：1、不能形成稳定的电晕放电；2、电场不对称时，有不很明显的极性效应；3、直流、工频下的击穿电压（幅值）以及50%冲击击穿电压相同，分散性不大；4、击穿电压和电场均匀程度关系极大，电场越均匀，同样间隙距离下的击穿电压就越高。极不均匀电场气隙的击穿特性:1．影响击穿电压的主要因素是间隙距离；2．选择点唱机不均匀的极端情况典型电极来研究棒（尖）—板：电场分布不对称；棒（尖）—棒（尖）：电场分布对称；这两种气隙击穿电压曲线的上下包线。3．根据典型电极的击穿电压数据来估计绝缘距离4．直流、工频及冲击击穿电压间的差别比较明显，分散性较大。大气压下，空气密度越大击穿电压越高。大气湿度越大，气隙的击穿电压会增高SF6应用：断路器、气体绝缘变压器、封闭式气体绝缘组合电器（GIS）和充气管输电线等装置中。SF6具有较高的电气强度，主要是因为其具有很强的电负性，容易俘获自由电子而形成负离子。简述汤逊理论和流注理论的异同点，并说明各自的适用范围。液体和固体绝缘介质及电气性能一般情形下，未经电场作用的电介质内部的正负束缚电荷平均说来处处抵消，宏观上并不显示电性。在外电场的作用下，束缚电荷的局部移动导致宏观上显示出电性，在电介质的表面和内部不均匀的地方出现电荷，这种《电气设备绝缘与测试》备考资料MysteriousV倾力奉献~！第4页/共七页更多精彩资讯尽在：关键时候总是给力~！现象称为极化，出现的电荷称为极化电荷。这些极化电荷改变原来的电场。相对介电常数是反映电介质极化特性的一个物理量电介质极化的四种基本形式：无损极化（电子式极化、离子式极化），有损极化（偶极子极化、界面极化[夹层极化]）。电介质损耗：在电场作用下电介质中总有一定的能量损耗，（电介质中在电场作用下转换成热能的能量）包括由电导引起的损耗和某些有损极化（例如偶极子、夹层极化）引起的损耗，总称介质损耗。液体电介质的气泡击穿理论纯净液体电介质的击穿；其过程与气体电介质的击穿过程相似；由液体带电质点的碰撞游离而导致击穿；但液体密度远比气体大，分子间距离比气体小；电子两次碰撞间自由行程短；要获得足够能量碰撞游离需要更高的电场强度；液体击穿强度比气体高；工程用的液体电介质并不纯净a:纯净液体注入电气设备有固体介质混入；b:液体电介质与大气接触会被氧化，并从大气中吸收水分；c:各种纤维从固体绝缘物脱落到液体电介质中；d:运行过程中，液体电介质本身会老化、分解出气体、水分和聚合物主要杂质：气体、水分、纤维一旦油中项城气泡小桥，就迅速发生击穿。油中的水分和纤维形成小桥后，并不马上击穿，而仍然要发展成气泡小桥后才击穿。也称“小桥”击穿理论，这一过程与热过程紧密相连。固体电介质击穿与气体、液体击穿的不同：固体电介质的击穿场强一般比气体、液体电介质高；固体电介质击穿后其绝缘性能不能恢复《电气设备绝缘与测试第三章电气设备试验的基本方法绝缘材料的电阻随温度升高而快速下降绝缘中泄漏电流随时间而变化的这种现象称为绝缘介质的k=R60s/R15s=I15s/I60s（k——吸收比比）绝缘材料受潮，其电阻会减小，流过绝缘材料的电导电流会增大吸收的比越大，绝缘结构的耐电性能越好吸收比减少，绝缘材料可能受潮、设备存在裂纹等缺陷受潮严重时，吸收比可能接近1；一般的，k1.3表面介质没有受潮；设备的绝缘处于干燥状态时，泄漏电流很小减小。绝缘电阻表——测量绝缘电阻的专用仪表按结构分：手摇式、晶体管式、数字式被试设备剩余电荷的影响：剩余电荷会使得测量数据虚假地增大或减小泄漏电流试验：对被试的电气设备绝缘加上一定的直流电压以判断设备绝缘状况的方法。（一般比测量绝缘电阻的电压高介质损失角：通过绝缘的总电流相量与其无功1、QS1型高压交流电桥原理2、QS1型电桥的扩大量程：采用加分流电阻的方法直流电压测量1、直流耐压能力：泄漏电流试验、加较高的直流电压常用的直流电源的波形和脉动电压的测量高压直流产生：高压试验变压器及整流装置由于泄漏电流的存在，直流电压在平均值上下会有一定的波动电压脉动系数输出电压的脉动系数近似为：直流高压的测量:限流电阻的选择：不能太小交流耐压试验是破坏性试验。影响绝缘交流电压击穿的因素：（1）温度：温度升高能使击穿电压下降电气设备绝缘与测试》备考资料第5页/共七页更多精彩资讯尽在绝缘材料的电阻随温度升高而快速下降；导体的电阻随温度升高而线性增大。绝缘中泄漏电流随时间而变化的这种现象称为绝缘介质的吸收现象。吸收比，指在同一次试验中，1分钟时的绝缘电阻值与流过绝缘材料的电导电流会增大，吸收比会下降；绝缘结构的耐电性能越好；设备存在裂纹等缺陷；；否则介质就受潮了。泄漏电流很小，绝缘电阻很高；受潮或者脏污时，绝缘泄漏电流增大测量绝缘电阻的专用仪表数字式剩余电荷会使得测量数据虚假地增大或减小，为消除这些影响要充分放电对被试的电气设备绝缘加上一定的直流电压，在这个电压下，测量绝缘对地及相间的泄漏电流一般比测量绝缘电阻的电压高）通过绝缘的总电流相量与其无功（电流）分量的相角差。采用加分流电阻的方法加较高的直流电压、既可以测量泄漏电流也对设备进