高電壓技術知識

高電壓技術知識

第一篇電介質的電氣強度第1章氣體的絕緣特性與介質的電氣強度1、氣體中帶電質點產生的方式熱電離、光電離、碰撞電離、表面電離2、氣體中帶電質點消失的方式流入電極、逸出氣體空間、復合3、電子崩與湯遜理論電子崩的形成、湯遜理論的基本過程及適用范圍4、巴申定律及其適用范圍擊穿電壓與氣體相對密度和極間距離乘積之間的關系。兩者乘積大于0.26cm時,不再適用5、流注理論考慮了空間電荷對原有電場的影響和空間光電離的作用，適用兩者乘積大于0.26cm時的情況6、均勻電場與不均勻電場的劃分以最大場強與平均場強之比來劃分。7、極不均勻電場中的電暈放電電暈放電的過程、起始場強、放電的極性效應8、沖擊電壓作用下氣隙的擊穿特性雷電和操作過電壓波的波形沖擊電壓作用下的放電延時與伏秒特性50%擊穿電壓的概念9、電場形式對放電電壓的影響均勻電場無極性效應、各類電壓形式放電電壓基本相同、分散性小極不均勻電場中極間距離為主要影響因素、極性效應明顯。10、電壓波形對放電電壓的影響電壓波形對均勻和稍不均勻電場影響不大對極不均勻電場影響相當大完全對稱的極不均勻場：棒棒間隙極大不對稱的極不均勻場：棒板間隙11、氣體的狀態(tài)對放電電壓的影響濕度、密度、海拔高度的影響12、氣體的性質對放電電壓的影響在間隙中加入高電強度氣體,可大大提高擊穿電壓，主要指一些含鹵族元素的強電負性氣體，如SF613、提高氣體放電電壓的措施電極形狀的改進空間電荷對原電場的畸變作用極不均勻場中屏障的采用提高氣體壓力的作用高真空高電氣強度氣體SF6的采用第2章液體和固體介質的絕緣的電氣強度1、電介質的極化極化：在電場的作用下，電荷質點會沿電場方向產生有限的位移現(xiàn)象，并產生電矩（偶極矩）。介電常數(shù)：電介質極化的強弱可用介電常數(shù)的大小來表示，與電介質分子的極性強弱有關。極性電介質和非極性電介質：具有極性分子的電介質稱為極性電介質。由中性分子構成的電介質。極化的基本形式電子式、離子式（不產生能量損失）轉向、夾層介質界面極化（有能量損失）2、電介質的電導泄漏電流和絕緣電阻氣體的電導:主要來自于外界射線使分子發(fā)生電離和強電場作用下氣體電子的碰撞電離液體的電導:離子電導和電泳電導固體的電導：離子電導和電子電導3、電介質的損耗介質損耗針對的是交流電壓作用下介質的有功功率損耗電介質的并聯(lián)與串聯(lián)等效回路介質損耗一般用介損角的正切值來表示氣體、液體和固體電介質的損耗液體電介質損耗和溫度、頻率之間的關系4、液體電介質的擊穿純凈液體介質的電擊穿理論純凈液體介質的氣泡擊穿理論工程用變壓器油的擊穿理論5、影響液體電介質擊穿的因素油品質、溫度、電壓作用時間、電場均勻程度、壓力6、提高液體電介質擊穿電壓的措施提高油品質，采用覆蓋、絕緣層、極屏障等措施7、固體電介質的擊穿電擊穿、熱擊穿、電化學擊穿的擊穿機理及特點8、影響固體電介質擊穿電壓的主要因素電壓作用時間溫度電場均勻程度受潮累積效應機械負荷9、組合絕緣的電氣強度“油-屏障”式絕緣油紙絕緣第二篇電氣設備絕緣試驗第3章絕緣的預防性試驗1、絕緣電阻與吸收比的測量用兆歐表來測量電氣設備的絕緣電阻吸收比K定義為加壓60s時的絕緣電阻與15s時的絕緣電阻比值。K恒大于1，且越大表示絕緣性能越好。大容量電氣設備中，吸收現(xiàn)象延續(xù)很長時間，吸收比不能很好地反映絕緣的真實狀態(tài)，可用極化指數(shù)再判斷。測量絕緣電阻能有效地發(fā)現(xiàn)總體絕緣質量欠佳；絕緣受潮；兩極間有貫穿性的導電通道；絕緣表面情況不良。2、泄漏電流的測量測量泄漏電流從原理上來說，與測量絕緣電阻是相似的，能發(fā)現(xiàn)一些尚未完全貫通的集中性缺陷，原因在于:在試品上的直流電壓要比兆歐表的工作電壓高得多，故能發(fā)現(xiàn)兆歐表所不能發(fā)現(xiàn)的某些缺陷加在試品上的直流電壓是逐漸增大的，可以在升壓過程中監(jiān)視泄漏電流的增長動向。3、介質損耗角正切的測量tanδ能反映絕緣的整體性缺陷(例如全面老化)和小電容試品中的嚴重局部性缺陷。根據(jù)tanδ隨電壓而變化的曲線，可判斷絕緣是否受潮、含有氣泡及老化的程度。西林電橋法測量的基本原理影響西林電橋測量的因素

外界電磁場的干擾

溫度的影響

試驗電壓的影響

試品電容量的影響

試品表面泄漏的影響4、局部放電的測量局部放電：高壓電氣設備的絕緣內部總是存在一些缺陷,如氣泡空隙、雜質等。由于這些異物的電導和介電常數(shù)不同于絕緣物，故在外加電場作用下，這些異物附近將具有比周圍更高的場強，有可能引起該處物質產生電離放電現(xiàn)象，稱為局部放電。局部放電的影響：放電產生的帶電粒子不斷撞擊絕緣，有可能破壞絕緣高分子的結構，造成裂解放電能量產生的熱能使絕緣內部溫度升高而引起熱裂解在局部放電區(qū)，強烈的離子復合會產生高能輻射線，引起材料分解，例如使高分子材料的分子結構斷裂氣隙中如含有氧和氮，放電可產生臭氧和硝酸等強烈的氧化劑和腐蝕劑，使纖維、樹脂、浸漬劑等材料發(fā)生化學破壞局部放電的測量方法當電氣設備內部絕緣發(fā)生局部放電時，將伴隨著出現(xiàn)許多現(xiàn)象。有些屬于電的，例如電脈沖、介質損耗的增大和電磁波輻射，有些屬于非電的，如光、熱、噪音、氣體壓力的變化和化學變化。這些現(xiàn)象都可以用來判斷局部放電是否存在，因此檢測的方法也可以分為電的和非電的兩類。目前得到廣泛應用而且比較成功的方法是電的方法，即測量絕緣中的氣隙發(fā)生放電時的電脈沖。它不僅可以判斷局部放電的有無，還可以判定放電的強弱。表征局部放電的三個基本參數(shù)視在放電量q≈Ca△Ua其中Ca為試品電容，△Ua為氣隙放電時，試品兩端的壓降。既是發(fā)生局部放電時試品Ca所放掉的電荷，也是電容Cb上的電荷增量。放電重復率（N）在選定的時間間隔內測得的每秒發(fā)生放電脈沖的平均次數(shù)放電能量（W）指一次局部放電所消耗的能量。W=1/2*qUi其中q為視在放電量，Ui為局部放電起始電壓。局部放電測量的脈沖電流法三種回路的基本目的都是使在一定電壓作用下的被試品中產生的局部放電電流脈沖流過檢測阻抗，然后把檢測阻抗上的電壓或電壓差（橋式）加以放大后送到檢測儀器P（示波器、峰值電壓表、脈沖計數(shù)器）中。所測得的脈沖電壓峰值與試品的視在放電量成正比，經過適當?shù)男?，就能直接讀出視在放電量（pC)。局部放電測量的非電檢測法噪聲檢測法光檢測法5電壓分布的測量在工作電壓的作用下，沿著絕緣結構的表面會有一定的電壓分布。表面比較清潔時，其分布規(guī)律取決于絕緣結構本身的電容和雜散電容表面染污受潮時，分布規(guī)律取決于表面電導。通過測量絕緣表面上的電壓分布亦能發(fā)現(xiàn)某些絕緣缺陷。測量電壓分布最適用于那些由一系列元件串聯(lián)組成的絕緣結構。（懸式絕緣子串，支柱絕緣子柱）6絕緣狀態(tài)的綜合判斷絕緣預防性試驗中的種種非破壞試驗項目，對揭示絕緣中的缺陷和掌握絕緣性能的變化趨勢，各具有一定的功能，也各有自己的局限性。同一項目用于不同設備時的的效果也不盡相同。不能孤立地根據(jù)某一項試驗結果對絕緣狀態(tài)下結論，必須將各項試驗結果聯(lián)系起來綜合分析，并考慮被試品的特點和特殊要求，方能作出正確的判斷若某一試品的各項試驗均順利通過，一般可認為絕緣狀態(tài)良好。三比較方法若個別試驗項目不合格，達不到規(guī)程的要求，可使用三比較方法。與同類型設備作比較同類型設備在同樣條件下所得的試驗結果應該大致相同,若差別很大就可能存在問題在同一設備的三相試驗結果之間進行比較若有一相結果相差達50%以上,該相很可能存在缺陷與該設備技術檔案中的歷年試驗數(shù)據(jù)進行比較若性能指標有明顯下降情況,即可能出現(xiàn)新的缺陷第4章電氣絕緣高電壓試驗絕緣的高電壓試驗在高壓試驗室用工頻交流高壓、直流高壓、雷電沖擊高壓、操作沖擊高壓等模擬電氣設備的絕緣在運行中受到的工作電壓，用以考驗各種絕緣耐受這些高電壓作用的能力。特點具有破壞性試驗的性質。一般放在非破壞性試驗項目合格通過之后進行，以避免或減少不必要的損失。1工頻高電壓試驗工頻高電壓試驗不僅僅為了檢驗絕緣在工頻交流工作電壓下的性能，也用來等效地檢驗絕緣對操作過電壓和雷電過電壓地耐受能力。在試驗中可能會導致絕緣內部的累積效應,在一定程度上損傷絕緣試驗電壓數(shù)值的確定是關鍵,過高對設備絕緣造成損傷大,考核過于嚴格;過低不足以發(fā)現(xiàn)設備缺陷工頻高電壓的產生通常采用高壓試驗變壓器或其串級裝置來產生。對電纜、電容器等電容量較大的被試品，可采用串聯(lián)諧振回路來獲得試驗用的工頻高電壓。工頻高壓裝置是高壓試驗室中最基本的設備，也是產生其他類型高電壓的設備基礎部件。高壓試驗變壓器的特點試驗變壓器本身應有很好的絕緣，但絕緣裕度小，試驗過程中要嚴格限制過電壓。試驗變壓器容量一般不大外觀上的特點：油箱本體不大而其高壓套管又長又大。試驗變壓器與連續(xù)運行時間不長，發(fā)熱較輕，因而不需要復雜的冷卻系統(tǒng)。漏抗大，短路電流較小，可降低機械強度方面的要求,節(jié)省制造費用。輸出電壓波形很難做到是正負半波對稱的正弦波形，需要采取措施加以修正。試驗變壓器串級裝置變壓器的體積和重量近似地與其額定電壓的三次方成比例。隨著體積和重量的增加,試驗變壓器的絕緣難度和制造價格增加得更多。電壓超過1000kV時，需采用若干臺試驗變壓器組成串級裝置來滿足要求。絕緣的工頻耐壓試驗工頻交流耐壓試驗是檢驗電氣設備絕緣強度的最有效和最直接的方法。工頻耐壓試驗可用來確定電氣設備絕緣耐受電壓的水平，判斷電氣設備能否繼續(xù)運行，是避免其在運行中發(fā)生絕緣事故的重要手段。工頻耐壓試驗時，對電氣設備絕緣施加比工作電壓高得多的試驗電壓，這些試驗電壓反映了電氣設備的絕緣水平。工頻高壓試驗的基本接線圖以試驗變壓器或其串級裝置作為主設備的工頻高壓試驗（包括耐壓試驗）的基本接線如下圖所示。試驗變壓器的輸出電壓必須能在很大的范圍內均勻地加以調節(jié)，所以它的低壓繞組應由一調壓器來供電。工頻高壓試驗的基木接線圖AV一調壓器PV1一低壓側電壓表T一工頻高壓裝置R1一變壓器保護電阻TO一被測試品R2一測量球隙保護電阻PV2一高壓靜電電壓表F一測量球隙Lf一Cf一諧波濾波器工頻高壓試驗的實施方法按規(guī)定的升壓速度提升作用在被測試品TO上的電壓，直到等于所需的試驗電壓U為止，這時開始計算時間。為了讓有缺陷的試品絕緣來得及發(fā)展局部放電或完全擊穿，達到U后還要保持一段時間，一般取一分鐘。如果在此期間沒有發(fā)現(xiàn)絕緣擊穿或局部損傷（可通過聲響、分解出氣體、冒煙、電壓表指針劇烈擺動、電流表指示急劇增大等異常現(xiàn)象作出判斷）的情況，即可認為該試品的工頻耐壓試驗合格通過。2直流高電壓試驗被試品的電容量很大的場合（例如長電纜段、電力電容器等），用工頻給交流高電壓進行絕緣試驗時會出現(xiàn)很大的電容電流，要求試驗裝置具有很大的容量，很難做到。這時用直流高電壓試驗來代替工頻高電壓試驗。直流輸電工程的增多促使直流高電壓試驗的廣泛應用。直流高電壓在其他科技領域也有廠泛的應用，其中包括靜電噴漆、靜電紡織、靜電除塵、X射線發(fā)生器、等離子體加速以及原子核物理研究中都使用直流高壓作為電源。直流高電壓的產生將工頻高電壓經高壓整流器而變換成直流高電壓。利用倍壓整流原理制成的直流高壓串級裝置（或稱串級直流高壓發(fā)生器)能產生出更高的直流試驗電壓直流高壓試驗的基本接線若高壓靜電電壓表PV2量程不夠,可改為球隙、高值電阻串接微安表或高阻值直接分壓器來測量高壓直流高壓試驗的特點最常見的直流高壓試驗為某些交流電氣設備（油紙絕緣高壓電纜、電力電容器、旋轉電機等）的絕緣預防性試驗。和交流耐壓試驗相比主要有以下一些特點：只有微安級泄漏電流，試驗設備不需要供給試品的電容電流，試驗設備的容量較小，可以做的很輕巧，便于現(xiàn)場試驗。試驗時可同時測量泄漏電流，由所得得“電壓－電流”曲線能有效地顯示絕緣內部的集中性缺陷或受潮。用于旋轉電機時，能使電機定子繞組的端部絕緣也受到較高電壓的作用，發(fā)現(xiàn)端部絕緣中的缺陷。在直流高壓下，局部放電較弱，不會加快有采購絕緣材料的分解或老化變質，一定程度具有非破壞性試驗的性質。直流電壓下，絕緣內的電壓分布由電導決定，因而與交流運行電壓下的電壓分布不同，所以交流電氣設備的絕緣考驗不如交流耐壓試驗那樣接近實際。3沖擊高電壓試驗研究電氣設備在運行中遭受雷電過電壓和操作過電壓的作用時的絕緣性能。許多高壓試驗室中都裝設了沖擊電壓發(fā)生器，用來產生試驗用的雷電沖擊電壓波和操作沖擊電壓波。高壓電氣設備在出廠試驗、型式試驗時或大修后都必須進行沖擊高壓試驗。沖擊高電壓的產生——波尾時間常數(shù)——波前時間常數(shù)實際沖擊電壓發(fā)生器回路R11為阻尼電阻放電回路的利用系數(shù)多級沖擊電壓發(fā)生器單級沖擊電壓發(fā)生器能產生的最高電壓一般不超過200～300kV。因而采用多級疊加的方法來產生波形和幅值都能滿足需要的沖擊高電壓波。多級沖擊電壓發(fā)生器原理接線圖基本原理:并聯(lián)充電，串聯(lián)放電操作沖擊試驗電壓的產生額定電壓大于220kV的超高壓電氣設備在出廠試驗、型式試驗中，不能象220kV及以下的高壓電氣設備那樣以工頻耐壓試驗來等效取代操作沖擊耐壓試驗。國家標準規(guī)定的標準波形為250/2500us。應特別考慮以下兩個問題：為大大拉長波前，又使發(fā)生器的利用系數(shù)降低不是很多，需采用高效率回路。需考慮充電電阻R對波形和發(fā)生器效率的影響內絕緣沖擊耐壓試驗電氣設備內絕緣的雷電沖擊耐壓試驗采用三次沖擊法，即對被試品施加三次正極性和三次負極性雷電沖擊試驗電壓。（1.2/50us全波）。對變壓器和電抗器類設備的內絕緣，還要進行雷電沖擊截波（1.2/2～/2-5us)耐壓試驗,其對繞組絕緣(特別是縱絕緣)的考驗往往更加嚴格。 內絕緣沖擊全波耐壓試驗應在被試品上并聯(lián)球隙，并將它的放電電壓整定得比試驗電壓高15％～20％,防止試驗過程中無意見出現(xiàn)的過高沖擊電壓而損壞產品。外絕緣沖擊耐壓試驗可采用15次沖擊法，即對被測試品施加正、負極性沖擊全波試驗電壓各16次，相鄰兩次沖擊的時間間隔應不小于1min。在每組15次沖擊的試驗中，如果擊穿或閃絡的閃數(shù)不超過2次，即可認為該外絕緣試驗合格。內、外絕緣的操作沖擊高壓試驗的方法與雷電沖擊全波試驗完全相同。4高電壓的測量技術高電壓試驗除了要有產生各種試驗電壓的高壓設備，還必須要有能測量這些高電壓的儀器和設備。電力系統(tǒng)中，廣泛應用電壓互感器配上低電壓表來測量高電壓；但此法在試驗室中用得很少。試驗室條件下廣泛應用高壓靜電電壓表、峰值電壓表、球隙測壓器、高壓分壓器等儀器測量高電壓。國標規(guī)定，高電壓的測量誤差一般應控制在±3％以內。高壓靜電電壓表的工作原理兩個特制的電極間加上電壓U，電極間就會受到靜電力f的作用，而且f的大小與U的數(shù)值有固定關系，設法測量f的大小就確定所加電壓U的大小。利用這一原理制成的儀表即為靜電電壓表，它可以用來測量低電壓，也可以在高壓測量中得到應用。靜電電壓表的典型特點電場作用力與電壓平方成正比，所以它的偏轉方向與被測電壓的極性無關。靜電電壓表測交流時為其電壓有效值,測帶脈動的直流時近似為其平均值。靜電電壓表不能用于測量沖擊電壓。靜電電壓表的內阻很高，在測量時幾乎不會改變被測試樣上的電壓大氣中工作的高壓靜電電壓表量程上限在50-250kV;SF6氣體中可達500-600kV。更高的電壓需配合分壓器使用峰值電壓表峰值電壓表的制成原理通常有兩種，一種是利用整流電容電流測量，另一種是利用整流充電電壓測量。峰值電壓表可分為交流峰值電壓表和沖擊峰值電壓表。注意事項：選用沖擊峰值電壓表時，要注意其響應時間是否合適于被測波形的要求，并應使其輸入阻抗盡可能大。利用峰值電壓表，可直接讀出沖擊電壓的峰值，與用球隙測壓器測峰值相比，可大大簡化測量過程。被測電壓波形必須是平滑上升的，否則就會產生誤差。指示儀表可以是指針式表計，也可以是具有存儲功能的數(shù)字式電壓表。球隙測壓器測量球隙由一對相同直徑的金屬球構成，測量誤差2%-3%,滿足大多數(shù)工程測試的要求。當球隙距離d與直徑D之比不大時，球隙間的電場為稍不均勻電場，其擊穿電壓決定于球隙間的距離。能直接測量高達數(shù)兆伏的各類高電壓峰值。球隙的優(yōu)點擊穿時延小，放電電壓分散性小，具有比較穩(wěn)定的放電電壓值和較高的測量精度50%沖擊放電電壓與靜態(tài)（交流或直流）放電電壓的幅值幾乎相等。由于濕度對稍不均勻場的影響較小，可不必對濕度進行校正。球隙測量的注意事項用球隙測量沖擊電壓時，應通過調節(jié)極距來達到50％放電概率，此時被測電壓即等于球隙在這一距離時的50％沖擊放電電壓。確定50%的放電概率常用10次加壓法，即對球隙加上10次同樣的沖擊電壓，如有4～6次發(fā)生了放電，即可認為已達到50％放電概率。高壓分壓器被測電壓很高時，采用高壓分壓器來分出一小部分電壓，然后利用靜電電壓表、峰值電壓表、高壓示波器等來測量。對分壓器的技術要求要求分壓比具有一定的準確度和穩(wěn)定性(幅值誤差要小);每一個分壓器均由高壓臂和低壓臂組成，在低壓臂上得到的就是分給測量儀器的低電壓，總電壓與該低電壓之比稱為分壓比K分出的電壓與被測高電壓波形的相似性(波形畸變要小);實際的電容分壓器分布式電容分壓器高壓臂由多個電容器元件串聯(lián)組裝而成，要求每個元件盡可能為純電容，介質損耗和電感盡可能小集中式電容分壓器高壓臂僅使用一只氣體絕緣高壓標準電容器，氣體介質常采用N,CO2,SF6及其混合氣體，目前我國已能生產1200kV的高壓標準電容器。靜電電壓表可測交流和直流,但不能測沖擊電壓。峰值電壓表可用來測交流電壓和沖擊電壓峰值。球隙可用來測高達數(shù)兆伏的交流、沖擊峰值和直流電壓。電壓特別高時，需配合分壓器使用。直流高壓測量只能使用電阻分壓器。交流和沖擊高壓可使用電阻、電容和阻容分壓器。第5章電氣絕緣在線檢測離線檢測的缺點離線電氣絕緣預防性試驗和高電壓試驗具有如下缺點：需要停電進行，而不少重要的電力設備不能輕易地停止運行；檢測間隔周期較長，不能及時發(fā)現(xiàn)絕緣故障；停電后的設備狀態(tài)與運行時的設備狀態(tài)不相符，影響診斷的正確性。在線檢測的優(yōu)點在線檢測是在電力設備運行的狀態(tài)下連續(xù)或周期性檢測絕緣的狀況，可避免以上缺點；建立電氣絕緣在線檢測系統(tǒng)也是實施電力設備狀態(tài)維修和建設無人值守變電站的基礎。在線檢測和狀態(tài)維修帶來的經濟效益是十分顯著的。1變壓器油中溶解氣體的檢測絕緣故障與油中溶解氣體過熱故障放電故障絕緣受潮油中溶解氣體的在線監(jiān)測脫氣混合氣體分離氣體檢測油中氣體分析與故障診斷特征氣體法三比值法2局部放電的在線監(jiān)測系統(tǒng)局部放電的在線檢測分為電測法和非電測法兩大類。電測法中的脈沖電流法是離線條件下測量電氣設備局部放電的基本方法，也是目前在局部放電在線檢測的主要手段，其優(yōu)點是靈敏度高。電測法的缺點是由于現(xiàn)場存在著嚴重的電磁干擾，將大大降低檢測靈敏度和信噪比。變壓器的局部放電情況變壓器絕緣體系中的放電類型很多，不同的放電類型對絕緣的破壞作用有很大差異，因此有必要對各種放電類型加以區(qū)分。變壓器絕緣結構中發(fā)生的局部放電類型主要有五種：油中尖板放電、紙或紙板內部放電、油中氣泡放電、紙或紙板沿面放電和懸浮放電。模式識別結果的正確與否關鍵在于放電信號特征的提取。3介質損耗角正切的檢測高壓電橋法原理優(yōu)點缺點相位差法原理誤差全數(shù)字測量法第三篇過電壓防護與絕緣配合第六章過電壓的概念與分類過電壓的概念：指電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的對絕緣有危險的電壓升高和電位差升高。過電壓的分類：第6章輸電線路和繞組中的波過程1無損耗單導線上的波過程波傳播的物理概念：電壓波和電流波沿線路的傳播過程實質上就是電磁波沿線路傳播的過程。波動方程解，波速和波阻抗計算線路中傳播的任意波形的電壓和電流傳播的前行波和反方向傳播的反行波，滿足算術疊加定理。2行波的折射和反射線路末端的折射、反射末端開路反射，在反射波所到之處電壓提高1倍，而電流降為0。末端短路反射在反射波所到之處電流提高1倍，而電壓降為0。末端接集中負載時的折反射當R和z1不相等時，來波將在集中負載上發(fā)生折反射。集中參數(shù)等效電路(彼德遜法則)波的多次折射、反射3行波通過串聯(lián)電感和并聯(lián)電容電感使折射波波頭陡度降低由于電感電流不能突變，因此當波作用在電感初瞬，電感相當于開路，它將波完全反射回去，此時折射波為0，此后折射波電壓隨折射波電流增加而增加電容使折射波波頭陡度降低由于電容電壓不能突變，波通過電容初瞬，電容相當于短路電壓波穿過電感和旁過電容時折射波波頭陡度都降低，但由它們各自產生的電壓反射波卻完全相反波穿過電感初瞬，在電感前發(fā)生電壓正的全反射，使電感前電壓提高1倍波旁過電容初瞬，則在電容前發(fā)生電壓負的全反射，使電容前的電壓下降為0由于反射波會使電感前電壓提高，可能危及絕緣，所以常用并聯(lián)電容降低波陡度4波在多導線系統(tǒng)中的傳播自波阻抗、互波阻抗的概念多導線中電壓、電流之間的關系方程耦合系數(shù)的重要概念5波在傳播中的衰減與畸變線路電阻和絕緣電導的影響沖擊電暈的影響線路參數(shù)滿足下列條件時,波在線路中傳播只有衰減，不會變形原因在于:波在傳播過程中每單位長度線路上的磁能和電能之比，恰好等于電流波在導線電阻上的熱損耗和電壓波在線路電導上的熱損耗之比，即電阻R0和電導G0的存在不致引起波傳播過程中電能與磁能的相互交換，電磁波只是逐漸衰減而不至于變形。沖擊電暈的影響形成的電暈套使導線有效半徑增大，對地電容增大，因此自波阻抗減?。惠S向導電性能較差，電流基本上在導體內流動，線路電感參數(shù)不變，互波阻抗不變導線對地電容增大，電感不變，從而使波速減小多導線間耦合系數(shù)增大使行波衰減和變形6繞組中的波過程變壓器在雷電沖擊波作用瞬間，可等值為一個電容，稱為入口電容在末端接地的單相繞組中，最大電壓將出現(xiàn)在繞組首端附近，其值可達1.4U0在末端不接地的單相繞組中，最大電壓將出現(xiàn)在中性點附近，其值可達1.9U0通過在繞組首端部位加一些電容環(huán)和電容匝以及增大縱向電容可降低電位梯度三相變壓器多相進波時的最大電位變壓器繞組之間的波過程通過靜電耦合和電磁耦合傳遞旋轉電機匝間絕緣上的電壓與入侵波陡度成正比第7章雷電過電壓及期防護研究雷電過電壓的必要性：雷電現(xiàn)象極為頻繁，產生的雷電過電壓可達數(shù)千kV，足以使電氣設備絕緣發(fā)生閃絡和損壞，引起停電事故。有必要理解雷電產生的原因、過程及參數(shù)，以理解防雷原理及設計防雷設備。有必要對輸電線路、發(fā)電廠和變電所的電氣裝置的采取防雷保護措施。1雷電放電和雷電過電壓雷電的放電過程：先導放電階段主放電階段余輝放電階段主要的雷電參數(shù)有：雷暴日及雷暴小時、地面落雷密度、主放電通道波阻抗、雷電流極性、雷電流幅值、雷電流等值波形、雷電流陡度等。雷電過電壓的形成直擊雷過電壓感應雷過電壓2防雷保護設備目前人們主要是設法去躲避和限制雷電的破壞性，基本措施就是加裝避雷針、避雷線、避雷器、防雷接地、電抗線圈、電容器組、消弧線圈、自動重合閘等防雷保護裝置。避雷針、避雷線用于防止直擊雷過電壓避雷器用于防止沿輸電線路侵入變電所的感應雷過電壓。避雷針防雷原理及保護范圍避雷針是明顯高出被保護物體的金屬支柱，其針頭采用圓鋼或鋼管制成作用是吸引雷電擊于自身，并將雷電流迅速泄入大地，從而使被保護物體免遭直接雷擊。避雷針需有足夠截面的接地引下線和良好的接地裝置，以便將雷電流安全可靠地引入大地。單根和雙根等高避雷針的保護范圍避雷線（地線）防雷原理及保護范圍避雷線的防雷原理與避雷針相同，主要用于輸電線路的保護可用來保護發(fā)電廠和變電所，近年來許多國家采用避雷線保護500kV大型超高壓變電所。用于輸電線路時，避雷線除了防止雷電直擊導線外，同時還有分流作用，以減少流經桿塔入地的雷電流從而降低塔頂電位避雷線對導線的耦合作用還可以降低導線上的感應雷過電壓。單根及雙根避雷線的保護原理避雷器工作原理及常用種類避雷針(線)不能完全避免設備不受雷擊;從輸電線路上也可能有危及設備絕緣的過電壓波傳入發(fā)電廠和變電所。避雷器實質上是一種過電壓限制器，與被保護的電氣設備并聯(lián)連接，當過電壓出現(xiàn)并超過避雷器的放電電壓時，避雷器先放電，從而限制了過電壓的發(fā)展，使電氣設備免遭過電壓損壞。避雷器的常用類型有：保護間隙、管型避雷器、閥式避雷器和金屬氧化物避雷器。對避雷器的基本要求絕緣強度的合理配合避雷器與被保護設備的伏秒特性應有合理的配合。在絕緣強度的配合中，要求避雷器的伏秒特性比較平直、分散性小。絕緣強度的自恢復能力避雷器一旦在沖擊電壓作用下放電，就造成對地短路。隨之工頻短路電流（工頻續(xù)流）要流過此間隙，避雷器應當具有自行截斷工頻續(xù)流，恢復絕緣強度的能力，使電力系統(tǒng)得以繼續(xù)正常工作各種避雷器的保護原理及優(yōu)缺點閥式避雷器和氧化鋅避雷器的技術指標3輸電線路的防雷保護在整個電力系統(tǒng)的防雷中，輸電線路的防雷問題最為突出。雷擊線路時,自線路入侵變電所的雷電所也威脅設備安全。輸電線路上的雷電過電壓可分為直擊雷過電壓和感應雷過電壓兩種輸電線路落雷次數(shù):每100km線路每年的雷擊次數(shù)耐雷水平：雷擊線路絕緣不發(fā)生閃絡的最大雷電流幅值,以KA為單位。雷擊跳閘率：每100km線路每年由雷擊引起跳閘次數(shù)。這是衡量線路防雷性能的綜合指標。輸電線路的直擊雷過電壓和耐雷水平有避雷線線路直擊雷的三種情況我國110kV及以上線路一般全線都裝設避雷線，而35kV及以下線路一般不裝設避雷線，中性點直接接地系統(tǒng)有避雷線的線路遭受直擊雷一般有三種情況：雷擊桿塔塔頂；雷擊避雷線檔距中央；雷電繞過避雷線擊于導線線路跳閘需滿足的條件：線路落雷雷電流超過線路耐雷水平，線路絕緣發(fā)生沖擊閃絡，雷電流沿閃絡通道流入大地，但作用時間很短，線路開關來不及動作當閃絡通道流過的工頻短路電流的電弧持續(xù)燃燒時，才會跳閘停電雷擊跳閘率計算雷擊桿塔時的跳閘率繞擊跳閘率輸電線路雷擊跳閘率架設避雷線、降低桿塔接地電阻、架設耦合地線、采用不平衡絕緣、裝設自動重合閘、采用消弧線圈、裝設避雷器、加強絕緣是主要的防雷方式確定輸電線路防雷方式時，還應全面考慮線路綜合因素，因地制宜地采取合理的保護措施。4發(fā)電廠和變電所的防雷保護發(fā)電廠、變電所遭受雷害的兩個方面：雷直擊于發(fā)電廠、變電所防護措施是采用避雷針或避雷線雷擊輸電線后產生的雷電波侵入發(fā)電廠、變電所防護措施是裝設避雷器，同時還應限制流過避雷器的雷電流幅值和陡度。發(fā)電廠、變電所的直擊雷保護110kV及以上的配電裝置,一般將避雷針裝在構架上.但在土壤電阻率的地區(qū),仍宜裝設獨立避雷針,以免發(fā)生反擊35kV及以下的配電裝置仍宜采用獨立避雷針60kV的配電裝置,在地區(qū)宜采用獨立避雷針,的地區(qū)采用構架避雷針閥式避雷器的保護作用變壓器承受雷電波能力Uj:多次截波耐壓值變電所中變壓器距避雷器的最大允許電氣距離變電所的進線段保護為使變電所內避雷器能可靠地保護電氣設備，必須限制流經避雷器的電流幅值不超過5kA（330kV-500kV為10kA)、限制侵入波陡度α不超過一定的允許值。35-110kV無避雷線線路,雷擊變電所附近導線時,兩者都有可能超過。進線段保護是指在臨近變電所1-2km的一段線路上加強防雷保護措施，從而使避雷器雷電流的幅值和陡度都降低到合理范圍內。35kV及以上變電所的進線段保護保護角不宜超過20度變壓器的防雷保護（1)三繞組變壓器的防雷保護（2）自耦變壓器的防雷保護（3）變壓器中性點的防雷保護旋轉電機的防雷保護（1）旋轉電機的防雷保護特點旋轉電機主絕緣的沖擊耐壓值遠低于同級變壓器的沖擊耐壓值運行中的旋轉電機主絕緣低于出廠時的核定值保護旋轉電機用的磁吹避雷器的保護性能與電機絕緣水平的配合裕度很小（主絕緣)由于電機繞組匝間電容較小，匝間承受電壓正比于陡度，要求來波陡度較小(匝間絕緣)電機繞組中性點一般不接地，三相進波時，中性點電壓可達進波電壓的兩倍(中性點絕緣）（2）直配電機的防雷措施避雷器保護電容器保護電纜段保護電抗器保護5接地的基本概念及原理接地接地就是指將電力系統(tǒng)中電氣裝置和設施的某些導電部分，經接地線連接至接地極，使其與大地保持等電位。接地裝置接地極：埋入地中并直接與大地接觸的金屬導體接地線：電氣裝置、設施的接地端子與接地極連接用的金屬導電部分。接地的分類工作接地根據(jù)電力系統(tǒng)正常運行的需要而設置的接地，比如三相系統(tǒng)的中性點接地保護接地為了人身安全將電氣設備的金屬外殼接地，以保證金屬外殼固定為地電位，若發(fā)生設備絕緣損壞而使外殼不致有危險的電位升高而引起工作人員觸電。防雷接地減小雷電流通過接地裝置時引起的電位升高土壤中的電場強度ρ：土壤電阻率δ：大地內的電流密度零電位靠近接地極處，電流密度和電場強度最大，離電流注入點愈遠，地中電流密度和電場強度就愈小，在約20～40m處，電位基本上為零。接觸電壓當人觸及漏電外殼，加于人手腳之間的電壓。跨步電壓當人在分布電位區(qū)域內跨開一步，兩腳間（水平距離0.8m）的電位差。沖擊系數(shù)同一接地裝置在沖擊和工頻作用下,將具有不同的電阻值,其比值為沖擊系數(shù)。沖擊系數(shù)的大小雷電流的幅值很大,會使地中電流密度增大而提高電場強度，若超過土壤擊穿場強，在接地體周圍的土壤中會發(fā)生局部火花放電，使土壤導電性增強而使沖擊接地電阻小于工頻接地電阻由于雷電流的等值頻率很高，接地體自身電感增大，阻礙電流向接地體遠端流通。從而使沖擊接地電阻大于工頻接地電阻。一般情況下，火花效應大于電感影響，沖擊系數(shù)小于1；電感影響明顯時,也可能大于1接地電阻(1)單根垂直接地體（L>>d)L:接地體的長度d:接地體的直徑（等邊角鋼時為0.84倍的每邊寬度,扁鋼時為0.5倍的寬度）(2)多根垂直接地體并聯(lián)（L>>d)-每根垂直接地體的接地電阻η-利用系數(shù)（0.65-0.8）(3)水平接地體L:接地體的長度h:接地體的埋設深度A:表示因受屏蔽影響而使接地電阻增加的系數(shù)(4)發(fā)電廠接地網(wǎng)的接地電阻L：接地體總長度S：接地網(wǎng)總面積第8章電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)過電壓內部過電壓:電力系統(tǒng)中,除了雷電過電壓外,還存在由于自己內部原因而引起的過電壓,包括穩(wěn)態(tài)過電壓和操作過電壓操作過電壓:當開關操作或事故狀態(tài)時引起系統(tǒng)拓撲結構發(fā)生改變時,各儲能元件的能量重新分配時發(fā)生振蕩,從而出現(xiàn)的電壓升高的現(xiàn)象，持續(xù)時間0.1s以內穩(wěn)態(tài)過電壓：由工頻電壓升高和諧振現(xiàn)象引起，持續(xù)時間比操作過電壓長得多，有些甚至長期存在內部過電壓的能量來自電網(wǎng)本身,一般用最大運行相電壓的倍數(shù)表示過電壓的分類1工頻過電壓的特點（1)工頻電壓升高的大小會直接影響操作過電壓的實際幅值。操作過電壓是疊加在工頻電壓升高之上的，從而達到很高的幅值。（2）它的大小會影響保護電器的工作條件和保護效果避雷器的最大允許工作電壓是由避雷器安裝處工頻過電壓值來決定的。如工頻電壓過高，避雷器的最大允許工作電壓也越高，避雷器的沖擊放電電壓和殘壓也將提高，相應被保護設備的絕緣水平要隨之提高(3）持續(xù)時間長，對設備絕緣及其運行性能有重大影響例如引起油紙絕緣內部電離,污穢絕緣子閃絡,鐵心過熱,電暈等2空載線路電容效應引起的工頻過電壓a）工頻電壓的升高程度與線路長度有關線路長度L越長，末端電壓升得越高。但由于受線路電阻和電暈損耗的限制，一般不會超過2.9倍b）工頻電壓的升高與電源容量有關電源容量越?。╔S越大),工頻電壓升高越嚴重。估計最嚴重的工頻電壓升高，應以系統(tǒng)最小電源容量為依據(jù)3不對稱短路引起的工頻電壓升高不對稱短路是電力系統(tǒng)中最常見的故障形式，當發(fā)生單相或兩相對地短路時，健全相上的電壓都會升高，其中單相接地引起的電壓升高更大一些。閥式避雷器的滅弧電壓通常也就是根據(jù)單相接地時的工頻電壓升高來選定的。單相接地時，故障點各相的電壓、電流是不對稱的，為了計算健全相上的電壓升高，通常采用對稱分量法和復合序網(wǎng)進行分析。分析對于中性點不接地系統(tǒng)，當單相接地時，健全相的工頻電壓升高約為線電壓的1.1倍。在選擇避雷器時，滅弧電壓取110%的線電壓，稱為110%避雷器對中性點經消弧線圈接地系統(tǒng)在過補償時，單相接地時健全相上電壓接近線電壓。在選擇避雷器滅弧電壓時，取100%的線電壓，稱為100%避雷器對中性點直接接地系統(tǒng)單相故障接地時，健全相電壓約為0.8倍線電壓避雷器的最大滅弧電壓取為最大線電壓的80%，稱為80%避雷器4甩負荷時引起的工頻電壓升高當輸電線路在傳輸較大容量時，斷路器因某種原因而突然跳閘甩掉負荷時，會在原動機與發(fā)電機內引起一系列機電暫態(tài)過程，它是造成工頻電壓升高的又一原因。5工頻電壓升高的限制措施在考慮線路的工頻電壓升高時，如果同時計及空載線路的電容效應、單相接地及突然甩負荷等三種情況，那么工頻電壓升高可達到相當大的數(shù)值。實際運行經驗表明在一般情況下，220kV及以下的電網(wǎng)中不需要采取特殊措施來限制工頻電壓升高在330～500kV超高壓電網(wǎng)中，應采用并聯(lián)電抗器或靜止補償裝置等措施，將工頻電壓升高限制到1.3～1.4倍相電壓以下6諧振過電壓的分類(1)線性諧振電感參數(shù)L與電容C、電阻R一樣，都是線性參數(shù)，不隨電流、電壓而變化,設計和運行時應設法避開諧振條件(2)參數(shù)諧振電感參數(shù)周期性變化,設計時應當避開諧振點(3)鐵磁諧振帶鐵心電感的飽和現(xiàn)象7鐵磁諧振的特點ωL>1/ωC是產生鐵磁諧振的必要條件可能存在兩個穩(wěn)定工作點鐵磁元件的非線性是產生鐵磁諧振的根本原因，但其飽和特性本身又限制了過電壓的幅值。回路中的損耗會使過電壓降低，當回路電阻值大到一定數(shù)值時，就不會出現(xiàn)強烈的的諧振現(xiàn)象。８幾種鐵磁諧振過電壓及其限制措施傳遞過電壓斷線引起的鐵磁諧振過電壓電磁式電壓互感器飽和引起的諧振過電壓第9章電力系統(tǒng)操作過電壓1操作過電壓特征持續(xù)時間比較短其幅值與系統(tǒng)相電壓幅值有一定倍數(shù)關系其幅值與系統(tǒng)的各種因素有關，有強烈的統(tǒng)計性220kV及以下系統(tǒng)，系統(tǒng)絕緣水平一般可承受操作過電壓的沖擊。但在超高壓系統(tǒng)中，它是決定系統(tǒng)絕緣水平依據(jù)之一2切斷空載線路過電壓切除空載線路是電網(wǎng)中常見操作之一在切空載線路的過程中，雖然斷路器切斷的是幾十安到幾百安的電容電流，比短路電流小的多如果使用的斷路器滅弧能力不強，在切斷這種電容電流時就可能出現(xiàn)電弧的重燃，從而引起電磁振蕩，造成過電壓。影響因素中性點接地方式中性點非有效接地電網(wǎng)的中性點電位有可能發(fā)生位移,所以某一相的過電壓可能特別高一些.一般可估計比中性點有效接地系統(tǒng)的切除空載線路過電壓高20%左右斷路器的性能重燃次數(shù)對過電壓的最大值有決定性的影響，采用滅弧性能優(yōu)異的現(xiàn)代斷路器，可以防止或減小電弧重燃的次數(shù),可使過電壓降低母線上的出線數(shù)當母線上同時接有幾條出線，而只切除其中的一條時，過電壓較小斷路器外側是否接有電磁式電壓互感器電磁式電壓互感器的存在將使線路上的剩余電荷有了附加的泄放途徑限制措施限制切除空載線路過電壓的最根本措施是設法消除斷路器的重燃現(xiàn)象采用滅弧性能強的快速動作斷路器利用避雷器保護斷路器線路側接電磁式電壓互感器線路側接并聯(lián)電抗器并聯(lián)電抗器與線路電容構成振蕩回路,使線路上的殘余電壓轉化為交流電壓使用帶并聯(lián)電阻的斷路器3空載線路合閘過電壓電力系統(tǒng)中，空載線路合閘過電壓也是一種常見的操作過電壓。通常分為兩種情況，即正常操作和自動重合閘。由于初始條件的差別，重合閘過電壓的情況更為嚴重。近年來由于采用了種種措施（如采用不重燃斷路器、改進變壓器鐵芯材料等）限制或降低了其他幅值更高的操作過電壓，空載線路合閘過電壓的問題就顯得更加突出。計劃性合閘由過電壓幅值＝穩(wěn)態(tài)值＋（穩(wěn)態(tài)值－起始量）=UΦ+UΦ=2UΦ自動重合閘最大值為=－UΦ＋[-UΦ-(0.91～.98)UΦ]=(-2.91～2.98)UΦ。影響因素1.合閘相位2.線路損耗3.線路上殘壓的變化限制措施裝設并聯(lián)合閘電阻同步合閘利用避雷器來保護單相重合閘4切除空載變壓器過電壓正常運行時,空載變壓器表現(xiàn)為一勵磁電感。切除空載變壓器就是開斷一個小容量電感負荷，會在變壓器和斷路器上出現(xiàn)很高的過電壓。開斷并聯(lián)電抗器、電動機等，也屬于切斷感性小電流的情況。發(fā)展過程研究表明：切斷100A以上的交流電流時，開關觸頭間的電弧通常是在工頻電流自然過零時熄滅的，等值電感中儲存的磁場能量為零；當所切除的電流很小時（變壓器的空載電流非常小，只有幾安到幾十安），開關中的去游離作用又很強，電弧往往提前熄滅，亦即電流會在過零之前就被強行切斷，即所謂的截流現(xiàn)象。出現(xiàn)截流時，等值電感中儲存的磁場能量全部轉化為電場能量，從而出現(xiàn)很高的過電壓影響因素影響因素及對應的限制措施主要有：1、斷路器性能切斷小電流的電弧時性能越好的斷路器，其切空變過電壓的幅值越高。2、變壓器特性優(yōu)質導磁材料應用日益廣泛，變壓器的激磁電流減小很多；變壓器繞組改用糾結式繞法以及增加靜電屏蔽等措施，使過電壓有所降低。限制措施1、采用避雷器保護在斷路器的變壓器側裝設閥型避雷器,非雷雨季節(jié)也不能退出運行。2、裝設并聯(lián)電阻在斷路器的主觸頭上并聯(lián)一線性或非線性電阻，其限值應接近于被切電感的工作激磁阻抗（數(shù)萬歐）。5斷續(xù)電弧接地過電壓這種過電壓的發(fā)展過程和幅值大小都與熄弧時間有關。存在兩種熄弧時間：電弧在過渡過程中的高頻振蕩電流過零時即可熄滅電弧的熄滅發(fā)生在工頻電流過零的時刻按工頻電流過零時熄弧的理論分析得出的結論是：1）非故障相上的最大過電壓為3.5倍；2）故障相上的最大過電壓為2.0倍。試驗表明故障點電弧在工頻電流過零時和高頻電流過零時熄滅都是可能的。發(fā)生在大氣中的開放性電弧往往要到工頻電流過零時才能熄滅；在強烈去電離的條件下，電弧往往在高頻電流過零時就能熄滅。故障相的電弧重燃也不一定在最大恢復電壓時發(fā)生，且具有分散性目前普遍認為：電弧接地過電壓的最大值不超過3.5倍,一般在3倍以下影響因素1、電弧熄滅和重燃時的相位具有很大的隨機性。上述分析是最嚴重情況時的相位2、導線相間電容的影響考慮相間電容時的過電壓較低3、電網(wǎng)損耗電阻電源內阻、線路導線電阻、接地電弧的弧阻等，加強了振蕩的衰減4、對地絕緣的泄漏電導泄漏電導使電弧熄滅后電容所貯存的電荷泄漏，從而使過電壓有所降低防護措施1、采用中性點直接接地方式若中性點接地，單相接地故障將在接地點產生很大的短路電流，斷路器將跳閘，從而徹底消除電弧接地過電壓。目前，110kV及以上電網(wǎng)大多采用中性點直接接地的運行方式。2、采用中性點經消弧線圈接地方式采用中性點直接接地方式能夠解決斷續(xù)電弧問題，但每次發(fā)生單相接地故障都會引起斷路器頻繁跳閘，嚴重影響供電的連續(xù)性。所以，我國35kV及以下電壓等級的配電網(wǎng)采用中性點經消弧線圈接地的運行方式。6有關操作過電壓的若干結論電力系統(tǒng)中各種操作過電壓的根源為電力系統(tǒng)內部儲存的電磁能量發(fā)生交換和振蕩。其幅值和波形與電網(wǎng)結構及參數(shù)、中性點接地方式、斷路器性能、運行接線及操作方式、限壓保護裝置的性能等多種因素有關。操作過電壓具有多種多樣的波形和持續(xù)時間，較長的持續(xù)時間對應于線路較長的情況。在斷路器內安裝并聯(lián)電阻是降低多種操作過電壓的有效措施，但不同操作過電壓對并聯(lián)電阻的阻值提出了不同的要求。在220kV及以下電網(wǎng)中，通常更多地傾向于采用以限制切空線過電壓為主的中值電阻；而在500kV電網(wǎng)中，傾向于以限制合空線過電壓為主的低值電阻。采用現(xiàn)代ZnO避雷器的情況下，是否尚需裝用并聯(lián)合閘電阻，可以通過驗算決定。操作過電壓的幅值受到許多因素的影響，具有顯著的統(tǒng)計性質。在未采用避雷器對操作過電壓幅值進行限制的情況下按操作過電壓作絕緣配合時，可采用下表給出的計算倍數(shù)。對保護操作過電壓用的避雷器有以下一些特殊的要求：有間隙避雷器的火花間隙在操作過電壓下的放電電壓與工頻放電電壓不同，而且分散性較大；操作過電壓下流過避雷器的電流雖然一般均小于雷電流，但持續(xù)時間長，因而對閥片通流容量的要求較高；在操作過電壓的作用下，避雷器可能多次動作，因而對閥片和火花間隙的要求都比較苛刻。第10章絕緣配合1絕緣配合的概念根據(jù)電氣設備在系統(tǒng)中可能承受的各種電壓,并考慮過電壓的限制措施和設備的絕緣性能后來確定電氣設備的絕緣水平，以便把作用于電氣設備上的各種電壓（正常工作電壓及過電壓）所引起的絕緣損壞降低到經濟上和運行上所能接受的水平。其核心問題為確定設備的絕緣水平。從最大長期工作電壓、雷電過電壓和內部過電壓三個方面來進行分析，有效接地系統(tǒng)的絕緣水平比非有效接地系統(tǒng)低20%左右。2絕緣配合的原則實際絕緣水平由最大長期工作電壓、雷電過電壓和內部過電壓三因素中最嚴格的一個來確定220kV及以下系統(tǒng)中，電氣設備絕緣水平主要由雷電過電壓決定。把雷電過電壓限制到低于內部過電壓是不經濟的，具有正常絕緣水平的電力設備，應能承受內部過電壓作用超高壓系統(tǒng)中，操作過電壓的幅值隨電壓等級而提高，成為主要矛盾。我國通過改進斷路器性能將操作過電壓限制在一定水平，通過并聯(lián)電抗器將工頻過電壓限制在一定水平，再通過避雷器作后備保護。由于內部過電壓被限制在一定水平內，系統(tǒng)絕緣水平仍以雷電過電壓來決定嚴重污穢地區(qū)，由于污穢使設備絕緣性能大大降低，常發(fā)生污閃事故，超過了雷電損害，絕緣水平主要由系統(tǒng)最大運行電壓決定若過電壓被限制在1.7-1.8時,工作電壓就可能成為決定電網(wǎng)絕緣水平的主要因素3絕緣配合的方法（1）多級配合（1940以前）多級配合的原則：價格越昂貴、修復越困難、損壞后果越嚴重的絕緣結構，其絕緣水平應選的越高。（2）慣用法確定電氣設備絕緣水平的基礎是避雷器的保護水平。避雷器的保護水平是以避雷器殘壓為基礎確定的。（3）統(tǒng)計法（20世紀70年代以來）根據(jù)過電壓幅值和絕緣閃絡電壓的概率分布，計算絕緣閃絡的概率和線路的跳閘率，正確確定絕緣水平4變電站電氣設備絕緣水平的確定避雷器對設備的保護可有以下兩種方式:（1）避雷器只用作雷電過電壓的保護,而不用來保護內部過電壓.220kV及以下系統(tǒng)都采用此種方式,內部過電壓對正常絕緣無危險（2）避雷器主要于雷電過電壓的保護,但也用作內部過電壓的后備保護超高壓系統(tǒng)中采用，依靠斷路器將內部過電壓限制在一定水平。避雷器在內過電壓下一般不動作，只有很大時才動作。220kV(最大工作電壓為252kV)及以下等級和220kV以上電壓等級在過電壓保護措施、絕緣耐壓試驗、最大工作電壓倍數(shù)、絕緣裕度等方面都存在差異，可分為以下兩部分：范圍I：范圍II:1、雷電過電壓下的絕緣配合2、操作過電壓下的絕緣配合3、工頻絕緣水平的確定4、長時間工頻高壓試驗短時工頻耐壓試驗所采用的試驗電壓值往往要比額定相電壓高出數(shù)倍，它的目的和作用是代替雷電沖擊和操作沖擊耐壓試驗、等效地檢驗絕緣在這兩類過電壓下的電氣強度。β1雷電沖擊系數(shù),取1.48β2操作沖擊系數(shù)，66kV及以下1.3，110kV及以上取1.35凡是合格通過工頻耐壓試驗的設備絕緣在雷電和操作過電壓作用下均能可靠地運行。為了更加可靠和直觀，國際電工委員會（IEC）規(guī)定：1、對于300kV以下的電氣設備（1）絕緣在工頻工作電壓、暫時過電壓和操作過電壓下的性能用短時（1min）工頻耐壓試驗來檢驗；（2）絕緣在雷電過電壓下的性能用雷電沖擊耐壓試驗來檢驗。2、對于300kV及以上的電氣設備（1）絕緣在操作過電壓下的性能用操作沖擊耐壓試驗來檢驗；（2）絕緣在雷電過電壓下的性能用雷電沖擊耐壓試驗來檢驗。5、絕緣子串中絕緣子片數(shù)的確定線路絕緣子串應滿足三方面的要求：在工作電壓下不發(fā)生污閃；雨天時在操作過電壓下不發(fā)生閃絡（濕閃）；具有一定的雷電沖擊耐壓強度，保證一定的線路耐雷水平。選工作電壓和操作過電壓兩者要求的大者作為絕緣子的片數(shù)，再按雷電過電壓的要法度進行驗算即可6、導線對桿塔的空氣間距的確定輸電線路的空氣間隙主要有：（1）導線對大地：在選擇其空氣間距時主要考慮地面車輛和行人等的安全通過、地面電場強度及靜電感應等問題。（2）導線對導線：應考慮相間過電壓的作用、相鄰導線在大風中因不同步擺動或舞動而相互靠近等問題。導線與塔身之間的距離也決定著導線之間的空氣間距。（3）導線對架空地線：按雷擊于檔距中央避雷線上時不至于引起導、地線間氣隙擊穿這一條件來選定。（4）導線對桿塔及橫擔從電壓幅值來說，一般是雷電過電壓最高、操作過電壓次之、工頻工作電壓最低；但從電壓作用時間來看，情況正好相反。由于工作電壓長期作用在導線上，所以在計算它的風偏角時，應取該線路所在地區(qū)的最大設計風速。操作過電壓持續(xù)時間較短，通常在計算其風偏角時，取計算風速等于。雷電過電壓持續(xù)時間最短，而且強風與雷擊點同在一處出現(xiàn)的概率極小，因此通常取其計算風速等于10～15m/s。分別按工作電壓、操作過電壓、雷電過電壓求出靜間距，再考慮相應的風偏角，最后選三者之中最大者。高電壓技術沖刺試卷(1)1.流注理論未考慮()的現(xiàn)象。A.碰撞游離B.表面游離C.光游離D.電荷畸變電場2.極化時間最短的是()。A.電子式極化B.離子式極化C.偶極子極化D.空間電荷極化3.先導通道的形成是以()的出現(xiàn)為特征。A.碰撞游離B.表現(xiàn)游離C.熱游離D.光游離4.下列因素中，不會影響液體電介質擊穿電壓的是（）A.電壓的頻率 B.溫度C.電場的均勻程度 D.雜質5.電暈放電是一種（）。A.滑閃放電B.非自持放電C.沿面放電D.自持放電6.以下四種氣體間隙的距離均為10cm，在直流電壓作用下，擊穿電壓最低的是（）。A.球—球間隙(球徑50cm)B.棒—板間隙，棒為負極C.針—針間隙D.棒—板間隙，棒為正極7.不均勻的絕緣試品，如果絕緣嚴重受潮，則吸收比K將()A.遠大于1B.遠小于1C.約等于1D.不易確定8.雷擊線路附近地面時，導線上的感應雷過電壓與導線的（）A.電阻率成反比 B.懸掛高度成反比C.懸掛高度成正比 D.電阻率成正比二、填空題(本大題共9小題，每空1分，共18分)1.固體電介質電導包括_______電導和_______電導。2.極不均勻電場中，屏障的作用是由于其對________的阻擋作用，造成電場分布的改變。3.電介質的極化形式包括________、________、________和夾層極化。

4.氣體放電現(xiàn)象包括_______和_______兩種現(xiàn)象。5.帶電離子的產生主要有碰撞電離、______、______、表面電離等方式。6.工頻耐壓試驗中，加至規(guī)定的試驗電壓后，一般要求持續(xù)_______秒的耐壓時間。7.按絕緣缺陷存在的形態(tài)而言,絕緣缺陷可分為_______缺陷和______缺陷兩大類。8.在接地裝置中，接地方式可分為________、________、________。9.輸電線路防雷性能的優(yōu)劣主要用________和_________來衡量。三、判斷題(本大題共5小題，每小題2分，共10分)在每小題的括號內對的打“√

”，錯的打“×”。1.無論何種結構的電介質，在沒有外電場作用時，其內部各個分子偶極矩的矢量和平均來說為零，因此電介質整體上對外沒有極性。（）2.在四種電介質的基本極化形式中，只有電子式極化沒有能量損耗。（）3.測量電氣設備的絕緣電阻時一般要加直流電壓，絕緣電阻與溫度沒有關系。（）4.防雷接地裝置是整個防雷保護體系中可有可無的一個組成部分。（）5.管式避雷器實質上是一只具有較強滅弧能力的保護間隙。（

）四、名詞解釋題(本大題共5小題，每小題6分，共30分)1.吸收比：2.雷擊跳閘率：3.雷暴日：4.伏秒特性：5.氣體擊穿：五、簡答題(本大題共2小題，每小題8分，共16分)1.什么是電介質？它的作用是什么？2.簡述避雷針的保護原理。六、計算題(本大題共1小題，共10分)1.某電廠原油罐直徑為10m，高出地面10m，現(xiàn)采用單根避雷針保護，針距罐壁最少5m，試求該避雷針的高度是多少？高電壓技術沖刺試卷(2)1.衡量電介質損耗的大小用（）表示。A.相對電介質B.電介質電導C.電介質極化D.介質損失角正切2.以下哪種因素與tgδ無關。（）A.溫度B.外加電壓C.濕度D.電壓的頻率3.SF6氣體具有較高絕緣強度的主要原因之一是()A.無色無味性B.不燃性C.無腐蝕性D.電負性4.下列因素中，不會影響液體電介質擊穿電壓的是（）A.電壓的頻率 B.溫度C.電場的均勻程度 D.雜質5.下列哪種電介質存在雜質“小橋”現(xiàn)象()A.氣體B.液體C.固體D.無法確定6.介質損耗角正切值測量時，采用移相法可以消除()的干擾。A.高于試驗電源頻率B.與試驗電源同頻率C.低于試驗電源頻率D.任何頻率7.不均勻的絕緣試品，如果絕緣嚴重受潮，則吸收比K將()A.遠大于1B.遠小于1C.約等于1D.不易確定8.雷擊線路附近地面時，導線上的感應雷過電壓與導線的（）A.懸掛高度成反比 B.電阻率成反比C.懸掛高度成正比 D.電阻率成正比二、填空題(本大題共9小題，每空1分，共20分)1.高電壓技術研究的對象主要是____________、__________和__________等。2.電介質極化的基本形式主要有____________、__________、__________和空間電荷極化。3.________是表征電介質在電場作用下極化程度的物理量。

4.按照氣體分子得到能量形式的不同，氣體分子可分為_______、_______和_______三種游離形式。5.工頻耐壓試驗中，加至規(guī)定的試驗電壓后，一般要求持續(xù)_______秒的耐壓時間。6.tgδ測量過程中可能受到兩種干擾，一種是_______和_______。7.按絕緣缺陷存在的形態(tài)而言,絕緣缺陷可分為_______缺陷和______缺陷兩大類。8.在接地裝置中，接地方式可分為________、________、________。9.輸電線路防雷性能的優(yōu)劣主要用________和_________來衡量。三、判斷題(本大題共5小題，每小題2分，共10分)在每小題的括號內對的打“√

”，錯的打“×”。1.伏秒特性主要用于比較不同設備絕緣的沖擊擊穿特性。（）2.測量試品的絕緣電阻時，規(guī)定以加電壓后1秒測得的數(shù)值為該試品的絕緣電阻值。（）3.一般而言，吸收比越大，被試品的絕緣性越好。（）4.防雷接地裝置是整個防雷保護體系中可有可無的一個組成部分。（）5.國際國家標準規(guī)定高電壓測量誤差在±5％以內。（）四、名詞解釋題(本大題共3小題，每小題6分，共18分)1.吸收比：2.耐雷水平：3.雷暴日：五、簡答題(本大題共2小題，每小題8分，共16分)1.簡述排氣式避雷器的工作原理。2.簡述避雷針的保護原理。六、計算題(本大題共2小題，第小題10分，共20分)1.某電廠原油罐直徑為10m，高出地面10m，現(xiàn)采用單根避雷針保護，針距罐壁最少5m，試求該避雷針的高度是多少？2.已知某輸電導線上方無避雷線，雷擊點與導線的距離為50m，導線離地的高度是10m。試求：（1）導線上的感應雷過電壓最大值Ui；（2）如果導線上有避雷線，且避雷線接地，則導線上的感應雷過電壓是多少？（已知耦合系數(shù)k0=0.5，雷電流的幅值I=80KA）高電壓技術沖刺試卷(3)一、填空題（本大題共10小題，每小題1分，共10分）1．在末端開路的情況下，波發(fā)生反射后，導線上的電壓會______。2．每一雷暴日、每平方公里地面遭受雷擊的次極化數(shù)稱為___________。3．極不均勻電場中，屏障的作用是由于其對________的阻擋作用，造成電場分布的改變。4．先導放電與其它放電的典型不同點是出現(xiàn)了___________。5．波阻抗為Z的線路末端接負載電阻R，且R=Z，當入射波U0入侵到末端時，折射系數(shù)α=___________。6．Z1、Z2兩不同波阻抗的長線相連于A點，行波在A點將發(fā)生反射，反射系數(shù)β的取值范圍為________。7.當導線受到雷擊出現(xiàn)沖擊電暈以后，它與其它導線間的耦合系數(shù)將________。8．衡量輸電線路防雷性能的主要指標是雷擊跳閘率和___________。9.電源容量越小，空載長線的電容效應________。10．根據(jù)巴申定律，在某一PS值下，擊穿電壓存在________值。二、單項選擇題（本大題共10小題，每小題2分，共20分）11、流注理論未考慮()的現(xiàn)象。A.碰撞游離B.表面游離C.光游離D.電荷畸變電場12、波在線路上傳播，當末端短路時，以下關于反射描述正確的是______。A.電流為0，電壓增大一倍B.電壓為0，電流增大一倍C.電流不變，電壓增大一倍D.電壓不變，電流增大一倍13、極化時間最短的是()A.電子式極化B.離子式極化C.偶極子極化D.空間電荷極化14、雷電流通過避雷器閥片電阻時，產生的壓降稱為()A．額定電壓B．沖擊放電電壓C．殘壓D．滅弧電壓15、GIS變電所的特點之一是()A．絕緣的伏秒特性陡峭B．波阻抗較高C．與避雷器的電氣距離較大D．絕緣沒有自恢復能力16、保護設備S1的伏秒特性V1—t與被保護設備S2的伏秒特性V2—t合理的配合是()A．V1—t始終高于V2—tB．V1—t始終低于V2—tC．V1—t先高于V2—t，后低于V2—tD．V1—t先低于V2—t，后高于V2—t17、介質損耗角正切值測量時，采用移相法可以消除()的干擾。A.高于試驗電源頻率B.與試驗電源同頻率C.低于試驗電源頻率D.任何頻率18、雷電繞過避雷線直擊于線路的概率()A．平原地區(qū)比山區(qū)高B．與系統(tǒng)接地方式有關C．平原地區(qū)比山區(qū)低D．與系統(tǒng)接地方式無關19、根據(jù)我國有關標準，220KV線路的繞擊耐雷水平是()A.12KAB.16kAC.80kAD.120kA20、當變壓器帶有一段電纜時，使用截流水平相同的斷路器切除空載變壓器產生的過電壓會()A．變大B．變小C．持續(xù)時間長D．持續(xù)時間短三、判斷題.(本大題共8小題，每小題1分，共8分)()1．兆歐表有兩個端子，即測量端與接地端。()2．球-球或球-板間隙都屬于極不均勻電場。()3．對于輸電線間的耦合系數(shù)與是相等的。()4．對于同結構的桿塔山區(qū)的繞擊率大于平原地區(qū)的繞擊率。()5．雷擊線路時，線路絕緣不發(fā)生閃絡的雷電流叫耐雷水平。()6．電介質的電導率隨溫度的升高而升高。()7．絕緣電阻和吸收比測量試驗屬于破壞性試驗。()8．接地裝置由接地體及接地線組成。四、名詞解釋題（本大題共4小題，每小題3分，共12分）21.自恢復絕緣22.輸電線路耐雷水平23.進線段保護24.諧振過電壓五、簡答題（本大題共6小題，每小題5分，共30分）25、試說明電力系統(tǒng)中限制操作過電壓的措施。26、測量絕緣材料的泄漏電流為什么用直流電壓而不用交流電壓？27、測量絕緣電阻試驗中，為什么在絕緣表面受潮時要求裝上屏蔽環(huán)?28、簡述彼得遜法則的內容、應用和需注意的地方。29、一些鹵族元素化合物因具有高電氣強度常用作滅弧度介質（如SF6），試闡述其具有高電氣強度的原因。30、為什么在斷路器的主觸頭上并聯(lián)電阻有利于限制切除空載長線時的過電壓?六、計算題(本大題共2小題，每小題10分，共20分)31、入射波為100V，由架空線（=500）進入一電纜（=50），求折射波及反射波的數(shù)值。32、某單位一座22m高的水塔附近，距離10m處有一變電所。水塔上裝有一支5m的避雷針，經計算問塔上的避雷針能否保護這一變電所。高電壓技術沖刺試卷(4)一、填空題(本大題共10小題，每空1分，共10分)1.沿面放電發(fā)展到整個表面空氣層擊穿的現(xiàn)象叫。2.避雷器其類型分為、管型避雷器、閥型避雷器。3.接地裝置可分為保護接地、工作接地、接地。4、傳輸線路的波阻抗與單位長度電感和___有關，與線路長度無關。5.變壓器內部固體絕緣的老化形式有：電老化和________。6.根據(jù)內部過電壓產生的原因可分為過電壓和暫時過電壓。7.避雷針(線)的保護范圍是指具有________左右雷擊概率的空間范圍。8.降低桿塔接地電阻是提高線路耐雷水平和防止________的有效措施。9.電源容量越小，空載長線的電容效應________。10.用QSI型電橋測量介質損失角正切時，其接線方式分為正接線和_______接線。二、單項選擇題(本大題共10小題，每小題2分，共20分)11.雷擊跳閘率是指每km線路每年由雷擊引起的跳閘次數(shù)。A．10B．100C12.根據(jù)設備的絕緣水平和造價，以下幾種電壓等級中，允許內過電壓倍數(shù)最高的是()A．110kVB．35kV及以下C．220kVD．500kV13、流注理論未考慮()的現(xiàn)象。A．碰撞游離B．表面游離C．光游離D．電荷畸變電場14.SF6氣體具有較高絕緣強度的主要原因之一是()A.無色無味性B.不燃性C.無腐蝕性D.電負性15.介質損耗角正切值測量時，采用移相法可以消除()的干擾。A.高于試驗電源頻率B.與試驗電源同頻率C.低于試驗電源頻率D.任何頻率16.不均勻的絕緣試品，如果絕緣嚴重受潮，則吸收比K將()A.遠大于1B.遠小于1C.約等于1D.不易確定17.構成沖擊電壓發(fā)生器基本回路的元件有沖擊性主電容C1，負荷電容C2，波頭電阻R1和波尾電阻R2。為了獲得一很快由零上升到峰值然后較慢下降的沖擊電壓，應使()A.C1>>C2,R1>>R2B.C1>>C2,R1<<R2C.C1<<C2,R1>>R2D.C1<<C2,R1<<R218.下列表述中，對波阻抗描述不正確的是()A.波阻抗是前行波電壓與前行波電流之比B.對于電源來說波阻抗與電阻是等效的C.線路越長，則波阻抗越大D.波阻抗的大小與線路的幾何尺寸有關19.根據(jù)我國有關標準，220KV線路的繞擊耐雷水平是()A.12KAB.16kAC.80kAD.120kA20.在110kV～220kV系統(tǒng)中，為絕緣配合許可的相對地操作過電壓的倍數(shù)為______。A．4.0倍B．3.5倍C．3.0倍D2.75倍三、判斷題.(本大題共8小題，每小題1分，共8分)()1.伏秒特性主要用于比較不同設備絕緣的沖擊擊穿特性。()2．對于同結構的桿塔山區(qū)的繞擊率大于平原地區(qū)的繞擊率。()3.測量試品的絕緣電阻時，規(guī)定以加電壓后1秒測得的數(shù)值為該試品的絕緣電阻值。()4.一般而言，吸收比越大，被試品的絕緣性越好。()5.電介質的電導率隨溫度的升高而升高。()6.防雷接地裝置是整個防雷保護體系中可有可無的一個組成部分。()7.絕緣電阻和吸收比測量試驗屬于破壞性試驗。()8.國際國家標準規(guī)定高電壓測量誤差在±5％以內。四、名詞解釋題(本大題共4小題，每小題3分，共12分)21、電氣距離22、絕緣配合23、自持放電24、雷電日和雷電小時五、簡答題(本大題共6小題，每小題5分，共30分)25.什么叫電介質的極化？極化形式分為哪三種？26.提高液體介質擊穿電壓的措施有哪些?27.測量絕緣電阻試驗中，為什么在絕緣表面受潮時要求裝上屏蔽環(huán)?28.分布參數(shù)回路的波阻抗與集中參數(shù)回路中的電阻有何不同?29.限制雷電破壞作用的基本措施是什么?它們各起什么保護作用?30.防雷的基本措施有哪些？請簡要說明。六、計算題(本大題共2小題，每小題10分，共20分)31.某臺電力變壓器需進行72KV的工頻耐壓試驗，tgδ試驗時測得其等值電容Cx=4200pF?，F(xiàn)有數(shù)臺容量不同的100/0.4(kV)的工頻試驗變壓器，應選擇一臺額定容量為多少的試驗變壓器才能滿足試驗的要求?32,有一幅值為200KV的直角波沿波阻抗為50的電纜線路侵入發(fā)電機繞組（波阻抗為800）。繞組每匝長度為3米，匝間絕緣允許承受的電壓為600V，繞組中波的傳播速度為m/s，求用電容器來保護匝間絕緣時所需的電容值。高電壓技術沖刺試卷(5)一、選擇題(每小題2分，共16分)1、下列表述中，對波阻抗描述不正確的是______。A．波阻抗是前行波電壓與前行波電流之比B．對于電源來說波阻抗與電阻是等效的C．線路越長，波阻抗越大D．波阻抗的大小與線路的幾何尺寸有關2、電暈放電是一種。A．均勻場中放電B．非自持放電C．電弧放電D．自持放電3、以下哪個不是發(fā)生污閃最危險的氣象條件。A.大霧B.毛毛雨C.凝露