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1、高电压技术各章 知识点 第一篇 电介质的电气强度 第1章 气体的绝缘特性与介质的电气强度 1、气体中带电质点产生的方式 热电离、光电离、碰撞电离、表面电离 2、气体中带电质点消失的方式 流入电极、逸出气体空间、复合 3、电子崩与汤逊理论 电子崩的形成、汤逊理论的基本过程及适用 范围 4、巴申定律及其适用范围 击穿电压与气体相对密度和极间距离乘积之间的关 系。两者乘积大于0.26cm时,不再适用 5、流注理论 考虑了空间电荷对原有电场的影响和空间光电离 的作用，适用两者乘积大于0.26cm时的情况 6、均匀电场与不均匀电场的划分 以最大场强与平均场强之比来划分。 7、极不均匀电场中的电晕放电 电
2、晕放电的过程、起始场强、放电的极性效应 8、冲击电压作用下气隙的击穿特性 雷电和操作过电压波的波形 冲击电压作用下的放电延时与伏秒特性 50%击穿电压的概念 9、电场形式对放电电压的影响 均匀电场无极性效应、各类电压形式放电电压基 本相同、分散性小 极不均匀电场中极间距离为主要影响因素、极性效 应明显。 10、电压波形对放电电压的影响 电压波形对均匀和稍不均匀电场影响不大 对极不均匀电场影响相当大 完全对称的极不均匀场： 棒棒间隙 极大不对称的极不均匀场：棒板间隙 12、气体的性质对放电电压的影响 在间隙中加入高电强度气体,可大大提高击穿电 压，主要指 一些含卤族元素的强电负性气体， 如SF6
3、 11、气体的状态对放电电压的影响 湿度、密度、海拔高度的影响 13、提高气体放电电压的措施 电极形状的改进 空间电荷对原电场的畸变作用 极不均匀场中屏障的采用 提高气体压力的作用 高真空 高电气强度气体SF6的采用 第2章 液体和固体介质的绝缘的电气强度 1、电介质的极化 极化： 在电场的作用下，电荷质点会沿电场方向产生有 限的位移现象，并产生电矩（偶极矩）。 介电常数： 电介质极化的强弱可用介电常数的大小来表示， 与电介质分子的极性强弱有关。 极性电介质和非极性电介质： 具有极性分子的电介质称为极性电介质。 由中性分子构成的电介质。 极化的基本形式 电子式、离子式（不产生能量损失） 转向、
4、夹层介质界面极化（有能量损失） 2、电介质的电导 泄漏电流和绝缘电阻 气体的电导: 主要来自于外界射线使分子发生电离和强电场作 用下气体电子的碰撞电离 液体的电导: 离子电导和电泳电导 固体的电导： 离子电导和电子电导 3、电介质的损耗 l介质损耗针对的是交流电压作用下介质的有功 功率损耗 l电介质的并联与串联等效回路 l介质损耗一般用介损角的正切值来表示 l气体、液体和固体电介质的损耗 液体电介质损耗和温度、频率之间的关系 4、液体电介质的击穿 l 纯净液体介质的电击穿理论 l 纯净液体介质的气泡击穿理论 l 工程用变压器油的击穿理论 5、影响液体电介质击穿的因素 油品质、温度、电压作用时间
5、、电场均匀程度、压力 6、提高液体电介质击穿电压的措施 提高油品质，采用覆盖、绝缘层、极屏障等措施 7、固体电介质的击穿 电击穿、热击穿、电化学击穿的击穿机理及特点 8、 影响固体电介质击穿电压的主要因素 电压作用时间 温度 电场均匀程度 受潮 累积效应 机械负荷 9、组合绝缘的电气强度 “油-屏障”式绝缘 油纸绝缘 第二篇 电气设备绝缘试验 第3章 绝缘的预防性试验 1、绝缘电阻与吸收比的测量 l用兆欧表来测量电气设备的绝缘电阻 l吸收比K定义为加压60s时的绝缘电阻与15s时的绝 缘电阻比值。 lK恒大于1，且越大表示绝缘性能越好。 l大容量电气设备中，吸收现象延续很长时间，吸收 比不能很
6、好地反映绝缘的真实状态，可用极化指数 再判断。 l测量绝缘电阻能有效地发现总体绝缘质量欠佳；绝 缘受潮；两极间有贯穿性的导电通道；绝缘表面情 况不良。 2、泄漏电流的测量 测量泄漏电流从原理上来说，与测量绝缘电阻是 相似的，能发现一些尚未完全贯通的集中性缺陷 ，原因在于: l在试品上的直流电压要比兆欧表的工作电压高 得多，故能发现兆欧表所不能发现的某些缺陷 l加在试品上的直流电压是逐渐增大的，可以在 升压过程中监视泄漏电流的增长动向。 3、介质损耗角正切的测量 ltan能反映绝缘的整体性缺陷(例如全面老化)和小电 容试品中的严重局部性缺陷。根据tan随电压而变化 的曲线，可判断绝缘是否受潮、含
7、有气泡及老化的程度 。 l西林电桥法测量的基本原理 l影响西林电桥测量的因素 外界电磁场的干扰 温度的影响 试验电压的影响 试品电容量的影响 试品表面泄漏的影响 局部放电： 高压电气设备的绝缘内部总是存在一些缺陷, 如气泡空隙、杂质等。由于这些异物的电导和介电 常数不同于绝缘物，故在外加电场作用下，这些异 物附近将具有比周围更高的场强，有可能引起该处 物质产生电离放电现象，称为局部放电。 4、局部放电的测量 局部放电的影响： l放电产生的带电粒子不断撞击绝缘，有可能破坏绝 缘高分子的结构，造成裂解 l放电能量产生的热能使绝缘内部温度升高而引起热 裂解 l在局部放电区，强烈的离子复合会产生高能辐
8、射线 ，引起材料分解，例如使高分子材料的分子结构断裂 l气隙中如含有氧和氮，放电可产生臭氧和硝酸等强 烈的氧化剂和腐蚀剂，使纤维、树脂、浸渍剂等材料 发生化学破坏 目前得到广泛应用而且比较成功的方法是电的 方法，即测量绝缘中的气隙发生放电时的电脉冲。 它不仅可以判断局部放电的有无，还可以判定放电 的强弱。 局部放电的测量方法 当电气设备内部绝缘发生局部放电时，将伴随着 出现许多现象。有些属于电的，例如电脉冲、介质 损耗的增大和电磁波辐射，有些属于非电的，如光 、热、噪音、气体压力的变化和化学变化。这些现 象都可以用来判断局部放电是否存在，因此检测的 方法也可以分为电的和非电的两类。 表征局部放
9、电的三个基本参数 p 视在放电量 其中 为试品电容， 为气隙放电时，试品两端 的压降。 既是发生局部放电时试品Ca所放掉的电荷，也是 电容Cb上的电荷增量。 p放电重复率（ ） 在选定的时间间隔内测得的每秒发生放电脉冲的 平均次数 p放电能量（ ） 指一次局部放电所消耗的能量。 其中 为视在放电量， 为局部放电起始电压。 局部放电测量的脉冲电流法 三种回路的基本目的都是使在一定电压作用下 的被试品中产生的局部放电电流脉冲流过检测阻抗 ，然后把检测阻抗上的电压或电压差（桥式）加以 放大后送到检测仪器P（示波器、峰值电压表、脉 冲计数器）中。 所测得的脉冲电压峰值与试品的视在放电量成 正比，经过适
10、当的校准，就能直接读出视在放电量 （pC)。 局部放电测量的非电检测法 噪声检测法 光检测法 5 电压分布的测量 l在工作电压的作用下，沿着绝缘结构的表面会有 一定的电压分布。 l表面比较清洁时，其分布规律取决于绝缘结构本 身的电容和杂散电容 l表面染污受潮时，分布规律取决于表面电导。 l通过测量绝缘表面上的电压分布亦能发现某些绝 缘缺陷。 l测量电压分布最适用于那些由一系列元件串联组 成的绝缘结构。（悬式绝缘子串，支柱绝缘子柱） 6 绝缘状态的综合判断 l绝缘预防性试验中的种种非破坏试验项目，对揭 示绝缘中的缺陷和掌握绝缘性能的变化趋势，各具 有一定的功能，也各有自己的局限性。 l同一项目用
11、于不同设备时的的效果也不尽相同。 l不能孤立地根据某一项试验结果对绝缘状态下结 论，必须将各项试验结果联系起来综合分析，并考 虑被试品的特点和特殊要求，方能作出正确的判断 l若某一试品的各项试验均顺利通过，一般可认为 绝缘状态良好。 三比较方法 若个别试验项目不合格，达不到规程的要求，可使 用三比较方法。 l与同类型设备作比较 同类型设备在同样条件下所得的试验结果应该大 致相同,若差别很大就可能存在问题 l在同一设备的三相试验结果之间进行比较 若有一相结果相差达50%以上,该相很可能存在缺陷 l与该设备技术档案中的历年试验数据进行比较 若性能指标有明显下降情况,即可能出现新的缺陷 第4章 电气
12、绝缘高电压试验 绝缘的高电压试验 在高压试验室用工频交流高压、直流高压、雷电 冲击高压、操作冲击高压等模拟电气设备的绝缘在 运行中受到的工作电压，用以考验各种绝缘耐受这 些高电压作用的能力。 特点 l具有破坏性试验的性质。 l一般放在非破坏性试验项目合格通过之后 进行，以避 免或减少不必要的损失。 1 工频高电压试验 l工频高电压试验不仅仅为了检验绝缘在工频交流 工作电压下的性能，也用来等效地检验绝缘对操作 过电压和雷电过电压地耐受能力。 l在试验中可能会导致绝缘内部的累积效应,在一定 程度上损伤绝缘 l试验电压数值的确定是关键,过高对设备绝缘造成 损伤大,考核过于严格;过低不足以发现设备缺陷
13、 l通常采用高压试验变压器或其串级装置来产生。 l对电缆、电容器等电容量较大的被试品，可采用 串联谐振回路来获得试验用的工频高电压。 l工频高压装置是高压试验室中最基本的设备，也 是产生其他类型高电压的设备基础部件。 工频高电压的产生 高压试验变压器的特点 l 试验变压器本身应有很好的绝缘，但绝缘裕度 小，试验过程中要严格限制过电压。 l 试验变压器容量一般不大 l 外观上的特点：油箱本体不大而其高压套管又 长又大。 l 试验变压器与连续运行时间不长，发热较轻， 因而不需要复杂的冷却系统。 l 漏抗大，短路电流较小，可降低机械强度方面 的要求,节省制造费用。 l 输出电压波形很难做到是正负半波
14、对称的正弦 波形，需要采取措施加以修正。 l变压器的体积和重量近似地与其额定电压的三次方 成比例。 l随着体积和重量的增加, 试验变压器的绝缘难度和制 造价格增加得更多。 l电压超过1000kV时，需采用若干台试验变压器组成 串级装置来满足要求。 试验变压器串级装置 绝缘的工频耐压试验 l工频交流耐压试验是检验电气设备绝缘强度的最 有效和最直接的方法。 l工频耐压试验可用来确定电气设备绝缘耐受电压 的水平，判断电气设备能否继续运行，是避免其在 运行中发生绝缘事故的重要手段。 l工频耐压试验时，对电气设备绝缘施加比工作电 压高得多的试验电压，这些试验电压反映了电气设 备的绝缘水平。 工频高压试验
15、的基本接线图 以试验变压器或其串级装置作为主设备的工频高压 试验（包括耐压试验）的基本接线如下图所示。试验变 压器的输出电压必须能在很大的范围内均匀地加以调节 ，所以它的低压绕组应由一调压器来供电。 工频高压试验的基木接线图 AV一调压器 PV1一低压侧电压表 T一工频高压装置 R1一变压器保护电阻 TO一被测试品 R2一测量球隙保护电阻 PV2一高压静电电压表 F一测量球隙 Lf一Cf一谐波滤波器 l按规定的升压速度提升作用在被测试品TO上的电压 ，直到等于所需的试验电压U为止，这时开始计算时 间。 l为了让有缺陷的试品绝缘来得及发展局部放电或完 全击穿，达到U后还要保持一段时间，一般取一分
16、钟 。 l如果在此期间没有发现绝缘击穿或局部损伤（可通 过声响、分解出气体、冒烟、电压表指针剧烈摆动、 电流表指示急剧增大等异常现象作出判断）的情况， 即可认为该试品的工频耐压试验合格通过。 工频高压试验的实施方法 2 直流高电压试验 l 被试品的电容量很大的场合（例如长电缆段、电力 电容器等），用工频给交流高电压进行绝缘试验时会 出现很大的电容电流，要求试验装置具有很大的容量 ，很难做到。这时用直流高电压试验来代替工频高电 压试验。 l 直流输电工程的增多促使直流高电压试验的广泛应 用。 l 直流高电压在其他科技领域也有厂泛的应用，其 中包括静电喷漆、静电纺织、静电除尘、X射线发生 器、等离子体加速以及原子核物理研究中都使用直流 高压作为电源。 直流高电压的产生 l将工频高电压经高压整流器而变换成直流高电压。 l利用倍压整流原理制成的直流高压串级装置（或称 串级直流高压发生器)能产生出更高的直流试验电压 直流高压试验的基本接线 若高压静电电压表PV2 量程不够,可改为球隙 、高
