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高电压
本思维导图是对高电压相关知识的整理，主要包括：第1章电介质的电气特性及放电理论；第2章输变电设备外绝缘及其击穿特性；第3章电气设备绝缘特性的测试；第4章线路和绕组中的波过程；第5章电力系统防雷保护；第6章电力系统内部过电压种类及其防护措施。适合国家电网考试，期末考试，看过的小伙伴收藏！
编辑于2021-10-09 20:09:31- 国家电网
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高电压
第1章 电介质的电气特性及放电理论
1. 高电压基本概念
1. 电介质：具有绝缘作用的材料称为电介质
2. 电介质类型
1. 依状态：
1.1. 气体电介质（有良好的绝缘自恢复能力）
1.2. 液体电介质（自恢复能力较差）
1.3. 固体电介质（不具有绝缘自恢复能力）
2. 依使用场合：
2.1. 内绝缘
2.2. 外绝缘：（输电线路绝缘，厂站外绝缘。通常直接受到外界条件的影响，包括气压，湿度，表面脏污等）
3. 变压器绝缘
3.1. 内绝缘
3.1.1. 主绝缘：绕组间和绕组对地的绝缘
3.1.2. 纵绝缘：绕组内部的匝间绝缘，饼间绝缘和层间绝缘
3.2. 外绝缘
3.2.1. 套管上空气中的沿面绝缘
3.2.2. 套管之间或对地（包括储油柜等）的空气绝缘
3. 电介质作用：把不同电位的导体分隔开，阻止导体之间的电流流过，维持导体之间的不同电位
4. 电介质中出现的电气现象
1. 弱电场下：极化、电导、介质损耗
2. 强电场下：放电、击穿、闪络
5. 击穿电压：使电介质失去其绝缘性能所需要的最低，临界，外加电压。
6. 击穿场强：使电介质失去其绝缘性能所需要的最低，临界，外加电场强度。
7. 绝缘强度：在均匀电场中，使电介质不失去其绝缘性能所需的最高，临界，外加电场强度。（标准状态下，空气的 电 气强度为30kv/cm. SF6气体电气强度为88.5kv/cm）
8. 绝缘水平：电气设备出厂时保证承受的试验电压（由系统最高运行电压，雷电过电压，内部过电压三个因素中最严 格的一个来确定）
2. 描述电介质电气性能的物理量
1. 电介质的极化：相对介电常数 （ε固体，ε液体＞ε气）
2. 电介质的电导：电导率或电阻率 （r固体，r液体＞r气体）
3. 电介质的损耗：介质损耗角正切值 (tgδ固体，tgδ液体＞tg气体)
4. 电介质的击穿：击穿场强E （E固体，E液体＞E气体）
3. 电介质的极化、电导和损耗
1. 电介质的极化
1. 电介质可分为离子性电介质和极性、弱极性与非极性共价键电介质。 固体无机化合物多数属离子式结构
2. 极化：束缚性电荷在电场作用下发生位移变化和偶极子发生偏转的现象称为极化
3. 描述极化强弱的物理量：相对介电常数，越大越容易极化 相对介电常数与电介质分子的极性强弱有关，还受温度、外加电场频率的影响 气体接近1，液体固体2~6，纯水81，酒精33
4. 极化的结果：消弱外电场，使电介质的等值电容增大
5. 极化的基本形式
1. 电子式极化：
1. 产生场合：任何电介质（所有电介质）
2. 能量损失：无
3. 产生原因：束缚电子运行轨道的偏移
2. 离子式极化：
1. 产生场合：离子式结构电介质
2. 能量损失：无
3. 产生原因：正负离子的相对位移
3. 偶极子极化（转向极化）：
1. 产生场合：极性电介质
2. 能量损失：有
3. 产生原因：偶极子的定向排列
4. 夹层式极化：
1. 产生场合：多层介质的交界面
2. 能量损失：有
3. 产生原因：自由电荷的移动
6. 讨论电介质极化意义
1. 制作电容选介电常数大的材料，电缆使用介电常数较小的
2. 电介质的电导
1. 任何电介质都不可能是理想的绝缘体，内部有带电粒子，在外电场作用下 联系较弱的载流子会定向漂移而形成传导电流（电导电流或泄露电流），即 电介质的电导过程。
2. 表征电导大小的物理量：电导率r或它的倒数电阻率ρ
3. 电介质电导特性
1. 离子式电导（离子为载流子） 电子式电导（金属，自由电子为载流子）
2. 固体电介质电导
1. 体积电导：影响因素有电场强度、温度和杂质
2. 表面电导：表面水分和污秽，受外界因素影响大
3. 温度的影响：温度升，电介质电导升，金属导体电导降
4. 电介质的等值电路
5. 介质中的电流
5.1. 电容电流：在加压初瞬间介质中的电子式极化和离子式极化过程所引起的电流。无损耗，存在时间极短
5.2. 吸收电流：有损极化（夹层极化，偶极子极化）所对应的电流，它随时间而衰减
5.3. 传导电流：绝缘介质中少量离子定向移动所形成的电导电流，不随时间而变化
6. 讨论电介质电导的意义：并非所有情况都希望绝缘电阻高
3. 电介质的损耗
1. 损耗的基本形式
1. 电导损耗：由传导电流引起的损耗，交直流下都存在。
2. 极化损耗：由偶极子与夹层极化引起的，交流电压下极性明显。
3. 游离损耗：液体，固体介质中的局部放电引起的。只有外加电压超过一定值时才会出现游离损耗，在交直流作用下 出现
2. 采用介质损耗角正切值表征介质损耗的原因 （介质损耗角正切值作为综合反映电介质损耗特性优劣的一个指标）
1. 介质损耗p值与试验电压U值的高低等因素有关
2. 交流，介质损耗角正切值或介质损耗因数tan@ 值越大，介质损耗越大
3. tanδ是与电压，绝缘尺寸无关的量，仅取决于电介质的损耗特性（tanδ=1/ωRC）
4. tanδ可以用高压电桥（西林电桥）等仪器直接测量。
3. 电介质损耗特性
3.1. 气体电介质损耗
1. 极化过程无损耗、存在很小电导损耗、电场强度增大损耗急剧增大（电离损耗）
3.2. 液体电介质损耗
1. 中性和弱极性液体介质（变压器油）损耗主要由电导引起，损耗较小。温度高损耗大
2. 极性液体介质（蓖麻油）电导损耗和极化损耗
3.3. 固体电介质的损耗
1. 无机绝缘材料
1. 云母电导损耗
2. 电工陶瓷（电瓷）、玻璃：电导损耗和极化损耗
2. 有机绝缘材料
1. 非极性：聚乙烯，电导损耗，小
2. 极性：绝缘纸，显著极化损耗
4. 讨论电介质损耗的意义
1. 绝缘结构设计选tanδ小的材料
4. 气体放电的基本物理过程
1. 带电粒子的产生
1. 原子的激励
2. 气体分子电离（游离）
3. 碰撞电离
1. 定义：电子与气体分子碰撞
2. 产生条件：带电质点动能≥气体原子（或分子）的电离能
3. 注：碰撞电离主要是由电子引起，离子引起的碰撞电离概率要比电子引起的小得多。 带电粒子的迁移率：k=v/E. 它表示该带电粒子在单位场强下沿电场方向的漂移速度由于电子的平均自由行程 长度比离子大的多，而电子的质量比离子小得多，更易加速，所以电子的迁移率远大于离子。
4. 光电离
1. 光辐射引起气体原子（分子）电离
2. 产生条件：光子的能量≥气体原子（或分子）的电离能
3. 注：波长越短的光子光电离能力越强，如宇宙射线，短波紫外线，γ射线等。工程上常采用紫外线来产生光电离引 起气隙放电
5. 热电离
1. 定义：气体热状态引起的电离过程（分子之间的相互碰撞）
2. 产生条件：气体质点热运动所具有的动能≥气体原子（或分子）的电离能
3. 电离度：气体中已发生电离的分子数与总分子数的比值m称为该气体的电离度。（只有在温度超过数千K甚至 10000K时，才会考虑热电离）
6. 电极表面电离
1. 定义：外界电离因素作用下，电子从金属电极 表面释放
2. 产生条件：电子的能量不小于金属的逸出功（正离子撞击阴极表面，光电子发射（光电效应），热电子发射，强场 发射（冷发射/场致发射））
3. 逸出功：电子从金属表面逸出所需要的能量。金属的逸出功比气体分子的电离能小很多，这表明金属表面电离比气 体空间电离更易发生。
2. 带电粒子的运动与消失 （去游离）
1. 漂移（定向运动）：带电质点在电场力的作用下流入电极的过程
2. 扩散：带电质点由于热运动而逸出放电空间。是热运动造成的，与气体状态（温度和压力）有关，气压越低，温度 越高，扩撒越快
3. 复合：正离子无负离子相遇而相互中和成中性原子的过程。过程中多余的能量将以光子的形式向周围发射，光子传 播进一步造成光电离。复合速率与带电粒子浓度和电场强度直接相关：离子浓度越大，电场强度越小，复合 进行的越快。
4. 附着效应
1. 电子与原子碰撞时，电子附着原子形成负离子。使自由电子数减少，对气体放电起抑制作用。F，O都是常见的电负性较强的元素。
3. 气体放电物理过程的基本概念
1. 气体放电形式
1. 辉光放电
2. 火花放电
3. 电弧放电
击穿后
4. 电晕放电
击穿前
2. 非自持放电与自持放电
1. 需不需要外界电离因素
3. 平均自由行程长度λ：粒子单位行程中碰撞次数的倒数（粒子相邻两次碰撞之间的平均所走的行程）
4. 电子崩
4.1. ①崩头大，崩尾小 ②电子发生电子碰撞后，电子的速度快，所以会大量集中在崩头 ③正离子移动速度较慢，所以缓慢的移向崩尾
4.2. 适用范围：均匀场、低电压、短气隙
5. 碰撞电离系数：一个电子沿电力线方向行径1cm时平均发生的碰撞电离次数的平均值。一般用α表示。 结论：电场强度E增大，α增大；气体压力P很大（电子的平均自由行程λ很小）或者气体压力P很小 （电子的平均自由行程λ很大）时，α值都很小
5. 气体放电基本理论
1. 巴申定律
1. 气体间隙击穿电压Ub是气压P与间隙距离d乘积的函数，有极小值
2. 巴申定律的应用：采用高真空和高气压可以提高间隙的击穿电压
2. 汤逊理论
1. 内容
1. 电子向阳极运动发生碰撞电离是气体放电的主要原因（α过程）
2. 正离子沿电场方向运动发生碰撞过程（β过程）
3. 正离子撞击阴极表面释放电子（阴极发射电子γ过程）
2. 自持放电条件
3. 理论核心
1. 电离的主要因素是空间碰撞电离
2. 正离子碰撞阴极导致的表面电离是自持放电的必要条件
4. 局限性
3. 流注理论
1. 理论要点：电子碰撞电离及空间光电离是自持放电的主要因素
2. 自持放电条件：间隙出现流注，放电由空间光电离自行维持
3. 理论核心
1. 适用范围：高气压、长气隙
2. 放电维持的主要因素是空间光电离
3. 考虑空间电荷对电场的畸变作用
6. 不均匀电场中气体击穿的发展过程
1. 电场分类
1. 均匀电场：（f=1）无限大平行板电容器
2. 稍不均匀电场：（1＜f＜2）球-球间隙
3. 极不均匀电场：（f＞4）棒-板间隙、棒-棒间隙
不均匀电场
1. 电场不均匀系数 ：f=Emax/Eav
2. 电晕放电
1. 极不均匀电场的局部自持放电现象
2. 极不均匀电场气隙击穿的第一阶段
3. 起晕电压：能够引起电晕的电压称为起晕电压。起晕电压与电极的曲率有关，而与间隙距离关系不大，曲率半径越 小，起晕电压越低。均匀电场起晕电压基本等于击穿电压，非均匀电场中起晕电压小于击穿电压。 电场越不均匀，气隙的起晕电压、击穿电压越低
4. 电晕放电的危害
1. 电晕损耗
2. 无线电干扰
3. 可闻噪声
5. 防晕措施
1. 最根本的途径是限制和降低导线的表面电场强度（工程上采用分裂导线（另一个作用：克服集肤效应，提高输电能力）；改进电极形状，增大电极曲率半径，表面 光滑）使其低于电晕放电的起始强度
3. 极性效应
1. 定义：同一个不对称不均匀电场中，改变电极的正负，其击穿电压发生明显变化，这种现象称为极性效应。
2. 极不均匀电场中的极性确定
2.1. 两电极几何形状不同时，极性取决于曲率半径较小的那个电极电位符号
2.2. 两电极几何形状相同时，极性取决于不接地的那个电极上的电位符号
3. 棒-板气隙极性效应
1. 击穿电压：负棒——正板（10kv/cm）＞正棒——负板（4.5kv/cm）
2. 起晕电压：正棒——负板＞负棒——正板
4. 长气隙击穿过程
1. 电晕放电、先导放电、主放电
7. 沿面放电与污闪
7.1. 沿面放电
1. 基本概念
1.1. 沿面放电：着固体介质表面的气体发生的放电。且放电电压比纯空气间隙的放电电压低的多。
1.2. 闪络：沿面放电发展到贯穿两极的现象称为闪络
1.3. 滑闪放电：极不均匀电场中具有强垂直分量的沿面放电特有形式。
2. 类型与特点
2.1. 均匀和稍不均匀电场中
2.1.1.
2.2. 极不均匀电场中
2.2.1. 具有强垂直分量（弱切向分量）时
2.2.1.1. 套管型放电发展特点
2.2.1.2. 放电过程
2.2.1.2.1. 电晕放电
2.2.1.2.2. 线状辉光放电
2.2.1.2.3. 滑闪放电
2.2.1.2.4. 闪络放电
2.2.2. 具有强切线分量（弱垂直分量）时（支柱绝缘子型）
3. 沿面放电的影响因素
3.1. 固体介质特性：工频闪络电压高低主要取决于该固体材料的亲水性或憎水性
3.2. 电场类型
3.3. 气体状态的影响：气体压力和湿度对沿面放电电压有显著影响
3.4. 介质表面状况的影响：污秽物质的污染，沿面电压显著降低
7.2. 污闪
7.2.1. 四个阶段：积污，受潮，干区形成，局部电弧的出现和发展
7.2.2. 影响污闪电压的因素：
7.2.2.1. 污秽的性质和污染程度
7.2.2.2. 湿润方式
7.2.2.3. 泄漏距离
7.2.2.4. 外施电压种类：污闪是局部电弧不断拉长的过程，因此电压作用时间越短就越不容易导致闪络。
7.2.3. 防止污闪措施
7.2.3.1. 调整爬距（增大泄露距离），定期不定期的清扫，涂料，半导体釉绝缘子，新型合成绝缘子
7.2.4. 等值盐密（等值附盐密度）：每平方厘米表面上沉积的等效氯化钠（Nacl）的毫克数。表征绝缘子表面的污秽度。 我国按三方面划分污区等级（污秽等级）：污源，气象条件，等值盐密
7.2.5. 干闪电压＞湿闪电压＞污闪电压
8. 不同电压作用下气体间隙的击穿特性
1. 电压形式分类
1. 持续作用电压：直流电压、工频交流电压
2. 冲击电压：雷电冲击电压、操作冲击电压
2. 持续作用电压下气隙的击穿电压
1. 均匀电场的击穿电压
1. 不发生电晕现象，极性效应不明显
2. 稍不均匀电场的击穿电压
1. 放电有明显的极性效应
3. 极不均匀电场气体的放电特征
1. 明显的极性效应
3. 雷电冲击电压下气隙的击穿特性
1. 冲击电压波形的标准化
1. 标准雷电冲击电压全波：±1.2/50us
2. 标准雷电冲击电压截波：1.2/2~5us
3. 标准操作冲击电压波：250/2500us
2. 气隙击穿的必备条件
1. 足够大的电场强度或足够高的电压
2. 在气隙中存在能引起电子崩并导致流注和主放电的有效电子
3. 需要一定的时间，让放电得以逐步发展并完成击穿
3. 放电时间：tb=t1+ts+tf
1. 上升时间t1
2. 统计时延ts；影响因素：电极材料逸出功下，外施电压上，光照波长下，电场不均匀，则ts下
3. 放电形成时延tf；影响因素：（没有电极材料）气隙长度上，电场不均匀，外施电压下，则tf上
4. 放电时延tlag=ts+tf具有统计性质
1. 短气隙、均匀电场：ts》tf，放电时延主要取决于统计时延
2. 长气隙、不均匀电场：ts《tf，放电时延主要取决于放电形成时延
4. 伏秒特性曲线
1. 绝缘配合中的应用：保护设备的伏秒特性应完全位于被保护设备伏秒特性的下方
4. 操作冲击电压下气隙的击穿特性
9. 大气条件对气隙击穿的影响
1. 标准参考大气条件：气压，温度，绝对湿度
2. 空气湿度的影响
1. 大气的湿度越大，气隙的击穿电压增高
2. 海拔高度增加，空气的电气强度降低
10. SF6和气体绝缘电气设备
1. SF6电气强度为空气的2.5倍，灭弧能力为空气100倍以上
2. 封闭式气体绝缘组合电器GIS
3. SF6不能使用的电场形式是极不均匀电场
11. 提高气体介质电气强度的方法
1. 影响气体介质电气强度的因素
1. 电场形式（均不均匀）
2. 电压种类（持续电压、冲击电压）
3. 大气条件（密度、湿度）
4. 气体种类（空气、SF6）
5. 气隙长度
2. 提高气体介质电气强度的两大途径
1. 改善气隙中电场分布，使之尽量均匀
1. 改善电场分布的具体措施
1. 改进电极形状：正棒负板击穿电压低
2. 利用空间电荷畸变电场（细线效应）
3. 采用屏障
1. 屏障作用
1. 极不均匀电场：屏障可提高击穿电压
2. 均匀及稍不均匀不能
2. 削弱或抑制气体介质中的电离过程
1. 削弱气体电离过程的具体措施
1. 高气压的采用
2. 高真空的采用
3. 高电气强度气体的采用
12. 液体电介质的击穿
1. 分类（击穿机理）
1. 纯净液体
1. 击穿理论
1. 电击穿理论
2. 气泡击穿理论
2. 工程用液体（杂质）
1. 小桥击穿理论
2. 影响液体电介质击穿电压的主要因素
1. 杂质
2. 温度
3. 电压作用时间
4. 电场均匀程度
5. 压力
3. 提高液体电介质击穿电压的方法
1. 提高油的品质
2. 断小桥
13. 固体电介质的击穿
1. 固体绝缘为非自恢复性绝缘
2. 固体电介质的击穿理论
1. 电击穿理论
2. 热击穿理论
3. 电化学击穿理论
1. 原因局部放电
3. 影响固体电介质击穿电压的主要因素
1. 电压作用时间
1. 电压作用时间越长，击穿电压越低 0.1s以下-电击穿；几分钟到数十小时-热击穿； 几十小时到几年-电化学击穿
2. 温度
3. 电场均匀程度和介质厚度
1. 电击穿电压随介质厚度增大增大 热击穿电压不随厚度增大上升，击穿场强减小
4. 电压频率
1. 击穿电压与频率开方成反比
5. 电压种类
1. 击穿电压由高到低：冲击、直流、工频、高频
6. 受潮度
7. 累积效应
8. 机械负荷
14. 组合绝缘的电气强度
1. 组合绝缘电场分布
1. 直流电压：绝缘等效为电阻，各层绝缘分担的电压与其电导率成反比 电气强度高、电导率大的材料用在电场最强的地方
2. 交流和冲击电压：绝缘等效为电容，各层绝缘分担的电压与介电常数成反比 电气强度高、介电常数大的材料用在电场最强的地方
2. 油-屏障式绝缘：电力变压器、油断路器、充油套管
3. 油纸绝缘：电缆、电容器、电容式套管
15. 电介质的老化特性
1. 老化
1. 电老化
2. 热老化
3. 环境老化
2. 液体电介质的老化
1. 电老化：局部放电
2. 热老化：油的氧化
3. 环境老化：紫外线
3. 固体电介质的老化
1. 电老化：局部放电
2. 热老化：设备绝缘的寿命主要由热老化决定 8℃规则
3. 环境老化：又称大气老化
第2章 输变电设备外绝缘及其击穿特性
1. 分类
1. 外绝缘
1. 固气间
2. 气隙击穿和沿面闪络是外绝缘丧失绝缘性能的表现形式
3. 属自恢复性绝缘
2. 内绝缘
1. 固液间
2. 耐受电压值与大气条件无关
3. 属非自恢复性绝缘
2. 绝缘子分类与性能要求
1. 按用途和绝缘结构不同
1. 线路绝缘子
2. 支柱绝缘子
3. 瓷套
4. 套管
2. 按所用绝缘材料的不同
1. 瓷绝缘子
1. 抗老化性能好、耐污秽性能不佳
2. 玻璃绝缘子
1. 机械和电气强度均高于电瓷 损坏后有自爆特性
3. 复合绝缘子
1. 尤其硅橡胶材料有憎水性 具有优良的耐污闪能力
3. 性能要求：有足够的电气强度，能承受一定的机械负荷，能经受不利的环境和大气作用
3. 常用高压绝缘子
1. 线路绝缘子
1. 按结构不同分为
1. 针式
1. 6-10KV配电线路
2. 柱式
1. 线路柱式瓷绝缘子
1. 瓷横担绝缘子：35KV以下
2. 线路柱式复合绝缘子
3. 悬式
1. 20-35KV线路
2. 35KV以上高压线路分盘形和棒形
3. 悬式绝缘子串的电压分布
1. 大于220KV超高压线路绝缘子加装均压金具
2. 绝缘子串应满足三方面要求
1. 在工作电压下不发生污闪
2. 在操作过电压下不发生湿闪
3. 具有足够的雷电冲击绝缘水平
3. 各级电压线路悬式垂串绝缘子片数
4. 零值绝缘子
2. 支柱绝缘子
3. 高压套管
1. 具有强垂直电介质表面的绝缘结构，表面电压分布很不均匀
2. 设计套管原则
1. 运行电压下不发生电晕放电
2. 内部过电压作用下不发生滑闪放电
3. 沿面距离足够长，以保证必要的闪络电压
4. 沿面放电和污闪事故
1. 沿面放电
1. what：沿固体或液体表面发生的气体放电现象
2. 沿面闪络电压比气体或固体单独存在时的击穿电压都低
3. 影响因素
1. 电场形式：均匀电场>极不均匀电场具有 弱垂直分量>极不均匀电场具有强垂直分量
2. 固体介质材料：干闪电压>湿闪电压>污闪电压
4. 极不均匀电场具有强垂直分量时的沿面放电（套管）
1. 提高沿面闪络电压的方法
1. 交流
1. 减小比电容
2. 减小表面电阻（法兰处）
3. 采用电容式套管、充油式套管
2. 直流
1. 增加沿面距离的办法来提高闪络电压
5. 极不均匀电场具有弱垂直分量时的沿面放电（支柱绝缘子）
1. 提高沿面闪络电压的方法：改善电极形状（屏蔽电极、均压环）
6. 湿闪放电：清洁绝缘子被雨水淋湿时的沿面闪络电压
2. 污闪事故
1. 污闪电压：绝缘子表面有湿污层时的沿面闪络电压
2. 可在工作电压下发生闪络，污闪事故损失大于雷击事故
3. 污闪发展过程：积污（根本原因）-受潮-干区形成-局部电弧的出现和发展-闪络
4. 影响污闪电压的因素
1. 污秽的性质和污染程度：等值附盐密度NaCL（mg/cm2）
2. 大气湿度
1. 易发生在雾、露、融雪、毛毛雨
2. 大雨会冲掉污秽，闪络电压提升
3. 爬电距离
1. 增加，闪络电压增大
4. 绝缘子直径
1. 直径大，污闪电压低
5. 污闪事故对策
1. 调整爬距：增加绝缘子片数
2. 定期或不定期清扫
3. 憎水性涂料
4. 半导体釉绝缘子
5. 新型合成绝缘子
6. 高压直流电网中绝缘子更容易积污
5. 大气条件对外绝缘放电电压的影响
1. 大气湿度
1. 均匀及稍不均匀电场中，湿度的影响可忽略不计
2. 极不均匀电场中，无论对空气或绝缘子，放电电压通常 随湿度的增加而增加
2. 空气密度
第3章 电气设备绝缘特性的测试
1. 绝缘试验综述
1. 绝缘缺陷形成原因
2. 绝缘缺陷分类
1. 集中性缺陷（局部性缺陷）：如悬式绝缘子的瓷件开裂，发电机定义绝缘局部磨损，挤压开裂出现的局部磨损，电缆绝缘层内部存在的气泡等
2. 分散性缺陷（整体性缺陷）：如电机，变压器等设备的内绝缘老化，变质，受潮等
3. 绝缘试验分类
1. 施压高低
1. 绝缘特性试验 （检查性试验，非破坏性试验，预防性试验） （不能直接得出设备绝缘的耐压强度）
1. 绝缘电阻及吸收比的测量
2. 泄露电流的测量
3. 介质损耗角正切值tanδ的测量
4. 局部放电的测量
5. 绝缘油的电气试验和气相色谱分析
6. 电压分布的测量
2. 绝缘耐压试验 （高电压试验，破坏性试验） （具有破坏性）
1. 工频耐压试验
2. 直流耐压试验
3. 冲击耐压试验
2. 设备是否带电
1. 离线
1. 破坏性和非破坏性
2. 在线
1. 只能采用非破坏性
2. 绝缘特性试验
1. 绝缘电阻与吸收比的测量
1. 绝缘电阻的测量
1. 绝缘电阻：是一切电介质和绝缘结构的绝缘状态最基本的综合参数，通常指吸收电流衰减完毕后的稳态电阻 （R60s接近于稳态绝缘电阻，实际中常用R60s代替）
2. 测量绝缘电阻作用
2.1. 可以有效的发现：整体性缺陷（总体绝缘质量欠佳，绝缘受潮，两级间有贯穿性导电通道，绝缘表面情况不良）
2.2. 不能发现：绝缘中的局部缺陷（如非贯穿性的局部损伤，含有气泡，分层脱开等，绝缘的老化）
3. 测绝缘电阻仪表：手摇式兆欧表（摇表）500，1000，2500，5000四种 读取施压后60s的数值或绝缘值，作为工程上的绝缘电阻值 三个接线端子：线路端子(L)、接地端子(E)和保护(屏蔽)端子(G) 摇表转速达到额定转速120r/min的80%以上即可，低于要求转速 测量结果偏高，如没有屏蔽侧，测量结果偏小 测量结束，先断开试品，再停止摇表（摇，接，读，断，停）
2. 吸收比的测量
2.1. 吸收电流：绝缘均匀，吸收电流小
2.2. 传导电流：与绝缘电阻成反比
2.3. 吸收比：对被试品加压60s和15s时所测绝缘电阻 R60和R15的比值K 绝缘良好，吸收现象明显——K≥1.3（远大于1）； 绝缘受潮或内部集中性导电通道——K＜1.3（接近于1）
2.4. 极化指数：在大容量，电压高的电力变压器，电机中采用极化指数反映其绝缘性能， 加压10min时测得的绝缘电阻阻值与1min时测得的电阻值的比。 绝缘良好K2＞＞1，不应小于1.5
2. 泄露电流的测量 （为减小误差，应将测量系统和被试品用屏蔽系统全部屏蔽）
1. 测量泄露电流善于发现局部缺陷
2. 施加电源方式：高压直流电源（微安表直读法）
3. 特点
3.1. 发现缺陷有效性高
3.2. 易判断缺陷性质
3.3. 发现缺陷的灵敏度高
4. 实验方法
4.1. 直流泄露电流试验和直流耐压试验常用同一套直流高压发生装置同时进行
4.2. 被试品额定电压35KV及以下施加10--30Kv 被试品额定电压110Kv及以上施加40kv直流电压 试验时电压分阶段升高（阶梯升压法），每阶段停留1min，微安表读书即为泄漏电流
3. 介质损耗角正切tanδ的测量 （能有效发现绝缘的整体性缺陷（全面老化）， 小容量试品中的严重局部缺陷）
1. 测量方法：西林电桥（高电压交流平衡电桥）
1. 正接线：适用实验室
2. 反接线：适用现场测试大试品被动接地
2. 测量影响因素
1. 外界电磁场的干扰
2. 温度：随温度升高增大，应换算到20℃的值，以20℃作为参考标准，一般要在10--30℃范围内测量
3. 试验电压
4. 试品电容量
5. 试品表面泄露（表面不光洁时导致泄漏电流增大，测量结果偏大）
3. 功效分析
1. 有效性：分布性绝缘缺陷
2. 无效性：个别集中性缺陷
4. 局部放电的测量 （能测出绝缘内部是否存在气泡，空隙，杂质等缺陷）
1. 局部放电
1. 分类
1.1. 内部局部放电（固体——空穴，液体——气泡）
1.2. 表面局部放电
1.3. 电晕放电（发生在导体边缘，周围都是气体）
2. 特点
2.1. 能量小
2.2. 对绝缘危害逐渐加大，累积效应
2.3. 绝缘系统寿命评估分散性大
2.4. 非破坏性试验，不会造成损伤
2.5. 绝缘中的局部放电是引起老化的重要原因之一，是电老化的主要原因
2. 表征参数
2.1. 视在放电量q
2.2.
3. 局部放电测量方法
1. 非电检测法（噪声、光、化学分析）
2. 电气检测法（脉冲电流法、介质损耗法）
5. 绝缘油的气相色谱分析
1. 与故障性质密切相关的气体组分称为特征气体
2. 三比值法
6. 电压分布的测量
1. 测量电压分布（不停电）、绝缘电阻、做交流耐压试验的方法检查绝缘子的老化情况
2. 悬式绝缘子串电压分布：两头大、中间小、靠近导线最大
3. 解决电压分布不均匀的措施
1. 装设均压金具（超高压线路）
4. 绝缘子实测电压低于标准值的一半，可认定为劣化绝缘子（低值或零值绝缘子）
7. 绝缘状态的综合判断
1. 三比较法
3. 绝缘耐压试验
1. 工频耐压试验
1. 鉴定电气设备绝缘强度的 最有效和最直接的方法
2. 高压实验室中工频高电压采用高压试验变压器或串级装置产，串联谐振回路
3. 高压试验变压器一般采用油浸式结构
1. 金属壳
1.1. 单套管式：300KV以下
1.2. 双套管式：750KV--1000kv
2. 绝缘壳
4. 串级装置
1. 试验电压U≤500--750kv时采用单台试验变压器；
2. U≥1000KV时，一般采用试验变压器串级联接方式，常用的串级联接方式是自耦式联接
3. n级串级装置容量利用率2/n+1；（n≤3）级数越多，容量利用率越低
4. 三台串级连接时，容量比为3：2：1
5. 常用的调压装置：自耦调压器、感应调压器、移圈调压器、电动发电机组
6. 工频高压的测量
1. 低压侧测量
2. 高压侧测量：静电电压表、球隙、电容分压器配用低压仪表和电压互感器
3. 静电电压表
1. 静电电压表用于交流测量时，测得的是电压的有效值
2. 静电电压表用于直流测量时，测得的近似等于电压的平均值
3. 静电电压表不能测量一切冲击电压
4. 球隙测压器
5. 高压分压器
1. 电阻分压器：测直流高电压，只能用电阻分压器；也可测交流 高电压和1MV以下冲击电压
2. 电容分压器：测不了直流，可测冲击、交流；被测交流>100KV多采用
3. 阻容分压器
6. 交流峰值电压表
7. 加工频试验电压后，要求持续1min
2. 直流耐压试验
1. 直流高电压的产生：将工频高电压经高压整流器而变换成直流高电压
2. 国标规定：直流耐压试验的电压纹波系数应不大于3%
3. 串级直流高压发生器：如果级数是n，最后得到的输出电压将为2nUm
4. 特点
1. 1~7
5. 直流高压的测量
6. 实施方法
1. 规程规定施加电压极性为负极性
2. 加电压的时间延长到10~15min
3. 冲击耐压试验
1. 冲击耐压试验用来检验高压电气设备在雷电过电压和操作过电压作用下的绝缘性能 和保护性能
2. 单级冲击电压发生器：波前电阻Rf《波尾电阻Rt
3. 多级冲击电压发生器：原理：电容器并联充电，串联放电
4. 绝缘冲击电压试验方法
第4章 线路和绕组中的波过程
1. 输电线路的波过程
1. 均匀无损单导线的波过程
1. 输电线路波过程：实质是能量沿着导线传播 的过程，即在导线周围建立电场和磁场的过程
2. 波沿线路传播：电容上电场的建立，电压波以 一定速度向x方向传播； 电流流过导线的电感，在导线周围建立起磁场， 电流波以同样速度沿x方向流过
3. 实质上电压波和电流波沿线路的流过就是电磁波 传播的过程，称为行波
4. 波动方程的解
1. 物理意义：导线任何一点的电压 或电流等于通过该点的前行波与 反行波之和； 前行波电压电流之比为+Z，反行波 电压电流之比为-Z
2. 电压波电流波之间通过波阻抗联系 规定行波正方向，前行电压波和前 行电流波总是同号
3. 波阻抗是前行电压/前行电流，前行波和反行波 同时存在时，该点电压和电流的比值并不等于波 阻抗
4. 波速
1. V=1/根号L0C0 m/s
2. 波速与周围媒质的性质有关 架空线V=c；电缆线V=c/2 波从架空线进电缆波速下降， 波阻抗上升
5. 波阻抗
1. Z=根号L0/C0
2. 对架空线一般处于300~500Ω， 对电缆线路，约在10~50Ω
3. 波阻抗Z与电阻R的异同
1. 相同
1. Z和R都与电源频率和波形无关
2. 从电源吸收功率完全相等
2. 不同
1. 波阻抗与线路长度无关，导线电阻 与长度成正比
2. 波阻抗不消耗能量，电阻消耗能量
2. 行波的单一折反射
1. 节点：行波在传播过程中，均匀性受到破坏的点
2. 行波在节点处发生折射与反射
1. 折射系数：0~2
2. 反射系数：-1~1
3. Z1=Z2
4. Z2<Z1
5. Z2>Z1
6. 线路末端开路Z2=oo
7. 线路末端短路Z2=0
8. 线路末端接有匹配电阻R=Z1
3. 等值集中参数定理（彼得逊法则）
1. 使用条件
1. 要求波沿分布参数的线路入射
2. 只适用于和节点相连的线路为无穷长的情况
2. 行波穿过电感和旁过电容
1. L或C越大，陡度越小
2. 从过电压保护的角度出发，采用并联电容更有利
3. 行波的多次折反射
1. 折射次数无穷大后，节点B电压与中间线路存在与否无关
4. 波在有损导线中的传播
1. 引起能量损耗的因素
1. 导线电阻
2. 大地电阻
3. 绝缘的泄露电导与介质损耗
4. 冲击电晕
2. 损耗因素将使行波发生下列变化
3. 线路电阻和绝缘电导的影响
1. 波所流过的距离x越长，衰减越多
2. R0/Z的比值越大，衰减越多 波在电缆中传播时，衰减较多
3. 波头较陡的波沿线传播时衰减较显著
4. 冲击电晕对波过程的影响 （电晕出现相当于扩大了 导线的有效半径，C0增大）
1. 导线波阻抗减小
2. 波速减小
3. 耦合系数增大
4. 引起波的衰减与变形
5. 波在多导线系统中的传播
1. 为减少绝缘子串上的电压，导线下面架设 耦合地线，以增大耦合系数
2. 两根导线间距离越近，互波阻抗越大 耦合系数就越大，线间绝缘上所受电压越小
2. 变压器绕组中的波过程
1. 变压器绝缘的分类
2. 单相绕组中的波过程
1. 变压器绕组的空间系数 （越小越好）
2. 初始电位梯度出现在绕组首端
3. 绕组中电压振荡过程
1. 绕组末端接地：1.4U0
2. 绕组末端开路：1.9U0（2U0）
3. 三相绕组中的波过程
1. 星形接线中性点接地（YN）—同单相1.4U0，1.9U0
2. 星形接线中性点不接地（Y）
1. 一相进波时：稳态1/3U0，最大2/3U0
2. 两相进波时：稳态2/3U0，最大4/3U0
3. 三相进波时：稳态3/3U0，最大6/3U0
4. 波在变压器绕组间的传递
1. 低压绕组中感应的过电压包括两个部分
1. 静电感应分量
2. 电磁感应分量
3. 旋转电机绕组中的波过程
1. 旋转电机绕组的等值电路在形式上和变压器绕组的相同
2. 电机绕组的波阻抗与该电机的容量、额定电压有关； 波阻抗一般随容量的增大而减小、随额定电压的提高而增大； 电机绕组中的波速v也随容量的增大而降低
3. 5kv/us
第5章 电力系统防雷保护
1. 过电压：电力系统中出现的对绝缘有危险的电压升高和电位差升高
2. 过电压分类
2.1. 外部过电压：由外部因素（雷击等）作用于电力系统引起的过电压
2.2. 内部过电压：由电力系统内部故障或开关操作引起的过电压
2.3. 雷电过电压=大气过电压=外部过电压
3. 雷电放电及雷电过电压
1. 雷电放电过程
1. 本质：超长气隙极不均匀电场的 火花放电现象
2. 基本过程：先导放电、主放电、余辉（余光）放电
3. 自然界中的雷电放电主要是： 下行、线状、负极性雷
4. 雷电参数
4.1. 雷电活动频度-雷暴日Td及雷暴小时Th
4.2. 规定：标准雷暴日取40；少雷区Td不超过15；中雷区15～40 多雷区Td超过40；强雷区Td超过90
4.3. 地面落雷密度Y
4.4. 雷电的极性：负极性雷击占75%~90%
4.5. 雷电流计算波形
1. 双指数波
2. 斜角波
3. 斜角平顶波
4. 半余弦波
4.6. 雷电流幅值I：雷电流定义为雷击于低接地电阻(《30Ω)物体 时流过雷击点的电流
4.7. 雷电流波前时间、陡度及波长：2.6/40us
5. 雷电过电压的形成
5.1. 分类
1. 直击雷电过电压
2. 感应雷过电压
1. 导线上方无避雷线，雷击点 与电力线路之间的距离s>65m
2. 特征
1. 静电分量极性与雷云的极性相反
2. 避雷线，线间距离越近，耦合系数越大 导线上感应过电压
6. 防雷保护装置
6.1. 直击雷防护装置
1. 避雷针
1. 结构：接闪器、引下线、接地体
2. 保护范围：对应0.1%的绕击率
2. 避雷线
1. 沿线一侧的宽度要比避雷针的保护半径小一些
2. 保护500KV大型超高压变电站
3. 保护角@，越小保护越有效
6.2. 避雷器
1. 作用：限制雷电过电压，以保护电气设备
2. 类型：保护间隙、管型避雷器、阀型避雷器、磁吹式避雷器，金属氧化物避雷器（MOA）
6.3. 接地装置
1. 接地起着维持正常运行、保安、防雷、防干扰等作用
2. 分类
1. 工作接地
2. 保护接地
3. 防雷接地
3. 冲击系数一般小于1(可能大于1，可能小于1)
4. 接地电阻：指设备接地体之间的连线电阻，接地体电阻，接地体与土壤之间的电阻，大地的溢流电阻之和
5. 降低接地电阻的方法
7. 架空输电线路的防雷保护
1. 输电线路耐雷性能指标：耐雷水平、雷击跳闸率
2. 输电线路长，电力系统雷害事故多发生在线路上
3. 直击雷过电压：雷击杆塔顶部、雷击避雷线档距中央、雷击导线（绕击）
4. 感应雷过电压：雷击线路附近大地
5. 耐压水平：雷击线路尚不至于发生闪络最大雷电流幅值， （引起闪络的最小雷电流幅值）
1. 绕击
2. 反击：雷击线路接地部分（避雷针，杆塔等）引起绝缘子闪络称为反击或逆闪络
6. 建弧率：在线路冲击闪络的总数中，可能转化为工频电弧的比例
7. 雷击跳闸率：Td=40，100Km线路每年因雷击而引起的跳闸次数（跳闸率越高，耐雷性能越差。但是雷电流超过了线路耐雷水平，只会引起冲击闪络，只有在冲击闪络之后还能建立稳定工频电弧，才会引起线路跳闸）
8. 线路雷害事故的防护措施“四道防线”
1. 防止雷直击线路（架设避雷线）
2. 防止雷击塔顶或避雷线后引起绝缘闪络（提高耐雷水平） （降低杆塔的冲击接地电阻，架设耦合地线以增大耦合系数，装设线路型避雷器（管式避雷器），加强线路绝缘）
3. 防止雷击闪络后转化为稳定的工频电弧 （加强绝缘，电网采用中性点不接地或经消弧线圈接地方式，在线路安装管式避雷器）
4. 防止线路中断供电 （采自动用重合闸，采用不平衡绝缘方式，双回路或环网供电）
9. 架设避雷线是输电线路防雷保护 最基本和有效的措施
1. 330KV及以上全线双避雷线
2. 220KV线路宜全线双避雷线
3. 110KV及以上一般全线架设避雷线，避雷线保护角：110-220Kv .20-30° 500kv:小于等于15°
4. 35KV及以下一般不沿全线架设避雷线， 只在变电站进出口设置1~2km避雷线为 进线段保护，主要依靠消弧线圈及自动重合闸进行防雷保护
10. 全高超过40m有避雷线的杆塔，每增高10m应增加一片绝缘子
8. 变电所的防雷保护
8.1. 变电所出现雷电过电压来源
1. 雷电直击变电所
2. 沿输电线路入侵的雷电过电压波（主要） （不是避雷线）
8.2. 变电所雷害事故严重性高于输电线路
8.3. 变电所的直击雷防护
1. 变电所直击雷防护措施
1. 装设避雷针或避雷线（500KV以下变电所通常用避雷针防止直击雷，500KV及以上变电所采用避雷线防止直击雷）
2. 避雷针安装方式
1. 独立避雷针
1. 具有专用的支座和接地 装置，其接地电阻一般 不超过10Ω
2. 空气间距Sk＞5m，地下间距Sd＞3m
3. 35KV及以下配电转装置，装设独立避雷针
4. 60KV的配电网中，大地电阻率p＞500Ωm的地区，独立避雷针
2. 构架避雷针
1. 110KV及以上的配电装置，避雷针装设在架构上
2. 60KV的配电网，土壤率p＜500的地区，采用构架避雷针
3. 35KV及以下独立避雷针
8.4. 雷电侵入波防护
1. 防护措施：避雷器结合进线段保护
2. 避雷器作用：限制侵入过电压波的幅值
3. 避雷器实现作用的三个前提
4. 进线段保护
8.5. 变压器的防雷保护
1. 三绕组变压器的防雷保护
2. 自耦变
3. 气体绝缘变电站（GIS）的防雷保护
9. 旋转电机的防雷保护
1. 在同一电压等级的电气设备中，旋转电机绝缘 的冲击耐压水平最低
2. 直配电机的防雷保护：FCD型磁吹避雷器
3. 并联电容器－降低电机绕组侵入波的陡度
第6章 电力系统内部过电压种类及其防护措施
1. 内部过电压
1. 操作过电压 （具有稳态性质）
1. 切除空载线路（切空线）
1. 产生原因：断路器触头间的电弧重燃
2. 四个影响因素
2.1. 断路器的性能（主要影响因素）
2.2. 母线上的出线数
2.3. 在断路器外侧是否有电磁式电压互感器等设备
2.4. 中性点接地方式
3. 三条措施
3.1. 改进断路器性能
3.2. 加装并联闸电阻（中值电阻1000---3000Ω）
3.3. 线路末端装设避雷器（氧化锌避雷器，磁吹式避雷器）
2. 空载线路合闸（合空线）
1. 分类
1.1. 计划性合闸：正常合闸时最不利情况，电源电压刚好经过幅值Uφ时合闸，沿线传播到末端的电压波Uφ将在开路末 端发生反射，使电压增大为2 Uφ
1.2. 自动重合闸：在合闸过电压中，以三相重合闸的情况最为严重，其过电压理论幅值可达3Uφ
2. 绝缘配合中的地位
3. 三个因素➕母线出线数
4. 三条措施
3. 切除空载变压器（切空变）
1. 产生原因
2. 等值电路及计算分析
3. 影响因素
4. 措施
4. 断续电弧接地过电压（又称弧光接地过电压）
5. 解列过电压
6. VFTO（快速暂态过电压）：GIS中机构操作产生，波形快速振动
2. 暂时过电压 （持续时间短）
1. 工频过电压 （工频电压升高）
1. 空载长线末端电压升高
1. 限制措施
2. 影响因素
2. 中性点不接地系统中不对称短路故障
3. 发电机突然甩负荷
3.1. 简单掌握产生的原因
2. 谐振过电压
1. 线性谐振
2. 参数谐振
3. 铁磁（非线性）谐振
线性非线性参数
2. 内部过电压产生原因：