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1、第二章 高电压引入的途径及介质的击穿过程,1 架空输电线路的雷电过电压,根据过电压形成的物理过程,雷电过电压可以分为两种。 一是直击雷过电压。它是雷电直接击中杆塔、避雷线或导线(图、或 )引起的线路过电压。 二是感应雷过电压。它是在雷击线路附近大地(见图),由于电磁感应在导线上产生的过电压。运行经验表明, 直击雷过电压对电力系统的危害最大,感应雷过电压只对35kV及以下的线路有威胁。,关于感应过电压的计算： （1）设地面雷击点距输电线路正下方的水平距离为S,一般当S超过 65m时,规程规定,导线上感应过电压的幅值可按下式计算:,其中,I为雷电流幅值,单位为kA;S为地面雷击点距线路的水平距离,
2、单位为m;h为导线平 均对地高度,单位为m。由于导线悬挂时不可避免的弧垂(亦称弛垂)f,导线悬挂点高度H与导线平均高度h的关系可近似为 ,（2）感应过电压的计算（前苏联的学者B.拉里昂诺夫著高电压技术）,关于雷击铁塔的理论分析： （1）利用传输线理论 （2）三个不同介质特性阻抗 （3）两个反射系数,2. 雷电高电压的抑制措施,高电压引入是指雷电高电压通过金属线引导到其他地方和室内造成破坏的雷害现象。 高电压引入的高电压源有三种： 其一是直击雷直接击中金属导线，让高压雷电以波的形式沿着导线两边传播而引入室内； 第二种是来自感应雷的高电压脉冲，即由于雷云对大地放电或雷云之间迅速放电形成的静电感应和
3、电磁感应，它们在各种电线中感生几kV到几十kV的高电位，以波的形式沿着导线传播而引入室内的； 第三种是由于直击雷在房子或房子附近入地，因其通过地网入地时，在地网上会发生数十kV至数百kV的高电位，这高电位通过电力系统的零线、保安接地线和通信系统的地线。,雷电高电压的抑制措施： （1）相线与地线间并联电容器法 V感=QCe V感=Q/(Ce+C) 架空电线引入的地方装设保护电容器对感应雷有良好的保护效果，但对直击雷则无能为力，原因是直击雷能量太大，电容器承受不了。 并联电容的作用：一是降低感应雷电过电压的值。 二是减小雷电波电压的陡度。 这个原理利用于多级保护的防雷箱中。,（2）.变压器隔离法
4、当强大的雷电波输入变压器时，由于雷电波电压比变压器正常的电压高很多倍，使得激励的磁感应强度远远大于铁芯允许通过的最大磁感应强度BM，因而变压器铁芯饱和，变压器的磁一电变换暂时失效，雷电高电压不能传输到变压器的副边，从而保护了用电设备。所以，凡是装了变压器的电子仪器比未装变压器的电子器被雪击损坏的概率小得多。,3 操作过电压及抑制措施,在电力系统运行中由于运行状态的突然变化,例如正常操作或故障操作,会导致系统内电感和电容元件间电磁能的互相转换,引起振荡性的过渡过程,因而在某些设备或局部电网上会出现过电压,即操作过电压,也称内过电压,以别于由雷电引起的外过电压。 目前采取的有效措施主要有:线路上装
5、设并联电抗器,采用带有并联电阻的断路器以及磁吹阀型避雷器或金属氧物避雷器(MOA)等。,4 气体的放电基本物理过程,(1)非自持放电和自持放电,测定气体间隙的电压和电流,气体放电的伏安特性,(2)、汤逊理论 20世纪初,汤逊从均匀电场、低气压短气隙(pd26.66 kPacm)的气体放电实验出发,总结出较系统的气体放电理论。,电子雪崩形成示意图,(3)、巴申定律 当气体成分和电极材料一定时,气体间隙击穿电压 Ub 是气压(p)和极间距离 (d) 乘积的函数。,均匀场中几种气体的巴申曲线,(4)、流注理论 用来解释高气压、长气隙 (pd26.66kPa.cm)中的放电现象 .,流注的形成和发展,
6、a.在外电离因素(如光源)的作用下,在阴极附近产生起始电子。这些电子在电场作用下,在向阳极运动的途中与中性原子发生碰撞电离,而形成初始电子崩。当初崩发展到阳极时,崩头中电子迅速跑到该极进行中和。 b .暂留的正离子(在电子崩头部其密度最大)作为正空间电荷使原有电场受到畸变,加强了正离子与阴极之间的电场,同时向周围放射出大量光子。这些光子使附近的气体因光电离而产生二次电子。它们在正空间电荷所引起的畸变和加强了的局部电场作用下,又形成新的电子崩叫二次崩. c.二次崩头部的电子跑向初崩的正空间电荷区域,与之汇合成为充满正负带电粒子的混合通道。这个电离通道称为流注。流注通道导电性能良好,其端部(这里流注的发展方向是从阳极到阴极,与初崩的方向相反)又有二次崩留下的正电荷,因此大大加强了流注发展方向的电场,促使更多的新电子崩相继产生并与之汇合,从而使流注向前发展。 d.到流注通道把两极接通时, 就将导致气隙完全被击穿。,5. 固体介质的击穿 固体介质的固有击穿强度比液体和气体介质高,其击穿的特点是击穿场强与电压作用的 时间有很大的关系,并且随电压作用时间的不同,固体介质的击穿有:电击穿、热 击穿、电化学击穿三种不同的形式。,固体介质的击穿场强与电压作用时间的关系,
