1、周次：時(shí)間：課題：1.1 氣體放電的基本物理過(guò)程（一）課時(shí)：2課時(shí)教學(xué)目標(biāo)：1、了解帶電質(zhì)點(diǎn)的產(chǎn)生與消失 2、掌握電子崩的形成與湯遜理論重點(diǎn)、難點(diǎn)：電子崩的形成與湯遜理論教具：教材 粉筆教學(xué)方法：講授法時(shí)間分配：回顧 10分鐘 授課 65分鐘 小結(jié) 10分鐘 作業(yè)布置 5分鐘教學(xué)過(guò)程：1.1 氣體放電的基本物理過(guò)程高壓電氣設(shè)備中的絕緣介質(zhì)有氣體、液體、固體以及其它復(fù)合介質(zhì)。由于氣體絕緣介質(zhì)不存在老化問(wèn)題，擊穿后自愈能力強(qiáng)，且其成本廉價(jià)，因此氣體成為了在實(shí)際應(yīng)用中最常見(jiàn)的絕緣介質(zhì)。氣體擊穿過(guò)程的理論研究雖然還不完善，但是相對(duì)于其他幾種絕緣材料來(lái)說(shuō)最為完整。因此，高電壓絕緣的論述一般都由氣體絕緣開(kāi)

2、始。1.1.1 帶電質(zhì)點(diǎn)的產(chǎn)生 氣體放電是對(duì)氣體中流通電流的各種形式統(tǒng)稱。由于空氣中存在來(lái)自空間的輻射，氣體會(huì)發(fā)生微弱的電離而產(chǎn)生少量的帶電質(zhì)點(diǎn)正常狀態(tài)下氣體的電導(dǎo)很小，空氣還是性能優(yōu)良的絕緣體； 在出現(xiàn)大量帶電質(zhì)點(diǎn)的情況下，氣體才會(huì)喪失絕緣性能1、氣體中電子與正離子的產(chǎn)生電離是指電子脫離原子核的束縛而形成自由電子和正離子的過(guò)程。電離可一次完成，也可以是先激勵(lì)再電離的分級(jí)電離方式。 （1）熱電離 常溫下，氣體分子發(fā)生熱電離的概率極小。氣體中發(fā)生電離的分子數(shù)與總分子數(shù)的比值m稱為該氣體的電離度。（2）光電離 當(dāng)滿足以下條件時(shí)，產(chǎn)生光電離。（3）碰撞電離 高速運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)與中性的原子或分子碰撞時(shí)，如

3、原子或分子獲得的能量等于或大于其電離能，則會(huì)發(fā)生電離。（4）分級(jí)電離 電子在外界因素的作用下可躍遷到能級(jí)較高的外層軌道，稱之為激勵(lì)，其所需能量稱為激勵(lì)能。原子或分子在激勵(lì)態(tài)再獲得能量而發(fā)生電離稱為分級(jí)電離。2、電極表面的電子逸出 （1）正離子撞擊陰極 （2）光電子發(fā)射 （3）強(qiáng)場(chǎng)發(fā)射（4）熱電子發(fā)射 3、氣體中負(fù)離子的形成 電子親合能：使基態(tài)的氣體原子獲得一個(gè)電子形成負(fù)離子時(shí)所放出的能量，其值越大則越易形成負(fù)離子。1.1.2 帶電質(zhì)點(diǎn)的消失1.帶電質(zhì)點(diǎn)受電場(chǎng)力的作用流入電極 ；2.帶電質(zhì)點(diǎn)的擴(kuò)散；3.帶電質(zhì)點(diǎn)的復(fù)合。1.1.3 電子崩與湯遜理論 1、放電的電子崩階段 （1）非自持放電和自持放電

4、的不同特點(diǎn) （2）電子崩的形成 外界電離因子在陰極附近產(chǎn)生了一個(gè)初始電子，如果空間電場(chǎng)強(qiáng)度足夠大，該電子在向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)時(shí)就會(huì)引起碰撞電離，產(chǎn)生一個(gè)新的電子，初始電子和新電子繼續(xù)向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)，又會(huì)引起新的碰撞電離，產(chǎn)生更多電子。依此，電子將按照幾何級(jí)數(shù)不斷增多，類似雪崩似地發(fā)展，這種急劇增大的空間電子流被稱為電子崩。2、湯遜理論 前述已知，只有電子崩過(guò)程是不會(huì)發(fā)生自持放電的。要達(dá)到自持放電的條件，必須在氣隙內(nèi)初始電子崩消失前產(chǎn)生新的電子（二次電子）來(lái)取代外電離因素產(chǎn)生的初始電子。（1）過(guò)程與自持放電條件 由于陰極材料的表面逸出功比氣體分子的電離能小很多，因而正離子碰撞陰極較易使陰極釋放出電子。此外正

5、負(fù)離子復(fù)合時(shí)，以及分子由激勵(lì)態(tài)躍遷回正常態(tài)時(shí)，所產(chǎn)生的光子到達(dá)陰極表面都將引起陰極表面電離，統(tǒng)稱為過(guò)程。 （2）湯遜放電理論的適用范圍 作業(yè)布置：審批：小結(jié)：1、帶電質(zhì)點(diǎn)的產(chǎn)生與消失 2、電子崩的形成與湯遜理論后記：周次：時(shí)間：課題：1.1 氣體放電的基本物理過(guò)程（二）課時(shí)：2課時(shí)教學(xué)目標(biāo)：1、掌握巴申定律與適用范圍 2、掌握氣體放電的流注理論 3、掌握不均勻電場(chǎng)中的氣體放電重點(diǎn)、難點(diǎn)：流注理論教具：教材 粉筆教學(xué)方法：講授法時(shí)間分配：回顧 10分鐘 授課 65分鐘 小結(jié) 10分鐘 作業(yè)布置 5分鐘教學(xué)過(guò)程： 1.1 氣體放電的基本物理過(guò)程1.1.4 巴申定律與適用范圍 1、巴申定律 早在湯遜

6、理論出現(xiàn)之前，巴申(Paschen)就于1889年從大量的實(shí)驗(yàn)中總結(jié)出了擊穿電壓 與 的關(guān)系曲線，稱為巴申定律，即1.1.5 氣體放電的流注理論 1.空間電荷對(duì)原有電場(chǎng)的影響電子崩頭部聚集大部分正離子和全部電子，產(chǎn)生了電場(chǎng)畸變；在電場(chǎng)很小的區(qū)域，電子和離子濃度最大，有利于完成復(fù)合；強(qiáng)烈的復(fù)合輻射出許多光子，成為引發(fā)新的空間光電離輻射源。2. 空間光電離的作用 這些電離強(qiáng)度和發(fā)展速度遠(yuǎn)大于初始電子崩的二次電子崩不斷匯入初崩通道的過(guò)程稱為流注。流注條件 流注的特點(diǎn)是電離強(qiáng)度很大和傳播速度很快，出現(xiàn)流注后，放電便獲得獨(dú)立繼續(xù)發(fā)展的能力，而不再依賴外界電離因子的作用，可見(jiàn)這時(shí)出現(xiàn)流注的條件也就是自持放

7、電的條件。1.1.6 不均勻電場(chǎng)中的氣體放電 電氣設(shè)備中很少有均勻電場(chǎng)的情況。但對(duì)不均勻電場(chǎng)還要區(qū)分兩種不同的情況，即稍不均勻電場(chǎng)和極不均勻電場(chǎng)。全封閉組合電器(GIS)的母線筒和高壓實(shí)驗(yàn)室中測(cè)量電壓用的球間隙是典型的稍不均勻電場(chǎng)；高壓輸電線之間的空氣絕緣和實(shí)驗(yàn)室中高壓發(fā)生器的輸出端對(duì)墻的空氣絕緣則屬于極不均勻電場(chǎng)。1. 稍不均勻電場(chǎng)和極不均勻電場(chǎng)的特點(diǎn)與劃分述各種結(jié)構(gòu)的電場(chǎng)不均勻程度，可引入一個(gè)電場(chǎng)不均勻系數(shù) f ，表示為：為了描f<2 時(shí)為稍不均勻電場(chǎng)，f>4 屬不均勻電場(chǎng)。2. 極不均勻電場(chǎng)的電暈放電（1）電暈放電 在極不均勻場(chǎng)中，當(dāng)電壓升高到一定程度后，在空氣間隙完全擊穿之

8、前，大曲率電極(高場(chǎng)強(qiáng)電極)附近會(huì)有薄薄的發(fā)光層，這種放電現(xiàn)象稱為電暈。（2）電暈放電的起始場(chǎng)強(qiáng) 電暈放電的起始場(chǎng)強(qiáng)一般由實(shí)驗(yàn)總結(jié)出的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算，電暈的產(chǎn)生主要取決于電極表面的場(chǎng)強(qiáng)，所以研究電暈起始場(chǎng)強(qiáng)和各種因素間的關(guān)系更直接。（3）電暈放電的危害、對(duì)策及其利用電暈放電引起的光、聲、熱等效應(yīng)使空氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，都會(huì)消耗一定的能量。電暈損耗是超高壓輸電線路設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的因素。電暈放電中，由于電子崩和流注不斷消失和重新出現(xiàn)所造成的放電脈沖會(huì)產(chǎn)生高頻電磁波，從而對(duì)無(wú)線電和電視廣播產(chǎn)生干擾。電暈放電還會(huì)產(chǎn)生可聞噪聲，并有可能超出環(huán)境保護(hù)所容許的標(biāo)準(zhǔn)。降低電暈的方法： 在選擇導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)和尺寸時(shí)，應(yīng)

9、使好天氣時(shí)電暈損耗接近于零，對(duì)無(wú)線電和電視的干擾應(yīng)限制到容許水平以下。 對(duì)于超高壓和特高壓線路的分裂線來(lái)說(shuō)，找到最佳的分裂距，使導(dǎo)線表面最大電場(chǎng)強(qiáng)度值最小。（4）極不均勻電場(chǎng)中放電的極性效應(yīng)在電暈放電時(shí)，空間電荷對(duì)放電的影響已得到關(guān)注。由于高場(chǎng)強(qiáng)電極極性的不同，空間電荷的極性也不同，對(duì)放電發(fā)展的影響也就不同，這就造成了不同極性的高場(chǎng)強(qiáng)電極的電暈起始電壓的不同，以及間隙擊穿電壓的不同，稱為極性效應(yīng).棒板間隙這種典型的極不均勻場(chǎng)（5）長(zhǎng)間隙擊穿過(guò)程 長(zhǎng)間隙的放電大致可分為先導(dǎo)放電和主放電兩個(gè)階段，在先導(dǎo)放電階段中包括電子崩和流注的形成及發(fā)展過(guò)程。不太長(zhǎng)間隙的放電沒(méi)有先導(dǎo)放電階段、只分為電子崩、流注

10、和主放電階段。3. 稍不均勻電場(chǎng)中的極性效應(yīng)稍不均勻電場(chǎng)意味著電場(chǎng)還比較均勻，高場(chǎng)強(qiáng)區(qū)電子電離系數(shù)達(dá)足夠數(shù)值時(shí)，間隙中很大一部分區(qū)域中的也達(dá)到相當(dāng)值，起始電子崩在強(qiáng)場(chǎng)區(qū)發(fā)展起來(lái)，經(jīng)過(guò)一部分間隙距離后形成流注。流注一經(jīng)產(chǎn)生，隨即發(fā)展至貫通整個(gè)間隙，導(dǎo)致完全擊穿。作業(yè)布置：審批：小結(jié)：1、巴申定律與適用范圍 2、氣體放電的流注理論 3、不均勻電場(chǎng)中的氣體放電后記：周次：時(shí)間：課題：1.2 氣體介質(zhì)的電氣強(qiáng)度(一)課時(shí)：2課時(shí)教學(xué)目標(biāo)：1、掌握持續(xù)作用電壓下的擊穿現(xiàn)象 2、掌握雷電沖擊電壓下的擊穿現(xiàn)象重點(diǎn)、難點(diǎn)：擊穿機(jī)理教具：教材 粉筆教學(xué)方法：講授法時(shí)間分配：回顧 10分鐘 授課 65分鐘 小結(jié)

11、10分鐘 作業(yè)布置 5分鐘教學(xué)過(guò)程： 1.2 氣體介質(zhì)的電氣強(qiáng)度1.2.1 持續(xù)作用電壓下的擊穿1、均勻電場(chǎng)中的擊穿 實(shí)際中，大均勻電場(chǎng)間隙要求電極尺寸做得很大。因此，對(duì)于均勻場(chǎng)間隙，通常只有間隙長(zhǎng)度不大時(shí)的擊穿數(shù)據(jù)，如圖所示。均勻電場(chǎng)的擊穿特性：電極布置對(duì)稱，無(wú)擊穿的極性效應(yīng)；間隙中各處電場(chǎng)強(qiáng)度相等，擊穿所需時(shí)間極短直流擊穿電壓、工頻擊穿電壓峰值以及50沖擊擊穿電壓相同；擊穿電壓的分散性很小。2、稍不均勻電場(chǎng)中的擊穿稍不均勻電場(chǎng)的擊穿特點(diǎn)：擊穿前無(wú)電暈；無(wú)明顯的極性效應(yīng)；直流擊穿電壓、工頻擊穿電壓峰值及50沖擊擊穿電壓幾乎一致。3、極不均勻電場(chǎng)中的擊穿 電場(chǎng)不均勻程度對(duì)擊穿電壓的影響減弱；極

12、間距離對(duì)擊穿電壓的影響增大；在直流電壓中，直流擊穿電壓的極性效應(yīng)非常明顯；工頻電壓下，擊穿都發(fā)生在正半周峰值附近。1.2.2 雷電沖擊電壓下的擊穿 大氣中雷電產(chǎn)生的過(guò)電壓對(duì)高壓電氣設(shè)備絕緣會(huì)產(chǎn)生重大威脅。因此在電力系統(tǒng)中，一方面應(yīng)采取措施限制大氣過(guò)電壓，另一方面應(yīng)保證高壓電氣設(shè)備能耐受一定水平的雷電過(guò)電壓。1、雷電沖擊電壓的標(biāo)準(zhǔn)波形雷電能對(duì)地面設(shè)備造成危害的主要是云地閃。按雷電發(fā)展的方向可分為下行雷 在雷云中產(chǎn)生并向大地發(fā)展；上行雷 由接地物體頂部激發(fā)，并向雷云方向發(fā)展。下行負(fù)極性雷通常可分為3個(gè)主要階段：先導(dǎo)過(guò)程 主放電過(guò)程 余光放電過(guò)程先導(dǎo)過(guò)程：延續(xù)約幾毫秒，以遠(yuǎn)級(jí)發(fā)展、高電導(dǎo)、高溫的、具

13、有極高電位的先導(dǎo)通道將雷云到大地之間的氣隙擊穿。沿先導(dǎo)通道分布著電荷，其數(shù)量達(dá)幾庫(kù)侖。主放電過(guò)程：當(dāng)下行先導(dǎo)和大地短接時(shí)，發(fā)生先導(dǎo)通道放電的過(guò)渡過(guò)程。在主放電過(guò)程中，通道產(chǎn)生突發(fā)的亮光，發(fā)出巨大的聲響，沿著雷電通道流過(guò)幅值很大、延續(xù)時(shí)間為近百微秒的沖擊電流。余光放電：主放電完成后，云中的剩余電荷沿著雷電通道繼續(xù)流向大地，這時(shí)在展開(kāi)照片上看到的是一片模糊發(fā)光的部分，相應(yīng)的電流是逐漸衰減的，約為1000010 A，延續(xù)時(shí)間約為幾毫秒。圖1-16 標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓波形Figure 1-16 The standard lightening impulse waveform波前時(shí)間wave-front

14、time 半峰值時(shí)間half-peak time 沖擊電壓峰值peak of impulse voltage2、放電延時(shí)完成氣隙擊穿的三個(gè)必備條件：最低靜態(tài)擊穿電壓；在氣隙中存在能引起電子崩并導(dǎo)致流注和主放電的有效電子；需要有一定的時(shí)間，讓放電得以逐步發(fā)展并完成擊穿。3. 50擊穿電壓在工程實(shí)際中廣泛采用擊穿百分比為50時(shí)的電壓（U50%）來(lái)表征氣隙的沖擊擊穿特性。實(shí)際中，施加10次電壓中有4-6次擊穿了，這一電壓即可認(rèn)為是50沖擊擊穿電壓。4. 伏-秒特性沖擊擊穿特性最好用電壓和時(shí)間兩個(gè)參量來(lái)表示，這種在“電壓時(shí)間”坐標(biāo)平面上形成的曲線，通常稱為伏秒特性曲線，它表示該氣隙的沖擊擊穿電壓與放電

15、時(shí)間的關(guān)系。如圖所示：作業(yè)布置：審批：小結(jié)：1、持續(xù)作用電壓下的擊穿現(xiàn)象 2、雷電沖擊電壓下的擊穿現(xiàn)象后記：周次：時(shí)間：課題：1.2 氣體介質(zhì)的電氣強(qiáng)度（二）課時(shí)：2課時(shí)教學(xué)目標(biāo)：1、了解氣體操作沖擊電壓下空氣的絕緣特性 2、掌握大氣條件對(duì)氣體擊穿的影響 3、掌握提高氣體擊穿電壓的措施重點(diǎn)、難點(diǎn)：教具：教材 粉筆教學(xué)方法：講授法時(shí)間分配：回顧 10分鐘 授課 65分鐘 小結(jié) 10分鐘 作業(yè)布置 5分鐘教學(xué)過(guò)程： 1.2 氣體介質(zhì)的電氣強(qiáng)度1.2.3 操作沖擊電壓下空氣的絕緣特性電力系統(tǒng)在操作或發(fā)生事故時(shí)，因狀態(tài)發(fā)生突然變化引起電感和電容回路的振蕩產(chǎn)生過(guò)電壓，稱為操作過(guò)電壓。1、操作沖擊電壓波形

16、2. 操作沖擊放電電壓的特點(diǎn)U形曲線 極性效應(yīng) 分散性大 鄰近效應(yīng)1.2.4 大氣條件對(duì)氣體擊穿的影響由于大氣的壓力、溫度、濕度等條件都會(huì)影響空氣的密度、電子自由行程長(zhǎng)度、碰撞電離及附著過(guò)程，所以也必然會(huì)影響氣隙的擊穿電壓。海拔高度的影響亦與此類似，因?yàn)殡S著海拔高度的增加，空氣的壓力和密度均下降。正如在“負(fù)離子的形成”一段中所介紹的那樣，大氣中所含的水氣分子能俘獲自由電子而形成負(fù)離子，這對(duì)氣體中的放電過(guò)程顯然起著抑制作用，可見(jiàn)大氣的濕度越大，氣隙的擊穿電壓也會(huì)增高。1.2.5 提高氣體擊穿電壓的措施1. 為了縮小電力設(shè)施的尺寸，總希望將氣隙長(zhǎng)度或絕緣距離盡可能取得小一些，為此就應(yīng)采取措施來(lái)提高

17、氣體介質(zhì)的電氣強(qiáng)度。從實(shí)用角度出發(fā)，要提高氣隙的擊穿電壓不外乎采用兩條途徑：改善氣隙中的電場(chǎng)分布，使之均勻； 設(shè)法削弱和抑制氣體介質(zhì)中的電離過(guò)程。 2. 電場(chǎng)分布越均勻，氣隙的平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)也就越大。因此，可以通過(guò)改進(jìn)電極形狀的方法來(lái)減小氣隙中的最大電場(chǎng)強(qiáng)度，以改善電場(chǎng)分布，提高氣隙的擊穿電壓。如： 增大電極的曲率半徑改善電極邊緣使電極具有最佳外形3. 極不均勻電場(chǎng)氣隙被擊穿前先出現(xiàn)電暈放電。在一定條件下，可以利用放電本身所產(chǎn)生的空間電荷來(lái)調(diào)整和改善空間的電場(chǎng)分布，以提高氣隙的擊穿電壓。4. 極不均勻場(chǎng)中屏障的采用屏障的作用在于屏障表面上積聚的空間電荷，使屏障與板電極間形成較均勻的電場(chǎng)，從而使整

18、個(gè)間隙的擊穿電壓提高。5. 提高氣體壓力的作用 在常壓下空氣的電氣強(qiáng)度比較低，約為30kV/cm。即使采取上述各種措施來(lái)盡可能改善電場(chǎng)，其平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)也不可能超越這一極限。6. 高真空和高電氣強(qiáng)度氣體SF6的采用采用高真空也可以減弱氣隙中的碰撞電離過(guò)程，從而顯著提高氣隙的擊穿電壓。有一些含鹵族元素的強(qiáng)電負(fù)性氣體電氣強(qiáng)度特別高，因而可稱之為高電氣強(qiáng)度氣體。采用這些氣體來(lái)替換空氣，可以大大提高氣隙的擊穿電壓，甚至在空氣中混入一部分這樣的氣體也能顯著提高其電氣強(qiáng)度。但僅僅滿足高電氣強(qiáng)度是不夠的，還必須滿足以下條件：液化溫度要低，這樣才能同時(shí)采用高氣壓；良好的化學(xué)穩(wěn)定性，出現(xiàn)放電時(shí)不易分解、不燃燒或爆

19、炸、不產(chǎn)生有毒物質(zhì)；生產(chǎn)不太困難，價(jià)格不過(guò)于昂貴。作業(yè)布置：審批：小結(jié)：1、氣體操作沖擊電壓下空氣的絕緣特性 2、大氣條件對(duì)氣體擊穿的影響 3、提高氣體擊穿電壓的措施后記：周次：時(shí)間：課題：1.3 固體絕緣表面的氣體沿面放電課時(shí)：2課時(shí)教學(xué)目標(biāo)：1、了解固體絕緣表面的氣體沿面放電現(xiàn)象 2、掌握絕緣子的污穢放電 3、掌握提高沿面放電電壓的措施重點(diǎn)、難點(diǎn)：提高沿面放電電壓的措施教具：教材 粉筆教學(xué)方法：講授法時(shí)間分配：回顧 10分鐘 授課 65分鐘 小結(jié) 10分鐘 作業(yè)布置 5分鐘教學(xué)過(guò)程： 1.3 固體絕緣表面的氣體沿面放電閃絡(luò): 沿著整個(gè)固體絕緣表面發(fā)生的放電。高壓絕緣子的分類：（）絕緣子 在

20、機(jī)械上起固定，電氣上起隔離作用的固體高壓絕緣部件。如懸式絕緣子、支柱絕緣子、橫擔(dān)絕緣子等。 （）套筒 用作電器內(nèi)絕緣的容器，如互感器瓷套、避雷器瓷套及斷路器瓷套等。（）套管 用作導(dǎo)電體穿過(guò)接地隔板、電器外殼和墻壁的絕緣件，如穿越墻壁的穿墻套管、變壓器、電容器的出線套管等。按材料分 （1）電工陶瓷 （2）鋼化玻璃 （3）硅橡膠、乙丙橡膠等有機(jī)材料 1.3.1 界面電場(chǎng)的分布界面電場(chǎng)的分布的三種典型情況：1.3.2 均勻電場(chǎng)中的沿面放電沿面閃絡(luò)電壓的影響因素：(1) 固體絕緣材料特性(2) 介質(zhì)表面的粗糙度(3) 固體介質(zhì)與電極間的氣隙大小1.3.3 極不均勻電場(chǎng)中的沿面放電如圖所示，以具有強(qiáng)垂直

21、分量的套管為例，說(shuō)明沿面放電的發(fā)展過(guò)程及其特有形式：發(fā)展過(guò)程 外施電壓升高 電壓超過(guò)某一值 電壓再升高一些電暈放電 輝光放電 滑閃放電 閃絡(luò)1.3.4 絕緣子的污穢放電 污閃：由于污穢導(dǎo)致產(chǎn)生的閃絡(luò)，對(duì)電力系統(tǒng)造成的損失最大污閃形成：絕緣子常年處于戶外，自然界灰塵和飄浮鹽堿顆粒易附于其上，從而形成污層。隨著大氣濕度的提高，污層將受潮變得濕潤(rùn)，導(dǎo)致電導(dǎo)劇增，絕緣子泄漏電流大大增加。當(dāng)絕緣子閃絡(luò)電壓降到一個(gè)很低的水平時(shí)，即使在工作電壓下，絕緣子都可能發(fā)生污閃。1.3.5 提高沿面放電電壓的措施(1) 屏障(2) 屏蔽 (3) 提高表面憎水性 (4) 消除絕緣體與電極接觸面的縫隙(5) 改變絕緣體表

22、面的電阻率(6) 強(qiáng)制固體介質(zhì)表面的電位分布(7) 提高污閃電壓作業(yè)布置：審批：小結(jié)：1、固體絕緣表面的氣體沿面放電現(xiàn)象 2、絕緣子的污穢放電 3、提高沿面放電電壓的措施后記：周次：時(shí)間：課題：2.1 固體電介質(zhì)的極化與損耗 2.2 固體電介質(zhì)的電導(dǎo)（一）課時(shí)：2課時(shí)教學(xué)目標(biāo)：1、掌握固體電介質(zhì)的極化現(xiàn)象 2、掌握固體電介質(zhì)的損耗 3、掌握固體電介質(zhì)的電導(dǎo)重點(diǎn)、難點(diǎn)：極化現(xiàn)象教具：教材 粉筆教學(xué)方法：講授法時(shí)間分配：回顧 10分鐘 授課 65分鐘 小結(jié) 10分鐘 作業(yè)布置 5分鐘教學(xué)過(guò)程： 2.1 固體電介質(zhì)的極化與損耗2.1.1 固體電介質(zhì)的極化 電介質(zhì)的介電常數(shù)也稱為電容率，是描述電介質(zhì)極

23、化的宏觀參數(shù)。電介質(zhì)極化的強(qiáng)弱可用介電常數(shù)的大小來(lái)表示，它與該介質(zhì)分子的極性強(qiáng)弱有關(guān)，還受到溫度、外加電場(chǎng)頻率等因素的影響。 1. 非極性固體電介質(zhì)這類介質(zhì)在外電場(chǎng)作用下，按其物質(zhì)結(jié)構(gòu)只能發(fā)生電子位移極化。2. 極性固體電介質(zhì)極性固體電介質(zhì)在外電場(chǎng)作用下，除了發(fā)生電子位移極化外，還有極性分子的轉(zhuǎn)向極化。由于轉(zhuǎn)向極化的貢獻(xiàn)，使介電常數(shù)明顯地與溫度有關(guān)。2.1.2 固體電介質(zhì)的損耗在電場(chǎng)作用下沒(méi)有能量損耗的理想介質(zhì)是不存在的，實(shí)際電介質(zhì)中總有一定的能量損耗，包括由電導(dǎo)引起的損耗和某些有損極化引起的損耗，總稱為介質(zhì)損耗。1. 固體無(wú)機(jī)電介質(zhì)（1）無(wú)機(jī)晶體 普通的無(wú)機(jī)晶體介質(zhì)，如氯化鈉(NaCl)、石

24、英和云母等，它們只有位移極化，其介質(zhì)損耗主要來(lái)源于電導(dǎo)。（2）無(wú)機(jī)玻璃 玻璃的介質(zhì)損耗可以認(rèn)為主要由三部分組成：電導(dǎo)損耗、松弛損耗和結(jié)構(gòu)損耗。（3）陶瓷介質(zhì)陶瓷可以分為含有玻璃相和幾乎不含玻璃相兩類，第一類陶瓷是含有大量玻璃相和少量微晶的結(jié)構(gòu)，其介質(zhì)損耗主要由三部分組成：2. 固體有機(jī)電介質(zhì)非極性有機(jī)介質(zhì)，如聚乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯和天然的石蠟、地蠟等它們既沒(méi)有弱聯(lián)系離子，也不含極性基團(tuán)，因此在外電場(chǎng)作用下只有電子位移極化，其介質(zhì)損耗主要是由雜質(zhì)電導(dǎo)引起的。這類介質(zhì)的電導(dǎo)率一般很小，所以相應(yīng)的tan值也很小，被廣泛用作工頻和高頻絕緣材料。極性有機(jī)介質(zhì)，如含有極性基的有機(jī)介質(zhì)及天然纖維等，它

25、們的分子量一般較大，分子間相互聯(lián)系的阻礙作用較強(qiáng)，因此除非在高溫之下，整個(gè)極性分子的轉(zhuǎn)向難以建立，轉(zhuǎn)向極化只可能由極性基團(tuán)的定向所引起。 這類極性有機(jī)介質(zhì)的損耗，主要決定于極性基的松弛損耗，因而在高頻下的損耗也很大，不能作為高頻介質(zhì)應(yīng)用。2.2.1 固體電介質(zhì)的離子電導(dǎo)固體電介質(zhì)按其結(jié)構(gòu)可分為晶體和非晶體兩大類。1. 晶體無(wú)機(jī)電介質(zhì)的離子電導(dǎo)晶體介質(zhì)的離子來(lái)源有兩種：本征離子電導(dǎo) 弱束縛離子電導(dǎo)2. 非晶體無(wú)機(jī)電介質(zhì)的離子電導(dǎo)3. 有機(jī)電介質(zhì)中的離子電導(dǎo)作業(yè)布置：審批：小結(jié)：1、固體電介質(zhì)的極化現(xiàn)象 2、固體電介質(zhì)的損耗 3、固體電介質(zhì)的電導(dǎo)后記：周次：時(shí)間：課題：2.2 固體電介質(zhì)的電導(dǎo)（二

26、） 2.3 固體電介質(zhì)的擊穿課時(shí)：2課時(shí)教學(xué)目標(biāo)：1、掌握固體電介質(zhì)的電導(dǎo) 2、掌握固體電介質(zhì)的擊穿機(jī)理重點(diǎn)、難點(diǎn)：擊穿機(jī)理教具：教材 粉筆教學(xué)方法：講授法時(shí)間分配：回顧 10分鐘 授課 65分鐘 小結(jié) 10分鐘 作業(yè)布置 5分鐘教學(xué)過(guò)程： 2.2 固體電介質(zhì)的電導(dǎo)2.2.2 固體電介質(zhì)的電子電導(dǎo) 電介質(zhì)中導(dǎo)電電子的來(lái)源包括來(lái)自電極和介質(zhì)體內(nèi)的熱電子發(fā)射，場(chǎng)致冷發(fā)射及碰撞電離，而其導(dǎo)電機(jī)制則有自由電子氣模型、能帶模型和電子跳躍模型等。1.晶體電介質(zhì)的電子電導(dǎo)2.電介質(zhì)中的電子跳躍電導(dǎo)常用的絕緣高分子介質(zhì)材料多由非晶體或非晶體與晶體相共存所構(gòu)成。3. 熱電子發(fā)射電流金屬中的電子能量大多處于費(fèi)米能

27、級(jí)以下，只有少部分電子由于熱的作用具有較高的能量，當(dāng)其能量 超過(guò)時(shí)，才可能超過(guò)勢(shì)壘脫離金屬向介質(zhì)或真空中發(fā)射，并引起發(fā)射電流。顯然，此發(fā)射電流與溫度有關(guān)，它隨著溫度的升高而增加，故稱為熱電子發(fā)射電流。4. 場(chǎng)致發(fā)射電流 對(duì)于具有能量 的微觀粒子，粒子可以由區(qū)域I穿過(guò)勢(shì)壘II到達(dá)區(qū)域III中，并且粒子穿過(guò)勢(shì)壘后，能量并沒(méi)有減少，仍然保持在區(qū)域I時(shí)的能量，這種現(xiàn)象通常形象化地稱為隧道效應(yīng)。5. 空間電荷限制電流空間電荷所引起的電流包括漂移電流和擴(kuò)散電流兩部分。2.2.3 固體電介質(zhì)的表面電導(dǎo)通過(guò)固體介質(zhì)的表面還有一種表面電導(dǎo)電流Is。此電流與固體介質(zhì)上所加電壓U成正比。1.電介質(zhì)表面吸附的水膜對(duì)表

28、面電導(dǎo)率的影響2. 電介質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)對(duì)表面電導(dǎo)率的影響3. 電介質(zhì)表面清潔度對(duì)表面電導(dǎo)率的影響2.3 固體電介質(zhì)的擊穿電介質(zhì)在強(qiáng)電場(chǎng)下的電流密度按指數(shù)規(guī)律隨電場(chǎng)強(qiáng)度增加而增加，當(dāng)電場(chǎng)進(jìn)一步增強(qiáng)到某個(gè)臨界值時(shí)，電介質(zhì)的電導(dǎo)突然劇增，電介質(zhì)便由絕緣狀態(tài)變?yōu)閷?dǎo)電狀態(tài)，這一躍變現(xiàn)象稱為電介質(zhì)的擊穿。 與氣體、液體介質(zhì)相比，固體介質(zhì)的擊穿場(chǎng)強(qiáng)較高，但固體介質(zhì)擊穿后材料中留下有不能恢復(fù)的痕跡，如燒焦或熔化的通道、裂縫等，即使去掉外施電壓，也不象氣體、液體介質(zhì)那樣能自行恢復(fù)絕緣性能。 固體電介質(zhì)的擊穿中，常見(jiàn)的有熱擊穿、電擊穿和不均勻介質(zhì)局部放電引起擊穿等形式。1.熱擊穿熱擊穿是由于電介質(zhì)內(nèi)部熱不穩(wěn)定過(guò)程所

29、造成的。當(dāng)固體電介質(zhì)加上電場(chǎng)時(shí)，電介質(zhì)中發(fā)生的損耗將引起發(fā)熱，使介質(zhì)溫度升高。電壓作用時(shí)間很短，散熱來(lái)不及進(jìn)行的情況，稱這種情況下的擊穿為脈沖熱擊穿;電壓長(zhǎng)時(shí)間作用，介質(zhì)內(nèi)溫度變化極慢的情況，稱這種情況下的擊穿為穩(wěn)態(tài)熱擊穿。2. 電擊穿 電擊穿是在較低溫度下，采用了消除邊緣效應(yīng)的電極裝置等嚴(yán)格控制的條件下，進(jìn)行擊穿試驗(yàn)時(shí)所觀察到的一種擊穿現(xiàn)象。電擊穿的主要特征是：擊穿場(chǎng)強(qiáng)高；在一定溫度范圍內(nèi)，擊穿場(chǎng)強(qiáng)隨溫度升高而增大，或變化不大。 以碰撞電離開(kāi)始作為擊穿判據(jù)。稱這類理論為碰撞電離理論，或稱本征電擊穿理論。以碰撞電離開(kāi)始后，電子數(shù)倍增到一定數(shù)值，足以破壞電介質(zhì)結(jié)構(gòu)作為擊穿判據(jù)。稱這類理論為雪崩擊

30、穿理論。3. 不均勻電介質(zhì)的擊穿不均勻電介質(zhì)擊穿是指包括固體、液體或氣體組合構(gòu)成的絕緣結(jié)構(gòu)中的一種擊穿形式。與單一均勻材料的擊穿不同，擊穿往往是從耐電強(qiáng)度低的氣體開(kāi)始，表現(xiàn)為局部放電，然后或快或慢地隨時(shí)間發(fā)展至固體介質(zhì)劣化損傷逐步擴(kuò)大，致使介質(zhì)擊穿。 （1）雙層復(fù)合電介質(zhì)的擊穿（2）邊緣效應(yīng)及其消除方法方法之一就是將電極試樣系統(tǒng)做成一定的尺寸和形狀，一般采用把試樣制作為凹面狀方法之二是選用適當(dāng)?shù)拿劫|(zhì)，使在固體電介質(zhì)擊穿之前媒質(zhì)中所分配到的電場(chǎng)度低于其擊穿值4. 局部放電 在含有氣體（如氣隙或氣泡）或液體（如油膜）的固體電介質(zhì)中，當(dāng)擊穿強(qiáng)度較低的氣體或液體中的局部電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到其擊穿場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，這部分

31、氣體或液體開(kāi)始放電，使電介質(zhì)發(fā)生不貫穿電極的局部擊穿，這就是局部放電現(xiàn)象。作業(yè)布置：審批：小結(jié)：1、固體電介質(zhì)的電導(dǎo) 2、固體電介質(zhì)的擊穿機(jī)理后記：周次：時(shí)間：課題：第三章 液體的絕緣特性與介質(zhì)的電氣強(qiáng)度課時(shí)：2課時(shí)教學(xué)目標(biāo)：1、掌握液體電解質(zhì)的極化與損耗 2、掌握液體電解質(zhì)的電導(dǎo) 3、掌握液體電解質(zhì)的擊穿重點(diǎn)、難點(diǎn)：極化與損耗教具：教材 粉筆教學(xué)方法：講授法時(shí)間分配：回顧 10分鐘 授課 65分鐘 小結(jié) 10分鐘 作業(yè)布置 5分鐘教學(xué)過(guò)程： 第三章 液體的絕緣特性與介質(zhì)的電氣強(qiáng)度3.1 液體電介質(zhì)的極化與損耗3.1.1 液體電介質(zhì)的極化 1.非極性和弱極性液體電介質(zhì) 非極性液體和弱極性液體電

32、介質(zhì)極化中起主要作用的是電子位移極化，其極化率為e，介電常數(shù)與折射率n仍近似保持麥克斯韋關(guān)系2.極性液體電介質(zhì) 極性液體介質(zhì)包括中極性和強(qiáng)極性液體介質(zhì)這類介質(zhì)在電場(chǎng)作用下，除了電子位移極化外，還有偶極子極化，對(duì)于強(qiáng)極性液體介質(zhì)，偶極子的轉(zhuǎn)向極化往往起主要作用，介電常數(shù)遠(yuǎn)大于折射率平方n2。3.1.2 液體電介質(zhì)的損耗 1非極性和弱極性液體電介質(zhì) 非極性和弱極性液體介質(zhì)的極化主要是電子位移極化。相對(duì)介電常數(shù)與頻率無(wú)關(guān)，介質(zhì)損耗主要來(lái)源于電導(dǎo)。2. 極性液體電介質(zhì) 極性液體介質(zhì)的介質(zhì)損耗與粘度有關(guān)。極性分子在粘性媒質(zhì)中作熱運(yùn)動(dòng)，在交變電場(chǎng)作用下，電場(chǎng)力矩將使極性分子作趨向于外場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，在定向轉(zhuǎn)

33、動(dòng)過(guò)程中，因摩擦發(fā)熱而引起能量的損耗。3.2 液體電介質(zhì)的電導(dǎo)2.2.1 液體電介質(zhì)的離子電導(dǎo) 1. 液體電介質(zhì)中離子的來(lái)源 離子電導(dǎo)可分為本征離子電導(dǎo)和雜質(zhì)離子電導(dǎo)。 2.液體電介質(zhì)中的離子遷移率 液體分子之間的距離遠(yuǎn)小于氣體而與固體相接近，其微觀結(jié)構(gòu)與非晶態(tài)固體類似，液體分子的結(jié)構(gòu)具有短程有序性。另一方面，液體分子的熱運(yùn)動(dòng)比固體強(qiáng)，分子有強(qiáng)烈的遷移現(xiàn)象。3. 液體電介質(zhì)電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系3.2.3 液體電介質(zhì)在強(qiáng)電場(chǎng)下的電導(dǎo)液體電介質(zhì)在強(qiáng)電場(chǎng)下電導(dǎo)有電子碰撞電離的特點(diǎn)。強(qiáng)極性液體電介質(zhì)的加入可以使弱電場(chǎng)下的離子電導(dǎo)增加，使電子電導(dǎo)下降。3.3 液體電介質(zhì)的擊穿3.3.1 高度純凈去氣液體電

34、介質(zhì)的電擊穿理論1. 碰撞電離開(kāi)始作為擊穿條件電子在相鄰兩次碰撞間從電場(chǎng)中得到的能量大于h時(shí)，電子就能在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中逐漸積累能量，至電子能量達(dá)到一定值時(shí)，電子與液體相互作用時(shí)便導(dǎo)致碰撞電離。2.電子崩發(fā)展至一定大小為擊穿條件為液體介質(zhì)上一個(gè)電子沿電場(chǎng)方向行徑單位距離平均發(fā)生的碰撞電離次數(shù)，則正比于碰撞總數(shù)1/乘以電離幾率e-Chv/(eE)3.3.2 含氣純凈液體電介質(zhì)的氣泡擊穿理論氣泡擊穿理論：不論由于何種原因使液體中存在氣泡時(shí)，由于在交變電壓下兩串聯(lián)介質(zhì)中電場(chǎng)強(qiáng)度與介質(zhì)介電常數(shù)成反比，氣泡中的電場(chǎng)強(qiáng)度比液體介質(zhì)高，而氣體的擊穿場(chǎng)強(qiáng)又比液體介質(zhì)低得多。所以總是氣泡先發(fā)生電離，這又使氣泡的溫度升

35、高，體積膨脹，電離將進(jìn)一步發(fā)展；而氣泡電離產(chǎn)生的高能電子又碰撞液體分子，使液體分子電離生成更多的氣體，擴(kuò)大氣體通道，當(dāng)氣泡在兩極間形成“氣橋”時(shí)，液體介質(zhì)就能在此通道中發(fā)生擊穿。1.熱化氣擊穿 當(dāng)液體得到的能量（轉(zhuǎn)化為熱量）等于電極附近液體氣化所需的熱量時(shí)，便產(chǎn)生氣泡。以產(chǎn)生氣泡條件作為液體擊穿條件。2. 電離化氣擊穿 當(dāng)液體介質(zhì)中電場(chǎng)很強(qiáng)，致使有高能電子出現(xiàn)時(shí)，也會(huì)發(fā)生上述類似的過(guò)程，液體放氣，這就是電離化氣的觀點(diǎn)。放電時(shí)產(chǎn)生的氣體并不是蒸氣，而是氫氣。對(duì)絕緣油擊穿時(shí)的氣體進(jìn)行光譜分析，證明了不存在殘留的空氣及油的蒸氣，主要存在的是氫氣。3.3.3 工程純液體電介質(zhì)的雜質(zhì)擊穿工程用液體介質(zhì)或

36、多或少含有一些雜質(zhì)，在工程純液體介質(zhì)的擊穿中，這些雜質(zhì)起決定性作用。雜質(zhì)大致主要有以下兩種：水分 固體雜質(zhì) 1.水分的影響 ü 水分溶解于液體介質(zhì)中，對(duì)擊穿電壓影響不大ü 水分懸浮狀態(tài)，擊穿電壓明顯下降ü 水與纖維雜質(zhì)共存時(shí)，影響更為嚴(yán)重2. 固體雜質(zhì)的影響 當(dāng)液體介質(zhì)中有懸浮固體雜質(zhì)微粒時(shí)，也會(huì)使液體介質(zhì)擊穿場(chǎng)強(qiáng)降低。一般固體懸浮粒子的介電常數(shù)比液體的大，在電場(chǎng)力作用下，這些粒子在電極表面電場(chǎng)集中處逐漸積聚起來(lái)。考克（Kok）根據(jù)這種現(xiàn)象提出液體介質(zhì)雜質(zhì)小橋擊穿模型 電場(chǎng)越均勻，雜質(zhì)對(duì)擊穿電壓的影響越大，擊穿電壓的分散性也越大，而在不均勻電場(chǎng)中，雜質(zhì)對(duì)擊穿電壓的

37、影響較小作業(yè)布置：審批：小結(jié)：1、液體電解質(zhì)的極化與損耗 2、液體電解質(zhì)的電導(dǎo) 3、液體電解質(zhì)的擊穿后記：周次：時(shí)間：課題：4.1 絕緣電阻、吸收比與泄漏電流的測(cè)量 4.2介質(zhì)損耗角正切的測(cè)量課時(shí)：2課時(shí)教學(xué)目標(biāo)：1、掌握絕緣電阻、吸收比與泄漏電流的測(cè)量方法 2、了解介質(zhì)損耗角正切測(cè)量的電磁干擾和其他影響因素 3、掌握介質(zhì)損耗角正切測(cè)量的基本原理重點(diǎn)、難點(diǎn)：介質(zhì)損耗角正切測(cè)量的基本原理教具：教材 粉筆教學(xué)方法：講授法時(shí)間分配：回顧 10分鐘 授課 65分鐘 小結(jié) 10分鐘 作業(yè)布置 5分鐘教學(xué)過(guò)程： 4.1 絕緣電阻、吸收比與泄漏電流的測(cè)量4.1.1 絕緣電阻與吸收比的測(cè)量絕緣電阻是反映絕緣性

38、能的最基本的指標(biāo)之一，通常都用兆歐表來(lái)測(cè)量絕緣電阻。用兆歐表來(lái)測(cè)量電氣設(shè)備的絕緣電阻被廣泛的運(yùn)用在常規(guī)絕緣試驗(yàn)中。 測(cè)量絕緣電阻能有效地發(fā)現(xiàn)下列缺陷：總體絕緣質(zhì)量欠佳；絕緣介質(zhì)受潮；兩極間有貫穿性的導(dǎo)電通道；絕緣介質(zhì)表面情況不良。 測(cè)量絕緣電阻不能發(fā)現(xiàn)下列缺陷：絕緣介質(zhì)中的局部缺陷，如非貫穿性的局部損傷、含有氣泡、分層脫開(kāi)等；絕緣介質(zhì)的老化。4.1.2 泄漏電流的測(cè)量 測(cè)量泄漏電流可使用較高的電壓(10kV及以上), 測(cè)量泄漏電流能夠發(fā)現(xiàn)一些尚未完全貫通的集中性缺陷。4.1.3 目前常用的絕緣電阻測(cè)試方法目前數(shù)字兆歐表已經(jīng)基本上取代了手搖式的兆歐表。數(shù)字兆歐表由高壓發(fā)生器、測(cè)量橋路和自動(dòng)量程切

39、換顯示電路等三大部分組成。 4.2 介質(zhì)損耗角正切的測(cè)量tan能反映絕緣的整體性缺陷(例如整體老化)和小電容試品中的嚴(yán)重局部性缺陷。由tan隨電壓而變化的曲線，可判斷絕緣介質(zhì)是否受潮、含有氣泡及老化的程度。4.2.1 西林電橋測(cè)量法的基本原理圖中Cx，Rx為被測(cè)試樣的等效并聯(lián)電容與電阻，R3、R4表示電阻比例臂，Cn為平衡試樣電容Cx的標(biāo)準(zhǔn)電容，C4為平衡損耗角正切的可變電容。4.2.2 西林電橋測(cè)量法的電磁干擾消除或減小由于電場(chǎng)干擾引起的誤差，可以采取下列措施 ：（1）加設(shè)屏蔽，用金屬屏蔽罩或網(wǎng)把試品與干擾源隔開(kāi)（2）采用移相電源（3）倒相法 4.2.3 西林電橋測(cè)量法的其他影響因素 1.溫

40、度的影響 溫度對(duì)tan值的影響很大，具體的影響程度隨絕緣材料和結(jié)構(gòu)的不同而異。一般來(lái)說(shuō)，tan隨溫度的增高而增大。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)的絕緣溫度是不一定的，所以為了便于比較，應(yīng)將在各種溫度下測(cè)得的tan值換算到20時(shí)的值。2. 試驗(yàn)電壓的影響 3.被試品電容量的影響對(duì)于電容量較小的被試品(例如套管、互感器等)，測(cè)量tan能有效地發(fā)現(xiàn)局部集中性缺陷和整體分布性缺陷。但對(duì)電容量較大的試品(例如大中型發(fā)電機(jī)、變壓器、電力電纜、電力電容器等)測(cè)量tan只能發(fā)現(xiàn)整體分布性缺陷。 4.試品表面泄漏的影響 試品表面泄漏電阻總是與試品等值電阻Rx并聯(lián)，顯然會(huì)影響所測(cè)得的tan值，這在試品的Cx較小時(shí)尤需注意。 作業(yè)布置

41、：審批：小結(jié)：1、絕緣電阻、吸收比與泄漏電流的測(cè)量方法 2、介質(zhì)損耗角正切測(cè)量的電磁干擾和其他影響因素 3、介質(zhì)損耗角正切測(cè)量的基本原理后記：周次：時(shí)間：課題：4.3 局部放電的測(cè)量 4.4絕緣油性能測(cè)量課時(shí)：2課時(shí)教學(xué)目標(biāo)：1、了解局部放電測(cè)量的基礎(chǔ) 2、掌握局部放電的測(cè)量方法和絕緣油的分析檢測(cè) 3、了解絕緣油的電氣試驗(yàn)重點(diǎn)、難點(diǎn)：測(cè)量方法教具：教材 粉筆教學(xué)方法：講授法時(shí)間分配：回顧 10分鐘 授課 65分鐘 小結(jié) 10分鐘 作業(yè)布置 5分鐘教學(xué)過(guò)程： 4.3 局部放電的測(cè)量4.3.1 局部放電測(cè)量的基礎(chǔ)4.3.2 局部放電測(cè)量的脈沖電流法 當(dāng)發(fā)生局部放電時(shí)，試品兩端會(huì)出現(xiàn)一個(gè)幾乎是瞬時(shí)的

42、電壓變化，在檢測(cè)回路中引起一高頻脈沖電流，將它變換成電壓脈沖后就可以用示波器等測(cè)量其波形或幅值，由于其大小與視在放電量成正比，通過(guò)校準(zhǔn)就能得出視在放電量(一般單位用pC)。此法靈敏度高、應(yīng)用廣泛。 4.3.3 局部放電測(cè)量的非電檢測(cè)法1.噪聲檢測(cè)法 當(dāng)絕緣介質(zhì)中發(fā)生局部放電時(shí)，其瞬時(shí)釋放的能量將放電源周圍的介質(zhì)加熱使其蒸發(fā)，效果就像一個(gè)小爆炸。此時(shí)放電源如同一個(gè)聲源，向外發(fā)出聲波。由于放電持續(xù)時(shí)間很短，所發(fā)射的聲波頻譜很寬，可達(dá)數(shù)MHz。 2.光檢測(cè)法 絕緣介質(zhì)內(nèi)部發(fā)生局部放電時(shí)當(dāng)然會(huì)釋放光子而產(chǎn)生光輻射放電所發(fā)出的光量。不過(guò)只有在透明介質(zhì)的情況下，才能實(shí)現(xiàn)。有時(shí)可用光電倍增器或影像亮化器等輔

43、助儀器來(lái)增加檢測(cè)靈敏度。3.化學(xué)分析法 用氣相色譜儀對(duì)絕緣油中溶解的氣體進(jìn)行氣相色譜分析，是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的試驗(yàn)方法ü 優(yōu)點(diǎn) 能夠發(fā)現(xiàn)充油氣體設(shè)備中一些用其他試驗(yàn)方法不易發(fā)現(xiàn)的局部性缺陷（包括局部放電）。4.4.1 絕緣油的電氣試驗(yàn) 1.電氣強(qiáng)度試驗(yàn)電氣強(qiáng)度試驗(yàn)是變壓器油的一項(xiàng)常規(guī)試驗(yàn)。它是用來(lái)闡明變壓器油被水分和其他懸浮物質(zhì)物理污染的程度。電氣強(qiáng)度試驗(yàn)方法是：將變壓器油倒入專門設(shè)備油杯中，以一定速率上升的交流電壓加在油杯上，直至變壓器油擊穿，變壓器油擊穿時(shí)的電壓，即為此次變壓器油的擊穿電壓。 2. 絕緣油的電阻率 絕緣油的電阻率即體積電阻率，可看成在一個(gè)單位立方體積內(nèi)的體

44、積電阻，用其電場(chǎng)強(qiáng)度與穩(wěn)態(tài)電流密度之商來(lái)度量。4.4.2 油中溶解氣體的氣相色譜分析當(dāng)電器中存在局部過(guò)熱、電弧放電或某些內(nèi)部故障時(shí)絕緣油或固體絕緣材料會(huì)發(fā)生裂解，就會(huì)產(chǎn)生較大量的各種烴類氣體和 H2、CO 、CO2等氣體，因而把這類氣體稱為故障特征氣體。具體步驟為：先將油中溶解的氣體脫出，再送入氣相色譜儀，對(duì)不同氣體進(jìn)行分離和定量。1.看特征氣體的組分和主次 2.看特征氣體的含量 3.看特征氣體含量隨時(shí)間的增長(zhǎng)率 4.4.3 絕緣油的高效液相色譜分析 高效液相色譜法是以液體作為流動(dòng)相的一種色譜分析法，它的基本概念及理論基礎(chǔ)與氣相色譜是一致的，但又有不同之處 。 與氣相色譜相比，高效液相色譜同樣

45、具有高靈敏、高效能和高速度的特點(diǎn)，但它的應(yīng)用范圍更加廣泛。 在充油電氣設(shè)備中，由于構(gòu)成固體絕緣的纖維質(zhì)材料的老化導(dǎo)致纖維素的分解而產(chǎn)生幾種化合物，如糠醛和呋喃衍生物，呋喃衍生物大部分被吸附在紙上，而小部分溶于油中。這些物質(zhì)的存在可以作為運(yùn)行設(shè)備固體絕緣老化程度的診斷依據(jù)，也可以作為對(duì)溶解氣體分析的補(bǔ)充。 糠醛化合物是纖維性絕緣材料絕緣裂化的特有產(chǎn)物，其來(lái)源具有唯一性、其濃度高低代表了變壓器老化的最佳指標(biāo)。變壓器在投運(yùn)初期，因不會(huì)涉及到絕緣油的處理問(wèn)題，可以通過(guò)測(cè)量油中糠醛含量值作為判斷變壓器絕緣狀況的原始依據(jù)。作業(yè)布置：審批：小結(jié)：1、局部放電測(cè)量的基礎(chǔ) 2、局部放電的測(cè)量方法和絕緣油的分析檢

46、測(cè) 3、絕緣油的電氣試驗(yàn)后記：周次：時(shí)間：課題：5.1工頻高電壓實(shí)驗(yàn)課時(shí)：2課時(shí)教學(xué)目標(biāo)：1、了解工頻高壓的產(chǎn)生 2、掌握工頻高壓的測(cè)量方法 3、掌握絕緣的工頻耐壓試驗(yàn)重點(diǎn)、難點(diǎn)：工頻高壓的測(cè)量方法教具：教材 粉筆教學(xué)方法：講授法時(shí)間分配：回顧 10分鐘 授課 65分鐘 小結(jié) 10分鐘 作業(yè)布置 5分鐘教學(xué)過(guò)程： 5.1工頻高電壓實(shí)驗(yàn)5.1.1 工頻高電壓的產(chǎn)生高壓試驗(yàn)變壓器是高壓試驗(yàn)室最基本的、不可缺少的主要設(shè)備之一，它被當(dāng)作電源，并且是交流、直流和沖擊電壓試驗(yàn)設(shè)備的組成部分。 高壓試驗(yàn)室中的工頻高電壓通常采用高壓試驗(yàn)變壓器或其串級(jí)裝置來(lái)產(chǎn)生，但對(duì)電容量較大的被試樣，可采用串聯(lián)諧振回路來(lái)獲得

47、工頻高電壓。 1.高壓試驗(yàn)變壓器 高壓試驗(yàn)變壓器大多數(shù)為油浸式，有金屬殼及絕緣殼兩類。金屬殼變壓器又可分為單套管和雙套管兩種2. 試驗(yàn)變壓器串級(jí)裝置由于受到體積重量的限制，單個(gè)試驗(yàn)變壓器的額定電壓不可能做得太高。但所需工頻電壓很高，往往采用串級(jí)線路把幾臺(tái)試驗(yàn)變壓器串接起來(lái)。3. 試驗(yàn)變壓器的調(diào)壓試驗(yàn)變壓器的電壓必須從零調(diào)節(jié)到指定值，這是其運(yùn)行方式的特點(diǎn),要靠連到變壓器初級(jí)繞組電路中的調(diào)壓器來(lái)進(jìn)行。4. 串聯(lián)諧振電路交流高壓可以通過(guò)由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的發(fā)電機(jī)或電池供電的振蕩器產(chǎn)生，但是最常用的試驗(yàn)裝置是由110V或240V、50/60Hz的電源供電。5.1.2 工頻高電壓的測(cè)量試品上工頻高壓的測(cè)量目前

48、最常用的測(cè)量方法有：用測(cè)量球隙或峰值電壓表測(cè)量交流電壓的峰值，用靜電電壓表測(cè)量交流電壓的有效值1.用球間隙測(cè)量工頻高壓2. 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(cè)量交流高壓，另一種利用整流充電電壓測(cè)量交流高壓。3. 靜電電壓表 4. 分壓器 在被測(cè)電壓高于200kV時(shí)，直接用指示儀表測(cè)量高壓比較困難，通常采用電容分壓器配用低壓儀表測(cè)量高壓。 實(shí)際的電容分壓器有兩種主要形式：一種稱為分布式電容分壓器，它的高壓臂由多個(gè)電容器元件串聯(lián)組裝而成，要求每個(gè)元件盡可能為純電容，介質(zhì)損耗和電感盡可能小；5.1.3 絕緣的工頻耐壓試驗(yàn)工頻交流耐壓試驗(yàn)是檢驗(yàn)電氣設(shè)備絕緣強(qiáng)度的最有效和

49、最直接的方法。1. 工頻高壓試驗(yàn)的基本接線圖2. 試驗(yàn)中需注意的問(wèn)題(1)防止工頻高壓試驗(yàn)中可能出現(xiàn)的過(guò)電壓 (2) 試驗(yàn)電壓的波形畸變與改善措施 作業(yè)布置：審批：小結(jié)：1、工頻高壓的產(chǎn)生 2、工頻高壓的測(cè)量方法 3、絕緣的工頻耐壓試驗(yàn)后記：周次：時(shí)間：課題：5.2 直流高電壓試驗(yàn)課時(shí)：2課時(shí)教學(xué)目標(biāo)：1、了解直流高電壓的產(chǎn)生 2、掌握直流工頻高壓的測(cè)量方法 3、掌握絕緣的直流耐壓試驗(yàn)重點(diǎn)、難點(diǎn)：絕緣的直流耐壓試驗(yàn)教具：教材 粉筆教學(xué)方法：講授法時(shí)間分配：回顧 10分鐘 授課 65分鐘 小結(jié) 10分鐘 作業(yè)布置 5分鐘教學(xué)過(guò)程： 5.2 直流高電壓試驗(yàn)5.2.1 直流高電壓的產(chǎn)生直流高電壓在其

50、他科技領(lǐng)域也有廠泛的應(yīng)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。1. 半波整流回路 2. 倍壓整流回路 3. 串級(jí)直流發(fā)生器 5.2.2 直流工頻高電壓的測(cè)量1.高壓高阻法 高阻可作為放大器或分壓器來(lái)使用。采用平均值型指示儀表對(duì)紋波小的直流電壓進(jìn)行測(cè)量，由于雜散電容的影響可以忽略。2. 旋轉(zhuǎn)電位計(jì)電極在電場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，由于電極間電容的變化，形成充放電電荷。通過(guò)測(cè)量充放電電荷的大小，從而求得直流電壓的最大值和平均值的一種裝置。旋轉(zhuǎn)電位計(jì)的測(cè)量精度高， 不確定度在 1以內(nèi)。3. 靜電電壓表4. 標(biāo)準(zhǔn)棒一棒間隙用球間隙測(cè)量直流電壓時(shí)，

51、會(huì)出現(xiàn)下述所提到的放電電壓的波動(dòng)5. 標(biāo)準(zhǔn)球間隙 測(cè)量裝置以及測(cè)量方法與測(cè)量交流電壓時(shí)一樣。但大氣中的灰塵或纖維等會(huì)引起放電電壓的變化，就是說(shuō)長(zhǎng)時(shí)間加壓時(shí)，放電電壓可能會(huì)變得特別低。6. 紋波電壓的測(cè)量5.2.3 絕緣的直流耐壓試驗(yàn)直流高壓能反映設(shè)備受潮、劣化和局部缺陷等多方面的問(wèn)題。它和交流耐壓試驗(yàn)相比主要有以下一些特點(diǎn)：（1）試驗(yàn)設(shè)備可以做得比較輕巧，適合于現(xiàn)場(chǎng)預(yù)防性試驗(yàn)的要求。（2）在試驗(yàn)時(shí)可以同時(shí)測(cè)量泄漏電流。（3）直流耐壓試驗(yàn)比之交流耐壓試驗(yàn)更能發(fā)現(xiàn)電機(jī)端部的絕 緣缺陷。（4）在直流高壓下，局部放電較弱。作業(yè)布置：審批：小結(jié)：1、直流高電壓的產(chǎn)生 2、直流工頻高壓的測(cè)量方法 3、絕緣

52、的直流耐壓試驗(yàn)后記：周次：時(shí)間：課題：5.3沖擊高電壓試驗(yàn)課時(shí)：2課時(shí)教學(xué)目標(biāo)：1、了解沖擊高電壓的產(chǎn)生 2、掌握沖擊高電壓的測(cè)量方法 3、掌握絕緣的沖擊耐壓試驗(yàn)重點(diǎn)、難點(diǎn)：沖擊高電壓的測(cè)量方法教具：教材 粉筆教學(xué)方法：講授法時(shí)間分配：回顧 10分鐘 授課 65分鐘 小結(jié) 10分鐘 作業(yè)布置 5分鐘教學(xué)過(guò)程： 5.3沖擊高電壓試驗(yàn)5.3.1沖擊高電壓的產(chǎn)生1.沖擊發(fā)生器的基本原理2.多級(jí)沖擊電壓發(fā)生器 基本原理:并聯(lián)充電，串聯(lián)放電5.3.2 沖擊高電壓的測(cè)量目前最常用的測(cè)量沖擊電壓的方法有：分壓器-示波器； 測(cè)量球隙；分壓器-峰值電壓表。1.分壓器與數(shù)字記錄儀（示波器）2. 標(biāo)準(zhǔn)球間隙 （1）多級(jí)法：以預(yù)期的50%放電電壓的23%作為電壓級(jí)差，對(duì)被測(cè)試品分級(jí)施加沖擊電壓，每級(jí)施加電壓10次，至少要加4級(jí)電壓。(2) 升降法 估計(jì)50%放電電壓的預(yù)期值后，取Ui的2%3%為電壓增量U，先施加沖擊電壓Ui一次，如未引起放電，則下次施加電壓應(yīng)為UiU。5.3.3 絕緣的沖擊耐壓試驗(yàn)1.電氣設(shè)備內(nèi)絕緣的雷電沖擊耐壓試驗(yàn)采用三次沖擊法。2.對(duì)變壓器和電抗器類設(shè)備的內(nèi)絕緣，還要再進(jìn)行雷電沖擊截波（1.2/25 ）耐壓試驗(yàn)，它對(duì)繞組絕緣（特別是其縱絕緣）的考驗(yàn)往往比雷電沖擊全波試驗(yàn)更加嚴(yán)格。3