高电压技术笔记

包含气体绝缘电介质绝缘特性、液体、固体绝缘特性、绝缘性能试验、高电压和大电流产生等详细内容，将知识点进行了归纳和整理，为学习者提供了理论学习的基础资料。帮助学习者理解和记忆，知识点系统且全面，希望对大家有所帮助！

• 第九章：电力系统防雷保护
  • 变电站进线保护段的作用及要求
    • 作用
      • 进线段可以使雷电侵入波衰减和变形
      • 限制流入避雷器电流
    • 要求
      • 35-110KV未全线架设避雷线
        • 在进线段假设避雷线
      • 全线架设的避雷线
        • 减小保护角
      • 在线路断路器侧装设一组避雷器
  • 分析雷电波自线路侵入变电站后，出现振荡波原因
    • 避雷器动作后产生负电压波
    • 在避雷器和变压器之间多次反射
      • 距离效应
  • 限制侵入波陡度原因
    • 降低设备所受冲击电压，增大电气设备与避雷器的电气距离，使设备到避雷器距离满足保护范围
  • 输电线路保护措施
    • 避免雷击
      • 避雷线
        • 防止雷直击导线
        • 对雷电分流
    • 降低闪络概率
      • 降低接地电阻
      • 加强绝缘，增加绝缘子片数
      • 安装线路避雷器或保护间隙
        • 限制侵入波电压大小
        • 且引导电流电弧离开绝缘子
      • 采用不平衡绝缘，防止多回路同时跳闸
      • 耦合地线：分流作用，增大导线地线之间耦合系数
    • 降低跳闸率
      • 快速熄弧，中性点经消弧线圈接地
    • 尽快恢复供电
      • 自动重合闸
  • 变电站和发电厂保护措施
    • 避雷针
      • 使所有被保护物体在保护范围内
    • 避雷器
      • 在变压器出口设定避雷器
    • 进线段保护
      • 假设避雷线
      • 减小保护角
      • 加避雷器
      • 作用
        • 进线段可以使雷电侵入波衰减和变形
        • 限制流入避雷器电流
  • 直配电机防雷保护措施
    • 避雷器
      • 中性点保护
      • 母线装设旋转电机专用避雷器，限制侵入波峰值
    • 电缆
      • 通过电缆屏蔽层对缆芯的分流，限制流入避雷器的冲击电流，降低残压
      • 埋入突然中，充分利用其分流作用
    • 并联电容
      • 降低侵入波陡度和降低感应雷击过电压
    • 限制工频短路电流电抗器
      • 降低侵入波陡度，减小冲击电流
      • 加设避雷器保护电抗器和电缆接头
• 第十章：电力系统内部过电压
  • 铁磁谐振过电压产生原因
    • 当电感线圈出现浪涌电流，磁芯饱和
    • 感抗下降，达到串联谐振条件，发生谐振
    • 在电容和电感两端形成过电压
  • 铁磁谐振与线性谐振的不同
    • 线性谐振中电感为常数
    • 铁磁谐振有铁心，会出现饱和情况
  • 电弧接地过电压
    • 通常情况下电弧电流在过零点时由于空气或者电动力会自动熄弧
    • 当接地电流过大或者绝缘恢复速度小于故障点恢复速度，电弧重燃
    • 重燃电弧会引起系统电感电容回路振荡，引起过电压
  • 切除空载长线
    • 线路由电感、电容组成
    • 切除后恢复电压高，引起断路器触头重燃，引起电磁振荡
    • 抑制措施
      • 不重燃断路器
      • 带并联电阻断路器
      • 避雷器
  • 合闸空载线路
    • 合闸后对电容充电，当电源相位为幅值的时候，产生过电压
    • 抑制措施
      • 单相自动重合闸
      • 带并联电阻断路器
      • 避雷器
  • 切除空载长线和空载变压器时，触头电弧重燃的影响
    • 切除空载长线
      • 若重燃不在电压最大值发生，则振荡峰值，过电压会减小
    • 切除变压器
      • 由于其过电压是电流突然被截断，磁场能量转换为电场能量引起过电压
      • 电弧重燃会让电场能量向电源侧释放，降低过电压
• 第十一章：电力系统绝缘配合
  • 绝缘配合原则
    • 考虑因素：确定绝缘水平
      • 考虑可能出现的各种过电压
      • 考虑保护动作装置特性
      • 考虑设备绝缘特性
      • 三者配合
      • 经济上考虑设备造价，维护费用，事故损失
    • 目的
      • 绝缘故障率，停电事故率达到经济和运行上可接受的水平
      • 达到安全运行和经济效益最高
  • 惯用法和统计法异同点
    • 相同
      • 用来确定设备绝缘水平，并考虑了各种过电压
      • 保持安全运行
    • 不同
      • 安全裕度
        • 惯用法安全裕度大但成本大
          • 用概率很小的绝缘击穿下限和过电压的上限配合，绝缘要求高
        • 统计法裕度定量，更加科学经济
      • 复杂程度
        • 统计法需要知道过电压及绝缘闪络的统计特性（概率分布），计算闪络概率和跳闸率
        • 依据上面计算数据定量设计安全裕度
• 第八章：雷电及防雷保护装置
  • 避雷器作用
    • 限压，波头斜率相同，后为平顶冲击电压波
• 第七章：线路与绕组中的波过程
  • 数值上与电阻相等
  • 波阻抗物理意义
    • 反应单位时间内获得电磁能量的大小
    • 不消耗能量
  • 彼得逊等值集中参数
    • 行波沿分布参数线路入射
    • 与节点相连线路无穷长
    • 或者线路端部反射未到达节点时间内
  • 冲击电晕对防雷保护影响
    • 降低波的幅值和陡度
    • 降低行波的前进速度
    • 导线等效半径增大耦合系数增大，电位差小
  • 变压器绕组在冲击电压作用下产生振荡的原因
    • 初始时刻电压分布按照C-K电容串处理
    • 稳态电压按照电阻串处理
    • 初态和稳态电压不相等，导致变压器绕组产生振荡
  • 冲击截波比全波对变压器绕组的影响更严重的
    • 截波陡度大，高频成分多
    • 波长短，引起折反射的现象更严重，对匝间绝缘要求更高
• 第六章：高电压和大电流测量
  • 能用电压分布与电容成反比原理用电容分压器测量直流高压吗
    • 实际电容器为泄露电阻和电容并联，在直流情况下是根据泄露电阻值分布电压，而泄露电阻很难进行测量，且随环境变化而变化。
    • 可用阻容分压器进行测量
  • 工频耐压中，用球间隙测量实验电压
    • 先在较低电压下，测出低压仪表读数和球隙测出电压的关系
    • 逐级增加电压，绘制出校准曲线，升高至耐压值的80%-85%
    • 利用外推法定出耐压值与对应低压仪表读数
    • 将球隙增加到试验电压对应1-1.15倍的值，变为保护间隙
    • 进行耐压试验，升高被试品上电压，直到低压仪表读数达到所定读数
    • 球间隙起矫正仪器和保护作用
• 第五章：高电压和大电流产生
  • 被试品击穿时，回路电流一定增大吗
    • 考虑到电感（漏抗）的影响
    • 图片
      • 
  • 直流耐压实验
    • 原因
      • 对直流输电设备进行耐压实验，发现绝缘缺陷，受潮，脏污等
      • 直流对绝缘破坏小，能更好发现端部缺陷
      • 仅需供给很小的泄露电流，容量小
    • 场合
      • 对于电容量大的交流设备，因交流实验电源容量限制，无法进行工频耐压
      • 直流设备
  • 寄生电感在多级冲击电压发生器的作用
    • 并联充电，串联放电
    • 放电过程关键是对地寄生电容来不及放电，导致球间隙击穿
    • 寄生电容放电速度取决于寄生电容容量和电阻，有时还需增大寄生电容
• 第四章：绝缘性能试验
  • 绝缘吸收比的意义
    • 由于吸收效应，绝缘电阻值会随时间增大而增大
    • 当电容量大时，很难测到稳定的绝缘电阻值
    • 某一时刻的电阻值无法反应材料的绝缘性能
    • 用吸收比表示绝缘状况，若绝缘良好，则吸收比K远大于1，当k<1.3，则可能会有受潮（但要根据绝缘电阻综合考虑）
  • 测量泄露电流，为什么用直流电压而不是交流电压
    • 绝缘材料等效为电阻和电容并联
    • 泄露电流是流过电阻的值
    • 避免容性电流的影响
• 第二章：液体、固体绝缘特性
  • 电介质电导与导体电导区别
    • 带电粒子不同
      • 气体中为电离粒子，液体、固体为杂质分解形成带电粒子
      • 导体主要靠电子导电
    • 电导相对大小
      • 电介质电导率很低，离子浓度低
    • 温度系数
      • 金属电导有负温度系数
      • 电介质有正温度系数
  • 气体，液体，固体击穿区别
    • 相同
      • 气液固体电击穿理论都是建立在碰撞电离之上，产生电子崩，导致电介质击穿。
      • 与环境，作用时间，电场均匀程度都有很大关系
    • 不同
      • 液体
        • 除了电击穿理论，还有气泡击穿理论和小桥击穿理论
        • 气泡击穿是液体分子由于电子碰撞或其它原因形成气泡，由气泡内气体放电导致击穿
        • 工程液体是杂质形成小桥，再形成气泡，导致击穿
      • 固体
        • 热击穿
          • 电介质温度升高引起的电介质分解，碳化等导致击穿
        • 电化学击穿
          • 局部放电导致绝缘介质逐步劣化，损伤扩大
          • 发生在低电压下，在绝缘性能下降之后
• 第一章：气体绝缘电介质绝缘特性
  • 汤逊理论和流注理论异同
    • 相同
      • 均匀电场中的放电理论
      • 都有电子崩的形成过程
    • 不同
      • 放电外形
        • 均匀持续发展（辉光放电）
        • 具有通道形式，流注贯穿间隙
      • 放电时间
        • 需经过多个循环，形成更多电子崩
        • 由光电离产生二次电子崩，光子运动速度快，且二次电子崩在加强的磁场中
      • 阴极材料影响
        • 由阴极产生二次初始电子，有影响
        • 无影响
      • 二次电子来源
        • 正离子撞击阴极
        • 光电离
    • 适用范围
      • 低气压，短间隙
        • pd<27kpa.cm
      • 高气压，长间隙
  • 极性效应
    • 板板
      • 均匀电场，直流击穿电压高
    • 负棒正板
      • 极性效应
    • 棒棒
      • 均匀程度比正棒负板高，击穿电压高
      • 有正极性尖端，更利于放电通道发展
    • 正棒负板
  • 伏秒特性
    • 绘制
      • 保持波形和间隙长度的不变
      • 逐渐升高电压发生击穿
      • 记录击穿电压值与放电时间
      • 当击穿发生在波尾时，取冲击电压波的幅值和击穿时间，得到一系列坐标点。
    • 意义
      • 绝缘配合时，要保证被保护设备的伏秒特性曲线下包络线在保护设备之上
      • 由于放电时延现象，放电电压与作用时间有很大关系，来表示击穿特性
  • 沿面闪络电压比纯空气间隙低
    • 纯空气间隙形成电场为均匀电场，击穿电压高
    • 电场不均匀
      • 固体介质与电极有小间隙，小间隙发生放电，带电粒子沿表面移动，畸变原有电场
      • 对于吸水性较强的材料，表面形成薄水膜，水中粒子积聚在电极附近，沿面电位分布不均
      • 固体表面有一定粗糙度，相当于空气电介质与固体电介质串联，空气部分电场高，首先发生放电