华北电力大学高电压考前总结

1、电介质的极化有四种基本形式:

电子位移极化极化机理：电子偏离轨道介质类型：所有介质建立极化时间：极短s极化程度影响因素：电场强度（有关）电源频率（无关）温度（无关）极化弹性：弹性消耗能量：无

离子位移极化极化机理：正负离子位移介质类型：离子性介质极化时间：极短，~s极化程度影响因素：电场强度（有关）电源频率（无关）温度（随温度升高而增加）极化弹性：弹性消耗能量：极微

转向极化极化机理：极性分子转向介质类型：偶极性及有离子弛豫性极化的离子性介2化时间：需时较长，1010s极化程度影响因素：电场强度（有关）

电源频率（有关）温度（温度较高时降低，低温段随温度增加）极化弹性：非弹性消耗能量：有

空间电荷极化极化机理：正负离子移动介质类型：含离子和杂质离子的介质

建立极化时间：很长极化程度影响因素：电场强度（有关）电源频率（低频下存在）温度（有关）极化弹性：非弹性消耗能量

2、相对介电常数：相对介电常数是反映电介质极化程度的物理量

3、气体相对介电常数：气体的介电常数随温度的升高略有减小，随压力的增大略有增加，但变化很小液体相对介电常数随温度及频变化的关系：（1）T不变f增大，r减小（2）f不变T升高，r先增（分子间黏附力↓）后减（热运动↑）固体相对介电常数较小类似液体规律

4、电介质电导与金属电导的本质区别：气体介质的电导是由电离出来的自由电子、正负离子在电场作用下移动而造成的。液体和固体介质的电导是由于介质的基本分子发生化学分解或热解离形成的带电质点沿电场方向移动造成的。它是离子式电导、即电解式电导，电导率很小电阻率很大。金属导体（自由电子）电子电导电导率很大

5、影响液体介质电导的因素温度温度升高时，液体介质的黏度降低，离子受电场力作用而移动时所受的阻力减小，离子的迁移率增大，使电导增大；另一方面，温度升高时，液体介质分子热离解度增加，这也使电导增大。电场强度指数规律增长固体包括温度、电场强度、杂质

6、在电场的作用下，电介质由于电导引起的损耗和有损极化（如偶极子极化、夹层极化等）引起的损耗，总称为电介质的损耗。

7、定义为介质损失角，是功率因数角的余角介质损失角正切值tg，如同r一样，取决于材料的特性，而与材料尺寸无关，可以方便地表示介质的品质tg=IR/IC8、介质损耗的意义：（1）设计绝缘结构时，应注意到绝缘材料的tg值。若tg过大会引起严重发热，使材料劣化，甚至可能导致热击穿

7、流注放电理论：认为电子碰撞电离及空间光电离是维持自持放电的主要因素，并强调了空间电荷畸变电场的作用。过程：电子崩阶段（空间电荷畸变外电场）流注阶段（光电离形成二次电子崩，等离子体）当电子崩走完整个间隙后，大密度的头部空间电荷大大加强了外部的电场，并向周围放射出大量光子。光子引起空间光电离，其中的光电子被主电子崩头部的正空间电荷所吸引，在受到畸变而加强了的电场中，造成了新的电子崩，称为二次电子崩。二次电子崩中的电子进入主电子崩头部的正空间电荷区（电场强度较小），大多形成负离子。大量的正、负带电质点构成了等离子体，这就是正流注流注通道导电性良好，其头部又是二次电子崩形成的正电荷，因此流注头部前方出现了很强的电场。流注头部的电离放射出大量光子，继续引起空间光电离。流注前方出现新的二次电子崩，它们被吸引向流注头部，延长了流注通道。流注不断向阴极推进，且随着流注接近阴极，其头部电场越来越强，因而其发展也越来越快。流注发展到阴极，间隙被导电良好的等离子通道所贯通，间隙的击穿完成，这个电压就是击穿电压

8、电晕：在极不均匀电场中，最大场强与平均场强相差甚大，以至当外加电压及平均场强还较低时，电极曲率较大处附近空间的局部场强已经很大，在这局部场强区中，产生强烈的电离，但由于离电极稍远处场强已大为减弱，所以此电离不可能扩展到很大，只能局限于此电极附近的场强范围内。伴随着电离而存在的复合和反激励，辐射出大量光子，使在黑暗中可以看到在该电极附近空间有蓝色的晕光，这就是电晕。产生条件：只有当极间距离对起晕电极表面最小曲率半径的比值大于一定值时，电晕放电才可能发生。

9、电晕发电效应：（1）伴随着电离、复合、激励、反激励等过程而有声、光、热等效应（2）在尖端或电极的某些突出处，电子和离子在局部场强的驱动下高速运动，与气体分子交换动量，形成“电风”（3）会产生高频脉冲电流，其中还包含许多高次谐波。会对无线电产生干扰（4）产生化学反应（5）会发出人可以听到的噪声，对人造成生理、心理上的影响。（6）以上各点都使得电晕放电产生能量损耗

10、主放电过程：当先导通道头部极为接近板极时，间隙场强可达极大数值，引起强烈的电离，间隙中出现离子浓度远大于先导通道的等离子体。新出现的通道大致具有极板的电位，在它与先导通道交界处保持极高的电场强度，继续引起强烈的电离。高场强区（强电离区）迅速向阳极传播，强电离通道也迅速向前推进，这就是主放电过程。

11、雷电放电下行的负极性雷通常可非分为三个阶段先导放电、主放电、余光放电最大电流和电流增长最大陡度是造成被击物体上的过电压、电动力和爆破力的主要因素。而在余光放电中流过幅值虽较小而延续时间较长的电流则是造成雷电热效应的重要因素之一

12、沿着气体与固体介质的分界面上发展的放电现象称为气隙的沿面放电。沿面放电发展到贯穿两极，使整个气隙沿面击穿，称为闪络

1、静态击穿电压：即长时间作用在气隙上能使气隙击穿的最低电压

2、气隙的击穿时间：从开始加压的瞬间起到气隙完击穿为止总的时间。由三部分组成：升压时间t0统计时延ts放电发展时间tf

3、影响平均统计时间的主要因素：电极材料、外施电压、短波光照射、电场情况。影响放电发展时间的主要因素：间隙长度、电场均匀度、外施电压

4、电压波形：直流电压（纹波系数为脉动幅值与平均值之比）、工频交流电压、雷电冲击电压（参数为：视在波前时间T1、视在半峰值时间T2、峰值允差）、操作冲击电压

5、在同一波形，不同幅值的冲击电压作用下，气隙上出现的电压最大值和放电时间的关系，称为该气隙的伏秒特性50%冲击击穿电压（U50%)——指某气隙被击穿的概率为50%的冲击电压峰值

6、标准大气条件为：压力p0=101.3kpa；温度t0=20℃或T0=293K绝对湿度hc=11g/m3

7、空气隙的击穿电压随着空气的密度的增大而增大；随着空气的密度的增大空气中自由电子的平均自由程缩短了，不易造成撞击电离。随空气湿度的增大而增大的原因是：水蒸气是电负性气体，易俘获自由电子以形成负离子，使自由电子数量减少，阻碍电离的发展。

8、提高气体间隙击穿电压的方法：（1）改善电场分布：增大电极曲率半径（简称屏蔽）减

小表面场强。如变压器套管端部加球形屏蔽罩；采用扩径导线等改善电极边缘电极边缘做成弧形使电极具有最佳外形如穿墙高压引线上加金属扁球（2）高真空的采用：削弱间隙中的碰撞电离过程，从而显著增高间隙的击穿电压高真空中击穿机理发生了改变：撞击电离的机制不起主要作用，而击穿与强场发射有关（3）增高气压：减小电子的平均自由行程，削弱电离过程；压缩空气绝缘及其它压缩气体绝缘在一些电气设备中已得到采用（4）高电气强度气体的采用（5）SF6气体的应用

9、SF6除了其电气强度很高以外，还具有优良的灭弧性能，：它是一种无色、无味、无毒、

非燃性的惰性化合物，对金属和其他绝缘材料没有腐蚀作用；在中等压力下，可以被液化便于运输，很适合用于高压断路器中SF6已不仅用来制作单台电气设备（如SF6断路器、避雷器、电容器等），而且发展成了各种组合设备，即将整套送变电设备组成一体，密封后充以SF6气体，如全封闭组合电器、气体绝缘变电所、充气输电管道等。这些SF6组合设备具有很多优点，如可大大节省占地面积、简化运行维护等等

10、影响气隙沿面闪络电压的因素：（1）电场状况和电压波形的影响（2）气体条件的影响

1、固体介质击穿的机理：（1）电击穿：由于电场的作用使介质中的某些带电质点积聚的数量和运动的速度达到一定程度，是介质失去绝缘性能，形成导电通道（2）热击穿：在电场的作用下，介质内的损耗发出的热量大于散逸的热量，使温度不断上升，最终造成介质本身的破坏。

2、影响固体介质击穿电压主要因素：（1）电压的作用时间（2）温度（3）电场均匀度和介

质厚度（4）电压频率（5）受潮度的影响（6）机械力的影响（7）多层性的影响（8）累积效应的影响

3、提高电介质击穿电压的方法：（1）改进绝缘设计如采取合理的绝缘结构，使各部分绝缘的耐电强度能与共所承担的场强有适当的配合；改善电极形状及表面光洁度，尽可能使电场分布均匀，把边缘效应减到最小；改善电极与绝缘体的接触状态，消除接触处的气隙或使接触处的气隙不承受电位差。（2）改进制造工艺清除固体电介质中残留的杂质、气泡、水分等

3、三种特例：空载长线路的电容效应（当首端的输入阻抗为容性，计及电源内阻抗的影响(感性)时，不仅使线路末端电压高于首端，而且使线路首、末端电压高于电源电动势）不对称接地故障（以单相接地故障最为常见，且引起的工频电压升高也最严重）甩负荷（断路器跳闸前输送负荷的大小、空载长线路的电容效应、发电机励磁系统及电压调整器的特性、原动机调速器及制动设备的惰性）

4、谐振三种情况：线性谐振（谐振回路由不带铁芯的电感元件（如输电线路的电感、变压器的漏感）或励磁特性接近线性的带铁芯的电感元件（如消弧线圈，其铁芯中有气隙）和系

统中的电容元件所组成。在正弦电源作用下，系统自振频率与电源频率相等或接近时，可能产生线性谐振）、非线性谐振（谐振回路由带铁芯的电感元件（如空载变压器、电压互感器）和系统的电容元件组成。因为铁芯电感元件的饱和现象，使回路的电感参数是非线性的，在满足一定谐振条件时，会产生铁磁谐振）、参数谐振（谐振回路由电感参数作周期性变化的电感元件（如凸极发电机的同步电抗在_d~_q的周期性变化）和系统的电容元件（如空载长线）组成回路，当参数配合时，通过电感的周期变化，不断向谐振系统输送能量，将会造成参数谐振过电压）

5、非线性谐振特点：相位反倾现象：回路电流由电感性突变为电容性。外激发现象：需要经过过渡过程建立起谐振，维持很长时间不会衰减；系统的突然合闸、发生故障以及故障的消除等，这些可造成铁芯电感两端的短时电压升高、大电流的振荡过程或电感中的涌流现象。自激现象：没有外界的“冲击扰动”，工作在谐振状态

6、非线性谐振产生条件：（1）在含有非线性电感的谐振回路中，产生K次谐波谐振的必要条件是KwL0>1/KwC（2）谐振回路的损耗电阻小于临界值（3）施加于回路的电动势大小应在一定范围内

第十二章

1、操作过电压：电力系统中的电容、电感元件均为储能元件，当系统中操作或故障使其工作状态发生变化时，将产生电磁能量振荡的过渡过程。在此过程中，电感元件存储的磁能会在某一瞬间转化为电场能存于电容元件之中，产生数倍于电源电压的过渡过程过电压

2、间歇电弧接地过电压措施：将系统中性点直接接地、经消弧线圈接地、不接地系统中可以采用分网运行，减小接地电流

空载变压器分闸过电压措施：采用金属氧化物避雷器

空载线路分闸过电压（开断电容性负载，还包括电容器组等）改善断路器结构、提高灭弧能力；降低断路器触头间的恢复电压避免重燃。具体：断路器触头间装并联电阻、断路器线路侧接电磁式电压互感器、线路侧接并联电抗器

空载线路合闸过电压（包括计划性、重合闸）措施：降低工频稳态电压、消除和削减线路残余电压、采用带有合闸电阻的断路器、同步合闸、性能良好的避雷器

解列过电压措施:采用金属氧化物避雷器