高电压技术知识点总结升级版
高电压技术知识点总结升级版-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
高电压技术知识点总结（升级版）
【补充】绪论
《高电压技术》主要研究高电压（强电场）下的各种电器设备的物理问题。
高压（HV）High Voltage（10Kv、35kV、110kV、220kV）
超高压（EHV）Extra high voltage（330kV、500kV、750kV）（直流超高压：±500kV）
特高压（UHV）Ultra high voltage（1000kV及以上）（直流特高压：±800kV）
高电压在其他领域中的应用举例：高压静电除尘、电火花加工、体外碎石技术、除菌及清鲜空气、污水处理、烟气处理、等离子体隐身、电磁炮和微波弹等。
一、名词解释
1、极性效应:在不均匀电场中，气隙的击穿电压和气隙击穿的发展过程都随电压极性的不同而有所不同的现象。
2、耐雷水平:雷击线路时绝缘不发生闪络的最大雷电流的幅值，以kA为单位。
3.雷击跳闸率:每10km线路每年由雷击引起的跳闸次数称为“雷击跳闸率”，这是衡量线路防雷性能的综合指标。
4、爬电比距:外绝缘“相-地”之间的爬电距离(cm)与系统最高工作(线)电压(kV，有效值)之比
5、等值盐密:表征绝缘子表面的污秽度，它指的是每平方匣米表面所沉积的等效NaCl毫克数。
6、直击雷过电压、感应雷过电压:输电线路上出现的大气过电压有两种:一种是雷直击于线路引起的，称为直击雷过电压:另一种是雷击线路附近地面，由于电磁感应引起的，称为感应雷过电压。
7、沿面放电:沿着气体与固体(或液体)介质的分界面上发展的放电现象。
8、闪络:沿面放电发展到贯穿两极，使整个气隙沿面击穿。
9、①自持放电: 当场强大于某一临界值时，电子崩可以仅由电场的作用而自行维持和发展不再依赖外界电离因素，这种放电称为自持放电
②非自持放电:当场强小于某一临界值时，电子崩有赖于外界电离因素的原始电离才能持续和发展，如果外界电离因素消失，则这种电子崩也随之逐渐衰减以至消失，这种放电为非自持放电
10、平均自由行程:单位行程中的碰撞次数Z的倒数λ.
【补充】平均自由行程正比于温度，反比于气压。在大气压和常温下，电子在空气中的平均自由行程的数量级为10-5 cm。
11、静态击穿电压:长时间作用在气隙上能使气隙击穿的最低电压。
12、击穿时间:从开始加压的瞬间起到气隙完全击穿为止总的时间(=升压时间+统计延时+放电发展时间)
13、“50%击穿电压“:指气隙被击穿的概率为50%的冲击电压峰值。
14、2微秒冲击击穿电压:气隙击穿时，击穿前时间小于和大于2微秒的概率各为50%的冲击电压。
15、吸收比:绝缘体在加电压60s与15s时分别所测得的绝缘电阻值的比值，为吸收比。
16、极化指数:绝緣体在加电压后10min 和1min分别所测得的绝缘电阳值的比值，称之为极化指数。
17、绝缘电阻:电介质在加压无穷长时间测得的电阻。
18、波过程:由雷击、开关操作和故障引起的暂态电磁波在输电线路和设备内部的传播过程,
19、电小(大)系统:若某结构的最大尺寸L远小于电磁波的波长，即L<=*λ
20、过电压:指电力系统中出现对绝缘有危险的电压升高和电位升高，一般> 倍的额定电压。
过电压分为内部过电压和雷电过电压。
内部过电压:由系统故障、开关操作等引起的过电压。
雷电过电压:雷击引起的过电压。
21、入口电容:当冲击电压刚投射到变压器绕组时，电感支路的电流不会突变，电感相当于支路开路，这时变压器的等值电路可进步简化为电容链，此电容链可等值为集中电容称为变压器的入口电容。
22、雷暴日:一年中有雷电流活动的日数。
23、雷暴小时:一年中有雷电的小时数。
24、保护范围:保护范围是指具有%左右雷击概率的空间范围。
25、接地:将地面上的金属物体或电气回路中的某一节点通过导体与大地相连，使该物体或节点与大地保持等电位。
26、接地电阻:接地点处的电位与接地电流的比值。
27、铁磁谐振:发生在含有非线性电感(如铁芯电感元件)的串联振荡回路中的谐振。
内部过电压包括暂时过电压和操作过电压。
暂时过电压又分为工频电压升高和谐振过电压。
工频电压升高的原因:①空载长线的电容效应，
②不对称短路引起的工频电压升高，
③甩负荷引起的工频电压升高。
谐振过电压又分为
①线性谐振过电压
②铁磁谐振过电压
③参数谐振过电压。
暂时过电压分为
①切断空载线路过电压
②空载线路合闸过电压
③切断空载变压器过电压
④断续电弧接地过电压。
28、反击:正常情况下，不带电设备向带电设备放电的现象。
29、绕击：雷绕过避雷线击于导线。
二、小概念
1、绝缘的作用:将电位不等的导体分隔开，使其没有电气的联系，能保持不同的电位，又称为电介质。
2.电介质极化:电介质在电场作用下产生的束缚电荷的弹性位移和偶极子的转向位移现象(效果:削弱外电场，使电介质的等值电容增大)。
3、夹层极化效应:夹层的存在将会造成电荷在夹层界面上的堆积利等值电容的增大。
4、电介质损耗: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，总称为电介质损耗。
5、电离形式: 1) 光电离2)撞击电离3)热电离4)表面电离: a.热电子发射(金属中的电子在高温下也能获得足够的动能而从金属表面逸出) b.强场发射c.正离子撞击阴极表面(二次发射:用某些具有足够能量的质点撞击金属电极表面，也可能产生表面电离)d光电子发射。
6、电介质的电导与金属的电导的本质区别:金属导电的原因是自由电子移动:电介质通常不到点，是在特定情况下电离、化学分解或热理解出来的带电质点移动导致。
7、汤森德放电机理不足: 1)只在定范围内有效δ S<不均匀的电场中，该理论不适用: a.汤森德理论没有考虑电离出来的空间电荷会使电场畸变，从而对放电过程产生影响。b.汤森德理论没有考虑光子在放电过程中的作用。
8、发电厂和变电所雷电过电压来源: (1) 雷直击发电和变电所； (2) 雷击输电线路产生的过电压沿线路侵入发电厂和变电所。
9、变电所雷电过电压的危害: (1)发电机、变压器等主要电气设备的内绝缘大都没有自恢复的能力: (2)220kV 线路50%放电电压1200kV，而相应的变压器全波冲击试验电压850kV.全波多次冲击耐压只有850/=773kV; (3) 造成大面积停电。
10、过电压防护的主要措施:
从直击角度考虑:①避雷针、避雷线②防止反击
从入侵波角度考虑:①避雷器的保护作用与范围
②进线段保护:降低来波陡度，减小通过避雷器的电流。
11、接地分类:工作接地(小于10KV，星形接线)、保护接地(设备安全)、防雷接地.保护接地:为了人身安全，将电气设备的金属外壳接地(跨步电压:人的两脚着地点之间的电位差)。工作接地:电力系统正常运行需要的，如系统的中性点接地.防雷接地，针对防雷而设计的接地，目的是减少雷电流通过接地装置时的地电位升高。
12、避雷针(线)高于被保护的物体，其作用是吸引雷电击于自身，并将雷电流迅速泄入大地，从而使避雷针(线)附近的物体得到保护。
13、避雷器作用:限制过电压以保护电气设备。
14、电气设备绝缘试验:是保证设备安全运行的重要措施，通过试验，掌握设备绝缘状况，及时发现绝缘内部隐藏的缺陷并通过检修加以消除，严重者必须予以更换，以免设备在运行中发生绝缘击穿，造成停电或设备损坏等不可挽回的损失。绝缘预防性试验可分为两大类:一类是非破坏性试验或称绝缘特性试验，是在较低的电压下或用其他不会损坏绝缘的办法来测量的各种特性参数，主要包括测量绝缘电阻、泄漏电流介质损耗角正切值等，从而判断绝缘内部有无缺陷。另类是破坏性试验或称耐压试验，试验所加电压高于设备的工作电压，对绝缘考验非常严格，特别是揭露那些危险性较大的集中性缺陷，并能保证绝缘有-定的耐电强度，主要包
括直流耐压、交流耐压等。耐压试验的缺点是会给绝缘造成定的损伤。所以般实际中，先做前者后作后者。
补充：
1.带电粒子的迁移率：
带电离子虽然不可避免地要与气体分子不断地发生碰撞，但在电场力的驱动下，仍将沿着电场方向漂移，其速度u与场强E其比例系数k=u/E，称为迁移率。
它表示该带电粒子单位场强（1V/m）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得多，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。
三、画图简答
1、定性画出巴申曲线，并说明其物理意义。
解答:在均匀电场中，击穿电压U
与气体的相对密度δ、极间距离S的积有函数关
b
也就不变。物理解释:假设S保持不变，当气体密度系，只要δ s的乘积不变，U
b
δ增大时，电子的平均自由行程缩短了，相邻两次碰撞之间，电子积聚到足够动
必然增大。反之，当δ减到过小时，电了在碰撞前积聚到足能的几率减小，故U
b
够动能的几率虽然增大，但气体很稀薄，电子在走完全程中与气体分子相撞的总次
也增大。在两者之间，总有一个δ值对造成撞击游离数却数却减到很小，所以U
b
最小。同样，δ保持不变，S增大时，欲得一定的场强，电压必最有利，此时U
b
须增大。当S减到过小时，场强虽大增，但电子在走完全程中所遇到的撞击次数已减到很小，故要求外加电压增大才能击穿。两者之间，总有个S值对造成撞击游离最有利，此时U
最小。
b
2、比较电介质极化种类。
(在外电场的作用下，介质原子中的电子运动轨道将相对于原子核发生弹性位移，此为电子式极化或电子位移极化。离子式结构化合物，出现外电场后，正负离子将发生方向相反的偏移，使平均偶极距不再为零，此为离子位移极化。极性化合物的每个极性分子都是一个偶极子，在电场作用下，原先排列杂乱的偶极子将沿电场方向转动，显示出极性,这称为偶板子极化。在电场作用下，带电质点在电介质中移动时，可能被晶格缺陷捕获或在两层介质的界面上堆积，造成电荷在介质空间中新的分布，从而产生电矩，这就是空间电荷极化。)
【补充】最明显的空间电荷极化是夹层极化，夹层不仅是指宏观的层状结构也包含微观结构。夹层的存在将会造成电荷在夹层界面上的堆积和等值电容的增大。夹层界面上电荷的堆积是通过电导G完成的。绝缘介质的G都很小，所以极化过程很慢。从微秒到长达几小时。因此，这种极化在直流和低频交流下才有意义。大电容设备进行高压实验后应对设备绝缘进行较长时间放电。
3、什么叫“污闪”发生污闪的最不利的大气条件是什么列举提高污闪电压的措施。
解答:绝缘子上有污秽且在毛毛雨、雾、露、雪等不利天气下发生的闪络称为污闪。
现代电力系统防止污闪事故的对策:
1、调整爬距
爬电比距:外绝缘“相一地“之间的爬电距离(cm) 与系统最高工作(线)电压(kV,有效值)之比。将爬距调大可以减少污闪事故的发生.可以通过增加绝缘子的片数和改变绝缘子的类型。
2、定期或不定期的清扫
3、涂料
涂憎水性涂料，如硅油或硅脂，近年来常采用室温化硅橡胶(RITV) 涂料。
4、半导体釉绝缘子
表面有电导电流流过，产生热量使污层不易吸潮。
5、新型合成绝缘子
重量轻、抗拉、抗弯、耐冲击负荷、电气绝缘性能好、耐电效性能好，但也存在价格贵、老化等问题。
4、某些电容最较大的设备经直流高电压试验后，其接地放电时间要求长达5-
10min