武大電氣2019年高電壓絕緣復(fù)習(xí)

2019年高電壓絕緣復(fù)習(xí)題型1填空（30空30分）2簡(jiǎn)答（7題70分）題庫第二章：氣體擊穿理論分析和氣體間隙絕緣1．氣體放電的五種形式及其特點(diǎn)：輝光放電：電弧放電：火花放電：電暈放電：刷狀放電：注意：電暈放電、刷狀放電時(shí)氣隙未擊穿，而輝光放電、火花放電、電弧放電均指擊穿后的放電現(xiàn)象，且隨條件不同，這些放電現(xiàn)象可相互轉(zhuǎn)換。2．質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生四種形式：（1）氣體分子本身發(fā)生電離①光電離:光輻射引起的氣體分子的電離過程。外光源(紫外線照射)/激勵(lì)態(tài)原子回到基態(tài)/正負(fù)離子的復(fù)合。②碰撞電離：由于質(zhì)點(diǎn)碰撞所引起的電離過程。（主要是電子碰撞電離）。是氣體中產(chǎn)生帶電粒子的最重要的方式。分級(jí)電離時(shí)能量小于上式。分析氣體放電發(fā)展過程時(shí)，往往只考慮電子所引起的碰撞電離。③熱電離：因氣體熱狀態(tài)引起的電離過程。熱電離實(shí)質(zhì)上是熱狀態(tài)下碰撞電離和光電離的綜合。(2）氣體中的固體或液體金屬發(fā)生表面電離④表面電離：金屬表面電離比氣體空間電離更易發(fā)生。陰極表面電離在氣體放電過程中起著相當(dāng)重要的作用。電極表面電離按外加能量形式的不同，可分為四種形式：正離子撞擊陰極表面光電子發(fā)射（光電效應(yīng)）熱電子發(fā)射強(qiáng)場(chǎng)發(fā)射（冷發(fā)射）3.質(zhì)點(diǎn)消失三種形式：①電場(chǎng)作用定向移動(dòng)消失于電極形成電流。②擴(kuò)散：在熱運(yùn)動(dòng)的過程中，粒子從濃度較大的區(qū)域運(yùn)動(dòng)到濃度較小的區(qū)域，從而使每種粒子的濃度分布均勻化的物理過程。特點(diǎn)：氣壓越低，溫度越高，擴(kuò)散進(jìn)行的越快。電子的熱運(yùn)動(dòng)速度大、自由行程長(zhǎng)度大，其擴(kuò)散速度也要比離子快得多。③帶電粒子的復(fù)合，氣體中帶異號(hào)電荷的粒子相遇而發(fā)生電荷的傳遞與中和，還原為分子的過程。帶電粒子的復(fù)合過程中會(huì)發(fā)生光輻射，這種光輻射在一定條件下又成為導(dǎo)致電離的因素參與復(fù)合的粒子的相對(duì)速度越大，復(fù)合概率越小。通常放電過程中離子間的復(fù)合更為重要帶電粒子濃度越大，復(fù)合速度越大，強(qiáng)烈的電離區(qū)也是強(qiáng)烈的復(fù)合區(qū)。4．湯遜放電：特點(diǎn)：電子的碰撞電離（α過程）和正離子（γ過程）撞擊陰極造成的表面電離起主要作用。自持放電條件：γ(eαd－1)=1過程：一個(gè)電子從陰極到陽極途中因電子崩（α過程）而造成的正離子數(shù)為eαd－1，這批正離子在陰極上造成的二次自由電子數(shù)（γ過程）應(yīng)為γ(eαd－1)，如果它等于1，就意味著那個(gè)初始電子有了一個(gè)后繼電子，從而使放電得以自持。當(dāng)自持放電條件得到滿足時(shí)，放電就能自己維持下去。5.巴申定律：解釋：均勻電場(chǎng)中氣體的擊穿電壓Ub是氣壓和電極間距離的乘積（pd）的函數(shù)。假設(shè)d不變：當(dāng)氣壓很小時(shí)，氣體稀薄，雖然電子自由程大，可以得到足夠的動(dòng)能，但碰撞總數(shù)小，所以擊穿電壓升高當(dāng)氣體增大時(shí)，電子自由程變小，得到的動(dòng)能減小，所以擊穿電壓升高?？傆幸粋€(gè)氣壓對(duì)碰撞電離最有利，此時(shí)擊穿電壓最小。局限性：pd較大時(shí)，解釋現(xiàn)象與實(shí)際不符6.流注理論：過程：在外電離因素下氣隙產(chǎn)生有效電子，發(fā)生碰撞電離形成電子崩，畸變電場(chǎng)，由于氣體原子或分子的激勵(lì)電離復(fù)合等過程產(chǎn)生光電離發(fā)射光子，在強(qiáng)電場(chǎng)作用下產(chǎn)生新的電子崩，不斷匯入主崩，形成等離子通道（流注），流注高速向電極發(fā)展，由陽極向陰極(正流注)或由陰極向陽極(負(fù)流注，外加電壓＞擊穿電壓)。流注形成的條件就是自持放電條件，在均勻電場(chǎng)中也就是導(dǎo)致?lián)舸┑臈l件eαd=常數(shù)7.兩個(gè)理論比較：（1）湯遜理論放電充斥整個(gè)空間，流注理論只是線狀空間；（2）湯遜理論碰撞電離起主要作用，流注理論以光電離為主；（3）流注理論光子以光速傳播，時(shí)間快；湯遜理論強(qiáng)調(diào)陰極材料的影響，因?yàn)槠渥猿謼l件是表面電離，而流注理論強(qiáng)調(diào)空間光電離，陰極材料無影響。（4）自持放電條件的比較：湯遜理論：自持放電由陰極γ過程來維持；流注理論：依賴于空間光電離。γ系數(shù)的物理意義不同。8.電暈放電效應(yīng)：咝咝的聲音、臭氧的氣味、電極附近空間藍(lán)色的暈光；化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生新物質(zhì)；回路電流明顯增加(絕對(duì)值仍很小)，可以測(cè)量到能量損失；產(chǎn)生高頻脈沖電流；消除影響：（1）采用分裂導(dǎo)線，使等值曲率半徑增大（2）改進(jìn)電極形狀，增大電極的曲率半徑，使表面光滑9.極不均勻電場(chǎng)放電過程：兩大特征：電暈放電和極性效應(yīng)1非自持放電階段：（1）正棒負(fù)板：棒極附近強(qiáng)場(chǎng)區(qū)域內(nèi)形成電子崩，電子崩頭部的電子被棒極中和，在棒極附近留下許多正離子，積聚起的正空間電荷，減少了緊貼棒極附近的電場(chǎng)，而加強(qiáng)了外部空間的電場(chǎng)（即電場(chǎng)的擊穿電壓低），棒極附近難以造成流注，使得自持放電、即電暈放電難以形成（即電暈的起始電壓高）。（2）負(fù)棒正板：電子崩中電子離開強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)后，難以再引起電離，正離子逐漸向棒極運(yùn)動(dòng)，在棒極附近出現(xiàn)了比較集中的正空間電荷，使電場(chǎng)畸變，棒極附近的電場(chǎng)得到增強(qiáng)，因而自待放電條件就易于得到滿足，易于轉(zhuǎn)入流注而形成電暈放電。2流注發(fā)展階段：（1）正棒負(fù)板：電子崩進(jìn)入棒電極，正電荷留在棒尖加強(qiáng)了前方（板極）的電場(chǎng)；電場(chǎng)的加強(qiáng)對(duì)形成流注發(fā)展有利。頭部前方產(chǎn)生新電子崩，吸引入流注頭部正電荷區(qū)內(nèi)，加強(qiáng)并延長(zhǎng)流注通道；流注及其頭部的正電荷使強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)向前移，促進(jìn)流注通道進(jìn)一步發(fā)展，逐漸向陰極推進(jìn)，形成正流注。（2）負(fù)棒正板：電子崩由強(qiáng)場(chǎng)區(qū)向弱場(chǎng)區(qū)發(fā)展，對(duì)電子崩發(fā)展不利。棒極前的正電荷區(qū)消弱了前方（陽極）空間的電場(chǎng)，使流注發(fā)展不利等離子體層前方電場(chǎng)足夠強(qiáng)后，發(fā)展新電子崩，形成了大量二次電子崩，匯集起來后使得等離子體層向陽極推進(jìn)，形成負(fù)流注。（長(zhǎng)間隙流注不足以擊穿）短間隙擊穿：3放電進(jìn)一步發(fā)展外電壓較低時(shí)，流注通道深入間隙一段距離后，就停止不前了，形成電暈放電或刷狀放電外電壓足夠高時(shí)，流注通道將一直達(dá)到另一電極，從而導(dǎo)致間隙長(zhǎng)間隙擊穿：4先導(dǎo)放電：流注通道發(fā)展到足夠的長(zhǎng)度后，將有較多的電子循通道流向電極，通過通道根部的電子最多，于是流注根部溫度升高，出現(xiàn)熱電離過程。這個(gè)具有熱電離過程的通道稱為先導(dǎo)通道。正先導(dǎo)較快。5主放電：當(dāng)先導(dǎo)通道頭部發(fā)展到接近對(duì)面電極時(shí)，將發(fā)生十分強(qiáng)烈的放電過程，這個(gè)過程將沿著先導(dǎo)通道以一定速度向反方向擴(kuò)展到棒極，這個(gè)過程稱為主放電過程。主放電過程使貫穿兩極間的通道成為溫度很高、電導(dǎo)很大、軸向場(chǎng)強(qiáng)很小的等離子體火花通道(如電源功率足夠，則轉(zhuǎn)為電弧通道)，從而使氣隙完全失去了絕緣性能，氣隙被擊穿?！菊龢O性電暈電壓高，擊穿電壓低】長(zhǎng)空氣間隙的平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)遠(yuǎn)低于短間隙：10.氣體間隙擊穿電壓的主要因素：(1)電場(chǎng)分布（均勻、稍不均勻、極不均勻）(2)電壓形式（直流、交流（持續(xù)作用電壓）、雷電沖擊、操作沖擊）(3)氣體種類（空氣、電負(fù)性氣體（SF6）)(4)氣體狀態(tài)（氣壓、溫度、濕度、海拔高度）。11.伏秒特性：伏秒特性：用間隙上出現(xiàn)的電壓最大值和放電時(shí)間的關(guān)系來表征間隙在沖擊電壓下的擊穿特性。伏秒特性曲線：同一波形、不同幅值的沖擊電壓作用下，間隙上出現(xiàn)的電壓最大值和放電時(shí)間的關(guān)系曲線。伏秒特性曲線的繪制：波前擊穿時(shí)：擊穿時(shí)的電壓作為氣隙的擊穿電壓值波尾擊穿時(shí)：擊穿起決定作用的是曾經(jīng)作用過的沖擊電壓峰值，把峰值電壓作為氣隙的擊穿電壓值。由于放電時(shí)間具有分散性，于是每一級(jí)電壓下可得一系列放電時(shí)間，所以實(shí)際上伏秒特性是以上、下包線為界的帶狀區(qū)域。工程上，常采用平均放電時(shí)間各點(diǎn)相連所得的平均伏秒特性或50%伏秒特性曲線來表征一個(gè)氣隙的沖擊擊穿電壓電場(chǎng)均勻程度的影響及其原因：①均勻或稍不均勻電場(chǎng)形狀：曲線較為平坦；原因：由于擊穿時(shí)平均場(chǎng)強(qiáng)較高，流注發(fā)展較快，放電時(shí)延很短。②極不均勻電場(chǎng)形狀：曲線較陡；原因：由于擊穿時(shí)平均場(chǎng)強(qiáng)較低，而且流注總是從強(qiáng)場(chǎng)區(qū)向弱場(chǎng)區(qū)發(fā)展，放電速度受到電場(chǎng)分布影響，所以放電時(shí)延長(zhǎng)。作用：主要用于比較不同設(shè)備絕緣的沖擊特性，即用于絕緣配合。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。12.提高氣體介質(zhì)電氣強(qiáng)度：途徑：改善電場(chǎng)分布，使之盡量均勻（內(nèi)因）利用其它方法來削弱氣體中的電離過程（外因）。方法：（一）改善電場(chǎng)分布：1改進(jìn)電極形狀（1）增大電極曲率半徑減小表面場(chǎng)強(qiáng)。如變壓器套管端部加球形屏蔽罩（2）改善電極邊緣電極邊緣做成弧形（3）使電極具有最佳外形如穿墻高壓引線上加金屬扁球；2利用空間電荷畸變電場(chǎng)極不均勻電場(chǎng)中擊穿前發(fā)生電暈放電，利用放電產(chǎn)生的空間電荷改善電場(chǎng)分布，使電場(chǎng)均勻度提高，從而提高擊穿電壓；3采用屏障。（1）在電場(chǎng)極不均勻的氣隙中，放入薄片固體絕緣材料（例如紙或紙板），在一定條件下，可以顯著提高氣隙的擊穿電壓。（2）原理：棒極附近產(chǎn)生電暈，產(chǎn)生帶電粒子,正離子沿電場(chǎng)向負(fù)極板運(yùn)動(dòng)正離子遇到固體絕緣材料被攔截下來均勻的排列在固體絕緣材料的左側(cè)使材料右側(cè)的電場(chǎng)變得均勻，形狀像均勻電場(chǎng)，提高擊穿電壓。（3）影響屏障氣隙的擊穿電壓的因素：屏障位置及棒電極的極性。當(dāng)棒為正極性屏障在間隙的任何位置都會(huì)增加擊穿電壓值。當(dāng)x=1/5~1/6d時(shí)最有利；當(dāng)棒為負(fù)極性屏障離棒極很近時(shí)，有一定的屏障效果；屏障離開棒電極一定距離，設(shè)置屏障反而降低間隙的擊穿電壓（二）削弱氣體電離過程：4采用高氣壓(1)原理：減小電子的平均自由行程，削弱電離過程(2)高氣壓下應(yīng)盡可能的改善電場(chǎng)分布，使電場(chǎng)均勻，否則用高氣壓不能改善(3)壓縮空氣絕緣及其它壓縮氣體絕緣在一些電氣設(shè)備中已得到采用氣壓來提高擊穿電壓的效果不明顯5采用高電氣強(qiáng)度氣體鹵族元素：很強(qiáng)的電負(fù)性；分子直徑大，電子自由行程短；易發(fā)生極化現(xiàn)象6采用高真空削弱間隙中的碰撞電離過程，從而顯著增高間隙的擊穿電壓。第三章：氣體中的沿面放電和高壓絕緣子1．絕緣子分類：（一）按用途分類：1.支柱絕緣子：高壓配電裝置母線和高壓電器帶電部分的絕緣支柱2.瓷套：用做電氣內(nèi)絕緣的容器，并使絕緣免遭周圍環(huán)境的影響。3.套管：用做導(dǎo)體穿過電器外殼、接地隔板或墻壁的絕緣部件4.線路絕緣子：高壓架空線路懸掛或支撐導(dǎo)線的絕緣部件（二）按材料分類：1.瓷絕緣子:2.玻璃絕緣子3.復(fù)合絕緣子:（1）抗拉性能好（2）重量輕，體積小，彈性好。（3）防污閃性能好。2.絕緣子電氣性能要求：(1)干閃絡(luò)電壓:表面清潔、干燥的絕緣子的閃絡(luò)電壓。(2)濕閃絡(luò)電壓:表面潔凈絕緣子在淋雨時(shí)的閃絡(luò)電壓。戶外絕緣子的主要指標(biāo)(3)污閃絡(luò)電壓:表面臟污的絕緣子在受潮時(shí)的閃絡(luò)電壓。3.沿面放電：沿面放電概念：沿著固體介質(zhì)表面的氣體發(fā)生的放電。閃絡(luò)概念：沿面放電發(fā)展到貫穿性的空氣擊穿4.界面（氣體介質(zhì)與固體介質(zhì)的交界面）電場(chǎng)分布的三種典型情況：固體介質(zhì)處于均勻電場(chǎng)中，且界面與電力線平行，工程中比較少見，但實(shí)際結(jié)構(gòu)中會(huì)遇到固體處于稍不均勻電場(chǎng)中、且界面與電力線大致平行的情況。此時(shí)沿面放電特性與均勻電場(chǎng)的情況相似。固體介質(zhì)處于極不均勻電場(chǎng)中，且界面電場(chǎng)的垂直分量En比平行于表面的切線分量Et大得多。類似于變壓器用電容套管固體介質(zhì)處于極不均勻電場(chǎng)中，且界面電場(chǎng)的水平分量Et比垂直分量量En大得多。類似于支持絕緣子5.沿面放電的特性（1）均勻和稍不均勻電場(chǎng)中的沿面放電放電特點(diǎn)：放電總發(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（2）極不均勻電場(chǎng)具有強(qiáng)垂直分量時(shí)的沿面放電（套管）放電過程：放電過程外加電壓較低，首先在電場(chǎng)強(qiáng)的法蘭盤處發(fā)生電暈放電。外加電壓升高，電暈放電延伸。輝光放電電壓超過某一值，滑閃放電。強(qiáng)垂直場(chǎng)強(qiáng)分量作用→使帶電粒子不斷摩擦介質(zhì)表面→局部溫度升高→個(gè)別地方發(fā)生熱電離→出現(xiàn)明亮的樹枝狀放電。電壓微小升高，滑閃迅速延伸，貫穿兩極，沿面閃絡(luò)（3）極不均勻電場(chǎng)中垂直分量很弱時(shí)的沿面放電（絕緣子）放電過程：電暈放電。輝光放電，外加電壓升高，電暈放電延伸，電壓超過某一值沿面閃絡(luò)①由于界面上電場(chǎng)垂直分量很弱，因此不會(huì)出現(xiàn)熱電離和滑閃放電。②平均閃絡(luò)場(chǎng)強(qiáng)比均勻電場(chǎng)時(shí)低得多；但大于前一種有滑閃放電的情況。滑閃放電：特征：介質(zhì)表面放電通道中發(fā)生熱電離。條件：通道中帶點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)劇增。開始放電時(shí)，細(xì)線通道中由于碰撞電離有大量質(zhì)點(diǎn)，在強(qiáng)電場(chǎng)垂直分量作用下撞擊介質(zhì)表面局部溫度升高。一定電壓下，溫度升高至發(fā)生熱電離，通道帶電質(zhì)點(diǎn)劇增，電阻劇降，頭部場(chǎng)強(qiáng)劇增，通道迅速增長(zhǎng)轉(zhuǎn)入滑閃放電。在交流和沖擊電壓下明顯，直流沒有明顯現(xiàn)象。6.提高沿面放電電壓的方法，以套管為例（具有強(qiáng)垂直分量的極不均勻電場(chǎng)）：①加大法蘭處瓷套的外直徑和璧厚。②在法蘭處電場(chǎng)強(qiáng)度較強(qiáng)的瓷套外表面涂上半導(dǎo)體漆或半導(dǎo)體釉7.污穢閃絡(luò)（1）基本過程：絕緣子積污、受潮：（介質(zhì)表面電導(dǎo)率上升，電流增大，發(fā)熱升溫），形成干區(qū)：（干區(qū)表面電阻上升，電壓增大，當(dāng)該電壓大于空氣沿面閃絡(luò)電壓），局部電?。焊蓞^(qū)形成局部電弧，電弧發(fā)展（延伸拉長(zhǎng)（爬電現(xiàn)象）），表面閃絡(luò)，電弧擊穿.（2）影響因素：1根本原因：工業(yè)粉塵、廢氣、自然鹽堿、灰塵、鳥糞等污穢2絕緣子污閃的氣象條件（污層受潮條件）毛毛雨、露、雪、霧、風(fēng)等3積污的地點(diǎn)城市>農(nóng)村；化工廠、火電廠、冶煉廠等重污染地區(qū)4大氣濕度：50%-70%時(shí)很顯著。（3）降低污閃措施：1加強(qiáng)絕緣和采用耐污絕緣子：①增加絕緣子串?dāng)?shù)；②增加每串絕緣子的表面面積，增加裙帶；③采用耐污絕緣子。2定期清掃：采用高壓水槍進(jìn)行水沖刷3采用防塵涂料：采用憎水性涂料，使表面不易吸潮4采用復(fù)合絕緣子第五章六氟化硫氣體絕緣1.SF6：是高介電強(qiáng)度氣體介質(zhì)，均勻電場(chǎng)中介電強(qiáng)度是空氣的2.5~3倍原因：(1)極強(qiáng)的電負(fù)性，容易吸附電子形成負(fù)離子，阻礙放電的形成和發(fā)展（主要原因）(2)分子直徑大，使電子平均自由行程縮短，不易積累能量，而SF6的電離電位較大，因而減小了電離的可能性（次要原因1）(3)電子與氣體分子相遇時(shí)，因極化增加能量損耗，減弱其碰撞電離能力（次要原因2）2.電極表面狀態(tài)的影響現(xiàn)象：實(shí)際擊穿Eb/p小于(E/p)crit，而且巴申曲線有分支。解釋：電極表面有突出物（或表面粗糙）當(dāng)電子崩由突出物處開始發(fā)展，達(dá)到一定長(zhǎng)度而使崩頭電子數(shù)達(dá)到臨界值ncrit時(shí)，間隙擊穿電極表面有突出物的原因是：表面粗糙或有導(dǎo)電微粒附著3.導(dǎo)電微粒的影響SF6氣體對(duì)灰塵和導(dǎo)電微粒十分敏感，但少量氣體雜質(zhì)或絕緣顆粒不會(huì)有明顯影響。導(dǎo)電微粒的影響機(jī)理:(1）附著在電極表面，形成突出物，造成電場(chǎng)局部強(qiáng)化(2）直流電場(chǎng)中，導(dǎo)電微粒在某一電極上充電，另一極性相反電極上產(chǎn)生微弱放電導(dǎo)致間隙擊穿。(3）隨自由金屬顆粒直徑的增加，擊穿電壓將逐步降低第六章液體、固體電介質(zhì)的電氣特性1.描述電介質(zhì)電氣性能的物理現(xiàn)象和對(duì)應(yīng)的物理量：電介質(zhì)極化—相對(duì)介電常數(shù)εr；電介質(zhì)電導(dǎo)—電導(dǎo)率γ；電介質(zhì)損耗—介質(zhì)損耗角正切tgδ；電介質(zhì)擊穿—擊穿場(chǎng)強(qiáng)Eb。2.夾層極化的概念：（1）高電壓設(shè)備的絕緣往往是由幾種不同材料組成或介質(zhì)是不均勻的。（2）當(dāng)外電場(chǎng)加在由不同介電常數(shù)和電導(dǎo)率的多種電介質(zhì)組成的絕緣結(jié)構(gòu)上，各層電壓將從開始時(shí)按介電常數(shù)分布逐漸過渡到穩(wěn)態(tài)時(shí)按電導(dǎo)率分布。t=0，合閘瞬間，電容開始充電：電壓分配與電容成反比t=∞，達(dá)到穩(wěn)態(tài)，電容充電完畢：電壓分配與電導(dǎo)成反比（3）在電壓重新分配的過程中，夾層界面上會(huì)積聚起一些電荷，使整個(gè)介質(zhì)的等值電容增大，這種極化稱為夾層極化。3.討論電介質(zhì)極化的意義①選擇絕緣:在實(shí)際選擇絕緣時(shí)，除考慮電氣強(qiáng)度外，還應(yīng)考慮介電常數(shù)εr對(duì)于電容器，若追求同體積條件有較大電容量，要選擇εr較大的介質(zhì)對(duì)于電纜，為減小電容電流，要選擇εr較小的介質(zhì)②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(gè)重要因數(shù)。介質(zhì)損耗越大，絕緣材料越易劣化，老化，而擊穿③對(duì)于多層介質(zhì)，在交流及沖擊電壓下，各層場(chǎng)強(qiáng)分布與其εr成反比，要注意選擇εr，使各層介質(zhì)的電場(chǎng)分布較均勻，從而達(dá)到絕緣的合理應(yīng)用。④在絕緣預(yù)防性試驗(yàn)中，夾層極化現(xiàn)象可用來判斷絕緣受潮情況。在使用電容器等大電容量設(shè)備時(shí)，須特別注意吸收電荷對(duì)人身安全的威脅。夾層極化吸收過程要經(jīng)過C1、C2和G1、G2進(jìn)行，其放電時(shí)間常數(shù)為=(C1+C2)／(G1+G2)。由于電導(dǎo)G的數(shù)值很小，因而時(shí)間常數(shù)很大，極化速度非常緩慢。當(dāng)介質(zhì)受潮，電導(dǎo)增大，將大大降低，極化速度加快。同理，去掉外加電壓之后，介質(zhì)內(nèi)部電荷釋放也是十分緩慢的。因此，對(duì)使用過的大電容量設(shè)備，應(yīng)將兩極短接充分放電，以免過一定時(shí)間后吸收電荷陸續(xù)釋放出來，危及人身安全。3.電介質(zhì)損耗:介質(zhì)在交、直流電壓下的有功功率損耗。（1）形式：①電導(dǎo)損耗：在直流電壓下，無周期性極化過程，當(dāng)外施電壓低于發(fā)生局部放電電壓時(shí)，介質(zhì)中損耗由電流流過電阻引起.②極化損耗：在交流電壓下，除了電導(dǎo)損耗外，還由于存在周期性極化引起的能量損耗⑵介質(zhì)損耗角正切①直流電壓下電介質(zhì)中沒有周期性的極化過程，當(dāng)外施電壓低于發(fā)生局部放電電壓時(shí)，介質(zhì)中的損耗將僅由電導(dǎo)組成，物理量用電導(dǎo)率表達(dá)，不必再引入介質(zhì)損耗這個(gè)概念了。②交流電壓下除了電導(dǎo)損耗外，還由于存在周期性極化引起的能量損耗引入一個(gè)新物理量：損耗角正切（）4.tanδ優(yōu)點(diǎn)：1用介質(zhì)損耗P來表示介質(zhì)品質(zhì)好壞是不方便的。P值與試驗(yàn)電壓的平方和電源頻率成正比，與試品尺寸、放置位置有關(guān)，不同試品之間難以進(jìn)行比較。2對(duì)同類試品可直接用tg來代替P值，對(duì)絕緣的優(yōu)劣進(jìn)行判斷，當(dāng)外加電壓和頻率一定時(shí)，P與介質(zhì)的物理電容C成正比，對(duì)一定結(jié)構(gòu)的試品而言，電容C是定值，P與tg成正比。介質(zhì)損失角正切值tg只取決于材料的特性，而與材料尺寸無關(guān)，可以方便地表示介質(zhì)的品質(zhì)。5.討論電介質(zhì)損耗的意義：（1）設(shè)計(jì)絕緣結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)注意到絕緣材料的tgδ值。若tg過大會(huì)引起嚴(yán)重發(fā)熱，使材料劣化，甚至可能導(dǎo)致熱擊穿。（2）在絕緣試驗(yàn)中，tgδ的測(cè)量是一項(xiàng)基本測(cè)試項(xiàng)目。當(dāng)絕緣受潮劣化或含有雜質(zhì)時(shí)，tg將顯著增加，絕緣內(nèi)部是否存在局部放電，可通過測(cè)tg~U的關(guān)系曲線加以判斷（3）介質(zhì)損耗的發(fā)熱有時(shí)候可以利用。（4）用于沖擊測(cè)量的連接電纜，其tgδ必須要小，否則沖擊電壓波在其中傳播時(shí)將發(fā)生畸變，影響測(cè)量精度。6.液體電擊穿理論：與氣體放電湯遜理論相似在外電場(chǎng)足夠強(qiáng)時(shí)，電子碰撞液體分子引起電離，使電子數(shù)倍增，形成電子崩。同時(shí)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(chǎng)，使陰極發(fā)射的電子數(shù)增多，導(dǎo)致液體介質(zhì)擊穿。液體密度比氣體密度大得多，電子的平均自由行程很小，積累能量困難，所以純凈液體的擊穿場(chǎng)強(qiáng)比氣體大得多。7.氣泡擊穿理論：交流電壓下，串聯(lián)介質(zhì)中電場(chǎng)強(qiáng)度E的分布與各介質(zhì)介電常數(shù)ε成反比，氣體的擊穿場(chǎng)強(qiáng)比液體低，氣泡先電離溫度上升體積膨脹，電離進(jìn)一步發(fā)展，帶電粒子撞擊油分子使其分解出氣體，擴(kuò)大氣體通道。電離的氣泡在電場(chǎng)中堆積成氣體“小橋”，擊穿就在此通道中發(fā)生。氣泡產(chǎn)生：電子電流加熱液體，分解出氣體；電子碰撞液體分子，使之解離產(chǎn)出氣體；靜電斥力，電極表面吸附的氣泡表面積累電荷，當(dāng)靜電斥力大于液體表面張力時(shí)，氣泡體積變大；電極凸起處的電暈引起液體氣化。8.工程液體擊穿：工程用油含有雜質(zhì)，纖維，受潮含有水分，水和纖維介電常數(shù)很大，若定向排列的纖維貫穿電極間連成小橋，則由于水分及纖維的電導(dǎo)大而引起泄漏電流增大、溫度上升，促進(jìn)水分汽化，氣泡擴(kuò)大；若小橋未能貫穿電極則由于纖維的介電常數(shù)大而使纖維端部油中場(chǎng)強(qiáng)增大，高場(chǎng)強(qiáng)下油電離分解出氣體形成氣泡，氣泡電離發(fā)熱擴(kuò)大，電離出的氣泡形成小橋擊穿在此通道發(fā)生。9.影響液體電介質(zhì)擊穿電壓的主要因素：水分及其他雜質(zhì)、溫度、電壓作用時(shí)間、電場(chǎng)均勻程度、壓力、絕緣油的老化10.固體擊穿理論：（1）電擊穿機(jī)理：電擊穿理論建立在固體電介質(zhì)中發(fā)生碰撞電離基礎(chǔ)上，固體電介質(zhì)中存在少量傳導(dǎo)電子，在電場(chǎng)加速下與晶格結(jié)點(diǎn)上的原子碰撞，從而擊穿。發(fā)生情況：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。特點(diǎn)：電壓作用時(shí)間短，擊穿電壓高，電介質(zhì)溫度不高，擊穿場(chǎng)強(qiáng)與電場(chǎng)均勻程度密切相關(guān)與環(huán)境溫度無關(guān)。（2）熱擊穿理論：介質(zhì)加上場(chǎng)強(qiáng)后，因介質(zhì)損耗發(fā)熱升溫，而電阻有負(fù)溫度系數(shù)，阻值下降，電流增大，發(fā)熱大于散熱，溫度上升，引起介質(zhì)分解、碳化，最終擊穿。特點(diǎn)：①熱擊穿電壓會(huì)隨著周圍媒質(zhì)溫度t0的上升而下降，散熱直線會(huì)向右移動(dòng)；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(chǎng)強(qiáng)隨厚度的增大而降低；（3）電化學(xué)擊穿理論：在電場(chǎng)的長(zhǎng)時(shí)間作用下逐漸使介質(zhì)的物理、化學(xué)性能發(fā)生不可逆的劣化，最終導(dǎo)致?lián)舸舸C(jī)理：固體介質(zhì)在長(zhǎng)期工作電壓下由于光、熱、電流等作用介質(zhì)內(nèi)部的小氣隙發(fā)生局部放電，產(chǎn)生帶電粒子，撞擊介質(zhì)表面固體介質(zhì)劣化絕緣性能下降固體介質(zhì)擊穿。11.固體介質(zhì)擊穿電壓的主要因素：（一）電壓作用時(shí)間：很短時(shí)間——電擊穿；較長(zhǎng)時(shí)間——熱擊穿、電熱聯(lián)合；很長(zhǎng)時(shí)間——電化學(xué)擊穿（二）溫度：電擊穿與溫度無關(guān)，這時(shí)的擊穿場(chǎng)強(qiáng)很高；環(huán)境溫度越高、散熱越差，熱擊穿電壓越低；（三）電場(chǎng)均勻程度：均勻電場(chǎng)—擊穿電壓與介質(zhì)厚度成正比；不均勻電場(chǎng)—熱擊穿后，由于介質(zhì)厚度增加使散熱困難，則介質(zhì)厚度增加，擊穿電壓增加不大（四）電壓種類：沖擊擊穿電壓＞工頻擊穿電壓沖擊電壓作用時(shí)間短，只發(fā)生電擊穿直流擊穿電壓＞交流擊穿電壓交變電場(chǎng)下，易發(fā)生極化，產(chǎn)生極化損耗，使介質(zhì)發(fā)熱，易使介質(zhì)擊穿（五）累積效應(yīng):機(jī)理：幅值不高、長(zhǎng)期作用的內(nèi)部過電壓和幅值雖高、但作用時(shí)間很短的雷電過電壓雖然一次可能不會(huì)擊穿介質(zhì)，但可能在介質(zhì)內(nèi)部引起強(qiáng)烈的局部放電，引起局部損傷，多次加電壓后，局部損傷會(huì)逐步發(fā)展，形成累積效應(yīng)導(dǎo)致固體介質(zhì)擊穿電壓的下降。（六）受潮:受潮對(duì)固體介質(zhì)擊穿電壓的影響與材料的性質(zhì)有關(guān)，對(duì)不易吸潮的材料—受潮后擊穿電壓僅下降一半左右如聚乙烯、聚四氟乙烯等中性介質(zhì)容易吸潮的極性介質(zhì)——吸潮后，因電導(dǎo)率和介質(zhì)損耗大大增加，擊穿電壓可能僅為干燥時(shí)的百分之幾或更低如棉紗、紙等纖維材料（七）機(jī)械負(fù)荷：12.提高固體介質(zhì)擊穿電壓的主要措施：①改進(jìn)制造工藝——盡量消除固體介質(zhì)中的雜質(zhì)。②改進(jìn)絕緣設(shè)計(jì)——盡量使電場(chǎng)均勻；③改善運(yùn)行條件——保持良好的通風(fēng)散熱條件。第七章電力電容器和電力電纜絕緣1.電力電容器的分類：并聯(lián)電容器、串聯(lián)電容器、濾波電容器、耦合電容器及電容式電壓互感器、脈沖電容器對(duì)電力電容器介質(zhì)的要求：介電強(qiáng)度高；介電常數(shù)大；介質(zhì)損耗??；耐老化；不污染環(huán)境；工藝性好，與其他材料的相容性好。2.電力電容器的三種介質(zhì)：(一)液體介質(zhì)：液體介質(zhì)填充固體介質(zhì)中的空隙，可顯著提高組合絕緣性能。(二)固體介質(zhì)：油紙電容器以電容器紙為介質(zhì)，厚度薄、雜質(zhì)少，但tg較大，又易吸潮；塑料薄膜的機(jī)械、電氣性能都好，有的tg極小。因此以合成液體浸漬的全膜（如聚丙烯膜）絕緣已愈來愈廣泛地用來制作高壓電力電容器。(三)組合絕緣：油紙絕緣電氣設(shè)備中使用的絕緣紙(包括紙板)纖維間含有大量的空隙，干紙的電氣強(qiáng)度不高。用絕緣油浸漬后，整體絕緣性能可大大提高：油、紙二者組合后，油填充了紙中薄弱點(diǎn)的空氣隙，紙?jiān)谟椭杏制鹆似琳献饔茫瑥亩傮w耐電強(qiáng)度提高很多。廣泛應(yīng)用于電纜、電容器、電容式套管等電力設(shè)備中。油紙絕緣在沖擊或直流下的介電強(qiáng)度比工頻下高好幾倍標(biāo)準(zhǔn)油杯為什么不用紙片絕緣3.為什么電纜或電容器的直流耐壓比交流耐壓高？（1）絕緣中的局部放電過程有很大差別：直流：絕緣的氣隙上所分到的場(chǎng)強(qiáng)超過起始放電場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，氣隙先放電，局部放電生成的正、負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)到氣隙壁上，形成與外施電場(chǎng)E0相反的電場(chǎng)E’，削弱氣隙中原有電