高電壓技術各章

知識點高電壓技術各章

知識點1第一篇電介質的電氣強度第一篇電介質的電氣強度2第1章氣體的絕緣特性與介質的電氣強度

第1章氣體的絕緣特性與介質的電氣強度31、氣體中帶電質點產生的方式熱電離、光電離、碰撞電離、表面電離2、氣體中帶電質點消失的方式流入電極、逸出氣體空間、復合3、電子崩與湯遜理論電子崩的形成、湯遜理論的基本過程及適用范圍1、氣體中帶電質點產生的方式2、氣體中帶電質點消失的方式44、巴申定律及其適用范圍擊穿電壓與氣體相對密度和極間距離乘積之間的關系。兩者乘積大于0.26cm時,不再適用5、流注理論考慮了空間電荷對原有電場的影響和空間光電離的作用，適用兩者乘積大于0.26cm時的情況6、均勻電場與不均勻電場的劃分以最大場強與平均場強之比來劃分。4、巴申定律及其適用范圍5、流注理論6、均勻電場與不均勻電場57、極不均勻電場中的電暈放電電暈放電的概念、起始場強、放電的極性效應8、沖擊電壓作用下氣隙的擊穿特性雷電和操作過電壓波的波形沖擊電壓作用下的放電延時與伏秒特性50%擊穿電壓的概念7、極不均勻電場中的電暈放電8、沖擊電壓作用下氣隙的擊穿特性69、電場形式對放電電壓的影響均勻電場無極性效應、各類電壓形式放電電壓基本相同、分散性小極不均勻電場中極間距離為主要影響因素、極性效應明顯。10、電壓波形對放電電壓的影響電壓波形對均勻和稍不均勻電場影響不大對極不均勻電場影響相當大完全對稱的極不均勻場：棒棒間隙極大不對稱的極不均勻場：棒板間隙9、電場形式對放電電壓的影響10、電壓波形對放電電壓的影響712、氣體的性質對放電電壓的影響在間隙中加入高電強度氣體,可大大提高擊穿電壓，主要指一些含鹵族元素的強電負性氣體，如SF611、氣體的狀態對放電電壓的影響濕度、密度、海拔高度的影響12、氣體的性質對放電電壓的影響11、氣體的狀態對放電電壓的813、提高氣體放電電壓的措施電極形狀的改進空間電荷對原電場的畸變作用極不均勻場中屏障的采用提高氣體壓力的作用高真空高電氣強度氣體SF6的采用13、提高氣體放電電壓的措施電極形狀的改進914、沿面放電的概念

沿著固體介質表面發展的氣體放電現象。多發生在絕緣子、套管與空氣的分界面上。15提高沿面放電電壓的措施屏障屏蔽表面處理應用半導體材料阻抗調節習題1.11.31.41.91.131.141.1614、沿面放電的概念沿著固體介質表面發展的氣體放電10第2章液體和固體介質的絕緣的電氣強度第2章液體和固體介質的絕緣的電氣強度111、電介質的極化極化：在電場的作用下，電荷質點會沿電場方向產生有限的位移現象，并產生電矩（偶極矩）。介電常數：電介質極化的強弱可用介電常數的大小來表示，與電介質分子的極性強弱有關。極性電介質和非極性電介質：具有極性分子的電介質稱為極性電介質。由中性分子構成的電介質。極化的基本形式電子式、離子式（不產生能量損失）轉向、夾層介質界面極化（有能量損失）1、電介質的極化極化：122、電介質的電導泄漏電流和絕緣電阻氣體的電導:主要來自于外界射線使分子發生電離和強電場作用下氣體電子的碰撞電離液體的電導:離子電導和電泳電導固體的電導：離子電導和電子電導2、電介質的電導泄漏電流和絕緣電阻133、電介質的損耗介質損耗針對的是交流電壓作用下介質的有功功率損耗介質損耗一般用介損角的正切值來表示4、提高液體電介質擊穿電壓的措施提高油品質，采用覆蓋、絕緣層、極屏障等措施5、固體電介質的擊穿電擊穿、熱擊穿、電化學擊穿的擊穿機理及特點3、電介質的損耗介質損耗針對的是交流電壓作用下介質的有功功146、影響固體電介質擊穿電壓的主要因素電壓作用時間溫度電場均勻程度受潮累積效應機械負荷6、影響固體電介質擊穿電壓的主要因素15第二篇電氣設備絕緣試驗第二篇電氣設備絕緣試驗16第3章絕緣的預防性試驗第3章絕緣的預防性試驗171、絕緣電阻與吸收比的測量用兆歐表來測量電氣設備的絕緣電阻吸收比K定義為加壓60s時的絕緣電阻與15s時的絕緣電阻比值。K恒大于1，且越大表示絕緣性能越好。大容量電氣設備中，吸收現象延續很長時間，吸收比不能很好地反映絕緣的真實狀態，可用極化指數再判斷。測量絕緣電阻能有效地發現總體絕緣質量欠佳；絕緣受潮；兩極間有貫穿性的導電通道；絕緣表面情況不良。1、絕緣電阻與吸收比的測量用兆歐表來測量電氣設備的絕緣電阻182、泄漏電流的測量測量泄漏電流從原理上來說，與測量絕緣電阻是相似的，能發現一些尚未完全貫通的集中性缺陷，原因在于:在試品上的直流電壓要比兆歐表的工作電壓高得多，故能發現兆歐表所不能發現的某些缺陷加在試品上的直流電壓是逐漸增大的，可以在升壓過程中監視泄漏電流的增長動向。2、泄漏電流的測量測量泄漏電流從原理上來說，與測量絕緣電阻是19

3、介質損耗角正切的測量

tanδ能反映絕緣的整體性缺陷(例如全面老化)和小電容試品中的嚴重局部性缺陷。根據tanδ隨電壓而變化的曲線，可判斷絕緣是否受潮、含有氣泡及老化的程度。西林電橋法測量的基本原理

3、介質損耗角正切的測量tanδ能反映絕緣的整體性缺陷(20局部放電：高壓電氣設備的絕緣內部總是存在一些缺陷,如氣泡空隙、雜質等。由于這些異物的電導和介電常數不同于絕緣物，故在外加電場作用下，這些異物附近將具有比周圍更高的場強，有可能引起該處物質產生電離放電現象，稱為局部放電。4、局部放電的測量

局部放電：4、局部放電的測量21三比較方法

若個別試驗項目不合格，達不到規程的要求，可使用三比較方法。與同類型設備作比較同類型設備在同樣條件下所得的試驗結果應該大致相同,若差別很大就可能存在問題在同一設備的三相試驗結果之間進行比較若有一相結果相差達50%以上,該相很可能存在缺陷與該設備技術檔案中的歷年試驗數據進行比較若性能指標有明顯下降情況,即可能出現新的缺陷5絕緣狀態的綜合判斷三比較方法若個別試驗項目不合格，達不到規程的要求，可使22第4章電氣絕緣高電壓試驗第4章電氣絕緣高電壓試驗23絕緣的高電壓試驗

在高壓試驗室用工頻交流高壓、直流高壓、雷電沖擊高壓、操作沖擊高壓等模擬電氣設備的絕緣在運行中受到的工作電壓，用以考驗各種絕緣耐受這些高電壓作用的能力。特點具有破壞性試驗的性質。一般放在非破壞性試驗項目合格通過之后進行，以避免或減少不必要的損失。絕緣的高電壓試驗特點24通常采用高壓試驗變壓器或其串級裝置來產生。對電纜、電容器等電容量較大的被試品，可采用串聯諧振回路來獲得試驗用的工頻高電壓。工頻高壓裝置是高壓試驗室中最基本的設備，也是產生其他類型高電壓的設備基礎部件。工頻高電壓的產生1工頻高電壓試驗通常采用高壓試驗變壓器或其串級裝置來產生。工頻高電壓的產生25高壓試驗變壓器的特點試驗變壓器本身應有很好的絕緣，但絕緣裕度小，試驗過程中要嚴格限制過電壓。試驗變壓器容量一般不大外觀上的特點：油箱本體不大而其高壓套管又長又大。試驗變壓器與連續運行時間不長，發熱較輕，因而不需要復雜的冷卻系統。漏抗大，短路電流較小，可降低機械強度方面的要求,節省制造費用。高壓試驗變壓器的特點試驗變壓器本身應有很好的絕緣，但絕緣裕度26絕緣的工頻耐壓試驗工頻交流耐壓試驗是檢驗電氣設備絕緣強度的最有效和最直接的方法。工頻耐壓試驗可用來確定電氣設備絕緣耐受電壓的水平，判斷電氣設備能否繼續運行，是避免其在運行中發生絕緣事故的重要手段。工頻耐壓試驗時，對電氣設備絕緣施加比工作電壓高得多的試驗電壓，這些試驗電壓反映了電氣設備的絕緣水平。絕緣的工頻耐壓試驗工頻交流耐壓試驗是檢驗電氣設備絕緣強度的最27工頻高壓試驗的基本接線圖以試驗變壓器或其串級裝置作為主設備的工頻高壓試驗（包括耐壓試驗）的基本接線如下圖所示。試驗變壓器的輸出電壓必須能在很大的范圍內均勻地加以調節，所以它的低壓繞組應由一調壓器來供電。工頻高壓試驗的基木接線圖AV一調壓器PV1一低壓側電壓表T一工頻高壓裝置R1一變壓器保護電阻TO一被測試品R2一測量球隙保護電阻PV2一高壓靜電電壓表F一測量球隙Lf一Cf一諧波濾波器工頻高壓試驗的基本接線圖以試驗變壓器或其串級裝置作為28按規定的升壓速度提升作用在被測試品TO上的電壓，直到等于所需的試驗電壓U為止，這時開始計算時間。為了讓有缺陷的試品絕緣來得及發展局部放電或完全擊穿，達到U后還要保持一段時間，一般取一分鐘。如果在此期間沒有發現絕緣擊穿或局部損傷（可通過聲響、分解出氣體、冒煙、電壓表指針劇烈擺動、電流表指示急劇增大等異常現象作出判斷）的情況，即可認為該試品的工頻耐壓試驗合格通過。工頻高壓試驗的實施方法按規定的升壓速度提升作用在被測試品TO上的電壓，直到等于所需29直流高電壓的產生將工頻高電壓經高壓整流器而變換成直流高電壓。利用倍壓整流原理制成的直流高壓串級裝置（或稱串級直流高壓發生器)能產生出更高的直流試驗電壓2直流高電壓試驗直流高電壓的產生將工頻高電壓經高壓整流器而變換成直流高電壓。30直流高壓試驗的基本接線若高壓靜電電壓表PV2量程不夠,可改為球隙、高值電阻串接微安表或高阻值直接分壓器來測量高壓直流高壓試驗的基本接線若高壓靜電電壓表PV2量程不夠,可改為31最常見的直流高壓試驗為某些交流電氣設備（油紙絕緣高壓電纜、電力電容器、旋轉電機等）的絕緣預防性試驗。

和交流耐壓試驗相比主要有以下一些特點：只有微安級泄漏電流，試驗設備不需要供給試品的電容電流，試驗設備的容量較小，可以做的很輕巧，便于現場試驗。試驗時可同時測量泄漏電流，由所得得“電壓－電流”曲線能有效地顯示絕緣內部的集中性缺陷或受潮。直流高壓試驗的特點最常見的直流高壓試驗為某些交流電氣設備（油紙絕緣高壓32

在直流高壓下，局部放電較弱，不會加快有采購絕緣材料的分解或老化變質，一定程度具有非破壞性試驗的性質。

直流電壓下，絕緣內的電壓分布由電導決定，因而與交流運行電壓下的電壓分布不同，所以交流電氣設備的絕緣考驗不如交流耐壓試驗那樣接近實際。

333沖擊高電壓試驗研究電氣設備在運行中遭受雷電過電壓和操作過電壓的作用時的絕緣性能。許多高壓試驗室中都裝設了沖擊電壓發生器，用來產生試驗用的雷電沖擊電壓波和操作沖擊電壓波。高壓電氣設備在出廠試驗、型式試驗時或大修后都必須進行沖擊高壓試驗。3沖擊高電壓試驗研究電氣設備在運行中遭受雷電過電壓和操作過34

標準雷電沖擊全波采用的是非周期性雙指數波。

——波尾時間常數——波前時間常數

沖擊高電壓的產生沖擊高電壓的產生35

實際沖擊電壓發生器回路

放電回路的利用系數

R11為阻尼電阻實際沖擊電壓發生器回路R11為阻尼電阻36多級沖擊電壓發生器單級沖擊電壓發生器能產生的最高電壓一般不超過200～300kV。因而采用多級疊加的方法來產生波形和幅值都能滿足需要的沖擊高電壓波。

多級沖擊電壓發生器37多級沖擊電壓發生器原理接線圖

基本原理:并聯充電，串聯放電

多級沖擊電壓發生器原理接線圖基本原理:并聯充電，串聯放38電氣設備內絕緣的雷電沖擊耐壓試驗采用三次沖擊法，即對被試品施加三次正極性和三次負極性雷電沖擊試驗電壓。（1.2/50us全波）。對變壓器和電抗器類設備的內絕緣，還要進行雷電沖擊截波（1.2/2～/2-5us)耐壓試驗,其對繞組絕緣(特別是縱絕緣)的考驗往往更加嚴格。 內絕緣沖擊耐壓試驗

電氣設備內絕緣的雷電沖擊耐壓試驗采用三次沖擊法，即對被試39可采用15次沖擊法，即對被測試品施加正、負極性沖擊全波試驗電壓各16次，相鄰兩次沖擊的時間間隔應不小于1min。在每組15次沖擊的試驗中，如果擊穿或閃絡的閃數不超過2次，即可認為該外絕緣試驗合格。外絕緣沖擊耐壓試驗

內、外絕緣的操作沖擊高壓試驗的方法與雷電沖擊全波試驗完全相同。可采用15次沖擊法，即對被測試品施加正、負極性沖擊全波試驗404高電壓的測量技術高電壓試驗除了要有產生各種試驗電壓的高壓設備，還必須要有能測量這些高電壓的儀器和設備。電力系統中，廣泛應用電壓互感器配上低電壓表來測量高電壓；但此法在試驗室中用得很少。試驗室條件下廣泛應用高壓靜電電壓表、峰值電壓表、球隙測壓器、高壓分壓器等儀器測量高電壓。國標規定，高電壓的測量誤差一般應控制在±3％以內。4高電壓的測量技術高電壓試驗除了要有產生各種試驗電壓的高壓41靜電電壓表測交流時為其電壓有效值,測帶脈動的直流時近似為其平均值。靜電電壓表不能用于測量沖擊電壓。靜電電壓表的內阻很高，在測量時幾乎不會改變被測試樣上的電壓大氣中工作的高壓靜電電壓表量程上限在50-250kV;SF6氣體中可達500-600kV。更高的電壓需配合分壓器使用靜電電壓表靜電電壓表測交流時為其電壓有效值,測帶脈動的直流時近似為其平42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量，另一種是利用整流充電電壓測量。峰值電壓表可分為交流峰值電壓表和沖擊峰值電壓表。峰值電壓表峰值電壓表的制成原理通常有兩種，一種是43球隙測壓器

測量球隙由一對相同直徑的金屬球構成，測量誤差2%-3%,滿足大多數工程測試的要求。當球隙距離d與直徑D之比不大時，球隙間的電場為稍不均勻電場，其擊穿電壓決定于球隙間的距離。能直接測量高達數兆伏的各類高電壓峰值。球隙測壓器測量球隙由一對相同直徑的金屬球構成，測量誤差2%44擊穿時延小，放電電壓分散性小，具有比較穩定的放電電壓值和較高的測量精度50%沖擊放電電壓與靜態（交流或直流）放電電壓的幅值幾乎相等。由于濕度對稍不均勻場的影響較小，可不必對濕度進行校正。球隙的優點球隙的優點45高壓分壓器

被測電壓很高時，采用高壓分壓器來分出一小部分電壓，然后利用靜電電壓表、峰值電壓表、高壓示波器等來測量。高壓分壓器被測電壓很高時，采用高壓分壓器46要求分壓比具有一定的準確度和穩定性(幅值誤差要小);每一個分壓器均由高壓臂和低壓臂組成，在低壓臂上得到的就是分給測量儀器的低電壓，總電壓與該低電壓之比稱為分壓比K分出的電壓與被測高電壓波形的相似性(波形畸變要小);對分壓器的技術要求要求分壓比具有一定的準確度和穩定性(幅值誤差要小);對分壓器47靜電電壓表可測交流和直流,但不能測沖擊電壓。峰值電壓表可用來測交流電壓和沖擊電壓峰值。球隙可用來測高達數兆伏的交流、沖擊峰值和直流電壓。電壓特別高時，需配合分壓器使用。直流高壓測量只能使用電阻分壓器。交流和沖擊高壓可使用電阻、電容和阻容分壓器。各類測量方式的應用場合各類測量方式的應用場合48第三篇

過電壓防護與絕緣配合第三篇

過電壓防護與絕緣配合49過電壓的概念：指電力系統中出現的對絕緣有危險的電壓升高和電位差升高。過電壓的概念與分類過電壓的分類：過電壓的概念：指電力系統中出現的對絕緣有危險的電壓升高和電位50第5章輸電線路和繞組中的波過程第5章輸電線路和繞組中的波過程511無損耗單導線上的波過程波速和波阻抗的計算公式前行波(反行波)電壓、電流之間的關系線路中任意一點的電壓(電流)等于前行波電壓(電流)和反行波電壓(電流)之和。波阻抗與電阻的區別1無損耗單導線上的波過程波速和波阻抗的計算公式52線路末端的折射、反射末端開路反射，在反射波所到之處電壓提高1倍，而電流降為0。末端短路反射在反射波所到之處電流提高1倍，而電壓降為0。末端接集中負載時的折反射當R和z1不相等時，來波將在集中負載上發生折反射。集中參數等效電路(彼德遜法則)2行波的折射和反射

2行波的折射和反射533行波通過串聯電感和并聯電容波通過電感（電容)時的最大陡度公式波穿過電感初瞬，在電感前發生電壓正的全反射，使電感前電壓提高1倍波旁過電容初瞬，則在電容前發生電壓負的全反射，使電容前的電壓下降為0由于反射波會使電感前電壓提高，可能危及絕緣，所以常用并聯電容降低波陡度3行波通過串聯電感和并聯電容波通過電感（電容)時的最大陡度544波在多導線系統中的傳播

自波阻抗、互波阻抗的公式多導線中電壓、電流之間的關系方程耦合系數的重要概念4波在多導線系統中的傳播自波阻抗、互波阻抗的公式555繞組中的波過程變壓器在雷電沖擊波作用瞬間，可等值為一個電容，稱為入口電容在末端接地的單相繞組中，最大電壓將出現在繞組首端附近，其值可達1.4U0在末端不接地的單相繞組中，最大電壓將出現在中性點附近，其值可達1.9U0通過在繞組首端部位加一些電容環和電容匝以及增大縱向電容可降低電位梯度三相變壓器多相進波時的最大電位（星形接線、三角形接線）變壓器繞組之間的波過程通過靜電耦合和電磁耦合傳遞旋轉電機匝間絕緣上的電壓與入侵波陡度成正比5繞組中的波過程變壓器在雷電沖擊波作用瞬間，可等值為一個電56習題4.14.24.44.54.11習題4.14.24.44.54.1157第6章雷電及防雷設備第6章雷電及防雷設備581雷電放電和雷電過電壓雷電的放電過程：先導放電階段主放電階段余輝放電階段主要的雷電參數：雷電日及雷電小時、地面落雷密度、雷電流幅值、雷電流等值波形及陡度。雷電過電壓的分類直擊雷過電壓感應雷過電壓1雷電放電和雷電過電壓59避雷針防雷原理及保護范圍

作用是吸引雷電擊于自身，并將雷電流迅速泄入大地，從而使被保護物體免遭直接雷擊。避雷針需有足夠截面的接地引下線和良好的接地裝置，以便將雷電流安全可靠地引入大地。

單根和雙根等高避雷針的保護范圍2防雷保護設備避雷針防雷原理及保護范圍2防雷保護設備60避雷線（地線）防雷原理及保護范圍避雷線的防雷原理與避雷針相同，主要用于輸電線路的保護可用來保護發電廠和變電所，近年來許多國家采用避雷線保護500kV大型超高壓變電所。用于輸電線路時，避雷線除了防止雷電直擊導線外，同時還有分流作用，以減少流經桿塔入地的雷電流從而降低塔頂電位避雷線對導線的耦合作用還可以降低導線上的感應雷過電壓。

單根及雙根避雷線的保護原理避雷線（地線）防雷原理及保護范圍避雷線的防雷原理與避雷針相同61避雷器工作原理及常用種類

避雷針(線)不能完全避免設備不受雷擊;從輸電線路上也可能有危及設備絕緣的過電壓波傳入發電廠和變電所。避雷器實質上是一種過電壓限制器，與被保護的電氣設備并聯連接，當過電壓出現并超過避雷器的放電電壓時，避雷器先放電，從而限制了過電壓的發展，使電氣設備免遭過電壓損壞。避雷器的常用類型有：保護間隙、管型避雷器、閥式避雷器和金屬氧化物避雷器。避雷器工作原理及常用種類避雷針(線)不能完全避免設備不受雷62對避雷器的基本要求絕緣強度的合理配合避雷器與被保護設備的伏秒特性應有合理的配合。在絕緣強度的配合中，要求避雷器的伏秒特性比較平直、分散性小。絕緣強度的自恢復能力避雷器一旦在沖擊電壓作用下放電，就造成對地短路。隨之工頻短路電流（工頻續流）要流過此間隙，避雷器應當具有自行截斷工頻續流，恢復絕緣強度的能力，使電力系統得以繼續正常工作對避雷器的基本要求絕緣強度的合理配合63閥型避雷器的保護原理及閥片的作用殘壓、滅弧電壓的重要概念習題5.15.25.3

閥型避雷器的保護原理及閥片的作用習題5.15.25.364第7章輸電線路的防雷保護第7章輸電線路的防雷保護65輸電線路落雷次數:每100km線路每年的雷擊次數耐雷水平：雷擊線路絕緣不發生閃絡的最大雷電流幅值,以kA為單位。雷擊跳閘率：每100km線路每年由雷擊引起跳閘次數。這是衡量線路防雷性能的綜合指標。輸電線路落雷次數:耐雷水平：雷擊跳閘率：66輸電線路的直擊雷過電壓和耐雷水平

我國110kV及以上線路一般全線都裝設避雷線，而35kV及以下線路一般不裝設避雷線，中性點直接接地系統有避雷線的線路遭受直擊雷一般有三種情況：雷擊桿塔塔頂；雷擊避雷線檔距中央；雷電繞過避雷線擊于導線有避雷線線路直擊雷的三種情況輸電線路的直擊雷過電壓和耐雷水平我國110k67線路跳閘需滿足的條件：線路落雷雷電流超過線路耐雷水平，線路絕緣發生沖擊閃絡，雷電流沿閃絡通道流入大地，但作用時間很短，線路開關來不及動作當閃絡通道流過的工頻短路電流的電弧持續燃燒時，才會跳閘停電線路跳閘需滿足的條件：68雷擊跳閘率計算雷擊桿塔時的跳閘率繞擊跳閘率輸電線路雷擊跳閘率雷擊跳閘率計算雷擊桿塔時的跳閘率繞擊跳閘率輸電線路雷擊跳閘率69

架設避雷線、降低桿塔接地電阻、架設耦合地線、采用不平衡絕緣、裝設自動重合閘、采用消弧線圈、裝設避雷器、加強絕緣是主要的防雷方式確定輸電線路防雷方式時，還應全面考慮線路綜合因素，因地制宜地采取合理的保護措施。

輸電線路的防雷保護措施輸電線路的防雷保護措施70第8章發電廠變電所的防雷保護第8章發電廠變電所的防雷保護71發電廠、變電所遭受雷害的兩個方面：雷直擊于發電廠、變電所防護措施是采用避雷針或避雷線雷擊輸電線后產生的雷電波侵入發電廠、變電所防護措施是裝設避雷器，同時還應限制流過避雷器的雷電流幅值和陡度。發電廠、變電所遭受雷害的兩個方面：雷直擊于發電廠、變電所72110kV及以上的配電裝置,一般將避雷針裝在構架上.但在土壤電阻率的地區,仍宜裝設獨立避雷針,以免發生反擊35kV及以下的配電裝置仍宜采用獨立避雷針60kV的配電裝置,在地區宜采用獨立避雷針,的地區采用構架避雷針發電廠、變電所的直擊雷保護110kV及以上的配電裝置,一般將避雷針裝在構架上.但在土壤73閥式避雷器的保護作用變壓器承受雷電波能力變電所中變壓器距避雷器的最大允許電氣距離Uj:多次截波耐壓值閥式避雷器的保護作用變壓器承受雷電波能力變電所中變壓器距避74變電所的進線段保護為使變電所內避雷器能可靠地保護電氣設備，必須限制流經避雷器的電流幅值不超過5kA（330kV-500kV為10kA)、限制侵入波陡度α不超過一定的允許值。35-110kV無避雷線線路,雷擊變電所附近導線時,兩者都有可能超過。進線段保護是指在臨近變電所1-2km的一段線路上加強防雷保護措施，從而使避雷器雷電流的幅值和陡度都降低到合理范圍內。變電所的進線段保護為使變電所內避雷器能可靠地保護電氣設備，必7535kV及以上變電所的進線段保護保護角不宜超過20度35kV及以上變電所的進線段保護保護角不宜超過20度76變壓器的防雷保護（1)三繞組變壓器的防雷保護（2）自耦變壓器的防雷保護（3）變壓器中性點的防雷保護全絕緣、分級絕緣的概念變壓器的防雷保護（1)三繞組變壓器的防雷保護77旋轉電機的防雷保護（1）旋轉電機的防雷保護特點旋轉電機主絕緣的沖擊耐壓值遠低于同級變壓器的沖擊耐壓值運行中的旋轉電機主絕緣低于出廠時的核定值保護旋轉電機用的磁吹避雷器的保護性能與電機絕緣水平的配合裕度很小（主絕緣)由于電機繞組匝間電容較小，匝間承受電壓正比于陡度，要求來波陡度較小(匝間絕緣)電機繞組中性點一般不接地，三相進波時，中性點電壓可達進波電壓的兩倍(中性點絕緣）旋轉電機的防雷保護（1）旋轉電機的防雷保護特點旋轉電機主絕緣78（2）直配電機的防雷措施避雷器保護電容器保護電纜段保護電抗器保護（2）直配電機的防雷措施避雷器保護79第9章電力系統穩態過電壓第9章電力系統穩態過電壓80內部過電壓:電力系統中,除了雷電過電壓外,還存在由于自己內部原因而引起的過電壓,包括穩態過電壓和操作過電壓操作過電壓:當開關操作或事故狀態時引起系統拓撲結構發生改變時,各儲能元件的能量重新分配時發生振蕩,從而出現的電壓升高的現象，持續時間0.1s以內穩態過電壓：由工頻電壓升高和諧振現象引起，持續時間比操作過電壓長得多，有些甚至長期存在內部過電壓:電力系統中,除了雷電過電壓外,還存在由于自己內部81過電壓的分類內部過電壓的能量來自電網本身,一般用最大運行相電壓的倍數表示過電壓的分類內部過電壓的能量來自電網本身,一般用最大運行相電821工頻過電壓的特點（1)工頻電壓升高的大小會直接影響操作過電壓的實際幅值。操作過電壓是疊加在工頻電壓升高之上的，從而達到很高的幅值。（2）它的大小會影響保護電器的工作條件和保護效果避雷器的最大允許工作電壓是由避雷器安裝處工頻過電壓值來決定的。如工頻電壓過高，避雷器的最大允許工作電壓也越高，避雷器的沖擊放電電壓和殘壓也將提高，相應被保護設備的絕緣水平要隨之提高(3）持續時間長，對設備絕緣及其運行性能有重大影響例如引起油紙絕緣內部電離,污穢絕緣子閃絡,鐵心過熱,電暈等1工頻過電壓的特點（1)工頻電壓升高的大小會直接影響操作過832不對稱短路引起的工頻電壓升高不對稱短路是電力系統中最常見的故障形式，當發生單相或兩相對地短路時，健全相上的電壓都會升高，其中單相接地引起的電壓升高更大一些。閥式避雷器的滅弧電壓通常也就是根據單相接地時的工頻電壓升高來選定的。單相接地時，故障點各相的電壓、電流是不對稱的，為了計算健全相上的電壓升高，通常采用對稱分量法和復合序網進行分析。2不對稱短路引起的工頻電壓升高不對稱短路是電力系統中最常見84對于中性點不接地系統，當單相接地時，健全相的工頻電壓升高約為線電壓的1.1倍。

在選擇避雷器時，滅弧電壓取110%的線電壓，稱為110%避雷器對中性點經消弧線圈接地系統在過補償時，單相接地時健全相上電壓接近線電壓。

在選擇避雷器滅弧電壓時，取100%的線電壓，稱為100%避雷器對中性點直接接地系統單相故障接地時，健全相電壓約為0.8倍線電壓

避雷器的最大滅弧電壓取為最大線電壓的80%，稱為80%避雷器分析對于中性點不接地系統，當單相接地時，健全相的工頻電壓升高約為853工頻電壓升高的限制措施在考慮線路的工頻電壓升高時，如果同時計及空載線路的電容效應、單相接地及突然甩負荷等三種情況，那么工頻電壓升高可達到相當大的數值。在一般情況下，220kV及以下的電網中不需要采取特殊措施來限制工頻電壓升高在330～500kV超高壓電網中，應采用并聯電抗器或靜止補償裝置等措施，將工頻電壓升高限制到1.3～1.4倍相電壓以下實際運行經驗表明3工頻電壓升高的限制措施在考慮線路的工頻電壓升高時，864諧振過電壓的分類(1)線性諧振電感參數L與電容C、電阻R一樣，都是線性參數，不隨電流、電壓而變化,設計和運行時應設法避開諧振條件(2)參數諧振電感參數周期性變化,設計時應當避開諧振點(3)鐵磁諧振帶鐵心電感的飽和現象4諧振過電壓的分類(1)線性諧振87第10章電力系統操作過電壓第10章電力系統操作過電壓881切斷空載線路過電壓切除空載線路是電網中常見操作之一在切空載線路的過程中，雖然斷路器切斷的是幾十安到幾百安的電容電流，比短路電流小的多如果使用的斷路器滅弧能力不強，在切斷這種電容電流時就可能出現電弧的重燃，從而引起電磁振蕩，造成過電壓。1切斷空載線路過電壓切除空載線路是電網中常見操作之一89限制措施

限制切除空載線路過電壓的最根本措施是設法消除斷路器的重燃現象采用滅弧性能強的快速動作斷路器利用避雷器保護斷路器線路側接電磁式電壓互感器線路側接并聯電抗器并聯電抗器與線路電容構成振蕩回路,使線路上的殘余電壓轉化為交流電壓使用帶并聯電阻的斷路器限制措施限制切除空載線路過電壓的最根本措施是設法903空載線路合閘過電壓

電力系統中，空載線路合閘過電壓也是一種常見的操作過電壓。通常分為兩種情況，即正常操作和自動重合閘。由于初始條件的差別，重合閘過電壓的情況更為嚴重。近年來由于采用了種種措施（如采用不重燃斷路器、改進變壓器鐵芯材料等）限制或降低了其他幅值更高的操作過電壓，空載線路合閘過電壓的問題就顯得更加突出。3空載線路合閘過電壓電力系統中，空載線路合閘過電壓也是一91計劃性合閘由過電壓幅值＝穩態值＋（穩態值－起始量）=UΦ+UΦ=2UΦ自動重合閘最大值為=－UΦ＋[-UΦ-(0.91～.98)UΦ]=(-2.91～2.98)UΦ。計劃性合閘92裝設并聯合閘電阻同步合閘利用避雷器來保護單相重合閘限制措施裝設并聯合閘電阻限制措施934切除空載變壓器過電壓正常運行時,空載變壓器表現為一勵磁電感。切除空載變壓器就是開斷一個小容量電感負荷，會在變壓器和斷路器上出現很高的過電壓。開斷并聯電抗器、電動機等，也屬于切斷感性小電流的情況。4切除空載變壓器過電壓正常運行時,空載變壓器表現為一勵磁電94發展過程研究表明：切斷100A以上的交流電流時，開關觸頭間的電弧通常是在工頻電流自然過零時熄滅的，等值電感中儲存的磁場能量為零；當所切除的電流很小時（變壓器的空載電流非常小，只有幾安到幾十安），開關中的去游離作用又很強，電弧往往提前熄滅，亦即電流會在過零之前就被強行切斷，即所謂的截流現象。出現截流時，等值電感中儲存的磁場能量全部轉化為電場能量，從而出現很高的過電壓發展過程研究表明：951、采用避雷器保護

在斷路器的變壓器側裝設閥型避雷器,非雷雨季節也不能退出運行。2、裝設并聯電阻在斷路器的主觸頭上并聯一線性或非線性電阻，其限值應接近于被切電感的工作激磁阻抗（數萬歐）。限制措施1、采用避雷器保護限制措施965斷續電弧接地過電壓中性點不接地電網中的單相接地電流(電容電流)較大，接地點的電弧將不能自熄，而以斷續電弧（斷續地熄滅和重燃）的形式存在，就會產生另一種嚴重的操作過電壓——斷續電弧接地過電壓。5斷續電弧接地過電壓中性點不接地電網中的單相接地97防護措施1、采用中性點直接接地方式若中性點接地，單相接地故障將在接地點產生很大的短路電流，斷路器將跳閘，從而徹底消除電弧接地過電壓。目前，110kV及以上電網大多采用中性點直接接地的運行方式。2、采用中性點經消弧線圈接地方式采用中性點直接接地方式能夠解決斷續電弧問題，但每次發生單相接地故障都會引起斷路器頻繁跳閘，嚴重影響供電的連續性。所以，我國35kV及以下電壓等級的配電網采用中性點經消弧線圈接地的運行方式。防護措施1、采用中性點直接接地方式若中性點接地，單相接地故障98第11章電力系統絕緣配合第11章電力系統絕緣配合991絕緣配合的概念根據電氣設備在系統中可能承受的各種電壓,并考慮過電壓的限制措施和設備的絕緣性能后來確定電氣設備的絕緣水平，以便把作用于電氣設備上的各種電壓（正常工作電壓及過電壓）所引起的絕緣損壞降低到經濟上和運行上所能接受的水平。其核心問題為確定設備的絕緣水平。2絕緣水平設備可以承受(不發生閃絡、擊穿或其他損壞）的試驗電壓標準1絕緣配合的概念2絕緣水平1003變電站電氣設備絕緣水平的確定避雷器對設備的保護可有以下兩種方式:（1）避雷器只用作雷電過電壓的保護,而不用來保護內部過電壓.220kV及以下系統都采用此種方式,內部過電壓對正常絕緣無危險（2）避雷器主要于雷電過電壓的保護,但也用作內部過電壓的后備保護超高壓系統中采用，依靠斷路器將內部過電壓限制在一定水平。避雷器在內過電壓下一般不動作，只有很大時才動作。3變電站電氣設備絕緣水平的確定避雷器對設備的保護可有以下兩101220kV(最大工作電壓為252kV)及以下等級和220kV以上電壓等級在過電壓保護措施、絕緣耐壓試驗、最大工作電壓倍數、絕緣裕度等方面都存在差異，可分為以下兩部分：范圍I：范圍II:雷電過電壓下BIL、操作過電壓SIL下的絕緣配合220kV(最大工作電壓為252kV)及以下等級和220kV102短時工頻耐壓試驗所采用的試驗電壓值往往要比額定相電壓高出數倍，它的目的和作用是代替雷電沖擊和操作沖擊耐壓試驗、等效地檢驗絕緣在這兩類過電壓下的電氣強度。雷電沖擊系數,取1.48操作沖擊系數，66kV及以下1.3，110kV及以上取1.35短時工頻耐壓試驗所采用的試驗電壓值往往要比額定1034絕緣子串中絕緣子片數的確定在工作電壓下不發生污閃；雨天時在操作過電壓下不發生閃絡（濕閃）；具有一定的雷電沖擊耐壓強度，保證一定的線路耐雷水平。線路絕緣子串應滿足三方面的要求：選工作電壓和操作過電壓兩者要求的大者作為絕緣子的片數，再按雷電過電壓的要求進行驗算即可4絕緣子串中絕緣子片數的確定線路絕緣子串應滿足三方面的要104就塔頭空氣間隙上可能出現的電壓幅值來看，一般是雷電過電壓最高、操作過電壓次之、工頻工作電壓最低。而三種情況下可能出現的風偏角則剛好相反由于工作電壓長期作用在導線上，其可能引起的風偏角最大雷電過電壓持續時間最短，可能出現的風偏角最小操作過電壓持續時間較短，可能出現風偏角介于以上兩者之間風偏角的影響就塔頭空氣間隙上可能出現的電壓幅值來看，一般是105求得以上凈間距后,結合風偏角,可求各種過電壓下所對應的最小距離導線與桿塔之間的水平距離由下式決定導線與桿塔之間距離的確定習題10.410.510.6求得以上凈間距后,結合風偏角,可求各種過電壓下所對應的最小距106祝同學們考出好成績！謝謝大家！祝同學們考出好成績！107高電壓技術各章

知識點高電壓技術各章

知識點108第一篇電介質的電氣強度第一篇電介質的電氣強度109第1章氣體的絕緣特性與介質的電氣強度

第1章氣體的絕緣特性與介質的電氣強度1101、氣體中帶電質點產生的方式熱電離、光電離、碰撞電離、表面電離2、氣體中帶電質點消失的方式流入電極、逸出氣體空間、復合3、電子崩與湯遜理論電子崩的形成、湯遜理論的基本過程及適用范圍1、氣體中帶電質點產生的方式2、氣體中帶電質點消失的方式1114、巴申定律及其適用范圍擊穿電壓與氣體相對密度和極間距離乘積之間的關系。兩者乘積大于0.26cm時,不再適用5、流注理論考慮了空間電荷對原有電場的影響和空間光電離的作用，適用兩者乘積大于0.26cm時的情況6、均勻電場與不均勻電場的劃分以最大場強與平均場強之比來劃分。4、巴申定律及其適用范圍5、流注理論6、均勻電場與不均勻電場1127、極不均勻電場中的電暈放電電暈放電的概念、起始場強、放電的極性效應8、沖擊電壓作用下氣隙的擊穿特性雷電和操作過電壓波的波形沖擊電壓作用下的放電延時與伏秒特性50%擊穿電壓的概念7、極不均勻電場中的電暈放電8、沖擊電壓作用下氣隙的擊穿特性1139、電場形式對放電電壓的影響均勻電場無極性效應、各類電壓形式放電電壓基本相同、分散性小極不均勻電場中極間距離為主要影響因素、極性效應明顯。10、電壓波形對放電電壓的影響電壓波形對均勻和稍不均勻電場影響不大對極不均勻電場影響相當大完全對稱的極不均勻場：棒棒間隙極大不對稱的極不均勻場：棒板間隙9、電場形式對放電電壓的影響10、電壓波形對放電電壓的影響11412、氣體的性質對放電電壓的影響在間隙中加入高電強度氣體,可大大提高擊穿電壓，主要指一些含鹵族元素的強電負性氣體，如SF611、氣體的狀態對放電電壓的影響濕度、密度、海拔高度的影響12、氣體的性質對放電電壓的影響11、氣體的狀態對放電電壓的11513、提高氣體放電電壓的措施電極形狀的改進空間電荷對原電場的畸變作用極不均勻場中屏障的采用提高氣體壓力的作用高真空高電氣強度氣體SF6的采用13、提高氣體放電電壓的措施電極形狀的改進11614、沿面放電的概念

沿著固體介質表面發展的氣體放電現象。多發生在絕緣子、套管與空氣的分界面上。15提高沿面放電電壓的措施屏障屏蔽表面處理應用半導體材料阻抗調節習題1.11.31.41.91.131.141.1614、沿面放電的概念沿著固體介質表面發展的氣體放電117第2章液體和固體介質的絕緣的電氣強度第2章液體和固體介質的絕緣的電氣強度1181、電介質的極化極化：在電場的作用下，電荷質點會沿電場方向產生有限的位移現象，并產生電矩（偶極矩）。介電常數：電介質極化的強弱可用介電常數的大小來表示，與電介質分子的極性強弱有關。極性電介質和非極性電介質：具有極性分子的電介質稱為極性電介質。由中性分子構成的電介質。極化的基本形式電子式、離子式（不產生能量損失）轉向、夾層介質界面極化（有能量損失）1、電介質的極化極化：1192、電介質的電導泄漏電流和絕緣電阻氣體的電導:主要來自于外界射線使分子發生電離和強電場作用下氣體電子的碰撞電離液體的電導:離子電導和電泳電導固體的電導：離子電導和電子電導2、電介質的電導泄漏電流和絕緣電阻1203、電介質的損耗介質損耗針對的是交流電壓作用下介質的有功功率損耗介質損耗一般用介損角的正切值來表示4、提高液體電介質擊穿電壓的措施提高油品質，采用覆蓋、絕緣層、極屏障等措施5、固體電介質的擊穿電擊穿、熱擊穿、電化學擊穿的擊穿機理及特點3、電介質的損耗介質損耗針對的是交流電壓作用下介質的有功功1216、影響固體電介質擊穿電壓的主要因素電壓作用時間溫度電場均勻程度受潮累積效應機械負荷6、影響固體電介質擊穿電壓的主要因素122第二篇電氣設備絕緣試驗第二篇電氣設備絕緣試驗123第3章絕緣的預防性試驗第3章絕緣的預防性試驗1241、絕緣電阻與吸收比的測量用兆歐表來測量電氣設備的絕緣電阻吸收比K定義為加壓60s時的絕緣電阻與15s時的絕緣電阻比值。K恒大于1，且越大表示絕緣性能越好。大容量電氣設備中，吸收現象延續很長時間，吸收比不能很好地反映絕緣的真實狀態，可用極化指數再判斷。測量絕緣電阻能有效地發現總體絕緣質量欠佳；絕緣受潮；兩極間有貫穿性的導電通道；絕緣表面情況不良。1、絕緣電阻與吸收比的測量用兆歐表來測量電氣設備的絕緣電阻1252、泄漏電流的測量測量泄漏電流從原理上來說，與測量絕緣電阻是相似的，能發現一些尚未完全貫通的集中性缺陷，原因在于:在試品上的直流電壓要比兆歐表的工作電壓高得多，故能發現兆歐表所不能發現的某些缺陷加在試品上的直流電壓是逐漸增大的，可以在升壓過程中監視泄漏電流的增長動向。2、泄漏電流的測量測量泄漏電流從原理上來說，與測量絕緣電阻是126

3、介質損耗角正切的測量

tanδ能反映絕緣的整體性缺陷(例如全面老化)和小電容試品中的嚴重局部性缺陷。根據tanδ隨電壓而變化的曲線，可判斷絕緣是否受潮、含有氣泡及老化的程度。西林電橋法測量的基本原理

3、介質損耗角正切的測量tanδ能反映絕緣的整體性缺陷(127局部放電：高壓電氣設備的絕緣內部總是存在一些缺陷,如氣泡空隙、雜質等。由于這些異物的電導和介電常數不同于絕緣物，故在外加電場作用下，這些異物附近將具有比周圍更高的場強，有可能引起該處物質產生電離放電現象，稱為局部放電。4、局部放電的測量

局部放電：4、局部放電的測量128三比較方法

若個別試驗項目不合格，達不到規程的要求，可使用三比較方法。與同類型設備作比較同類型設備在同樣條件下所得的試驗結果應該大致相同,若差別很大就可能存在問題在同一設備的三相試驗結果之間進行比較若有一相結果相差達50%以上,該相很可能存在缺陷與該設備技術檔案中的歷年試驗數據進行比較若性能指標有明顯下降情況,即可能出現新的缺陷5絕緣狀態的綜合判斷三比較方法若個別試驗項目不合格，達不到規程的要求，可使129第4章電氣絕緣高電壓試驗第4章電氣絕緣高電壓試驗130絕緣的高電壓試驗

在高壓試驗室用工頻交流高壓、直流高壓、雷電沖擊高壓、操作沖擊高壓等模擬電氣設備的絕緣在運行中受到的工作電壓，用以考驗各種絕緣耐受這些高電壓作用的能力。特點具有破壞性試驗的性質。一般放在非破壞性試驗項目合格通過之后進行，以避免或減少不必要的損失。絕緣的高電壓試驗特點131通常采用高壓試驗變壓器或其串級裝置來產生。對電纜、電容器等電容量較大的被試品，可采用串聯諧振回路來獲得試驗用的工頻高電壓。工頻高壓裝置是高壓試驗室中最基本的設備，也是產生其他類型高電壓的設備基礎部件。工頻高電壓的產生1工頻高電壓試驗通常采用高壓試驗變壓器或其串級裝置來產生。工頻高電壓的產生132高壓試驗變壓器的特點試驗變壓器本身應有很好的絕緣，但絕緣裕度小，試驗過程中要嚴格限制過電壓。試驗變壓器容量一般不大外觀上的特點：油箱本體不大而其高壓套管又長又大。試驗變壓器與連續運行時間不長，發熱較輕，因而不需要復雜的冷卻系統。漏抗大，短路電流較小，可降低機械強度方面的要求,節省制造費用。高壓試驗變壓器的特點試驗變壓器本身應有很好的絕緣，但絕緣裕度133絕緣的工頻耐壓試驗工頻交流耐壓試驗是檢驗電氣設備絕緣強度的最有效和最直接的方法。工頻耐壓試驗可用來確定電氣設備絕緣耐受電壓的水平，判斷電氣設備能否繼續運行，是避免其在運行中發生絕緣事故的重要手段。工頻耐壓試驗時，對電氣設備絕緣施加比工作電壓高得多的試驗電壓，這些試驗電壓反映了電氣設備的絕緣水平。絕緣的工頻耐壓試驗工頻交流耐壓試驗是檢驗電氣設備絕緣強度的最134工頻高壓試驗的基本接線圖以試驗變壓器或其串級裝置作為主設備的工頻高壓試驗（包括耐壓試驗）的基本接線如下圖所示。試驗變壓器的輸出電壓必須能在很大的范圍內均勻地加以調節，所以它的低壓繞組應由一調壓器來供電。工頻高壓試驗的基木接線圖AV一調壓器PV1一低壓側電壓表T一工頻高壓裝置R1一變壓器保護電阻TO一被測試品R2一測量球隙保護電阻PV2一高壓靜電電壓表F一測量球隙Lf一Cf一諧波濾波器工頻高壓試驗的基本接線圖以試驗變壓器或其串級裝置作為135按規定的升壓速度提升作用在被測試品TO上的電壓，直到等于所需的試驗電壓U為止，這時開始計算時間。為了讓有缺陷的試品絕緣來得及發展局部放電或完全擊穿，達到U后還要保持一段時間，一般取一分鐘。如果在此期間沒有發現絕緣擊穿或局部損傷（可通過聲響、分解出氣體、冒煙、電壓表指針劇烈擺動、電流表指示急劇增大等異常現象作出判斷）的情況，即可認為該試品的工頻耐壓試驗合格通過。工頻高壓試驗的實施方法按規定的升壓速度提升作用在被測試品TO上的電壓，直到等于所需136直流高電壓的產生將工頻高電壓經高壓整流器而變換成直流高電壓。利用倍壓整流原理制成的直流高壓串級裝置（或稱串級直流高壓發生器)能產生出更高的直流試驗電壓2直流高電壓試驗直流高電壓的產生將工頻高電壓經高壓整流器而變換成直流高電壓。137直流高壓試驗的基本接線若高壓靜電電壓表PV2量程不夠,可改為球隙、高值電阻串接微安表或高阻值直接分壓器來測量高壓直流高壓試驗的基本接線若高壓靜電電壓表PV2量程不夠,可改為138最常見的直流高壓試驗為某些交流電氣設備（油紙絕緣高壓電纜、電力電容器、旋轉電機等）的絕緣預防性試驗。

和交流耐壓試驗相比主要有以下一些特點：只有微安級泄漏電流，試驗設備不需要供給試品的電容電流，試驗設備的容量較小，可以做的很輕巧，便于現場試驗。試驗時可同時測量泄漏電流，由所得得“電壓－電流”曲線能有效地顯示絕緣內部的集中性缺陷或受潮。直流高壓試驗的特點最常見的直流高壓試驗為某些交流電氣設備（油紙絕緣高壓139

在直流高壓下，局部放電較弱，不會加快有采購絕緣材料的分解或老化變質，一定程度具有非破壞性試驗的性質。

直流電壓下，絕緣內的電壓分布由電導決定，因而與交流運行電壓下的電壓分布不同，所以交流電氣設備的絕緣考驗不如交流耐壓試驗那樣接近實際。

1403沖擊高電壓試驗研究電氣設備在運行中遭受雷電過電壓和操作過電壓的作用時的絕緣性能。許多高壓試驗室中都裝設了沖擊電壓發生器，用來產生試驗用的雷電沖擊電壓波和操作沖擊電壓波。高壓電氣設備在出廠試驗、型式試驗時或大修后都必須進行沖擊高壓試驗。3沖擊高電壓試驗研究電氣設備在運行中遭受雷電過電壓和操作過141

標準雷電沖擊全波采用的是非周期性雙指數波。

——波尾時間常數——波前時間常數

沖擊高電壓的產生沖擊高電壓的產生142

實際沖擊電壓發生器回路

放電回路的利用系數

R11為阻尼電阻實際沖擊電壓發生器回路R11為阻尼電阻143多級沖擊電壓發生器單級沖擊電壓發生器能產生的最高電壓一般不超過200～300kV。因而采用多級疊加的方法來產生波形和幅值都能滿足需要的沖擊高電壓波。

多級沖擊電壓發生器144多級沖擊電壓發生器原理接線圖

基本原理:并聯充電，串聯放電

多級沖擊電壓發生器原理接線圖基本原理:并聯充電，串聯放145電氣設備內絕緣的雷電沖擊耐壓試驗采用三次沖擊法，即對被試品施加三次正極性和三次負極性雷電沖擊試驗電壓。（1.2/50us全波）。對變壓器和電抗器類設備的內絕緣，還要進行雷電沖擊截波（1.2/2～/2-5us)耐壓試驗,其對繞組絕緣(特別是縱絕緣)的考驗往往更加嚴格。 內絕緣沖擊耐壓試驗

電氣設備內絕緣的雷電沖擊耐壓試驗采用三次沖擊法，即對被試146可采用15次沖擊法，即對被測試品施加正、負極性沖擊全波試驗電壓各16次，相鄰兩次沖擊的時間間隔應不小于1min。在每組15次沖擊的試驗中，如果擊穿或閃絡的閃數不超過2次，即可認為該外絕緣試驗合格。外絕緣沖擊耐壓試驗

內、外絕緣的操作沖擊高壓試驗的方法與雷電沖擊全波試驗完全相同。可采用15次沖擊法，即對被測試品施加正、負極性沖擊全波試驗1474高電壓的測量技術高電壓試驗除了要有產生各種試驗電壓的高壓設備，還必須要有能測量這些高電壓的儀器和設備。電力系統中，廣泛應用電壓互感器配上低電壓表來測量高電壓；但此法在試驗室中用得很少。試驗室條件下廣泛應用高壓靜電電壓表、峰值電壓表、球隙測壓器、高壓分壓器等儀器測量高電壓。國標規定，高電壓的測量誤差一般應控制在±3％以內。4高電壓的測量技術高電壓試驗除了要有產生各種試驗電壓的高壓148靜電電壓表測交流時為其電壓有效值,測帶脈動的直流時近似為其平均值。靜電電壓表不能用于測量沖擊電壓。靜電電壓表的內阻很高，在測量時幾乎不會改變被測試樣上的電壓大氣中工作的高壓靜電電壓表量程上限在50-250kV;SF6氣體中可達500-600kV。更高的電壓需配合分壓器使用靜電電壓表靜電電壓表測交流時為其電壓有效值,測帶脈動的直流時近似為其平149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量，另一種是利用整流充電電壓測量。峰值電壓表可分為交流峰值電壓表和沖擊峰值電壓表。峰值電壓表峰值電壓表的制成原理通常有兩種，一種是150球隙測壓器

測量球隙由一對相同直徑的金屬球構成，測量誤差2%-3%,滿足大多數工程測試的要求。當球隙距離d與直徑D之比不大時，球隙間的電場為稍不均勻電場，其擊穿電壓決定于球隙間的距離。能直接測量高達數兆伏的各類高電壓峰值。球隙測壓器測量球隙由一對相同直徑的金屬球構成，測量誤差2%151擊穿時延小，放電電壓分散性小，具有比較穩定的放電電壓值和較高的測量精度50%沖擊放電電壓與靜態（交流或直流）放電電壓的幅值幾乎相等。由于濕度對稍不均勻場的影響較小，可不必對濕度進行校正。球隙的優點球隙的優點152高壓分壓器

被測電壓很高時，采用高壓分壓器來分出一小部分電壓，然后利用靜電電壓表、峰值電壓表、高壓示波器等來測量。高壓分壓器被測電壓很高時，采用高壓分壓器153要求分壓比具有一定的準確度和穩定性(幅值誤差要小);每一個分壓器均由高壓臂和低壓臂組成，在低壓臂上得到的就是分給測量儀器的低電壓，總電壓與該低電壓之比稱為分壓比K分出的電壓與被測高電壓波形的相似性(波形畸變要小);對分壓器的技術要求要求分壓比具有一定的準確度和穩定性(幅值誤差要小);對分壓器154靜電電壓表可測交流和直流,但不能測沖擊電壓。峰值電壓表可用來測交流電壓和沖擊電壓峰值。球隙可用來測高達數兆伏的交流、沖擊峰值和直流電壓。電壓特別高時，需配合分壓器使用。直流高壓測量只能使用電阻分壓器。交流和沖擊高壓可使用電阻、電容和阻容分壓器。各類測量方式的應用場合各類測量方式的應用場合155第三篇

過電壓防護與絕緣配合第三篇

過電壓防護與絕緣配合156過電壓的概念：指電力系統中出現的對絕緣有危險的電壓升高和電位差升高。過電壓的概念與分類過電壓的分類：過電壓的概念：指電力系統中出現的對絕緣有危險的電壓升高和電位157第5章輸電線路和繞組中的波過程第5章輸電線路和繞組中的波過程1581無損耗單導線上的波過程波速和波阻抗的計算公式前行波(反行波)電壓、電流之間的關系線路中任意一點的電壓(電流)等于前行波電壓(電流)和反行波電壓(電流)之和。波阻抗與電阻的區別1無損耗單導線上的波過程波速和波阻抗的計算公式159線路末端的折射、反射末端開路反射，在反射波所到之處電壓提高1倍，而電流降為0。末端短路反射在反射波所到之處電流提高1倍，而電壓降為0。末端接集中負載時的折反射當R和z1不相等時，來波將在集中負載上發生折反射。集中參數等效電路(彼德遜法則)2行波的折射和反射

2行波的折射和反射1603行波通過串聯電感和并聯電容波通過電感（電容)時的最大陡度公式波穿過電感初瞬，在電感前發生電壓正的全反射，使電感前電壓提高1倍波旁過電容初瞬，則在電容前發生電壓負的全反射，使電容前的電壓下降為0由于反射波會使電感前電壓提高，可能危及絕緣，所以常用并聯電容降低波陡度3行波通過串聯電感和并聯電容波通過電感（電容)時的最大陡度1614波在多導線系統中的傳播

自波阻抗、互波阻抗的公式多導線中電壓、電流之間的關系方程耦合系數的重要概念4波在多導線系統中的傳播自波阻抗、互波阻抗的公式1625繞組中的波過程變壓器在雷電沖擊波作用瞬間，可等值為一個電容，稱為入口電容在末端接地的單相繞組中，最大電壓將出現在繞組首端附近，其值可達1.4U0在末端不接地的單相繞組中，最大電壓將出現在中性點附近，其值可達1.9U0通過在繞組首端部位加一些電容環和電容匝以及增大縱向電容可降低電位梯度三相變壓器多相進波時的最大電位（星形接線、三角形接線）變壓器繞組之間的波過程通過靜電耦合和電磁耦合傳遞旋轉電機匝間絕緣上的電壓與入侵波陡度成正比5繞組中的波過程變壓器在雷電沖擊波作用瞬間，可等值為一個電163習題4.14.24.44.54.11習題4.14.24.44.54.11164第6章雷電及防雷設備第6章雷電及防雷設備1651雷電放電和雷電過電壓雷電的放電過程：先導放電階段主放電階段余輝放電階段主要的雷電參數：雷電日及雷電小時、地面落雷密度、雷電流幅值、雷電流等值波形及陡度。雷電過電壓的分類直擊雷過電壓感應雷過電壓1雷電放電和雷電過電壓166避雷針防雷原理及保護范圍

作用是吸引雷電擊于自身，并將雷電流迅速泄入大地，從而使被保護物體免遭直接雷擊。避雷針需有足夠截面的接地引下線和良好的接地裝置，以便將雷電流安全可靠地引入大地。

單根和雙根等高避雷針的保護范圍2防雷保護設備避雷針防雷原理及保護范圍2防雷保護設備167避雷線（地線）防雷原理及保護范圍避雷線的防雷原理與避雷針相同，主要用于輸電線路的保護可用來保護發電廠和變電所，近年來許多國家采用避雷線保護500kV大型超高壓變電所。用于輸電線路時，避雷線除了防止雷電直擊導線外，同時還有分流作用，以減少流經桿塔入地的雷電流從而降低塔頂電位避雷線對導線的耦合作用還可以降低導線上的感應雷過電壓。

單根及雙根避雷線的保護原理避雷線（地線）防雷原理及保護范圍避雷線的防雷原理與避雷針相同168避雷器工作原理及常用種類

避雷針(線)不能完全避免設備不受雷擊;從輸電線路上也可能有危及設備絕緣的過電壓波傳入發電廠和變電所。避雷器實質上是一種過電壓限制器，與被保護的電氣設備并聯連接，當過電壓出現并超過避雷器的放電電壓時，避雷器先放電，從而限制了過電壓的發展，使電氣設備免遭過電壓損壞。避雷器的常用類型有：保護間隙、管型避雷器、閥式避雷器和金屬氧化物避雷器。避雷器工作原理及常用種類避雷針(線)不能完全避免設備不受雷169對避雷器的基本要求絕緣強度的合理配合避雷器與被保護設備的伏秒特性應有合理的配合。在絕緣強度的配合中，要求避雷器的伏秒特性比較平直、分散性小。絕緣強度的自恢復能力避雷器一旦在沖擊電壓作用下放電，就造成對地短路。隨之工頻短路電流（工頻續流）要流過此間隙，避雷器應當具有自行截斷工頻續流，恢復絕緣強度的能力，使電力系統得以繼續正常工作對避雷器的基本要求絕緣強度的合理配合170閥型避雷器的保護原理及閥片的作用殘壓、滅弧電壓的重要概念習題5.15.25.3

閥型避雷器的保護原理及閥片的作用習題5.15.25.3171第7章輸電線路的防雷保護第7章輸電線路的防雷保護172輸電線路落雷次數:每100km線路每年的雷擊次數耐雷水平：雷擊線路絕緣不發生閃絡的最大雷電流幅值,以kA為單位。雷擊跳閘率：每100km線路每年由雷擊引起跳閘次數。這是衡量線路防雷性能的綜合指標。輸電線路落雷次數:耐雷水平：雷擊跳閘率：173輸電線路的直擊雷過電壓和耐雷水平

我國110kV及以上線路一般全線都裝設避雷線，而35kV及以下線路一般不裝設避雷線，中性點直接接地系統有避雷線的線路遭受直擊雷一般有三種情況：雷擊桿塔塔頂；雷擊避雷線檔距中央；雷電繞過避雷線擊于導線有避雷線線路直擊雷的三種情況輸電線路的直擊雷過電壓和耐雷水平我國110k174線路跳閘需滿足的條件：線路落雷雷電流超過線路耐雷水平，線路絕緣發生沖擊閃絡，雷電流沿閃絡通道流入大地，但作用時間很短，線路開關來不及動作當閃絡通道流過的工頻短路電流的電弧持續燃燒時，才會跳閘停電線路跳閘需滿足的條件：175雷擊跳閘率計算雷擊桿塔時的跳閘率繞擊跳閘率輸電線路雷擊跳閘率雷擊跳閘率計算雷擊桿塔時的跳閘率繞擊跳閘率輸電線路雷擊跳閘率176

架設避雷線、降低桿塔接地電阻、架設耦合地線、采用不平衡絕緣、裝設自動重合閘、采用消弧線圈、裝設避雷器、加強絕緣是主要的防雷方式確定輸電線路防雷方式時，還應全面考慮線路綜合因素，因地制宜地采取合理的保護措施。

輸電線路的防雷保護措施輸電線路的防雷保護措施177第8章發電廠變電所的防雷保護第8章發電廠變電所的防雷保護178發電廠、變電所遭受雷害的兩個方面：雷直擊于發電廠、變電所防護措施是采用避雷針或避雷線雷擊輸電線后產生的雷電波侵入發電廠、變電所防護措施是裝設避雷器，同時還應限制流過避雷器的雷電流幅值和陡度。發電廠、變電所遭受雷害的兩個方面：雷直擊于發電廠、變電所179110kV及以上的配電裝置,一般將避雷針裝在構架上.但在土壤電阻率的地區,仍宜裝設獨立避雷針,以免發生反擊35kV及以下的配電裝置仍宜采用獨立避雷針60kV的配電裝置,在地區宜采用獨立避雷針,的地區采用構架避雷針發電廠、變電所的直擊雷保護110kV及以上的配電裝置,一般將避雷針裝在構架上.但在土壤180閥式避雷器的保護作用變壓器承受雷電波能力變電所中變壓器距避雷器的最大允許電氣距離Uj:多次截波耐壓值閥式避雷器的保護作用變壓器承受雷電波能力變電所中變壓器距避181變電所的進線段保護為使變電所內避雷器能可靠地保護電氣設備，必須限制流經避雷器的電流幅值不超過5kA（330kV-500kV為10kA)、限制侵入波陡度α不超過一定的允許值。35-110kV無避雷線線路,雷擊變電所附近導線時,兩者都有可能超過。進線段保護是指在臨近變電所1-2km的一段線路上加強防雷保護措施，從而使避雷器雷電流的幅值和陡度都降低到合理范圍內。變電所的進線段保護為使變電所內避雷器能可靠地保護電氣設備，必18235kV及以上變電所的進線段保護保護角不宜超過20度35kV及以上變電所的進線段保護保護角不宜超過20度183變壓器的防雷保護（1)三繞組變壓器的防雷保護（2）自耦變壓器的防雷保護（3）變壓器中性點的防雷保護全絕緣、分級絕緣的概念變壓器的防雷保護（1)三繞組變壓器的防雷保護184旋轉電機的防雷保護（1）旋轉電機的防雷保護特點旋轉電機主絕緣的沖擊耐壓值遠低于同級變壓器的沖擊耐壓值運行中的旋轉電機主絕緣低于出廠時的核定值保護旋轉電機用的磁吹避雷器的保護性能與電機絕緣水平的配合裕度很小（主絕緣)由于電機繞組匝間電容較小，匝間承受電壓正比于陡度，要求來波陡度較小(匝間絕緣)電機繞組中性點一般不接地，三相進波時，中性點電壓可達進波電壓的兩倍(中性點絕緣）旋轉電機的防雷保護（1）旋轉電機的防雷保護特點旋轉電機主絕緣185（2）直配電機的防雷措施避雷器保護電容器保護電纜段保護電抗器保護（2）直配電機的防雷措施避雷器保護186第9章電力系統穩態過電壓第9章電力系統穩態過電壓187內部過電壓:電力系統中,除了雷電過電壓外,還存在由于自己內部原因而引起的過電壓,包括穩態過電壓和操作過電壓操作過電壓:當開關操作或事故狀態時引起系統拓撲結構發生改變時,各儲能元件的能量重新分配時發生振蕩,從而出現的電壓升高的現象，持續時間0.1s以內穩態過電壓：由工頻電壓升高和諧振現象引起，持續時間比操作過電壓長得多，有些甚至長期存在內部過電壓:電力系統中,除了雷電過電壓外,還存在由于自己內部188過電壓的分類內部過電壓的能量來自電網本身,一般用最大運行相電壓的倍數表示過電壓的分類內部過電壓的能量來自電網本身,一般用最大運行相電1891工頻過電壓的特點（1)工頻電壓升高的大小會直接影響操作過電壓的實際幅值。操作過電壓是疊加在工頻電壓升高之上的，從而達到很高的幅值。（2）它的大小會影響保護電器的工作條件和保護效果避雷器的最大允許工作電壓是由避雷器安裝處工頻過電壓值來決定的。如工頻電壓過高，避雷器的最大允許工作電壓也越高，避雷器的沖擊放電電壓和殘壓也將提高，相應被保護設備的絕緣水平要隨之提高(3）持續時間長，對設備絕緣及其運行性能有重大影響例如引起油紙絕緣內部電離,污穢絕緣子閃絡,鐵心過熱,電暈等1工頻過電壓的特點（1)工頻電壓升高的大小會直接影響操作過1902不對稱短路引起的工頻電壓升高不對稱短路是電力系統中最常見的故障形式，當發生單相或兩相對地短路時，健全相上的電壓都會升高，其中單相接地引起的電壓升高更大一些。閥式避雷器的滅弧電壓通常也就是根據單相接地時的工頻電壓升高來選定的。單相接地時，故障點各相的電壓、電流是不對稱的，為了計算健全相上的電壓升高，通常采用對稱分量法和復合序網進行分析。2不對稱短路引起的工頻電壓升高不對稱短路是電力系統中最常見191對于中性點不接地系統，當單相接地時，健全相的工頻電壓升高約為線電壓的1.1倍。

在選擇避雷器時，滅弧電壓取110%的線電壓，稱為110%避雷器對中性點經消弧線圈接地系統在過補償時，單相接地時健全相上電壓接近線電壓。

在選擇避雷器滅弧電壓時，取100%的線電壓，稱為100%避雷器對中性點直接接地系統單相故障接地時，健全相電壓約為0.8倍線電壓

避雷器的最大滅弧電壓取為最大線電壓的80%，稱為80%避雷器分析對于中性點不接地系統，當單相接地時，健全相的工頻電壓升高約為1923工頻電壓升高的限制措施在考慮線路的工頻電壓升高時，如果同時計及空載線路的電容效應、單相接地及突然甩負荷等三種情況，那么工頻電壓升高可達到相當大的數值。在一般情況下，220kV及以下的電網中不需要采取特殊措施來限制工頻電壓升高在330～500kV超高壓電網中，應采用并聯電抗器或靜止補償裝置等