河南理工大學(xué)高電壓技術(shù)復(fù)習(xí)總結(jié)樣本

1、高電壓技術(shù)電介質(zhì)（dielectric）:-在電場中能產(chǎn)生極化的物質(zhì)，指一般條件下導(dǎo)電性能極差、在電力系統(tǒng)用作絕緣的材料。-極化是指物質(zhì)中電荷分離形成偶極子的過程電介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗1極化：在外加電場的作用下，電介質(zhì)中的正、負(fù)電荷沿電場方向作有限位移或轉(zhuǎn)向，形成偶極矩子2.電介質(zhì)的極化種類Electronic polarization電子位移極化特點(diǎn)：存在于一切電介質(zhì)，極化所需時(shí)間短，不隨頻率變化；極化具有彈性， 不損耗能量。Ionic polarization.離子位移極化特點(diǎn)：存在于離子結(jié)構(gòu)電介質(zhì)中，極化所需時(shí)間也很短；極化具有彈性，有極 微量能量損耗；隨溫度升高而增大。Orienta

2、tion polarization 轉(zhuǎn)向極化（偶極子極化）出現(xiàn)外電場后偶極子沿電場方向轉(zhuǎn)動(dòng)，作較有規(guī)則的排列，因而顯出極性，這 種極化稱為偶極子極化或轉(zhuǎn)向極化。特點(diǎn)：存在于極性電介質(zhì)中，極化所需時(shí)間較長，與電源頻率有很大關(guān)系；極 化消耗能量，溫度過高或過低，都會(huì)減小.空間電荷極化（夾層極化Interface polarization）特點(diǎn)：存在于復(fù)合介質(zhì)、不均勻介質(zhì)中；極化過程很緩慢，只在直流和低頻交流下表現(xiàn)出來；極化伴隨著能量損耗極化沖突產(chǎn)，土場臺(tái)帆需時(shí)M能域姻郅產(chǎn)生順閃|舊了位移極化任何也介質(zhì)花束純心運(yùn)如- 碗里偏移高了位移極化離了式端構(gòu)也 介廟幾乎沒仃離子的制儡 穆轉(zhuǎn)向極化極怕:電介聽1

3、1什工3*I國極于的定向 tt列火層極化*信 介Ml的交 界由I一 一敢，卜小rW白巾|也荷的林 動(dòng)2.電介質(zhì)電導(dǎo)與金屬電導(dǎo)的區(qū)別帶電質(zhì)點(diǎn)：電介質(zhì)中為ionic conduction（固有及雜質(zhì)離子）；金屬中為electronic conduction數(shù)量級(jí)：電介質(zhì)的丫小，泄漏電流小；金屬的電導(dǎo)電流很大電導(dǎo)電流影響因素：電介質(zhì)中由離子數(shù)目決定，對所含雜質(zhì)、溫度很敏感；金屬中主要由外加電壓決定，雜質(zhì)、溫度不是主要因素3電介質(zhì)的電阻率具有負(fù)的溫度系數(shù)；金屬的電阻率具有正的溫度系數(shù)。4電介質(zhì)的損耗（dielectricloss）:任何電介質(zhì)在電場作用下都有能量損耗，包括由電導(dǎo)引起的損耗和由某些極化過

4、程引起的損耗。電介質(zhì)的能量損耗簡稱介質(zhì)損耗。5介質(zhì)損耗角6為功率因數(shù)角 小的余角,其正切tg 6又可稱為介質(zhì)損耗 因數(shù)，常見百分?jǐn)?shù)（%）來表示。tg 6的增大，意味著介質(zhì)絕緣性能變差，實(shí)踐中常經(jīng)過測量tg 6來判斷設(shè)備 絕緣的好壞。一切電介質(zhì)的電氣強(qiáng)度都是有限的，超過某種限度，電介質(zhì)就會(huì)喪失其原有 的絕緣性能，甚至演變成導(dǎo)體。6在電場的作用下，電介質(zhì)中出現(xiàn)的電氣現(xiàn)象：1在弱電場下，主要有極化、電 導(dǎo)、介質(zhì)損耗等2.在強(qiáng)電場下，主要有放電、閃絡(luò)、擊穿等氣體放電的物理過程1.電離一原子在外界因素作用下，使其一個(gè)或幾個(gè)電子脫離原子核的束縛而形 成自由電子和正離子的過程2電離能 一電離過程所需要的能量

5、稱為電離能，也可用電離電位反映。3氣體中帶電粒子的產(chǎn)生與消失帶電粒子的產(chǎn)生（電離過程）1 .碰撞電離：氣體介質(zhì)中粒子相撞，撞擊粒子傳給被撞粒子能量，使其電離條件： 撞擊粒子的總能量被撞粒子的電離能一定的相互作用的時(shí)間和條件，經(jīng)過復(fù)雜的電磁力的相互作用達(dá)到 兩粒子間能量轉(zhuǎn)換2 .光電離：在光照射下，將光子能量傳給粒子，游離出自由電子。由光電離而 產(chǎn)生的自由電子稱為光電子 必要條件：光子的能量大于氣體粒子的電離能。3 .熱電離 是熱狀態(tài)下碰撞電離和光電離的綜合T T-分子動(dòng)能T-碰撞電離T Tf熱輻射光子的能量、數(shù)量Tf光電離溫度超過10000K時(shí)（如電弧放電）熱電離較強(qiáng)，在溫度達(dá)到0K左右，幾乎

6、全部空氣分子都已經(jīng)處于熱電離狀態(tài)。4 .電極表面電離：氣體中的電子也可從金屬電極表面游離出來。游離需要能量，稱金屬的逸出功，小于氣體分子的電離能表明金屬表面電離比氣體空間電離更易發(fā)生隨著外加能量形式的不同，陰極的表面電離可在下列情況下發(fā)生：正離子撞擊陰極表面 光電子發(fā)射：高能輻射線照射電極表面 熱電子發(fā)射：金屬電極加熱強(qiáng)場發(fā)射：電極表面附近存在強(qiáng)電場5 .負(fù)離子的形成：中性分子或原子與電子相結(jié)合，形成負(fù)離子（附著） 附著過程中放出能量（親合能E）電負(fù)性氣體E大，易形成負(fù)離子一強(qiáng)電負(fù) 性氣體，如SF6負(fù)離子的形成使自由電子數(shù)減少，對氣體放電的發(fā)展起抑制作用帶電粒子的消失（去電離、消電離）1中和

7、在電場作用下作定向運(yùn)動(dòng)，消失于電極而形成外電路中的電流（遷移率）2 .擴(kuò)散一因擴(kuò)散而逸出氣體放電空間(熱運(yùn)動(dòng))3 .復(fù)合一帶有異號(hào)電荷的粒子相遇，發(fā)生電荷的傳遞、中和而還原為中性粒 子的過程(多為負(fù)離子與正離子復(fù)合，而碰撞電離多為電子碰撞粒子產(chǎn)生)2.2氣體放電過程及電子崩的形成1電子崩的形成：外界電離因子在陰極附近產(chǎn)生了一個(gè)初始電子，如果空間電 場強(qiáng)度足夠大，該電子在向陽極運(yùn)動(dòng)時(shí)就會(huì)引起碰撞電離，產(chǎn)生一個(gè)新的電子， 初始電子和新電子繼續(xù)向陽極運(yùn)動(dòng)，又會(huì)引起新的碰撞電離，產(chǎn)生更多電子。依此，電子將按照幾何級(jí)數(shù)不斷增多，類似雪崩似地發(fā)展，這種急劇增大的空 問電子流被稱為電子崩。結(jié)論：由于碰撞電離

8、引起電子崩過程，導(dǎo)致氣隙中電子數(shù)迅速增加。2非自持放電：必須依靠外界電離因素的作用提供自由電子作為電子崩的初始電子，一旦外界電離因素停止發(fā)生作用，則放電中止3自持放電：撤除外界電離因素后，能僅由電場的作用而維持的放電4均勻電場自持放電條件為：5氣體放電的流注理論P(yáng)d>>26.66kPacm( 200mmHgcm)時(shí)，一些無法用湯遜理論解釋的現(xiàn)象：(1) .放電外形：在大氣壓下放電不再是輝光放電，而是火花通道(2) .放電時(shí)間：放電時(shí)間短于正離子在通道中到達(dá)陰極的行程時(shí)間(3) .陰極材料的影響：陰極材料對放電電壓影響不大流注的特點(diǎn)一電離強(qiáng)度很大傳播速度很快導(dǎo)電性能良好形成流注后，放

9、電就能夠由本身產(chǎn)生的空間光電離自行維持，即轉(zhuǎn)為自持放電， 形成流注的條件(即自持放電條件)流注理論和湯遜理論比較：1 .湯遜理論適用于低氣壓、短氣隙的情況(pd<26.66kPa - cm)2 .流注理論適用于高氣壓、長氣隙的情況(pd>>26.66kPa - cm)3 .湯遜理論認(rèn)為電子崩和陰極上的二次發(fā)射過程是氣體自持放電的決定性因素；流注理論認(rèn)為電子碰撞電離及空間光電離是維持自持放電的主要因素，并強(qiáng)調(diào)了空間電荷畸變電場的作用。§ 2.3 4電暈放電和不均勻電場中氣隙的擊穿1常見電場的結(jié)構(gòu)：均勻場：板一板稍不均勻場：球一球同軸圓筒極不均勻場：棒-棒 對稱場(棒-

10、板不對稱場)稍不均勻電場中氣隙的放電特性與均勻電場相似，一旦出現(xiàn)自持放電，便會(huì)導(dǎo)致整個(gè)間隙的擊穿，極不均勻電場中，首先在強(qiáng)場區(qū)發(fā)生電暈放電，自持放電條件即是電暈起始 條件，氣隙擊穿電壓大于電暈起始電壓。2電暈的形成：極不均勻電場中，在外加電壓下，小曲率半徑電極附近的電場 強(qiáng)度首先達(dá)到起始場強(qiáng) E0,在此局部區(qū)域先出現(xiàn)碰撞電離和電子崩，甚至出現(xiàn) 流注，這種僅僅發(fā)生在強(qiáng)場區(qū)的局部放電稱為電暈放電，在外觀上表現(xiàn)為環(huán)繞電極表面出現(xiàn)藍(lán)紫色暈光。3電暈的危害及作用：(1)有光、聲、熱效應(yīng)造成能量損耗；電暈損耗在超高壓輸電線路設(shè)計(jì)中必 須考慮(2)產(chǎn)生的高頻脈沖電流含有許多高次諧波，造成無線電干擾；(3)使空氣