高電壓全套課件

高電壓技術(shù)緒論1.學(xué)科地位2.本課程性質(zhì)、任務(wù)和要求3.本課程學(xué)習(xí)方法4.課程導(dǎo)入一、學(xué)科地位

電能與人類的生存、發(fā)展有密切關(guān)系，而高電壓與絕緣技術(shù)是其中一個很重要的知識體系，它是支撐電能應(yīng)用的一根有力的支柱。

二本課程性質(zhì)、任務(wù)和要求

高電壓技術(shù)是電工學(xué)科的一個重要分支，它主要研究高電壓、強(qiáng)電場下各種電氣物理問題。本課程是一門重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，主要內(nèi)容包括：

1.高壓電氣絕緣

2.高壓電氣試驗

3.電力系統(tǒng)過電壓及其保護(hù)在電氣工程及自動化工程中具有較強(qiáng)的理論性、實踐性的應(yīng)用價值。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)達(dá)到以下要求：

1、獲得各種電介質(zhì)的絕緣特性知識

2、提高抗電強(qiáng)度的方法

3、了解高電壓試驗設(shè)備原理、試驗方法

4、掌握波過程的基本理論

5、具有分析計算供電系統(tǒng)中大氣過電壓、操作過電壓的能力

6、學(xué)會限制各種過電壓的措施

7、理解供電系統(tǒng)中絕緣配合的原則3.本課程學(xué)習(xí)方法

高電壓是門實踐性很強(qiáng)的學(xué)科，其中有些內(nèi)容是用微觀和半微觀的概念來說明宏觀的現(xiàn)象，故比較抽象；有些內(nèi)容因為理論和計算很不完善，所以有些規(guī)律性的東西常用試驗數(shù)據(jù)或經(jīng)驗公式來表達(dá)。在學(xué)習(xí)過程中，重點(diǎn)掌握分析和解決問題的基本思路和方法。絕緣試驗和過壓保護(hù)等內(nèi)容還要結(jié)合國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程進(jìn)行學(xué)習(xí)。

4.課程導(dǎo)入高壓輸電的發(fā)展過程

1890英國出現(xiàn)從Deptford到倫敦長達(dá)45km的10kV輸電線路1891德國出現(xiàn)從Lauffen到法蘭克福長達(dá)170km的15kV三相輸電線路在高壓輸電行業(yè)中，習(xí)慣上稱：低壓35kV以下高壓35kV-100kV

超高壓100kV-1000kV

特高壓1000kV以上高電壓實驗問題高電壓技術(shù)是一門工程性很強(qiáng)的學(xué)科，實驗是必不可少的。高電壓試驗面臨諸如以下問題：如何產(chǎn)生高壓？如何對電氣設(shè)備進(jìn)行高壓試驗？如何測量高壓？

過電壓保護(hù)問題電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，經(jīng)常會導(dǎo)致比工作電壓高得多的電壓產(chǎn)生，如：自然界的雷擊、電力系統(tǒng)本身操作導(dǎo)致的操作過電壓等。電磁環(huán)境問題電磁兼容：高電壓高場強(qiáng)下各種電磁干擾信號更強(qiáng)，電磁兼容問題也更加突出。生態(tài)效應(yīng)：研究強(qiáng)電場、強(qiáng)磁場下對生物生活環(huán)境的影響。

氣體的絕緣特強(qiáng)度第一章1.1氣體放電的基本物理過程

氣體在正常狀態(tài)下是良好的絕緣體,在一個立方厘米體積內(nèi)僅含幾千個帶電粒子,但在高電壓下,氣體從少量電符會突然產(chǎn)生大量的電符,從而失去絕緣能力而發(fā)生放電現(xiàn)象.一旦電壓解除后,氣體電介質(zhì)能自動恢復(fù)絕緣狀態(tài).

輸電線路以氣體作為絕緣材料(1)激發(fā)原子在外界因素作用下,其電子躍遷到能量較高的狀態(tài)(2)游離原子在外界因素作用下,使其一個或幾個電子脫離原子核的束博而形成自由電子和正離子(3)游離的方式a.碰撞游離b.光游離c.熱游離d.表面游離碰撞游離

當(dāng)帶電質(zhì)點(diǎn)具有的動能積累到一定數(shù)值后，在與氣體原子（或分子）發(fā)生碰撞時，可以使后者產(chǎn)生游離，這種由碰撞而引起的游離稱為碰撞游離引起碰撞游離的條件：：氣體原子（或分子）的游離能光游離

由光輻射引起氣體原子（或分子）的游離稱為光游離產(chǎn)生光游離的條件：h:普朗克常數(shù)ν:光的頻率熱游離氣體在熱狀態(tài)下引起的游離過程稱為熱游離產(chǎn)生熱游離的條件：K:波茨曼常數(shù)T:絕對溫度表面游離電子從金屬電極表面逸出來的過程稱為表面游離，其能量可以從以下幾個途徑獲得A、正離子碰撞陰極B、光電效應(yīng)C、強(qiáng)場發(fā)射D、熱電子發(fā)射帶電質(zhì)點(diǎn)的消失a.擴(kuò)散帶電質(zhì)點(diǎn)從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域運(yùn)動.b.復(fù)合正離子與負(fù)離子相遇而互相中和還原成中性原子c.附著效應(yīng)電子與原子碰撞時,電子附著原子形成負(fù)離子1.1.2湯遜理論和巴申定律1.湯遜放電理論.實驗裝置試驗結(jié)果均勻電場中氣體的伏安特性曲線oa段:隨著電壓升高，到達(dá)陽極的帶電質(zhì)點(diǎn)數(shù)量和速度也隨之增大ab段：電流不再隨電壓的增大而增大bc段：電流又再隨電壓的增大而增大c點(diǎn):電流急劇突增(1).電子崩在電場作用下電子從陰極向陽極運(yùn)動而形成的一群電子(2).非自持放電去掉外界游離因素的作用后,放電隨即停止(3).自持放電不需要外界游離因素存在,放電也能維持下去幾個重要概念(4).自持放電條件a.電子的空間碰撞系數(shù)α

一個電子在電場作用下在單位行程里所發(fā)生的碰撞游離數(shù)b.正離子的表面游離系數(shù)γ一個正離子到達(dá)陰極,撞擊陰極表面產(chǎn)生游離的電子數(shù)自持放電條件可表達(dá)為:2、巴申定律表達(dá)式:P:氣體壓力S:極間距離其曲線稱為巴申曲線。它表明：如果改變極間距離d的同時，也相應(yīng)的改變氣壓p，而是pd的乘積不變，則極間距離不等的氣隙的擊穿電壓卻彼此相等。擊穿電壓Ub具有極小值，提高氣壓或降低氣壓到真空都能提高氣隙的擊穿電壓Ub(kV)0.10.20.30.5123510203050100300100050201010.3520.20.10.5330Pd(x133.3Pa.cm)2.流注理論(1).在ps乘積較大時,用湯遜理論無法解釋的幾種現(xiàn)象a.擊穿過程所需時間,實測值比理論值小10--100倍b.按湯遜理論,擊穿過程與陰極材料有關(guān),然而在大氣壓力下的空氣隙中擊穿電壓與陰極材料無關(guān).c.按湯遜理論,氣體放電應(yīng)在整個間隙中均勻連續(xù)地發(fā)展,但在大氣中擊穿會出現(xiàn)有分枝的明亮細(xì)通道(2).流注理論的要點(diǎn):

流注理論認(rèn)為電子碰撞游離及空間光游離是維持自持放電的主要因素,流注形成便達(dá)到了自持放電條件,它強(qiáng)調(diào)了空間電符畸變電場的作用和熱游離的作用.(3)放電流程圖:有效電子(經(jīng)碰撞游離)---電子崩(畸變電場)---發(fā)射光子(在強(qiáng)電場作用下)---產(chǎn)生新的電子崩(二次崩)---形成混質(zhì)通道(流注)---由陽極向陰極(陽極流注)或由陰極向陽極(陰極流注)擊穿.（4）流注的特點(diǎn)a、流注發(fā)展的速度很快b、主放電通道為細(xì)長通道（5）流注形成的條件流注形成的條件既是流注的自持放電條件，

=常數(shù)或αd=常數(shù)實驗研究所得出的常數(shù)值為：

αd≈20或≈1.1.4.不均勻電場中氣隙的放電特性1.電暈放電

一定電壓作用下,在曲率半徑小的電極附近發(fā)生局部游離,并發(fā)出大量光輻射,稱為電暈放電.電暈起始場強(qiáng)開始出現(xiàn)電暈時電極表面的場強(qiáng)電暈起始電壓開始出現(xiàn)電暈時的電壓電暈放電是極不均勻電場所特有的一種自持放電形式電暈放電的危害降低電暈的方法：從根本上設(shè)法限制和降低導(dǎo)線的表面電場強(qiáng)度。2.極性效應(yīng)(1).正棒---負(fù)板（1）.由于捧極附近積聚起正空間電荷，削弱了電離，使電暈放電難以形成，造成電暈起始電壓提高。（2）.由于捧極附近積聚起正空間電荷在間隙深處產(chǎn)生電場加強(qiáng)了朝向板極的電場，有利于流注發(fā)展，故降低了擊穿電壓。(2).負(fù)棒---正板（1）.捧附近正空間電荷產(chǎn)生附加電場加強(qiáng)了朝向棒端的電場強(qiáng)度，容易形成自持放電，所以其電暈起始電壓較低。（2）.在間隙深處，正空間電荷產(chǎn)生的附加電場與原電場方向相反，使放電的發(fā)展比較困難，因而擊穿電壓較高。結(jié)論：在相同間隙下正捧-----負(fù)板負(fù)捧-----正板電暈起始電壓間隙擊穿電壓

高低

低高1.1.5.沖擊電壓下氣隙的擊穿特性1.標(biāo)準(zhǔn)波形雷電沖擊波的幾個參數(shù)波頭時間T1：T1=(1.230%)μs波長時間T2:T2=(5020%)μs標(biāo)準(zhǔn)波形通常用符號表示2.放電時延(1).間隙擊穿要滿足二個條件a.一定的電壓幅值b.一定的電壓作用時間c.在氣隙中存在能引起電子崩并導(dǎo)致流注和主放電的有效電子；(2).統(tǒng)計時延ts

通常把電壓達(dá)間隙的靜態(tài)擊穿電壓開始到間隙中出現(xiàn)第一個有效電子為止所需的時間(3).放電形成時延tf從第一個有效電子到間隙完成擊穿所需的時間(4).放電時延tLtL=ts+tf氣體間隙在沖擊電壓作用下?lián)舸┧枞繒r間：t=t1+ts+tf其中：ts+tf

就是放電時延tL3.50%沖擊放電電壓U50%放電概率為50%時的沖擊放電電壓50%沖擊放電電壓與靜態(tài)放電壓的比值稱為絕緣的沖擊系數(shù)β4.伏秒特性(1)定義同一波形、不同幅值的沖擊電壓下，間隙上出現(xiàn)的電壓最大值和放電時間的關(guān)系曲線(2)曲線求取方法(3)電場均勻程度對曲線的影響

不均勻電場由于平均擊穿電場強(qiáng)度較低,而且流注總是從強(qiáng)場區(qū)向弱場區(qū)發(fā)展,放電速度受到電場分布的影響,所以放電時延長,分散性大,其伏秒特性曲線在放電時間還相當(dāng)大時,便隨時間之減小而明顯地上翹,曲線比較陡.

均勻或稍不均勻電場則相反,由于擊穿時平均場強(qiáng)較高,流注發(fā)展較快,放電時延較短,其伏秒特性曲線較平坦.(4)伏秒特性的應(yīng)用如圖所示：S1被保護(hù)設(shè)備的伏秒特性曲線，S2保護(hù)設(shè)備的伏秒特性曲線。為了使被保護(hù)設(shè)備得到可靠的保護(hù),被保護(hù)設(shè)備絕緣的伏秒特性曲線的下包線必須始終高于保護(hù)設(shè)備的伏秒特性曲線的上包線.1.2影響氣體放電電壓的因素一、電場形式對放電電壓的影響1、均勻電場中的擊穿電壓在均勻電場中直流及其工頻擊穿電壓及其50％沖擊擊穿電壓大致相同，其分散性很小。當(dāng)s>1cm時，均勻電場中的電氣強(qiáng)度約為30kv/cm2、稍不均勻電場中的擊穿電壓在稍不均勻電場中的擊穿電壓與電場均勻程度關(guān)系極大。沒有能概況各種電場分布的試驗數(shù)據(jù)，具體間隙的擊穿電壓要通過試驗才能確定。但是有這樣一個規(guī)律；電場越均勻，同樣間隙的擊穿電壓就越高。工程上常見的稍不均勻電場形式有球－球、球－板等3、極不均勻電場下的擊穿電壓在極不均勻電場中，放電分散性較大，且極性效應(yīng)顯著。間隙距離相同時，電場越均勻，氣隙的擊穿電壓就越高。

1、直流電壓下的擊穿擊穿電壓與間隙距離近似成正比，其平均擊穿場強(qiáng)：正棒－負(fù)板約為4.5kv/cm，負(fù)棒－正板約為10kv/cm，棒棒電極約為5.4kv/cm.2、工頻電壓下的擊穿電壓除了起始部分外，擊穿電壓與距離近似成正比，幫板間隙約為4.8kv/cm，比棒棒電極稍微低一些，但是，當(dāng)距離大于2m后，這種關(guān)系將出現(xiàn)明顯的飽和現(xiàn)象，平均擊穿場強(qiáng)明顯降低，棒板間隙尤其嚴(yán)重。二、電壓波形對擊穿電壓的影響3、沖擊電壓下的擊穿電壓由于空間電荷的形成，擴(kuò)散和放電時延的統(tǒng)計性很大，所以操作沖擊擊穿的分散性也很大，且與距離存在明顯的“飽和”現(xiàn)象。三、氣體的性質(zhì)和狀態(tài)對氣體放電電壓的影響1.標(biāo)準(zhǔn)大氣條件大氣壓力P0=101.3kpa溫度t0=20濕度f0=11g/m32.相對密度的影響相對密度

p=0.289----

T當(dāng)

在0.95到1.05之間時,空氣間隙的擊穿電壓U與

成正比U=U03.濕度的影響(1).均勻或稍不均勻電場濕度的增加而略有增加,但程度極微,可以不校正(2).極不均勻電場由于平均場強(qiáng)較低,濕度增加后,水分子易吸附電子而形成質(zhì)量較大的負(fù)離子,運(yùn)動速度,減慢游離能力大大降低,使擊穿電壓增大.因此需要校正.4.高度的影響隨著高度增加,空氣逐漸稀薄,大氣壓力及空氣相對密度下降,間隙的擊穿電壓也隨之下降.U=ka

U0

四.提高氣體間隙絕緣強(qiáng)度的方法有兩個途徑:一個是改善電場分布,使之盡量均勻;另一個是削弱氣體間隙中的游離因素.1.改善電場分布的措施(1).改變電極形狀(2).利用空間電荷對電場的畸變作用(3).極不均勻電場中采用屏障當(dāng)屏障與棒極之間的距離約等于間隙的距離的15%-----20%時，間隙的擊穿電壓提高得最多，可達(dá)到無屏障時的2---3倍2.削弱游離因素的措施(1).采用高氣壓

氣體壓力提高后，氣體的密度加大，減少了電子的平均自由行程，從而削弱了碰撞游離的過程。如高壓空氣斷路器和高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器等(2).采用高真空

氣體間隙中壓力很低時，電子的平均自由行程已增大到極間空間很難產(chǎn)生碰撞游離的程度。如真空電容器、真空斷路器等(3).采用高強(qiáng)度氣體SF6氣體屬強(qiáng)電負(fù)性氣體,容易吸附電子成為負(fù)離子,從而削弱了游離過程.提高壓力后可相當(dāng)于一般液體或固體絕緣的絕緣強(qiáng)度.它是一種無色、無味、無臭、無毒、不燃的不活潑氣體，化學(xué)性能非常穩(wěn)定，無腐蝕作用。它具有優(yōu)良的滅弧性能，其滅弧能力是空氣的100倍，故極適用于高壓斷路器中。1.3沿面放電什么叫沿面放電沿著固體介質(zhì)表面的氣體發(fā)生的放電沿面放電電壓通常比純空氣間隙的擊穿電壓要低1.3.1.沿面放電的物理過程氣體介質(zhì)與固體介質(zhì)的交界稱為界面(1).固體介質(zhì)處于均勻電場中,且界面與電力線平行;均勻電場中的沿面放電其放電特點(diǎn):(1).放電發(fā)生在沿著固體介質(zhì)表面,且放電電壓比純空氣間隙的放電電壓要低.其原因a.固體介質(zhì)與電極表面沒有完全密合而存在微小氣隙,或者介面有裂紋.b.介質(zhì)表面不可能絕對光滑,使表面電場不均勻.c.介質(zhì)表面電阻不均勻使電場分布不均勻d.介質(zhì)表面易吸收水分,形成一層很薄的膜,水膜中的離子在電場作用下向兩極移動,易在電極附近積聚電荷,使電場不均勻(2).固體介質(zhì)處于極不均勻電場中,且電力線垂直于界面的分量比平行于界面的分量大得多;類似套管極不均勻電場具有強(qiáng)法線分量時的沿面放電(套管型)(1)放電發(fā)展特點(diǎn):a.電暈放電b.線狀火花放電c.滑閃放電d.閃絡(luò)放電影響沿面放電因素分析等值電路圖a.固體介質(zhì)厚度越小，則體積電容越大，沿介質(zhì)表面電壓分布越不均勻，其沿面閃絡(luò)電壓越低；b.同理，固體介質(zhì)的體積電阻越小，沿面閃絡(luò)電壓越低c.固體介質(zhì)表面電阻減少，可降低沿面的最大電場強(qiáng)度，從而提高沿面閃絡(luò)電壓提高沿面閃絡(luò)電壓措施a.減少套管的體積電容。如增大固體介質(zhì)厚度，加大法蘭處套管的外經(jīng)b.減少絕緣的表面電阻。如在套管近法蘭處涂半導(dǎo)體漆或半導(dǎo)體釉（3）極不均勻電場具有強(qiáng)切線分量時的沿面放電(支柱絕緣子型)

由于電極本身的形狀和布置己使電場很不均勻，故介質(zhì)表面積聚電荷使電壓重新分布不會顯著降低沿面閃絡(luò)電壓，為了提高沿面閃絡(luò)電壓，一般從改進(jìn)電極形狀，如采用屏蔽罩和均壓環(huán)。戶外高壓支持絕緣子固體介質(zhì)處于極不均勻電場中,且電力線平行于界面的分量以垂直于界面的分量大得多.類似支柱絕緣子（4）絕緣子串的電壓分布分析結(jié)果：a.絕緣子片數(shù)越多，電壓分布越不均勻b.靠近導(dǎo)線端第一個絕緣子電壓降最高，易產(chǎn)生電暈放電。在工作電壓下不允許產(chǎn)生電暈，故對330kv及以上電壓等級考慮使用均壓環(huán)1.3.2影響沿面放電電壓的因素1、固體介質(zhì)材料其取決于材料的親水性或憎水性2、電場型式放電電壓與電場型式有很大關(guān)系，如在極不均勻電場中，沿面閃絡(luò)電壓比同樣距離的純空氣間隙的擊穿電壓降低得較少，因而采取措失提高沿面放電電壓的可能幅度也不大。3、氣體狀態(tài)的影響氣體壓力和濕度對沿面放電電壓有顯著影響4、介質(zhì)表面情況的影響（1）、干閃電壓（2）、濕閃電壓（3）、污閃絕緣子表面污穢時的沿面放電

戶外絕緣子，會受到工業(yè)污穢或自然界鹽堿、飛塵等污染，在干燥時，由于污穢塵埃電阻很大，絕緣子表面泄漏電流很小，對絕緣子安全運(yùn)行無危險；但下雨時，絕緣子表面容易沖掉，而大氣濕度較高，或在毛毛雨、霧等氣候下，污穢塵埃被潤濕，表面電導(dǎo)劇增，使絕緣子的泄漏電流劇增，降低閃絡(luò)電壓。防止絕緣子的污閃，應(yīng)采取措施(1).對污穢絕緣子定期或不定期進(jìn)行清洗(2).絕緣子表面涂一層憎水性防塵材料(3).加強(qiáng)絕緣和采用防污絕緣子(4).采用半導(dǎo)體釉絕緣子（5）增加爬距1.3.3提高沿面放電電壓的措施屏障屏蔽表面處理應(yīng)用半導(dǎo)體涂料阻抗調(diào)節(jié)

液體和固體介質(zhì)的絕緣強(qiáng)度

第二章1.1.1.電介質(zhì)的極化1.定義電介質(zhì)中的帶電質(zhì)點(diǎn)在電場作用下沿電場方向作有限位移Qo=CoU2.相對介電系數(shù)εr表征電介質(zhì)在電場作用下的極化程度3.極化的基本形式(1)電子式極化其特點(diǎn):a.極化所需時間極短b.極化時沒有能量損耗c.溫度對極化影響極小(2).離子式極化其特點(diǎn):a.極化過程極短b.極化過程無能量損耗c.溫度對極化有影響,極化隨溫度升高而增強(qiáng)(3).偶極子式極化其特點(diǎn)a.極化所需時間較長,因而與頻率有關(guān)b.極化過程有能量損耗c.溫度對極化影響很大,溫度很高和很低時,極化均減弱(4).夾層式極化在兩層電介質(zhì)的界面上發(fā)生電荷的移動和積累,極化過程緩慢,并有損耗，其極化過程緩慢，有能量損耗3、討論介質(zhì)極化在工程實際中的意義1、選擇電容器中的絕緣材料時，在相同耐電強(qiáng)度的情況下，要選擇εr較大的材料。在其絕緣結(jié)構(gòu)里，希望其小些2、3、材料的介質(zhì)損耗與極化形式有關(guān)，而介質(zhì)損耗是影響絕緣劣化和熱擊穿的一個重要因素。4、在絕緣預(yù)防性實驗中，夾層極化現(xiàn)象可用來判斷絕緣受潮情況2.1.2電介質(zhì)的電導(dǎo)1.定義介質(zhì)在電場作用下,使其內(nèi)部聯(lián)系較弱的帶電粒子作有規(guī)律的運(yùn)動形成電流,即泄漏電流.這種物理現(xiàn)象稱為電導(dǎo).表征電導(dǎo)過程強(qiáng)弱程度的物理量為電導(dǎo)率γ，或它的倒數(shù)電阻率ρo2.介質(zhì)中的電流(1).電容電流ic在加壓初瞬間介質(zhì)中的電子式極化和離子式極化過程所引起的電流,無損耗,存在時間極短(2).吸收電流ia有損極化所對應(yīng)的電流,即夾層極化和偶極子極化時的電流,它隨時間而衰減.(3)泄漏電流絕緣介質(zhì)中少量離子定向移動所形成的電導(dǎo)電流,它不隨時間而變化.流過介質(zhì)的電流i由三個分量組成：3.吸收現(xiàn)象

固體電介質(zhì)在直流電壓作用下,觀察到電路中的電流從大到小隨時間衰減,最終穩(wěn)定于某一數(shù)值,稱為“吸收現(xiàn)象”。4、討論電介質(zhì)的意義（1)、介質(zhì)干燥和嘲濕,吸收現(xiàn)象不一樣,據(jù)此可判斷絕緣性能的好壞.（2）、多層介質(zhì)在直流電壓作用下面，電壓分布與電導(dǎo)成反比，故設(shè)計用于直流的設(shè)備要注意介質(zhì)的電導(dǎo)。（3）、設(shè)計是應(yīng)該考慮絕緣的使用環(huán)境，特別是濕度影響。（4）、并非所有的情況都要求絕緣電阻值高，有些情況下要設(shè)法減小絕緣電阻值。2.1.3.電介質(zhì)的損耗1.損耗的形式(1).電導(dǎo)損耗由泄漏電流引起的損耗.交直流下都存在.(2).極化損耗由偶極子與夾層極化引起,交流電壓下極明顯(3).游離損耗指氣體間隙的電暈放電以及液固體介質(zhì)內(nèi)部氣泡中局部放電所造成的損耗.2.用介質(zhì)損耗角的正切tgδ來表示介損的意義

在交流電壓作用下,由于存在三種形式的損耗,需引入一個新的物理量來表征介損的特性.經(jīng)推導(dǎo),介質(zhì)損耗P為

經(jīng)推導(dǎo),介質(zhì)損耗P為因為:(1).P值與試驗電壓U的高低等因素有關(guān);(2).tgδ是與電壓、頻率、絕緣尺寸無關(guān)的量，而僅取決于電介質(zhì)的損耗特性。

(3)tgδ可以用高壓電橋等儀器直接測量.所以表征介損用介質(zhì)損失角的正切tgδ來表示,而不是用有功損耗P來表示.3.影響tgδ的因素（1）溫度的影響（2）頻率的影響（3）電壓的影響在電場強(qiáng)度不很高時，tgδ不變；在電場強(qiáng)度較高時，tgδ隨電場強(qiáng)度升高而迅速增大2.2.1.液體電介質(zhì)的擊穿特性1、液體擊穿機(jī)理（1）電擊穿理論在外電場足夠強(qiáng)時，電子在碰撞液體分子可引起電離，使電子數(shù)倍增，形成電子崩。同時正離子在陰極附近形成空間電荷層增強(qiáng)了陰極附近的電場，使陰極發(fā)射的電子數(shù)增多，導(dǎo)致液體介質(zhì)擊穿。純凈液體介質(zhì)的擊穿理論與氣體放電湯遜理論中的作用有些相似。但液體密度比氣體密度大得多，電子的平均自由行程很小，必須大大提高場強(qiáng)才開始碰撞電離。

（2）“小橋”理論

變壓器油的擊穿主要原因,在于雜質(zhì)的影響,而雜質(zhì)是水分、受潮的纖維和被游離了的氣泡等構(gòu)成，它們在電場的作用下，在電極間逐漸排列成為小橋，從而導(dǎo)致?lián)舸?.影響液體電介質(zhì)擊穿電壓的因素（1）自身品質(zhì)因素：雜質(zhì)的多少（含水量、纖維量、氣量）通過標(biāo)準(zhǔn)油杯中變壓器油的工頻擊穿電壓來衡量油的品質(zhì)（2）溫度（3）電壓作用時間加壓后短至幾個微秒時，表現(xiàn)為電擊穿，擊穿電壓很高當(dāng)電壓作用時間大于毫秒級時，表現(xiàn)為熱擊穿，擊穿電壓隨作用時間增加而降低

電場愈均勻，雜質(zhì)對擊穿電壓的影響愈大分散性也愈大，擊穿電壓也愈高（4）電場均勻程度3.提高液體電介質(zhì)擊穿電壓的措施（1）過濾（2）防潮（3）脫氣（4）覆蓋層（5）絕緣層（6）屏障2.3.固體電介質(zhì)的擊穿1.固體電介質(zhì)的擊穿機(jī)理(1).電擊穿(2).熱擊穿(3).電化學(xué)擊穿（1）、電擊穿1、固體介質(zhì)的電擊穿是指僅僅由于電場的作用而直接使介質(zhì)破壞并喪失絕緣性能的現(xiàn)象。

2、在介質(zhì)的電導(dǎo)很小，又有良好的散熱條件以及介質(zhì)內(nèi)部不存在局部放電的情況下，固體介質(zhì)的擊穿通常為電擊穿，擊穿場強(qiáng)可達(dá)105-106kV/m。3、電擊穿的主要特征：①與周圍環(huán)境溫度有關(guān)；②除時間很短的情況，與電壓作用時間關(guān)系不大；③介質(zhì)發(fā)熱不顯著；④電場均勻程度對擊穿有顯著影響。（2）熱擊穿

固體介質(zhì)會因介質(zhì)損耗而發(fā)熱，如果周圍環(huán)境溫度高，散熱條件不好，介質(zhì)溫度將不斷上升而導(dǎo)致絕緣的破壞，如介質(zhì)分解、熔化、碳化或燒焦，從而引起熱擊穿。①熱擊穿電壓會隨著周圍媒質(zhì)溫度t0的上升而下降；②熱擊穿電壓并不隨介質(zhì)厚度成正比增加，因厚度越大，介質(zhì)中心附近的熱量逸出越困難，所以固體介質(zhì)的擊穿場強(qiáng)隨h的增大而降低；③如果介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)大，散熱系數(shù)也大，則熱擊穿電壓上升；④f或tgδ增大時都會造成產(chǎn)生的熱量增加。（3）電化學(xué)擊穿

固體介質(zhì)在長期工作電壓作用下，由于介質(zhì)內(nèi)部發(fā)生局部放電等原因，使絕緣劣化，電氣強(qiáng)度逐步下降并引起擊穿的現(xiàn)象稱為電化學(xué)擊穿。局部放電是介質(zhì)內(nèi)部的缺陷（如氣隙或氣泡）引起的局部性質(zhì)的放電。局部放電使介質(zhì)劣化、損傷、電氣強(qiáng)度下降的主要原因為：

1)產(chǎn)生活性氣體對介質(zhì)氧化、腐蝕

2)溫升使局部介質(zhì)損耗增加；

3)切斷分子結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致介質(zhì)破壞。2.影響因素(1).電壓作用時間如果電壓作用時間很短(例如0.1s以下)，固體介質(zhì)的擊穿往往是電擊穿，擊穿電壓當(dāng)然也較高。隨著電壓作用時間的增長，擊穿電壓將下降，如果在加電壓后數(shù)分鐘到數(shù)小時才引起擊穿，則熱擊穿往往起主要作用。不過二者有時很難分清，例如在工頻交流1min耐壓試驗中的試品被擊穿，常常是電和熱雙重作用的結(jié)果。電壓作用時間長達(dá)數(shù)十小時甚至幾年才發(fā)生擊穿時，大多屬于電化學(xué)擊穿的范疇。(2).電場均勻程度與介質(zhì)厚度處于均勻電場中的固體介質(zhì)，其擊穿電壓往往較高，且隨介質(zhì)厚度的增加近似地成線性增大；若在不均勻電場中，介質(zhì)厚度增加使電場更不均勻，于是擊穿電壓不再隨厚度的增加而線性上升。當(dāng)厚度增加使散熱困難到可能引起熱擊穿時，增加厚度的意義就更小了。常用的固體介質(zhì)一般都含有雜質(zhì)和氣隙，這時即使處于均勻電場中，介質(zhì)內(nèi)部的電場分布也是不均勻的，最大電場強(qiáng)度集中在氣隙處，使擊穿電壓下降。如果經(jīng)過真空干燥、真空浸油或浸漆處理，則擊穿電壓可明顯提高。(3)溫度固體介質(zhì)在某個溫度范圍內(nèi)其擊穿性質(zhì)屬于電擊穿，這時的擊穿場強(qiáng)很高，且與溫度幾乎無關(guān)。超過某個溫度后將發(fā)生熱擊穿，溫度越高熱擊穿電壓越低；如果其周圍媒質(zhì)的溫度也高，且散熱條件又差，熱擊穿電壓更低。因此，以固體介質(zhì)作絕緣材料的電氣設(shè)備，如果某處局部溫度過高，在工作電壓下即有熱擊穿的危險。不同的固體介質(zhì)其耐熱性能和耐熱等級是不同的，因此它們由電擊穿轉(zhuǎn)為熱擊穿的臨界溫度一般也是不同的。(4)受潮受潮對固體介質(zhì)擊穿電壓的影響與材料的性質(zhì)有關(guān)。對不易吸潮的材料，如聚乙烯、聚四氟乙烯等中性介質(zhì)，受潮后擊穿電壓僅下降一半左右；容易吸潮的極性介質(zhì)，如棉紗、紙等纖維材料，吸潮后的擊穿電壓可能僅為干燥時的百分之幾或更低，這是因電導(dǎo)率和介質(zhì)損耗大大增加的緣故。所以高壓絕緣結(jié)構(gòu)在制造時要注意除去水分，在運(yùn)行中要注意防潮，并定期檢查受潮情況。(5)累積效應(yīng)固體介質(zhì)在不均勻電場中以及在幅值不很高的過電壓、特別是雷電沖擊電壓下，介質(zhì)內(nèi)部可能出現(xiàn)局部損傷，并留下局部碳化、燒焦或裂縫等痕跡。多次加電壓時，局部損傷會逐步發(fā)展，這稱為累積效應(yīng)。

3.提高擊穿電壓的措施(1).改進(jìn)制造工藝:盡可能清除介質(zhì)中的雜質(zhì),可以通過精選材料、改善工藝、真空干燥、加強(qiáng)浸漬等方法。(2).改進(jìn)絕緣設(shè)計:盡可能使電場均勻(3).改善運(yùn)行條件:注意防潮、塵污，加強(qiáng)散熱冷卻2.4.絕緣介質(zhì)的其他特性1、熱性能絕緣材料的耐熱等級2、機(jī)械性能3、吸潮性能4、生化性能第三章電氣設(shè)備的絕緣試驗一試驗作用：

發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備絕緣內(nèi)部隱藏的缺陷，以便在進(jìn)行設(shè)備檢修時加以消除。二缺陷的分類：一類為集中性的缺陷；另一類為分布性缺陷（指電氣設(shè)備整體絕緣老化、變質(zhì)、受潮能力下降）

設(shè)備（試品）缺陷原因：⑴、廠家生產(chǎn)制造所致。⑵、長期運(yùn)行。三試驗分類：⑴、破壞性試驗：試驗電壓大于正常額定電壓，有積累效應(yīng)。⑵、非破壞性試驗：試驗電小于正常額定電壓。對設(shè)備的考驗不夠嚴(yán)格，無積累效應(yīng)。特點(diǎn)是在較低的電壓下或者是用其他不會損傷絕緣的辦法來測量絕緣的各種特性，從而判斷絕緣內(nèi)部的缺陷。四、預(yù)防性試驗的常測項目：⑴、絕緣電阻的測量及吸收試驗。⑵、tgδ值的測定。⑶、局部放電實驗。⑷、油的色譜分析。⑸、交流耐壓實驗。⑹、直流泄漏及耐壓試驗。⑺、接地電阻的測量。3.1.絕緣電阻和吸收比測量一、絕緣電阻的測量1、作用：能發(fā)現(xiàn)絕緣受潮或有集中性的導(dǎo)電通道2、測量工具：兆歐表3、接線方式：4.方法規(guī)定以加電壓后60秒測得的數(shù)值為該試品的絕緣電阻值.5.注意事項(1)先拆除被試品的電源和對外一切連線,將其接地并放電(2)待手搖發(fā)電機(jī)穩(wěn)定以后,再將兩端子接在試品上(3)60秒后再讀數(shù)(4)對大容量試品,測好以后先斷兩端子接線,后停手搖發(fā)電機(jī)(5)注意溫度和濕度的較正二.吸收比的測量1.吸收比k

吸收比大小可反映絕緣干燥或受潮k值大(大于或等于1.3)絕緣良好,吸收現(xiàn)象明顯;反之,絕緣受潮,吸收現(xiàn)象不明顯2.方法按測絕緣電阻的方法測15秒和60秒時的電阻再按公式可求得k3.2.泄露電流的測量1、測量泄露電流的目的能夠發(fā)現(xiàn)一些尚未貫穿的集中缺陷。在試驗升壓過程中，可以隨時監(jiān)視微安表指示，了解絕緣情況。右圖所示.2.直流泄漏試驗接線(1)被試品不接地

(2)被試品一極接地

3.試驗方法

被試品額定電壓35kv及以下施加10—30kv直流電壓；被試品額定電壓110kv及以上施加40kv直流電壓；試驗時按每級0.5倍試驗電壓分階段升高；每階段停留1min，讀微安表讀數(shù)即為泄漏電流；繪制泄漏電流與加壓時間、泄漏電流與試驗電壓關(guān)系曲線后進(jìn)行分析；

4.微安表的保護(hù)

5、注意事項1）、用一開關(guān)將微安表短路2）、試驗完畢，必須先將被試品上的剩余電荷放掉3）、試驗小容量試品時，需接入濾波電容以減小電壓脈動4）、對絕緣狀況的判斷時，也應(yīng)該進(jìn)行比較后作出3.3.介質(zhì)損耗角正切的測量1.目的能有效地測出絕緣受潮、老化等分布性缺陷。對集中性缺陷不靈敏,體積越大也越不靈敏。2、內(nèi)容：用于反映絕緣內(nèi)功率損失大小的參數(shù)，反映單位體積介質(zhì)的介質(zhì)損失。通過測tgδ可反映出整個絕緣的分布性缺陷。注意：如果絕緣內(nèi)的缺陷不是分布性而是集中性的，則測tgδ就不靈敏，且被測試品的體積越大，就越不靈敏。

3.西林電橋法：正接和反接

4.使用方法

調(diào)節(jié)R3、C4，使電橋平衡，即檢流計中的電流為零tgδ=C4(μF)5.注意事項(1)電橋本體接地良好(2)反接法時,三根引線處于高壓,必須懸空(3)能分開測的試品盡量分開測(4)應(yīng)保持試品表面干燥(5)試品設(shè)備有繞阻時,應(yīng)首尾短接起來6.誤差分析7.消除干擾措施a.盡量遠(yuǎn)離干擾源或加設(shè)屏蔽b.采用移相電源c.采用倒相法3.4.局部放電的測量1.作用能測出絕緣內(nèi)部是否存在氣泡、空隙、雜質(zhì)等缺陷2.局部放電的測量原理3.局部放電的測量回路4.注意事項(1)試品的絕緣表面應(yīng)清潔干燥(2)盡量避免外界的干擾源(3)測試設(shè)備的地線應(yīng)連成一體,高壓引線應(yīng)遠(yuǎn)離地線(4)試品相連的線要短,周圍物體應(yīng)良好接地3.5絕緣油的色譜分析3.5.1充油設(shè)備因內(nèi)部故障產(chǎn)生的氣體絕緣油在熱和電的作用下，能分解出氫、一氧化碳、二氧化碳以及多種小分子烴類氣體，充油設(shè)備內(nèi)部故障的類型及其嚴(yán)重程度與這些氣體組分及產(chǎn)氣速率有著密切關(guān)系。目前利用這一關(guān)系監(jiān)視充油設(shè)備的運(yùn)行狀況，判斷充油設(shè)備內(nèi)部故障，已成為電力系統(tǒng)對充油設(shè)備進(jìn)行技術(shù)監(jiān)督，保證電網(wǎng)安全運(yùn)行不可缺少的手段。

3.5.2氣相色譜分析法簡介1、油色譜分析技術(shù)的特點(diǎn)

絕緣油中溶解氣體的色譜分析技術(shù)作為檢測電氣設(shè)備絕緣潛伏性故障已得到了廣泛的應(yīng)用。根據(jù)色譜分析結(jié)果來診斷變壓器及充油設(shè)備內(nèi)部絕緣狀況，在最近幾年的實踐中已取得了豐富的經(jīng)驗，與其他現(xiàn)有測試項目相比，它是發(fā)現(xiàn)變壓器及充油設(shè)備內(nèi)部早期故障最為有效的方法。

2油色譜分析故障的分類

《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》規(guī)定，在油的色譜分析中，各組分氣體的含量有增加趨勢或超過注意值，就應(yīng)觀察產(chǎn)氣率，根據(jù)三比值或其他經(jīng)驗，初步判斷存在過熱性故障或放電性故障。

3油色譜數(shù)據(jù)異常應(yīng)進(jìn)行的試驗

（1）對內(nèi)部故障的排斥性試驗，如有載調(diào)壓開關(guān)的滲漏油、油泵電機(jī)的檢查試驗；

（2）確定故障性質(zhì)和對故障部位的尋找，

（3）還有測絕緣的介質(zhì)特性和介電強(qiáng)度可根據(jù)分析時需要進(jìn)行。

3.6.工頻交流耐壓試驗1.作用：能確定電氣設(shè)備絕緣的耐受水平2、試驗電壓：工頻耐壓試驗的優(yōu)點(diǎn)是可準(zhǔn)確地考驗絕緣的裕度，能有效地發(fā)現(xiàn)較危險的集中性缺陷。但是交流耐壓試驗有重要缺點(diǎn)：即對于固體有機(jī)絕緣，在較高的交流電壓作用時，會使絕緣中一些弱點(diǎn)更加發(fā).

大修前發(fā)電機(jī)定子繞組的試驗電壓取1.3～1.5倍額定電壓，對于運(yùn)行20年以上的發(fā)電機(jī)，取1.3倍額定電壓做試驗，對與架空線路有直接連接的發(fā)電機(jī)要求用1.5倍額定電壓做耐壓試驗。變壓器和互感器取出廠試驗電壓的0.85，其他高壓電器按出廠試驗電壓的0.9，絕緣子直接按出廠試驗電壓做耐壓試驗。3、耐壓時間一般不超過1分鐘4.接線及設(shè)備球隙測量器5.工頻試驗變壓器(1).工頻試驗變壓器與電力變壓器的比較試驗變壓器電力變壓器電壓等級更高、容量不大，僅單相電壓等級高、容量大，分單相、三相工作在電容性負(fù)荷下工作在電感性負(fù)荷下允許發(fā)生短時短路不允許發(fā)生短路工作時間短工作時間長漏磁通較大漏磁通較小溫度比較低、無散熱要求溫度比較高、有散熱要求絕緣裕度小絕緣裕度大(2)串接式工頻試驗變壓器n級串接裝置容量的利用系數(shù)6.移卷式調(diào)壓器調(diào)壓原理工頻試驗中的過電壓進(jìn)行交流耐壓試驗時，被試品一般均屬于電容性，試驗變壓器在電容性負(fù)載下，由于電容電流在線圈上會產(chǎn)生漏抗壓降，使變壓器高壓側(cè)電壓發(fā)生升高現(xiàn)象。8、測量方法(1)低壓側(cè)測量(2)高電側(cè)測量a.用靜電電壓表測量工頻電壓的有效值b.用球隙進(jìn)行測量工頻電壓的幅值c.用電容分壓器配用低壓儀表d.用電壓互感器測量3.7.直流耐壓試驗1、特點(diǎn)：試驗設(shè)備輕小，在絕緣進(jìn)行直流耐壓試驗的同時，可通過測量泄漏電流來觀察絕緣內(nèi)部集中性缺陷。接線同泄漏電流試驗相同。不足：對絕緣的考驗不如交流下接近實際和準(zhǔn)確。2、試驗時間和電壓的確定試驗時間：一般采用5～10分鐘。試驗電壓值：發(fā)電機(jī)定子繞組取2～2.5倍額定電壓電力電纜10kV及以下取5～6倍額定電壓，

35kV取4～5倍額定電壓。3.直流高壓發(fā)生器4.直流高壓的測量1）、用靜電電壓表測量2）、用電阻分壓器配合低壓儀表測量3）、用高值電阻與直流電流表串聯(lián)3.8、沖擊高壓試驗1.作用

用來檢驗高壓電氣設(shè)備在雷電過電壓和操作過電壓作用下的絕緣性能和保護(hù)性能2.沖擊高壓的產(chǎn)生3.回路元件與輸出沖擊電壓波形的關(guān)系4.多級沖擊電壓發(fā)生器的基本電路5.測量方法（1）測量球隙（2）分壓器—峰值電壓表（3）分壓器—示波器3.9電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷

1、組成：傳感器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，診斷決策系統(tǒng)組成。2、分類：集中式實時在線監(jiān)測系統(tǒng)，便攜式在線監(jiān)測系統(tǒng)。保護(hù)性監(jiān)測，維護(hù)性監(jiān)測。3、目前成熟的在線監(jiān)測方法有：電流在線監(jiān)測，tgδ在線監(jiān)測，局部放電在線監(jiān)測，油中氣體含量在線監(jiān)測等。

第四章

線路及其繞組的波過程過電壓的概念超過額定的最高運(yùn)行電壓稱為過電壓過電壓雷電過電壓內(nèi)部過電壓直擊雷過電壓感應(yīng)雷過電壓操作過電壓諧振過電壓4.1.無損耗單導(dǎo)線中的波過程1.波過程的定義在本課程中指電壓波（或電流波）在輸電線路、電纜、變壓器、電機(jī)等電力設(shè)備上的傳播過程。2.波過程的特點(diǎn)電壓、電流不但是時間t的函數(shù)，而且也是空間位置x的函數(shù)，需要用分布參數(shù)電路來分析。3.分布參數(shù)電路的應(yīng)用范圍主要有兩大類：長線路和高頻電壓（如雷電沖擊電壓波）200km6000km(20ms)1500km(5ms)沖擊波空氣中波的傳播速度為光速220kV線路的平均長度為200~250km沖擊波波前在線路上的分布長度只有360m4.波沿均勻無損單導(dǎo)線的傳播（1）均勻無損單導(dǎo)線系統(tǒng)：線路各點(diǎn)電氣參數(shù)完全一樣；線路無能量損耗（R0=0，G0=0）單元等值電路：dt時間內(nèi)行波向前傳播dx距離，導(dǎo)線獲得的電荷：(1)充電電流磁通的增加量(2)（1）×(2)（2）÷(1)波速波阻抗由電磁場理論可知：∴

對架空線：

對油紙絕緣電纜：一般架空線Z≈300~500Ω，電纜線路Z≈10~50Ω（2）關(guān)于波阻抗的特點(diǎn)A、表示同一方向電壓波與電流波大小的比值，電磁波通過Z時，以電磁波的形式儲存在周圍介質(zhì)中；B、導(dǎo)線上既有前行波又有反行波時，Z≠U/IC、Z的數(shù)值與線路長度無關(guān)對單根架空線路Z大約為500（3）均勻無損單導(dǎo)線的波動方程：（4）行波計算的基本方程：4.2.行波的折射與反射1.折射與反射(1).折射波與反射波電壓波折射系數(shù)電壓波反射系數(shù)與之間的關(guān)系(2).幾種特殊條件下的折、反射波a.線路末端開路此時有：末端開路時，末端電壓波發(fā)生正的全反射，電流波發(fā)生負(fù)的全反射，電壓反射波所到之處，線路電壓加倍；電流反射波所到之處，線路電流變零。b.線路末端短路此時有：末端接地時，末端電壓波發(fā)生負(fù)的全反射，電流波發(fā)生正的全反射，電壓反射波所到之處，線路電壓變零；電流反射波所到之處，線路電流加倍。c.線路末端接負(fù)截電阻R此時有：線路末端既沒有電壓反射波，又沒有電流反射波，線路上電壓電流波形保持不變。2.彼德遜法則要計算分布參數(shù)線路上節(jié)點(diǎn)的電壓可用集中參數(shù)等值電路計算：a.線路波阻抗用數(shù)值相等的集中參數(shù)等值電阻代替b.把線路上的入射電壓波的兩倍作為等值電壓源4.3.行波通過串聯(lián)電感和并聯(lián)電容1.通過串聯(lián)電感回路方程：解得：于是：它有二個部分組成：一部分是與時間無關(guān)的強(qiáng)制分量；另一部分為隨時間而衰減的自由分量

當(dāng)t=0時

時通過電感后折射波的陡度：最大陡度出現(xiàn)在t=0時：最大空間陡度：折射波電壓、電流隨時間變化在A點(diǎn)反射波電壓和電流因為可得當(dāng)t=0此時波到達(dá)電感瞬間，在線圈首端的電壓將上升到入射波電壓兩倍當(dāng)t→∞此時時間很長以后，達(dá)到穩(wěn)定值反射波電流t=0t→∞反射波電壓、電流隨時間變化2.通過并聯(lián)電容回路方程解得：當(dāng)t=0時：時：經(jīng)過并聯(lián)電容時，折射波的陡度：最大陡度出現(xiàn)在t=0時：最大空間陡度：折射波電壓、電流隨時間變化反射波電壓、電流當(dāng)t=0時當(dāng)t→∞時反射波電壓、電流隨時間變化4.4.行波的多次折、反射1.用網(wǎng)格法計算波的折、反射見右圖4.5.行波在平行多導(dǎo)線系統(tǒng)中的傳播1.多導(dǎo)線系統(tǒng)的電壓、電流方程自電位系數(shù)互電位系數(shù)自波阻抗互波阻抗2.耦合系數(shù)k(1)兩導(dǎo)線系統(tǒng)(2)多導(dǎo)線系統(tǒng)4.6.沖擊電暈對線路波過程的影響引起波能量損耗的因素：導(dǎo)線電阻；大地電阻；絕緣的泄漏電導(dǎo)與介質(zhì)損耗；極高頻和陡波下的輻射損耗；沖擊電暈上述損耗因素將使行波發(fā)生下列變化：波幅降低、波前陡度減小、波長增大、波形凹凸不平處變得比較圓潤、電壓波與電流波的波形不再相同2.沖擊電暈的影響導(dǎo)線波阻抗減小一般線路的波阻抗可減小20％～30％波速減小當(dāng)電暈比較強(qiáng)烈時，架空線上的波速可降低至0.75倍光速線間耦合系數(shù)增大k0-幾何耦合系數(shù)；k1-電暈校正系數(shù)引起波的衰減與變形4.7.變壓器繞組中的波過程1.簡化等值電路2.繞組中初始電壓分布(1).繞組末端接地(2).繞組末端開路繞組首端處：u=U0繞組末端處：(3).變壓器的入口電容3.繞組中的穩(wěn)態(tài)電壓分布(1).繞組末端接地(2).繞組末端開路4.三相繞組中的波過程(1).中性點(diǎn)接地的星形接線(2).中性點(diǎn)不接地的星形接線(3).三角形接線三相同時進(jìn)波5.沖擊電壓在繞組間的傳遞雷電及防雷設(shè)備第五章（一）雷電的電氣參數(shù)（自修）雷擊時計算雷電流的等值電路和雷電流的幅值雷電流波形雷電日與雷電小時地面落雷密度和輸電線路落雷次數(shù)(1)單支避雷針式中h——避雷針高度（m）

p——高度影響系數(shù)（二）避雷針、避雷線的保護(hù)范圍(2)雙支等高避雷針外側(cè)：保護(hù)范圍與單支避雷針的計算方法相同。內(nèi)側(cè)：應(yīng)按通過兩針頂點(diǎn)及保護(hù)范圍上部邊緣最低點(diǎn)o來確定。O點(diǎn)的高度h0的計算式為

D：兩針間的距離

p：高度影響系數(shù)

在高度為hx的水平面上保護(hù)范圍的一側(cè)寬度bx計算式為保證兩針聯(lián)合保護(hù)效果，兩針間距離與針高之比D/h不宜大于5（3）避雷線的保護(hù)范圍單根避雷線的保護(hù)范圍式中h：避雷針高度

p：高度影響系數(shù)（1）保護(hù)間隙保護(hù)間隙是由兩個電極，即主間隙和輔助間隙組成。為最簡單的一種避雷器。電極常做成三角形，其目的是為使工頻電弧在自身的電動力和熱氣流的作用下易于上升被拉長而自行熄滅。（三）管型避雷器與閥型避雷器（2）管型避雷器 有兩個電極構(gòu)成，分別為外間隙：是隔離工作電壓避免產(chǎn)氣管被流經(jīng)管子的工頻泄電流燒壞。內(nèi)間隙：其電極為一棒電極和一環(huán)形電極構(gòu)成（3）閥型避雷器

器件由間隙和非線性電阻構(gòu)成。正常工作時，間隙將電阻閥片與工作母線隔離。出現(xiàn)過電壓且超過間隙放電電壓，間隙擊穿，沖擊電流通過閥片流入大地，由于非線性，電流愈大電阻愈大，故閥片上的壓降得到了限制。工作原理

當(dāng)過電壓消失后，間隙中由工作電壓產(chǎn)生的工頻電弧電流仍將繼續(xù)流過避雷器，此續(xù)流受閥片電阻的非線性限制，間隙能在工頻續(xù)流的第一次經(jīng)過零值時就將電弧切斷。以后，就依靠間隙的絕緣強(qiáng)度能夠耐受電網(wǎng)恢復(fù)電壓的作用而不會發(fā)生重燃基本元件1)火花間隙：由許多單個間隙串聯(lián)而成，單個間隙的電極有黃銅板沖壓而成，兩電極極間以云母墊圈形成間隙2）火花間隙的并聯(lián)電阻：為滿足較高的工頻放電電壓的要求而設(shè)置。3）閥片（非線性電阻）：主要參數(shù)1）額定電壓：避雷器在動作負(fù)載實驗循環(huán)過程中，加在避雷器上的特定的工頻電壓2)沖擊發(fā)點(diǎn)電壓：預(yù)放電時間為1.5~20μs的沖擊放電電壓3）殘壓：避雷器動作后雷電流流過閥片在閥片上形成的壓降。

4）滅弧電壓：避雷器在保障可靠熄滅工頻續(xù)電流的條件下，允許加在避雷器的最高工頻電壓。5）工頻放電電壓：在工頻電壓作用下避雷器發(fā)生放電的電壓值6)保護(hù)比（K）：7)直流電壓下的電導(dǎo)電流（1)ZnO避雷器的主要優(yōu)點(diǎn)1）無間隙2）無續(xù)流3）電氣設(shè)備所受過電壓可以降低4）通流容量大5）ZnO避雷器特別適合用于直流保護(hù)和SF6電器保護(hù)（四）金屬氧化物避雷器（2）ZnO避雷器的電氣特性1）額定電壓：允許短期加在避雷器上的最大工頻電壓。2）最大長期工作電壓：允許長期加在避雷器上的系統(tǒng)最大工作相電壓3）工頻參考電壓：ZnO閥片伏安特性曲線上由小電流轉(zhuǎn)入擊穿區(qū)對應(yīng)的電壓值。4）壓比：指ZnO避雷器通過8/20μs額定沖擊發(fā)電電流下的殘壓與工頻電壓之比。5）荷電率：指最大長期工作電壓峰值與工頻參考電壓之比6）工頻耐受特性：考核ZnO避雷器對工頻過電壓的耐受能力。7）保護(hù)比：（五）防雷接地裝置

（1）按電氣設(shè)備的接的目的（1）保護(hù)接地（2）工作接地（3）防雷接地（2）工程的接地裝置（1）典型接地體的接地電阻工程的接地裝置1）垂直接地體l：接地體長度，d：接地體直徑2）水平接地體L：接地體的總長度h：接地體的埋設(shè)深度A：由于屏蔽使接地電阻增加的系數(shù)3）伸長接地體在土壤電阻率比較高的巖石地區(qū)，為了減少接地電阻，有時必須加大接地體的尺寸，主要是增加水平埋設(shè)的扁鋼長度，通常稱這種接地體為伸長接地體。（2）輸電線路的防雷接地高壓輸電線路在每一基桿塔下一般都有接地裝置，并通過引線與避雷線相連，其目的是使避雷線的雷電流通過較低的接地電阻流入大地高壓線路桿塔都有混凝土基礎(chǔ)，也有接地的作用，稱為自然接地電阻。但大多數(shù)情況不能滿足要求，必須要有人工接地裝置。（3）發(fā)電廠和變電所的防雷接地一般的做法是根據(jù)安全和工作接地的要求敷設(shè)接地網(wǎng)，然后在避雷針和避雷器下面增加接地體以滿足接地的要求，接地網(wǎng)的總接地電阻為L：接地體的總長度S：接地體的總面積

輸電線路的防雷保護(hù)第六章（一）輸電線路的感應(yīng)雷過電壓

（1）雷擊線路附近大地時，線路上的感應(yīng)雷過電壓導(dǎo)線的感應(yīng)雷過電壓的最大值為IL：雷電流幅值hd：導(dǎo)線懸掛的平均高度S：雷擊點(diǎn)離線路的距離避雷線的感應(yīng)過電壓導(dǎo)線的感應(yīng)過電壓避雷線與導(dǎo)線感應(yīng)過電壓之間的關(guān)系為（2）雷擊線路桿塔時，導(dǎo)線上的感應(yīng)過電