第一篇：高电压论文

摘要

从高导热、耐高温、环保型、纳米颗粒改性等方面对国内外耐高压绝缘材料的研究现状和进展进行了综述。高导热、耐高温绝缘材料方面国外多家知名公司保持着领先优势，国内虽取得较多的成果，其产品仅适用于中小型高温电机，不能满足高压大电机的使用要求。环保型绝缘材料方面，通过提高绝缘漆中的固体含量和降低粘度，减少有毒溶剂的含量，或用无毒溶剂及水代替，以达到环保要求。生物可降解绝缘材料及环境降解绝缘材料的可行性方面也进行了探索性试验。利用无机纳米粒子改性电气绝缘材料，不但能大幅度提高绝缘材料耐压和耐电晕等方面的性能，还提高了电机的使用寿命。关键词：高导热；耐热；纳米改性；环保；绝缘材料

目录

摘要................................................................................................-12 高导热绝缘材料........................................................................-44 环保型绝缘材料........................................................................-9111315前言

随着我国经济的迅速发展，能源需求不断增加。2005年我国人均年发电量为1897度，到2007年增长为2512度。2008年受国际金融危机的影响，我国的经济发展速度有所降低，但是能源需求仍在增长，人均年发电量增加到2631度。而发达国家入均年发电量一直在6 600-15 000度之间。我国与发达国家相比，还有很大的差距，装机容量仍有很大的发展空间。原电力部计划司司长吴敬儒预计，到2015年我国人均年发电量将达4 153度，进一步接近发达国家的水平。

尽管我国水电百万千瓦级机组的制造水平已居世界领先地位，但是发电机需要的具有良好热态机械强度、高云母含量、较高耐热性和导热性的主绝缘材料仍需进一步研发。在开发新型绝缘材料的同时，机成为目前研究和应用的热点产品。济南发电设备厂2008年制备了国内最大容量的330 Mw 空冷汽轮发电机u1。哈电公司采用新的全空冷技术，制备了三峡700 Mw 水轮发电机，填补了大容量空冷水轮发电机国内制备空白，达到了世界先进水平。目前，哈电公司正在研制的350 Mw 空冷汽轮发电机，是目前国内最大容量的空冷型汽轮发电机。

为了提高空冷发电机的容量和工作效率，高导热的绝缘体系逐步发展起来 l。因为线棒中没有冷却回路，省却了相关的辅助设备，电机的可靠性和维护性得到提高。使用高导热的绝缘体系，简化了冷却系统，减少了损耗，发电机的效率得到提高。电机定子线棒的高导热绝缘体系由高导热的丝包电磁线、高导热的主绝缘材料、槽内绝缘和固定绝缘等组成。日本日立公司、瑞士依索拉公司、德国西门子公司及美国杜邦公司等国际知名企业在研制高导热材料方面保持着领先优势。

国内高导热主绝缘材料的研究历史很短，1997年桂林电器科学研究所、哈尔滨大电机研究所、哈尔滨绝缘材料厂和哈尔滨理工大学开始联合立项研究。研究的重点方向是高导热多胶粉云母带和高导热半导体填充胶。虽然在研制过程中遇到很多困难，没有达到实用的程度，但是为今后研究和使用高导热绝缘材料奠定了基础。国外研究起源于20世纪80年代。当时大部分的高导热绝缘材料研究，还仅限于复合材料范围内，即高导热陶瓷材料和高分子绝缘材料的共混复合，所得材料的导热系数不高，导热绝缘高分子复合材料在导热机理

中，将继续进行高导热绝缘技术研究和推广应用。高导热绝缘材料已成为现代电机技术研究的重点方向之一。耐热绝缘材料

耐热绝缘材料对各种电机实现小型化、大容量化有重要意义，是现代绝缘材料产品的重点发展方向之一。新型耐高温无溶剂漆主要包括有机硅类、环氧类、聚酰亚胺类、二苯醚类、聚酯酰亚胺类、不饱和聚酯类等，每种材料都有各自的优缺点，而且其它方向也有新产品相继问世。

我国在耐高温无溶剂漆方面一直在做研究工作。陈月辉等[141以甲氧基二苯醚和乙酰苯胺为原料，合成一种新型的苯胺二苯醚树酯，并与环氧树脂共聚，共聚物的热分解温度可达365．25℃，温度指数为187．14，可作为耐高温绝缘材料应用于电机电器领域。俞翔霄等u 研究了环氧改性耐热聚酯无溶剂漆，将聚酯无溶剂漆的耐热等级提高到H级。张建华n 荆用有机硅预聚体与不饱和聚酯进行缩合反应，制备了有机硅改性不饱和聚酯树脂，并以其为基体制备了性能优良的H级无溶剂浸渍漆。文清云等研制了一种改性环氧类的H级无溶剂浸渍树脂，该浸渍树脂与环氧类少胶云母带有良好的VPI配套性、不含易挥发性成份、具有良好的贮存稳定性，适用于特种电机H级绝缘的VPI处理工艺。李强军等 制得一种亚胺改性不饱和耐热聚酯H级无溶剂浸渍漆，具有良好的贮存稳定性、耐高温、介质损耗因数低和分子量分布窄等特点。无溶剂有机硅浸渍漆是一种高性能

氧桐马玻璃粉云母带，其耐热等级已达F级的要求但。但双酚A型环氧树脂，其分子链具有一定的柔顺性，使环氧恫马绝缘体系达不到H级绝缘耐热要求，热稳定性离散度大。在提高环氧树脂型胶粘剂性能的同时，可以通过引入耐热性基团，开发一种具有高耐热性的树脂。另外还可以开发非环氧型胶粘剂，比如高性能聚酯树脂、聚酰亚胺树脂、有机硅树脂等耐热胶粘剂，使胶粘剂形成多品种共存的局面。

制备大容量百万机组是今后发展趋势，当前发电机工作的电压等级已提高到26 kv、容量增大到百万千瓦以上，使得电机在工作时放出的热量大幅度增加，因此必须提高绝缘材料的耐热等级才能保证电机的正常使用。环保型绝缘材料

绝缘材料中的有害物质，在制造、检测、安装及维护过程中对人员的身体健康有相当大的危害。欧盟2002年颁布了《电器与电子设备废料指令》(WasteElectrical and Electronic Equipment Directive，WEEE)和《电器与电子设备所含有毒物质限制指令》(The Restriction of the Use of Certain Haz—ardous Substances in Electrical and ElectronicEquipment，RolS)指令。为此，绝缘材料行业开发少、无污染和资源保护型的高环境性能绝缘材料已成当务之急。

制备电磁线所用的绝缘漆中，绝大部分用的是甲酚和二甲苯等有毒溶剂，这些有机溶剂毒性较大，目前试制开发低毒或无毒溶剂，温度的升高而减小，表明在高温下PI A绝缘性能较差。目前生物可降解聚合物作为高电压绝缘材料的研究工作还处于探索阶段。

聚合物的老化降解和聚合物的稳定性有直接关系。聚合物的老化降解缩短塑料的使用寿命，为防止聚合物老化，以制得高稳定性的聚合物材料，目前各国的科学家利用聚合物的老化降解行为竞相开发环境降解塑料。2008年西门子能源(SiemensEnergy)为德国电力公司(Energie Baden—Wfirttemberg，EnBW)开发出采用植物油为绝缘液的变压器。这种绝缘液体不仅能完全降解，而且与常用矿物油相比易燃性大幅降低。而以前采用的矿物油，虽然具有较高的热导性能，但是易燃且不易降解。西门子开发的变压器，采用了由天然酯类液体构成的绝缘液，绝缘液的燃点高并且可完全降解，不会对水造成任何污染，因此新型的绝缘液是环保型材料。

虽然绝缘材料行业的产量、质量逐年提高，环保型、改进型绝缘材料产品层出不穷，但环保型绝缘材料的开发和应用仍存在不少问题。因此以绿色设计概念指导我国绝缘材料的发展方向，提高国产绝缘材料的国际竞争力，同时保护并改善我们的生存环境，是一项艰巨的任务。纳米改性绝缘材料

利用无机纳米粒子改性有机聚合物，已成电气绝缘领域的一个非常重要的方向。纳米添加物自身具有大的比表面积、大的表面能、量子尺寸效应，赋于复合物优异性能，特别是在力学性能、导热

在环氧树脂中得到了均匀分散，解决了纳米陶瓷颗粒在树脂中的沉降问题。

哈尔滨工业大学研究了有机一无机杂化纳米颗粒多面体低聚倍半硅氧烷(Polyhedral OligomericSilsesquioxane，Poss)，POSS是将无机元素以化学键形式引入有机基团中，形成空间笼型结构基团。笼型基团的尺寸在纳米范围内，无机元素在POSS基团中的比例较大，将无机物的一些特性引入有机物中，提高了有机物的耐热性、耐腐蚀性、耐老化性、耐候性等性能。该课题组利用POSS基团改性环氧树脂，提高了环氧体系的耐热性，耐热温度达193℃。这种有机一无机杂化方法提供了一个科研思路，将无机元素以键合方式引入有机物中，不但避免了纳米粉体团聚的问题，还可以针对性的改性有机物的性能，比如击穿性能、耐电晕性能、耐电树枝老化性能、局放性能、介电常数和介质损耗性能、空间电荷分布性能等。

结束语

为满足节约资源、保护生态环境的要求，发电机额定容量、额定电压向更高等级发展，对绝缘结构设计合理性和可靠性要求更高，因此需要开发高性能绝缘材料，以满足大型高压发电机绝缘技术发展的需要。

(1)国内研制的大型高压电机用高导热云母带一直没有进展，主要原因是高导热填料占了云母粉的份量，使多胶高导热粉云母带的击穿场强和电老化寿命降低。因此高导热云母带的发展方向，一是降

参考文献

[1] 陈楠．大容量空冷汽轮发电机绝缘结构的设计与应用． 2009 [2] 李耀星．高压电机主绝缘材料的发展现状及“十五”规划设想电工材料.2007，516-

第二篇：高电压论文

高电压设备

1.学习本课程的意义和目的

通过学习这门课程，让我了解了这些电力设备（包括变压器、高压断路器、隔离开关、互感器、避雷器、绝缘子、电力电缆、电力电容器）的基本构造、工作原理及应用范围，各种高压电力设备的运行维护；配、用电设备的接地保护。学习这门课程的意义在于我们工作时可以使我们不再对这些电力设备陌生，可以更好的指导我们的工作，有利于我们在工作中的发展。2.本课程学习的内容 2.1 电力系统概述 2.1.1 电力系统构成

电力系统的构成：电力流、信息流、货币流。2.1.2 电力系统的额定电压

额定电压是能使电气设备长期运行在经济效果最好的电压，它是国家根据国民经济发展的需要，电力工业的水平和发展趋势，经全面技术经济分析后确定的。

确定额定电压的原则：

（1）线路（电网）额定电压 = 用电设备额定电压

（2）发电机额定电压 = 105%线路额定电压

（3）升压变压器额定电压：

一次侧 = 线路额定电压 = 发电机额定电压(与发电机相联：105%）

二次侧 = 110%线路额定电压

（4）降压变压器额定电压：

一次侧 = 线路额定电压

二次侧 = 110%（或105%）线路额定电压 2.1.3 电力网常用的主要电气设备

电力网中常用的电力设备有变压器，高压断路器，高压隔离开关，高压负荷开关，高压熔断器，互感器，避雷器，高压开关柜，低压电气设备。2.2 互感器

2.2.1 互感器的作用及工作特性

互感器的作用：

（1）将一次回路的高电压和大电流变为二次回路的标准值。（2）使低电压的二次系统与高电压的一次系统实施电气隔离，且互感器二次侧接地，保证了人身和设备的安全。

（3）取得零序电流、电压分量供反应接地故障的继电保护装置使用。

互感器的工作特性包括电流互感器的工作特性及电压互感器的工作特性。

2.2.2 电流互感器

按用途分：测量用电流互感器和保护用电流互感器。

电流互感器使用注意事项：

（1）电流互感器在工作时其二次侧不得开路。

（2)电流互感器的二次侧有一端必须接地。

(3)电流互感器在连接时，要注意其端子的极性。2.2.3 电压互感器

分为电磁式电压互感器和电容式电压互感器。

为了达到安全和准确测量的目的，使用电压互感器必须注意以下事项：

（1)按要求的相序进行接线，防止接错极性，否则将引起某一相电压升高压 √3 倍。

（2)电压互感器二次侧应可靠接地，以防止电压互感器一、二次之间绝缘击穿，高电压窜入低压侧造成人身伤亡或设备损坏。2.3 高压开关电器 2.3.1 高压开关概述

开关电器是发电厂、变电所以及各类配电装置中不可缺少的电气设备，它们的作用是：

（1）正常工作情况下可靠地接通或断开电路；

（2）在改变运行方式时进行切换操作；

（3）当系统中发生故障时迅速切除故障部分，以保证非故障部分的正常运行；

（4）设备检修时隔离带电部分，以保证工作人员的安全。2.3.2 高压断路器

它在电网中的作用有两方面：

第一，是控制作用，即根据电力系统的运行要求，接通或断开工作电路； 第二，是保护作用，当系统中发生故障时，在继电保护装置的作用下，断路器自动断开故障部分，以保证系统中无故障部分的正常运行。

2.3.3 隔离开关

高压隔离开关的作用是隔离电源，倒闸操作，接通和断开小电流电路。

2.3.4 高压熔断器

作用：它串联在电路中，当电路发生短路或过负荷时，熔体熔断，切断故障电路使电气设备免遭损坏，并维持电力系统其余部分的正常工作。

2.3.5 高压负荷开关

高压负荷开关的分类：

（1）按使用地点分为户内型和户外型。

（2）按灭弧方式的不同，可以分为产气式、压气式、压缩空气式、油浸式、真空式、SF6式等，近年来，真空式发展很快，在配电网中得到了广泛应用。

（3）按是否带熔断器可分为带熔断器和不带熔断器。2.3.6 自动重合器

重合器是一种自身具有控制和保护功能的开关设备。自动重合器的操作顺序：分—合分—合分—合分 重合器有单相、三相两类。2.4 电力变压器

2.4.1 变压器的工作原理及分类

电磁感应原理制成的电气设备，具有变换电压、变换电流和变换阻抗的作用。大型变压器大多为油浸式变压器，它是由铁心、绕组、油箱、绝缘套管、出线装置、冷却装置和保护装置等部分组成。

按绕组形式分：双绕组变压器、三绕组变压器、自耦变压器等。按相数分：单相变压器和三相变压器等。

按冷却方式分：为油浸式变压器和干式变压器等。2.4.2 电力变压器的构造

主要组成部分有绕组、铁心、油箱、套管、变压器油及冷却装置等。

2.5 电力电容器和电抗器 2.5.1 电力电容器 电力电容器的种类有并联电容器，串联电容器，耦合电容器，均压电容器，脉冲电容器。2.5.2 电抗器

电抗器在电力系统中的作用有：电力系统中所采取的电抗器,常见的有串联电抗器和并联电抗器。2.6 避雷器

2.6.1 雷击故障及防雷措施

线路遭受雷击的形式：感应雷，直击雷。雷击对线路的危害：

（（2）雷击导线引起绝缘闪络，造成单相接地或相间适中短路，其短路电流可能把导线、金具、接地引下线烧伤甚至烧断。其烧伤的严重程度取决于短路功率及其作用的持续时间。

（3）架空地线档中落雷时，在与放电通道相连的那部分地线上，有可能灼伤、断股、强度降低，以致断地线。

（4）当线路遭受雷击时，由于导线、地线上的电压很高，还可能把交叉跨越的间隙或者杆塔上的间隙击穿。

防雷保护措施：

（1）避雷线—防止线路遭受直击雷，引雷入地；

（2）改善线路的接地或加强线路的绝缘—保证地线遭雷击后不引起间隙击穿而使绝缘闪络；

（3）减小线路绝缘上的工频电场强度或采用中性点非直接接地系统—保证即使线路绝缘受冲击发生闪络，也不至于变为两相短路或跳闸。

（4）采用自动重合闸或采用双回路或环网供电—保证即使线路跳闸也不至于中断供电。2.6.2 避雷器的分类

分为阀型；放电间隙型；高通滤波型；半导体型。

根据用途分为两大类，即电力避雷器和电信避雷器。2.7 绝缘子

2.7.1 绝缘子的作用,类别及材料

绝缘子的作用

绝缘子俗称为绝缘瓷瓶,它广泛地应用在发电厂和变电所的配电装置、变压器、各种电器以及输电线之中，用来支持和固定裸载流导体，并使裸导体与地绝缘,或者用于使装置和电气设备中处在不同电位的载流导体间相互绝缘。因此,要求绝缘子必须具有足够的电气绝缘强度、机械强度、耐热性和防潮性等等。

绝缘子的分类：针式绝缘子，蝴蝶式绝缘子，悬式绝缘子，棒式绝缘子和瓷横担，复合绝缘子，支柱绝缘子和穿墙套管。2.8 配用电设备接地 2.8.1 接地体与接地线

接地体有自然接地体、人工接地体，垂直埋设、水平埋设。

接地线：接地干线和接地支线；自然接地线和人工接地线。2.8.2 接地的一般要求

（1）所有的电气设备都应采用接地或接零。设计中应首先考虑自然接地。输送易燃易爆物质的金属管道不能做接地体

（2）在允许不同的电气设备使用一个总的接地装置时，其接地电阻值应满足其中最小值的要求。

（3）接地极与独立避雷针接地极之间的地下距离不应小于3M（4）防雷保护的接地装置可与一般电气设备的接地装置相连接，并与埋地金属管道相互连接。

（5）专用电气设备的接地应与其他设备的接地以及防雷接地分开，并应单独设置接地装置。

3.叙述两种设备的工作原理、功能、应用

高压熔断器的工作原理：当电路中发生过负荷或短路时，熔体被过负荷或短路电流加热，并在被保护设备的温度未达到破坏其绝缘之前熔断，使电路断开，设备得到了保护。

功能：熔断器是一种保护电器。它串联在电路中，当电路发生短路或过负荷时，熔体熔断，切断故障电路使电气设备免遭损坏，并维持电力系统其余部分的正常工作。

应用：主要应用在电力线路和变压器，互感器上，用于短路保护。

变压器的工作原理：当原线圈(就是本来就有电的那组线圈)中的电流增大时，这个线圈在铁芯中产生的磁场也增强(磁场的方向可以用右手螺旋定则来判断)，这时，在副线圈(就是原本没有通电的那组线圈)上就要产生感应电流，感应电流的方向与原线圈中的电流方向相反(这样的结果是副线圈中的电流产生的磁场的方向与原线圈中的电流产生的磁场的方向相反)。当原线圈中的电流在减小时，电流在铁芯上产生的磁场也减弱，这时在副线圈中就产生了与原线圈电流方向相同的电流，这个电流在铁芯上产生的磁场方向与原线圈在铁芯中产生的磁场方向相同。如此变化下去，原线圈中由于电流的改变，就在副线圈中产生了电流。

功能：具有变换电压、变换电流和变换阻抗的作用。

应用：用于远距离输配电的电力变压器，用于局部照明和控制用的控制变压器，用于调节电压的自耦调压器，用于传递信号用的耦合变压器，测量用的仪用变压器，电加工用的电焊变压器等。4.学习本课程的收获

通过学习本课程，使我更加清楚的了解到各种电力设备（变压器，开关设备，互感器，避雷器，绝缘子，电力电容器，电抗器，配用电设备的接地保护等）的基本构造，工作原理及应用范围。有利于我们以后运行维护各种电力设备，使我们在工作中尽量减少犯错误的概率，拓宽了我们的知识面，增加了我们电力专业的知识。5.总结

通过学习本课程，使我系统的认识了各种电力设备，例如变压器，开关设备，互感器，避雷器，绝缘子，电力电容器，电抗器以及配用电设备的接地保护等电力设备。知道了它们的基本构造，外形，工作原理，功能，特性参数，配置原则及应用范围。可以使我们更清楚地掌握这些电力设备的运行规律，可以很快的判断出这些电力设备出现故障的原因，有利于我们以后运行维护它们。

参考文献：

1.孟遂民，孔伟.架空输电线路设计.中国电力出版社，2007.2.李林川，肖峻，张艳霞等.电力系统基础.科学出版社，2009.3.李光辉，江全才等.线路金具.湖北科学技术出版社，2008.4.李兴源等.高压直流输电系统.科学出版社，2010.

第三篇：高电压

一、填空（10分）

1、在极不均匀电场中，间隙完全被击穿之前，电极附近会发生 电晕，产生暗蓝色的晕光。

2、冲击电压分为 雷电冲击电压 和 操作冲击电压。

3、固体电介质的击穿有 电击穿、热击穿 和 电化学击穿 等形式。

4、某110KV电气设备从平原地区移至高原地区，其工频耐压水平将 下降。

5、在线路防雷设计时，110KV输电线路的保护角一般取 20º。

6、累暴日 是指一年中有雷暴的天数。

7、电压直角波经过串联电容后，波形将发生变化，变成 指数 波。

二、选择（10分）

1．解释电压较高、距离较长的间隙中的气体放电过程可用（B）。A．汤逊理论 B．流注理论 C．巴申定律 D．小桥理论

2．若固体电介质被击穿的时间很短、又无明显的温升，可判断是（C）。A．电化学击穿 B．热击穿 C．电击穿 D．各类击穿都有

3．下列试验中，属于破坏性试验的是（B）。A．绝缘电阻试验 B．冲击耐压试验 C．直流耐压试验 D．局部放电试验

4．输电线路的波阻抗的大小与线路的长度（C）。A．成正比 B．成反比 C．无关 D．不确定

5．下列不属于输电线路防雷措施的是（C）。A．架设避雷线 B．架设耦合地线

C．加设浪涌吸收器 D．装设自动重合闸

三、名词解释（15分）

1、自持放电和非自持放电

答：必须借助外力因素才能维持的放电称为非自持放电

不需其他任何加外电离因素而仅由电场的作用就能自行维持的放电称为自持放电。

2、介质损失角正切

答：电流与电压的夹角 是功率因数角，令功率因数角的余角为δ，显然是中的有功分量，其越大，说明介质损耗越大，因此δ角的大小可以反映介质损耗的大小。于是把δ角定义为介质损耗角。

3、吸收比和极化指数

答：加压60秒的绝缘电阻与加压15秒的绝缘电阻的比值为吸收比。加压10分钟的绝缘电阻与加压1分钟的绝缘电阻的比值为极化指数。

4、反击和绕击

答：雷击线路杆塔顶部时，由于塔顶电位与导线电位相差很大，可能引起绝缘子串的闪络，即发生反击。

雷电绕过避雷线击于导线，直接在导线上引起过电压，称为绕击。

5、保护角

答：保护角是指避雷线与所保护的外侧导线之间的连线与经过避雷线的铅垂线之间的夹角。

四、简答：（45分）

1、简述汤逊理论和流注理论的异同点，并说明各自的适用范围。答：汤逊理论和流注理论都是解释均匀电场的气体放电理论。

前者适用于均匀电场、低气压、短间隙的条件下；后者适用于均匀电场、高气压、长间隙的条件下。

不同点：（1）放电外形 流注放电是具有通道形式的。根据汤逊理论，气体放电应在整个间隙中均匀连续地发展。

（2）放电时间 根据流注理论，二次电子崩的起始电子由光电离形成，而光子的速度远比电子的大，二次电子崩又是在加强了的电场中，所以流注发展更迅速，击穿时间比由汤逊理论推算的小得多。

（3）阴极材料的影响 根据流注理论，大气条件下气体放电的发展不是依靠正离子使阴极表面电离形成的二次电子维持的，而是靠空间光电离产生电子维持的，故阴极材料对气体击穿电压没有影响。根据汤逊理论，阴极材料的性质在击穿过程中应起一定作用。实验表明，低气压下阴极材料对击穿电压有一定影响。

2、试解释沿面闪络电压明显低于纯空气间隙的击穿电压的原因。

答：当两电极间的电压逐渐升高时，放电总是发生在沿固体介质的表面上，此时的沿面闪络电压已比纯空气间隙的击穿电压低很多，其原因是原先的均匀电场发生了畸变。产生这种情况的原因有：

（1）固体介质表面不是绝对光滑，存在一定的粗糙程度，这使得表面电场分布发生畸变。（2）固体介质表面电阻不可能完全均匀，各处表面电阻不相同。（3）固体介质与空气有接触的情况。（4）固体介质与电极有接触的状况。

3、固体电介质的电击穿和热击穿有什么区别？

答：固体电介质的电击穿过程与气体放电中的汤逊理论及液体的电击穿理论相似，是以考虑在固体电介质中发生碰撞电离为基础的，不考虑由边缘效应、介质劣化等原因引起的击穿。电击穿的特点是：电压作用时间短，击穿电压高，击穿电压与环境温度无关，与电场均匀程度有密切关系，与电压作用时间关系很小。

电介质的热击穿是由介质内部的热不平衡过程所造成的。热击穿的特点是：击穿电压随环境温度的升高按指数规律降低；击穿电压与散热条件有关，如介质厚度大，则散热困难，因此击穿电压并不随介质厚度成正比增加；当电压频率增大时，击穿电压将下降；击穿电压与电压作用时间有关。

4、在测试电气设备的介质损失角正切值时什么时候用正接线，什么时候用反接线；正接线和反接线各有什么特点？

答：使用西林电桥的正接线时，高压西林电桥的高压桥臂的阻抗比对应的低压臂阻抗大得多，所以电桥上施加的电压绝大部分都降落在高压桥臂上，只要把试品和标准电容器放在高压保护区，用屏蔽线从其低压端连接到低压桥臂上，则在低压桥臂上调节R3和C4就很安全，而且测量准确度较高。但这种方法要求被试品高低压端均对地 绝缘。

使用反接线时，即将R3和C4接在高压端，由于R3和C4处于高电位。桥体位于高压侧，抗干扰能力和准确度都不如正接线。现场试验通常采用反接线试验方法。

5、局部放电是怎样产生的？在电力系统中常用什么方法进行测量,为什么？

答：杂质存在导致电场分布不均匀，电压U达到一定值时，会首先在气泡或杂质中产生放电，既局部放电。

局部放电的检测方法：

①直接用局部放电检测仪进行测量，用专用的无晕电源设备。

②油色谱分析：主要是检测绝缘油中乙炔气体的含量。

6、测试电容量较大的被试品的绝缘电阻时如何防止被试品反放电烧坏兆欧表？为什么要对被试品充分放电？

答：测试电容量较大的被试品的绝缘电阻时一定要在停止摇动兆欧表之前，先解开被试品的接线。

电容量较大的被试品在测完接地电阻时，根据电容充放电的原理，往往会带上大量的电荷，所以必须对其充分放电。

7、测量电气设备的介损tgδ能发现什么缺陷？不能发现什么缺陷？在测试时要注意什么？ 答：能发现的缺陷：

（1）绝缘体受潮，绝缘老化；（2）贯穿性缺陷；（3）分布式缺陷；（4）小型设备集中性缺陷

不能发现的缺陷：

大型设备的局部性缺陷可能被掩盖，所以现场仍要做分解试验。在测试时要注意：

（1）必须有良好的接地；

（2）反接线要注意引线的悬空处理；

（3）被试品表面要擦拭干净；

（4）能做分解试验的要尽量做分解试验。

8、输电线路遭受雷击发生跳闸需要满足的两个条件，并解释建弧率的概念。

答：输电线路遭受雷击发生跳闸需要满足两个条件。首先是直击线路的雷电流超过线路的耐雷水平，线路绝缘将发生冲击闪络。但是它的持续时间只有几十微秒，线路开关还来不及跳闸，因此必须满足第二个条件——冲击电弧转化为稳定的工频电弧，才能导致线路跳闸。

冲击闪络转化为稳定的工频电弧的概率，称为建弧率。

9、ZnO避雷器的主要优点。

答：与普通阀型避雷器相比，ZnO避雷器具有优越的保护性能。

（1）无间隙。在正常工作电压下，ZnO电阻片相当于一绝缘体，工作电压不会使ZnO电阻片烧坏，因此可以不用串联火花间隙。

（1）无续流。当电网中出现过电压时，通过避雷器的电流增大，ZnO电阻片上的残压受其良好的非线性特性控制；当过电压作用结束后，ZnO电阻片又恢复绝缘体状态，续流仅为微安级，实际上可认为无续流。

（2）电气设备所受过电压能量可以降低。虽然在10kA雷电流下的残压值ZnO避雷器与SiC避雷器相同，但由于后者只在串联火花间隙放电后才有电流流过，而前者在整个过电压过程中都有电流流过，因此降低了作用在变电站电气设备上的过电压幅值。

（3）通流容量大。ZnO避雷器的通流能力，完全不受串联间隙被灼伤的制约，仅与阀片本身的通流能力有关。

（4）易于制成直流避雷器。因为直流续流不象工频续流一样存在自然零点，所以直流避雷器如用串联间隙就难以灭弧。ZnO避雷器没有串联间隙，所以易于制成直流避雷器。

五、计算（20分）

1、直流电源合闸于空载线路的波过程。如图8－9所示，线路长度为l，t＝0时合闸于电压为U0的直流电源，求线路末端B点电压随时间的变化。

解 合闸后，从t＝0开始，电源电压U0自线路首端A点向线路末端B点传播，传播速度为，自A点传播到B点的时间设为t，设线路波阻抗为Z。（1）当0< t < t 时，线路上只有前行的电压波和前行的电流波。

（2）当t ＝t 时，波到达开路的末端B点，电压波和电流波分别发生正全反射和负全反射，形成反行的电压波和电流波。此反射波将于t ＝2t 时到达A点。9（3）当t ≤ t <2t 时，线路上各点电压由u1q 和u1 f 叠加而成，电流由i1q 和i1f 叠加而成。

（4）当t ＝2t 时，反行波u1 f 到达线路的首端A点，迫使A点的电压上升为2U0。但由电源边界条件所决定的A点电压又必须为U0。因此反行波u1 f 到达A点的结果是使电源发出另一个幅值为一U0的前行波电压来保持A点的电压为U0，即在t ＝2t 之后，有一新的前行电压波自A点向B点行进，同时产生新的前行电流波。

（5）在2t≤ t <3t 时，线路上各点的电压由u1q、u1 f 和u2q 叠加而成，线路上各点的电流由i1q、i1f 和i2q 叠加而成。

（6）当t ＝3t 时，新的前行波到达B点，电压波和电流波分别发生正全反射和负全反射，形成新的反行电压波和电流波。此反射波将于t ＝4t 时到达A点。当3t ≤ t <4t 时，线路上各点电压由u1q、u1f、u2q 和u2f 叠加而成，电流由i1q、i1f、i2q和i2f 叠加而成。（7）当t ＝4t 时，反行波u2f 到达线路的首端A点，迫使A点的电压下降为0。但由电源边界条件所决定的A点电压又必须为U0。因此反行波u2f 到达A点的结果是使电源发出另一个幅值为U0的前行波电压来保持A点的电压为U0，从而开始重复图8－9（a）所示的新的波过程。

空载线路末端波形

如此反复往返传播，根据所有前行反行波叠加的结果，可以得到如图8－10所示线路末端B点电压的电压随时间变化的曲线。

2、某油罐直径为10m，高10米，现采用单根避雷针进行保护，避雷针距离油罐壁为5m，请问避雷针的高度应是多少？ 解：根据题意可知：hx=10m, rx=10+5=15 m , 求h=?

当hx≥h 时，有 rx=（h-hx）p 15=(h-10)×1 解得： h=25m

因为h=25m时不满足hx≥h，所以应按hx＜h算 rx=(1.5h-2hx)p 15=(1.5h-2hx)×1 解得：h=23.3m

所以避雷针的高度至少应是23.3m.。

第四篇：高电压教案

1、小桥理论：工程用液体电介质中含有气体、水分和聚合物等杂质，这些杂质的介电常数和电导与油本身的响应参数不相同，这就必然会在这些杂质附近造成局部强电场。在电场力的作用下，这些杂质很容易沿电场方向极化定向，并排列称杂质小桥，如果杂质小桥贯穿于两电极之间，由于组成小桥的纤维及水分的电导较大，发热增加，促使水分汽化，形成气泡小桥连通两级，导致油的击穿。即使杂质小桥尚未贯通两级，但在各段杂质小桥的端头，其电场强度也会增大很多，使该处的油发生电离而分解出气体，使小桥中气泡增多，促使电离过程增强，最终也将出现气泡小桥连通两级而使油击穿。由于这种击穿依赖于小桥的形成，所以也称此为解释变压器油热击穿的所谓小桥理论。

2、采用极间障：在油间隙中也可以设置极间障来提高油隙的击穿电压。用电工厚纸板或胶布层压板做成，形状可以使平板或圆通，厚度通常为2~7mm。作用：阻隔杂质小桥的形成；在不均匀电场中利用极间障一侧所聚集的均匀分布的空间电荷使极间障另一侧油隙中的电场变得比较均匀，从而提高油隙的击穿电压。

2、提高气隙击穿电压的方法：改善电场分布；采用绝缘屏障；采用高气压；采用高抗电强度的气体；采用高真空。在气隙中放置形状适当、位置合适、能有效阻拦带电粒子运动的绝缘屏障能有效地提高气隙的击穿电压。在棒板间隙中放置一块与电场力线相垂直的薄片固体绝缘屏障，则棒极附近由电晕放电产生的与棒极同号的空间电荷在向板极方向运动中即被屏障所阻拦而聚集其上，并由于同性电荷之间的相斥力使其比较均匀地分布在屏障上，这些空间电荷削弱了棒极与屏障间的电场，提高了其抗电强度，这时虽然屏障与板极之间的电场强度增大了，但其间的电场已变得接近于两平行板间的均匀电场，因此提高了其抗电强度，使整个气隙的击穿电压得到提高。带有绝缘屏障的气隙的击穿电压与屏障的位置有很大关系。屏障与棒极距离等于气隙距离的1/5-1/6时击穿电压提高得最多。当棒极为正时可达无屏障时的2~3倍，但棒极为负时只能略微提高气隙的击穿电压，而且棒极为负时屏障远离棒极，击穿电压反而会比无屏障时还要低。由于聚集在屏障上的负离子一方面使部分电场变得均匀，聚集状态的负离子形成的空间电荷又有加强与板极间电场的作用，而当屏障离棒极较远时，后一种作用占优势的缘故。屏障在均匀或稍不均匀电场的场合就难以发挥作用了。

3、正极性负极性：极不均匀电场中的放电存在着明显的极性效应。当棒极为正极性时，在电场强度最大的棒极附近首先形成电子崩，电子崩的电子迅速进入棒极，留下来的正空间电荷则削弱棒极附近的电场，从而使电晕起始电压有所提高，然而正空间电荷却加强了正离子外部空间的电场，当电压进一步提高，随着电晕放电区域的扩展，强电场区亦将逐渐向板极方向推进，与板极之间的电场进一步加强，一些电子崩形成流注，并向间隙深处迅速发展。因此，棒板间隙的正极性击穿电压较低，而其电晕起始电压相对较高。

当棒极为负极性时，这是电子崩将由棒极表面出发向外发展，电子崩中电子向板极运动，直流在棒极附近的争空间电荷虽然加强了棒极表面附近的电场，但却削弱了外面空间朝向板极方向的电场，使电晕区不易向外扩展，放电发展比较困难，因此棒板间隙的击穿电压较高。然而，由于正空间电荷加强了棒极表面附近的电场，所以棒板间隙的电晕起始电压相对较低。4、11-6公式解释：取变压器的冲击耐压强度为Uj，可求出避雷器与变压器的最大允许电气距离，即避雷器的保护距离lm为Lm=Uj-U5/2a’ a’=a/v, a’是电压沿导线升高的空间陡度。作用在变压器上的电压为入射电压与反射电压之和，即uT(t)=2at，其陡度为2a。变压器上的最大电压将比避雷器的放电电压高出一个ΔU=2al/v。避雷器至变压器的最大允许电气距离lm决定于来波陡度a’，同时也与避雷器的残压U5有关，如果流经避雷器的雷电流过大，则残压过高，将对电气设备造成危害，因此，变电站的防雷要求限制侵入波的陡度a’，同时还必须限制流进避雷器的雷电流幅值。第一章 电介质的基本电气特性

1、绝缘材料：即在高电压工程中所用的各种电介质，又称绝缘介质。绝缘的作用：是将不同电位的导体以及导体与地之间分隔开来，从而保持各自的电位。

2、电介质的基本电气特性：极化特性，电导特性，损耗特性，击穿特性。它们的基本参数分别是相对介电常数ε，电导率γ，介质损耗因数tgδ，击穿电场强度Eb。

3、电介质的极化：在外电场的作用下，电介质中的正、负电荷将沿着电场方向作有限的位移或者转向，从而形成电矩的现象。

4、极化的基本形式：电子式极化，离子式极化，偶极子式极化，空间电荷极化，夹层极化。

5、吸收现象：直流电压U加在固体电介质时，通过电介质中的电流将随着时间而衰减，最终达到某一稳定值的现象。

6、电介质的电导是离子式电导，其电导随着温度的上升而上升；金属的电导是电子式电导，其电导随着温度的上升而下降。

7、电介质的电导在工程实际中的意义：(1)在绝缘预防性试验中，通过测量绝缘电阻和泄露电流来反映绝缘的电导特性，以判断绝缘是否受潮或存在其他劣化现象。(2)对于串联的多层电介质的绝缘结构，在直流电压下的稳态电压分布与各层介质的电导成反比。(3)表面电阻对绝缘电阻的影响使人们注意到如何合理地利用表面电阻。

8、电介质的损耗：分电导损耗和极化损耗。极性液体介质tgδ随温度和频率变化的曲线就从这两个损耗上说。总趋势：先增大，后减小，最后再增大。其中电导损耗一直增大，极化损耗先增大，最后一直减小。

5、10-11的公式解释：I是雷电流幅值；Ri是杆塔冲击接地电阻；Lt是杆塔电感；B为分流系数；hg和hc为避雷器和导线悬挂的平均高度；U50%为线路绝缘的冲击耐压；k0为避雷线与导线间几何耦合系数。

雷击塔顶时，雷电流除经杆塔入地外，还有一部分电流经过避雷线由相邻杆塔入地。经杆塔入地的电流it与总雷电流i的比值称为分流系数B<1.设雷电流波前为斜角波，I/2.6即为波前的陡度。Utop=BI(Ri+Lt/2.6)。当塔顶电位为utop时，由于避雷线与塔顶相连，避雷器上电位也为utop。由于避雷线与导线间的耦合作用，导线上具有电位kutop。导线上还有感应过电压-ahc(1-hg/hc*k0)，其极性与雷电流相反。导线电位uc=kutop-ahc（1-hg/hc*k0）。导线上还有工作电压，但由于220kv以下线路，其值所占的比重不大，不考虑工作电压。所以横担电位Ua与导线电位Uc之差即为线路绝缘所承受的过电压幅值Uli。当线路绝缘上的电位差Uli大于或等于线路绝缘的冲击耐压U50%时，将发生绝缘子串的闪络。耐雷水平I1为

6、输电线路防雷有哪些基本措施：

1、架设避雷线.其主要作用是防止雷直击于导线,在雷击塔顶时起分流作用,可以减小塔顶电位,对导线有耦合作用,可以降低绝缘子串上的电压,对导线有屏蔽作用,可以降低导线上感应过电压②降低杆塔接地电阻.降低杆塔接地电阻是提高线路耐雷水平、降低雷击跳闸率的最经济而有效的措施③架设耦合地线。作用是连同避雷线一起来增大它们与导线间的耦合系数，增大杆塔向两侧的分流作用，使雷击杆塔时绝缘承受的过电压显著减小，从而提高线路的耐雷水平和降低雷击跳闸率④采用中性点非有效接地方式。这样可以使雷击引起的大多数单相接地故障自动消除，不造成雷击跳闸⑤加强线路绝缘。为了降低跳闸率，可采用在特高杆塔上增加绝缘子的片数。⑥采用不平衡绝缘方式。为了降低雷击时双回路同时跳闸的概率，采用通常的防雷措施无法满足要求时，使双回路的绝缘子片数有差异，雷击时，片数少的回路先闪络，闪络后的导线相当于耦合地线，增加了对另一回路导线的耦合作用，其耐雷水平提高，不致闪络，保证线路继续供电⑦装设自动重合闸。由于线路绝缘具有自恢复性能，安装自动重合闸装置对降低线路的雷击事故率有较好的效果⑧采用线路用避雷器。安装线路用避雷线后，当串联间隙放电后，由于非线性电阻的限流作用，通常能在四分之一周期内把工频电弧切断，断路器不必动作，因此可以减少雷击跳闸率。

第二章 气体放电的基本理论

1、气体中带电粒子产生和消失的形式：碰撞电离，光电离，热电离，表面电离。

2、气体去电离的基本形式：(1)带电粒子向电极定向运动并进入电极形成回路电流，从而减少了气体中的带电离子。(2)带电粒子的扩散。(3)带电粒子的复合。(4)吸附效应。将吸附效应也看做是一种去电离的因素是因为：吸附效应能有效地减少气体中的自由电子数目，从而对碰撞电离中最活跃的电子起到强烈的束缚作用，大大抑制了电离因素的发展。

3、汤逊放电实验的过程：(1)线性段oa(2)饱和段ab(3)电离段bc(4)自持放电段c点以后。

4、电子崩：指电子在电场作用下从阴极奔向阳极的过程中与中性分子碰撞发生电离，电离的结果产生出新的电子，新生电子又与初始电子一起继续参加碰撞电离，从而使气体中的电子数目由1变2，又由2变4急剧增加，这种迅猛的发展的碰撞电离过程犹如高山上发生的雪崩，因此被形象的称之为电子崩。

5、自持放电条件：γ（-1）≥1；巴申定律：Ub=f(pd)，假设d或者p任意一个不变，改变另外一个因素p或者d，都会导致气隙的击穿电压Ub增大。

6、流注理论与汤逊理论的不同：流注理论认为电子的碰撞电离和空间光电离是形成自持放电的主要因素，并特别强调空间电荷对电场的畸变作用；而汤逊理论则没有考虑放电本身所引发的空间光电离对放ed电过程的重要作用。

7、形成流注放电的条件：初始电子崩头部的空间电荷数量必须达到某一临界值，才能使电场得到足够的畸变和加强，并造成足够的空间光电离，一般认为当ad≈20即可满足条件。

8、极不均匀电场中气隙放电的重要特征：电场越不均匀，其电晕起始电压越低，击穿电压也越低。不均匀电场气隙的电晕起始电压低于其击穿电压。

9、极不均匀电场中气隙的极性效应：(1)正极性：电晕起始电压相对较高，击穿电压较低。(2)电晕起始电压相对较低，击穿电压较高。

第五篇：高电压名词解释

热游离：由气体的热状态引起的游离过程。巴申定律：当气体和电极材料一定时，气息的击穿电压是气体的相对密度和气隙D乘积的函数。

3自持放电：不需要外界游离因素，靠电场本身就能维持的放电。非自持放电：靠外界因素才能维持的放电。电晕放电：是极不均匀电场特有的一种自持放电形式.极性效应：对于电极形状不对称的不均匀电场气隙，如棒—板间隙，棒的极性不同时，间隙的起晕电压和击穿电压各不相同，这种现象叫做极性效应。统计时延：从电压达到Uo的瞬时起到间隙中形成第一个有效电子为止的时间 8放电时延：从第一个有效电子的瞬时起到间隙完全被击穿为止的时间。

9伏秒特性：对某一冲击电压波形，间隙的击穿电压和击穿时间的关系为伏秒特性。50%冲击放电电压：指多次施加某一波形和峰值一定的冲击电压波形时，间隙被击穿的概率为50%。

11累计效应：极不均匀电场中，当作用在固体介质上的电压为幅值较低或作用时间较短的冲击电压时，会在固体介质中形成局部或不完全击穿，这些不完全击穿施加一次击穿电压就向前延伸一步随着加压次数增加介质的击穿电压也随之下降。

12耐压试验：是指在绝缘上施加规定比工作电压高得多的试验电压，直接检验绝缘的耐受情况。

破坏性试验：耐压试验因所加的电压较高，可能是绝缘受到损伤，绝缘存在严重缺陷时还可能使绝缘发生击穿这类试验成为破坏性实验。

13非破坏性试验：绝缘特性试验因所加的电压较低，不会对绝缘造成损伤，故称为非破坏性试验。

14吸收比：是指被试品加压60秒时的绝缘电阻R与加压15秒的绝缘电阻R之比。15泄漏电流：被试品加较高直流电压时，其上所流过的电流。

16电容效应：因回路电流在漏抗上产生的电压降落后被试品上的电压方向相反，从而使被试品上的电压的大小高于电源电压的大小。

17地面落雷密度：指每个雷暴日每平方公里地面上的平均落雷次数。

18阀式避雷器的灭弧电压：指保证避雷器能够在工频续流第一次过零值时灭弧的条件下，允许加在避雷器上的最高工频电压。

19阀式避雷器的保护比：指避雷器的残压与灭弧电压之比。

氧化锌避雷器的额定电压：指避雷器两端之间允许施加的最大工频电压有效值。20感应雷过电压：是由雷击线路附近大地，由于电磁感应在导线上产生的过电压。21直击雷过电压：是指雷直接击中塔杆，壁雷线或导线引起的过电压。

22耐雷水平：雷击线路时线路绝缘不发生闪络的最大电流幅值。

23雷可以击跳闸率：被用作一个综合指标来衡量输电线路的防雷性能。

24建弧率：在线路冲击闪络的总次数中，可能转为稳定工频电弧的比例。

25操作过电压：所指的操作并非下移的开关倒闸操作，应理解为电网参数的突变，它可以因倒闸操作，也可以因故障而引起。

26内过电压倍数：它的父值大小与电网额定电压大致有一定比例关系，通常以系统的最高运行相电压幅值U为基准来计算过电压幅值的倍数K

27消弧线圈的补偿度：电感电流补偿电容电流的百分数称为消弧线圈的补偿度。