高电压必过

第一章气体放电过程分析一.气体放电主要形式辉光放电电晕放电刷状放电火花放电电弧放电二.带电质点的产生1.碰撞电离2.光电离3.热电离（热电离实质是热状态的碰撞电离和光电离的综合）三.带电质点的消失1.带电质点受电场力的作用流入电源2.带电质点的扩散3.带电质点的复合四.汤逊理论1.汤逊理论是在低气压，d较小的条件下建立的，d过小或过大不适用。2.电子崩因碰撞电离使自由电子数不断增加这一现象称为电子崩。电子崩包括（1）过程n0个电子走完dcm出来电子数n=edn0正离子n=edn0-n0（2）过程正离子碰撞阴极较易使阴极释放出的电子，以及分子由激励态跃迁回常态时所产生的光子到达阴极表面都将引起阴极表面电离统称过程。3.自持放电条件：五.流注理论1.适用d较大均匀电场条件下2.正流注的形成由外电离从阴极释放出电子向阳极运动，形成电子崩。电子崩向前发展越来越强烈，当电子崩走完整个间隙后向周围放射大量光子，这些光子引起空间光电离，新形成的光电子被主电子崩头部的正电荷所吸引，又激烈的造成新的二次电子崩。二次电子崩进入主电子崩头部的正空间电荷区形成负离子，大量的正负带电质点构成等离子体就是所谓的正流注。正流注电压较低更容易发生负流注电压较高六.电晕放电1.适用高气压不均匀电场条件下2.在不均匀电场中，当电压高到一定程度后，在空气间隙完全击穿之前，大曲率电极附近会有薄薄的发光层，有点像“月晕”，在黑暗中看得较为真切。这种放电现象称为电晕。电晕放电是自持放电形式。七.极性效应正棒负板不利于电晕利于击穿负棒正板不利于击穿利于电晕课后1-2为什么碰撞电离主要是由电子造成而不是离子引起？答：电子质量极小，在和气体分子发生弹性碰撞时，几乎不损失其动能，从而在电场中继续积累动能。离子则一方面自由行程较短，在两次碰撞间获得的动能少；另一方面一旦和分子碰撞，不管电离与否均将损失其动能。和电子相比，离子积累起足够造成碰撞电离能量的可能性很小，因而在碰撞电离中，由电子引起的电离占主要地位。1-5负离子怎样形成，对气体放电有何作用？答：在气体放电过程中，有时电子和气体分子碰撞，非但没有电离出新电子，碰撞电子反而被分子吸附形成负离子。负离子形成对气体放电起着阻碍放电作用。1-7非自持放电和自持放电的主要差别是什么？答：外施电压小于U0，间隙电流极小，取消外电离因素，电流也将消失，这类放电称为非自持放电。电压达到U0后，气体发生强烈的电离，且气体中的电离过程只靠电场的作用自行维持，而不再需要光照射等外电离因素，因此U0以后的放电就是自持放电。1-13电晕会产生哪些效应，工程上常采用哪些防晕措施？答：电晕放电过程中的放电脉冲现象会产生高频电磁波，会对通信、广播信号造成干扰。电晕放电还能使空气发生化学反应，造成臭氧及氧化氮等产物，引起腐蚀作用。最有效的防晕措施是改进电极的形状，增大电极的曲率半径，例如采用扩径导线以求减小电极表面场强。1-14比较长的空气间隙与短空间间隙中的放电击穿过程各有什么主要特点。答;长间隙放电大致分为先导放电和主放电两个阶段，在先导放电阶段中包括电子崩和流注的形成及发展过程。不太长间隙的放电没有先导放电阶段，只分为电子崩、流注和主放电阶段。第二章不同电压形式下空气的绝缘特性一．持续作用电压1.均匀电场的击穿特点是击穿前无电晕，无极性效应。2.极不均匀电场的击穿特点是：电场不均匀程度对击穿电压的影响减弱，极间距离对击穿电压的影响增大。二.标准雷电冲击电压1.雷电流具有冲击波形的特点，迅速上升，平缓下降2.我国国家标准规定的波形参数与国际电工委员会(IEC)推荐的波形参数一致，均为：视在波前时间T1=1.2s，允许偏差为30%；视在半峰时间T2=50s，允许偏差为20%；峰值允许偏差为3%3.每个气隙都有它的最低静态击穿电压，即长时间作用在间隙上能使间隙击穿的最低电压。欲使间隙击穿外加电压必须不小于静态击穿电压，但是并不是达到静态击穿电压就能击穿。4.50%放电电压：当一个电压加到间隙上时，发生击穿与不击穿的概率各为50%，此电压为该间隙的50%放电电压，称为U505.U50与静态放电电压U0之比称为冲击系数。对均匀电场、稍不均匀电场冲击系数为1，极不均匀电场冲击系数大于1.6.伏秒特性用间隙上出现的电压最大值和间隙击穿时间的关系曲线来表示间隙的冲击绝缘特性称为间隙的伏秒特性。伏秒特性的应用：在图中S2位于S1的下方，这意味着在任何电压波形下S2都比S1先被击穿，这就能可靠保护S1不被击穿。三操作冲击电压1.电线及电气设备上的电感和电容突变引起的元件间电磁能的互相转换会引起荡性的过渡过程，这个过程会在设备和局部电网上造成很高的电压，即远远超过正常运行的电压，称为操作过电压。2.我国国家标准和国际电工委员会（IEC）推荐波前时间和半波峰时间分别是250s和2500s的操作冲击电压波形。四提高气体间隙击穿电压的措施1.提高气体击穿电压两个途径：一方面是改善电场分布使之尽量均匀，另一方面是利用其他方法来削弱气体中的电离过程。改善电场分布方法：1.改进电极形状2.利用气体放电本身的空间电荷畸变电场的作用课后2-1雷电放电可分为哪几个主要阶段？答：先导主放电余光2-7为什么高真空和高压力都能提高间隙的击穿电压？答：提高气体压力减小电子的自由行程，削弱电离过程从而提高击穿电压。高真空也是削弱了电极间气体的电离过程，因为虽然电子的自由行程变得很大，但间隙中已无气体分子可供碰撞，因此电离过程无从发展，从而可以显著提高间隙的击穿电压。2-8一些卤族元素化合物如（SF6）具有高电气强度的原因是什么？答：1.由于含有卤族元素，这些气体具有很强的电负性，气体分子容易和电子结合成为负离子，从而削弱了电子的碰撞电离能力，同时又加强了付复合过程。2.这些气体的分子量都很大，分子直径较大，使得电子在其中的自由行程缩短，不易积累能量，从而减少碰撞电离的能力。3.电子在和这些气体的分子相遇时，还易引起分子发生极化等过程，增加能量损失，从而减弱碰撞电离的能力。名词解释细线效应当导线直径很小时，导线周围容易形成比较均匀的电晕层，电压增加，电晕层也逐渐扩大，电晕放电所形成的空间电荷使电场分布改变。由于电晕层比较均匀，电场分布改善，从而提高击穿电压。第三章高压外绝缘及沿面放电一.大气状态对放电电压的影响。实验表明，空气中的放电电压随其密度的增加而增大，这是由于随着密度的增加，空气中的电子的平均电压自由行程缩短，电离过程减弱的缘故。实验表明，均匀电场中空气的放电电压随湿度的加大而增加，但程度极微。极不均匀电场中空气的水分对提高间隙击穿电压的效应就明显多了。二.绝缘子的分类从结构分：（狭义）绝缘子套筒套管从材料分：电工陶瓷钢化玻璃硅橡胶、乙丙橡胶等有机材料三.绝缘子基本要求分几个方面电气性能、机械性能、冷热性能及环境老化性能、其他性能四.沿面放电沿面放电：沿气体、固体交界面处的气体放电现象闪络：沿绝缘体表面的破坏性放电击穿：沿绝缘体内部的破坏性放电沿面闪络电压比气体或固体单独存在时的击穿电压都低。课后3-2均匀电场中沿面闪络电压比纯空气间隙的击穿电压要低，原因是什么？答：1.固体介质表面会吸附气体中的水分形成水膜。由于水膜具有离子电导，离子在电场中介质表面移动，电极附近逐渐积累起电荷，使介质表面电压分布不均匀，从而使沿面闪络电压低于空气间隙的击穿电压。2.介质表面电阻不均匀以及介质表面有伤痕裂纹也会畸变电场的分布，使闪络电压降低。3.若电极和固体介质端面间存在气隙，气隙处场强大，极易发生电离，产生的带电质点到达介质表面，会畸变原电场分布，从而使闪络电压降低。3-6介质材料、作用电压种类、大气环境湿度等对沿面闪络电压有何影响？答：1.不易吸潮的介质沿面闪络电压较高，易吸潮或吸附水分的介质沿面闪络电压较低2.工频和直流电压作用下的沿面闪络电压要低于高频和冲击电压作用下的闪络电压。3.气体中相对湿度小于40%时湿度对固体介质的沿面闪络电压均无影响。相对湿度大于40%时湿度对闪络电压的影响和固体介质表面的憎水状况有关：亲水性材料随湿度增加闪络电压明显降低，憎水材料随湿度增加闪络电压下降不多。3-7简述绝缘子的污闪过程。答1.污秽的沉积2.污秽的受潮3.干区的形成及局部电弧的形成4.局部电弧的发展及闪络的完成。3-9为提高绝缘子的污闪电压，可采取哪些措施？答1.常规的防污闪措施：增加爬距加强打扫采用硅油、地蜡等涂料2.新一代防污闪技术：硅橡胶合成绝缘子、RTV涂料第四章液体、固体电介质的电气性能一.电介质定义：所谓电介质，是指能在其中持久建立静电场的物质分类：非极性及弱极性电介质偶极性电介质离子性电介质二.极化电介质极化的类型。特点。1.电子位移极化。存在一切介质中、时间极短、与频率无关、无能量损失2.离子位移极化。存在于离子结构的电介质中、时间极短、与频率无关、有正的温度系数、无能量损失3.转向极化。存在偶极性介质中、时间较长、与频率有关、有能量损失4.夹层介质界面极化。存在于不均匀夹层介质中、极化建立需时间很长、只有低频才有意义、有能量损失课后4-6电介质的电导与金属电导有何区别？答：电介质的电导只要是由离子造成的，电阻率在109~1022cm范围。随温度升高，电阻率下降。金属电导主要由电子造成，电阻率在10-6~10-2cm范围。随温度升高金属电阻率增加。4-7直流和交流电场下的电介质损耗有何差别？选择交流电气设备的绝缘材料一般应注意什么？答:直流电压作用下介质的损失仅有漏导损失，交流电压作用下介质的损失除漏导损失外还有极化损失。在选择交流电气设备的绝缘材料应注意介质损失正切值，正切值过大会引起绝缘介质严重发热，甚至击穿。4-13固体电介质电击穿的特点是什么？答:特点：1.电压作用时间短，击穿电压高2.和电场均匀程度关系极大3.和介质特性也有很大关系4-16纯净液体的电击穿理论和气泡击穿理论，二者本质上的差别在哪里？答：1.电击穿是电极附近先电离，气泡击穿是气泡先电离。2.电击穿会产生流注，且会出现分支，而气泡击穿不会。3.电击穿在流注通道中击穿，而气泡击穿是在气体通道内击穿。4-17有两个标准油杯，一个含杂质较多的油；另一个是含杂质较少的油，试问：1.当施加工频电压时，两杯油的击穿电压差别如何？2.当施加雷电冲击电压时，两杯油击穿电压的差别又如何？答：1.含杂质较多的油的击穿电压比杂质较少的击穿电压低的多2.冲击电压作用时间短，杂质来不及成桥，对击穿电压影响较小4-18为什么纤维等杂质对极不均匀电场下变压器油的击穿电压影响较小？答：极不均匀电场中，油中的杂质不易成桥，油的击穿电压不像均匀电场中的那样复杂，只是略有下降。4-19为什么油的洁净度较高时，改善油间隙电场的均匀性能显著提高工频或直流击穿电压？答：在品质较差油中，因杂质的聚集和排列使电场畸变，由电场带来的好处并不明显。4-21固体绝缘材料耐热等级用什么表示，含义是什么？答：用YAEBFH200220250表示分别表示最高持续温度为90105120130155180200220250度名词解释小桥理论液体中所含的杂质在电场力的作用下沿电力线排列形成杂质“小桥”。由于组成此“小桥”的纤维及水分等的电导较大，使泄漏电流增加，并进而使“小桥”强烈发热，使油和水局部沸腾气化，最后沿此气桥发生击穿。此种形式的击穿是和热过程紧密相连的。第五章绝缘监测和诊断1.非破坏性试验（绝缘特性试验）包括：绝缘电阻试验、介质损耗角正切试验、局部放电试验、绝缘油的气相色谱分析等。2.破坏性试验(绝缘耐压试验)包括：交流耐压试验、直流耐压试验、雷电冲击耐压试验及操作冲击耐压试验。3.绝缘的监测和诊断技术包括3个基本环节：（1）正确选取各种传感器及测量手段，检测或监测被测对象的种种特性，采集各种特性参数；（2）对原始的杂乱信息加以分析处理，去除干扰，提取反映被测对象运行状态中最敏感、最有效的特征参数；（3）根据提取的特征参数和对绝缘老化过程的知识以及运行经验，参照有关规程对绝缘运行状态进行识别、判断、即完成诊断过程。