20##年河南理工高电压技术

名词解释：

电介质(dielectric)：----在电场中能产生极化的物质，指通常条件下导电性能极差、在电力系统用作绝缘的材料。----极化是指物质中电荷分离形成偶极子的过程

Electronic polarization电子位移极化当外加一电场，电场力将使荷正电的原子核像电场方向位移，荷负电的电子云中心向电场反方向位移，但原子核对电子云的引力达到平衡时，感应电距也达到稳定Ionic polarization.离子位移极化在有离子结合成的介质中，外电厂的作用除了促使各个离子内部产生电子位移极化外，还产生正负离子相对位移而形成的极化Orientation polarization  转向极化（偶极子极化）

Ionic conductance：电解式电导离子式电导：

Dielectric loss 电介质损耗：任何电介质在电场作用下都有能量损耗，包括由电导引起的损耗和由某些极化过程引起的损耗。电介质的能量损耗简称介质损耗。

Ionization by couision碰撞电离：气体介质中粒子相撞，撞击粒子传给被撞粒子能量，使其电离  photo-ionization：光电离在光照射下，将光子能量传给粒子，游离出自由电子 。由光电离而产生的自由电子称为光电子 必要条件：光子的能量大于气体粒子的电离能  thermal ionization热电离 。是热状态下碰撞电离和光电离的综合  cathode processes 电极表面电离：气体中的电子也可从金属电极表面游离出来。

电子崩electron avalanche：外界电离因子在阴极附近产生了一个初始电子，如果空间电场强度足够大，该电子在向阳极运动时就会引起碰撞电离，产生一个新的电子，初始电子和新电子继续向阳极运动，又会引起新的碰撞电离，产生更多电子。依此，电子将按照几何级数不断增多，类似雪崩似地发展，这种急剧增大的空间电子流被称为电子崩。Self-sustained discharge：自持放电：撤除外界电离因素后，能仅由电场的作用而维持的放电 非自持放电：必须依靠外界电离因素的作用提供自由电子作为电子崩的初始电子，一旦外界电离因素停止发生作用，则放电中止  极化效应Polarization Effect：将电介质放入电场，表面出现电荷。这种在外电场作用下电介质表面出现电荷的现象叫做电介质的极化

surface discharge：Flashover沿着固体介质表面发展的气体放电现象；沿面放电发展到跨接两级的贯穿性的空气击穿称为闪络 

Electronic breakdown电击穿：在强电场下电介质内部电子剧烈运动，发生碰撞电离，破坏了固体介质的晶格结构，使电导增大而导致击穿。

3 Thermal breakdown热击穿：由于固体介质内部热不稳定性造成。

Electrochemical breakdown电化学击穿：固体介质在长期工作电压下，由于介质内部发生局部放电等原因，使绝缘劣化，电气强度逐渐下降并引起的击穿。

小桥击穿Cavity (bubble, impurity) breakdown：若杂质小桥接通电极，因小桥的电导大而导致泄露电流增大，发热会促使水分汽化，气泡扩大，发展下去也会出现气体小桥，使油隙发生击穿的现象，就是小桥击穿。

空间电荷极化(夹层极化 Interface polarization)带电质点（电子或正负离子）移动形成

Non-destructive test 非破坏性实验：模仿设备绝缘在运行中可能收到的各种电压，对绝缘施加与之等价或更为严峻的电压，从而考验绝缘耐受这类电压的能力，这类实验有可能导致绝缘的破坏 绝缘电阻insulation resistance施加直流电压时测得的电阻，通常指吸收电流衰减完毕后测得的稳态电阻值   介质吸收比dielectric absorption ratio电流衰减过程中，两个瞬间测得的电流值或两个相应的绝缘电阻之比，通常用时间60s与15s时所测的绝缘电阻之比

coupling coefficient耦合系数在电路中，为表示元件间耦合的松紧程度，把两电感元件间实际的互感（绝对值）与其最大极限值之比定义为耦合系数。

Gas Breakdown气体击穿：气体由绝缘状态变为导电状态的现象称为击穿

接地电阻Earthing resistance就是电流由接地装置流入大地再经大地流向另一接地体或向远处扩散所遇到的电阻，它包括接地线和接地体本身的电阻、接地体与大地的电阻之间的接触电阻以及两接地体之间大地的电阻或接地体到无限远处的大地电阻

此外还要注意：变电站的进线保护、内部过电压、电晕放电 、伏秒特性

简答题：

汤逊放电理论和流注理论及其区别和适用范围【必考】

大气条件对击穿的影响，简要分析

提高气体击穿电压的方法

固体介质放电理论

提高气体介质电气强度的方法：

改善电场分布(1). 改进电极形状以改善电场分布(2). 利用空间电荷改善电场分布 (3). 极不均匀电场中采用屏蔽.  削弱或抑制电离过程(1). 采用高气压 (2). 高真空的采用 (3). 采用高电气强度气体

完成气隙击穿的三个必备条件：需要有一定的时间，让放电得以逐步发展并完成击穿  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

足够大的电场强度或足够高的电压

提高固体电介质击穿电压的措施  改进制造工艺  改进绝缘设计 改善运行条件

提高液体介质击穿电压的方法 提高并保持油的品质   覆盖层  绝缘层  屏障

分析SIC和MON避雷设备的有点和区别

计算题：

第七章是绝对的重点

      还有避雷器的保护范围

                    这是基本上所有的重点

电介质(dielectric)：

----在电场中能产生极化的物质，指通常条件下导电性能极差、在电力系统用作绝缘的材料。

----极化是指物质中电荷分离形成偶极子的过程

第一章 电介质的极化、电导和损耗

1 极化：在外加电场的作用下，电介质中的正、负电荷沿电场方向作有限位移或转向，形成偶极矩子

2. 电介质的极化种类

Electronic polarization电子位移极化

特点：存在于一切电介质，极化所需时间短， 不随频率变化；极化具有弹性，不损耗能量。

Ionic polarization. 离子位移极化

特点：存在于离子结构电介质中，极化所需时间也很短；极化具有弹性，有极微量能量损耗；  随温度升高而增大。

Orientation polarization  转向极化（偶极子极化）

出现外电场后偶极子沿电场方向转动，作较有规则的排列， 因而显出极性，这种极化称为偶极子极化或转向极化。

特点：存在于极性电介质中，极化所需时间较长, 与电源频率有很大关系；极化消耗能量, 温度过高或过低, 都会减小.

空间电荷极化(夹层极化 Interface polarization)

特点：存在于复合介质、不均匀介质中；极化过程很缓慢 ，只在直流 和低频交流下表现出来；极化伴随着能量损耗

 

2.电介质电导与金属电导的区别

带电质点：电介质中为 ionic conduction（固有及杂质离子）；金属中为   electronic conduction

数量级：电介质的γ小，泄漏电流小；金属的电导电流很大 

电导电流影响因素：电介质中由离子数目决定，对所含杂质、温度很敏感；金属中主要由外加电压决定，杂质、温度不是主要因素

3电介质的电阻率具有负的温度系数；金属的电阻率具有正的温度系数。

4电介质的损耗(dielectric loss):任何电介质在电场作用下都有能量损耗，包括由电导引起的损耗和由某些极化过程引起的损耗。电介质的能量损耗简称介质损耗。

5介质损耗角 δ为功率因数角 φ的余角，其正切 tgδ 又可称为介质损耗因数，常用百分数（%）来表示。

tgδ 的增大，意味着介质绝缘性能变差，实践中常通过测量tgδ来判断设备绝缘的好坏。

▲一切电介质的电气强度都是有限的，超过某种限度，电介质就会丧失其原有的绝缘性能，甚至演变成导体。

6在电场的作用下，电介质中出现的电气现象：1在弱电场下，主要有极化、电导、介质损耗等2.  在强电场下，主要有放电、闪络、击穿等

第二章 气体放电的物理过程

1.电离—原子在外界因素作用下，使其一个或几个电子脱离原子核的束缚而形成自由电子和正离子的过程

2电离能 —电离过程所需要的能量称为电离能     ，也可用电离电位   反映。

3气体中带电粒子的产生与消失

  带电粒子的产生(电离过程）

1.碰撞电离：气体介质中粒子相撞，撞击粒子传给被撞粒子能量，使其电离

  条件：⑴　撞击粒子的总能量＞被撞粒子的电离能

        ⑵一定的相互作用的时间和条件，通过复杂的电磁力的相互作用达到两粒子间能量转换  

2.光电离：在光照射下，将光子能量传给粒子，游离出自由电子 。由光电离而产生的自由电子称为光电子 必要条件：光子的能量大于气体粒子的电离能 。

  3.热电离 是热状态下碰撞电离和光电离的综合

  Ｔ↑→分子动能↑→碰撞电离

Ｔ↑→热辐射光子的能量、数量↑→光电离

温度超过10000K时（如电弧放电）热电离较强，

在温度达到20000K左右，几乎全部空气分子都已经处于热电离状态。

  4.电极表面电离:

  气体中的电子也可从金属电极表面游离出来。

  游离需要能量，称金属的逸出功，小于气体 分子的电离能

  表明金属表面电离比气体空间电离更易发生

  随着外加能量形式的不同，阴极的表面电离可在下列情况下发生：

　　⑴　正离子撞击阴极表面

　　⑵　光电子发射：高能辐射线照射电极表面

　　⑶　热电子发射：金属电极加热

　　⑷　强场发射：电极表面附近存在强电场

5.负离子的形成: 中性分子或原子与电子相结合，形 成负离子（附着）

附着过程中放出能量（亲合能Ｅ）－ 电负性气体Ｅ大,易形成负离子－强电负性气体，如SF₆

  负离子的形成使自由电子数减少，对气体放电的发展起抑制作用

带电粒子的消失（去电离、消电离）

1中和 在电场作用下作定向运动，消失于电极而形成外电路中的电流 (迁移率)

  2. 扩散－因扩散而逸出气体放电空间（热运动）

  3. 复合－带有异号电荷的粒子相遇，发生电荷的传递、中和而还原为中性粒子的过程

   （多为负离子与正离子复合，而碰撞电离 多为电子碰撞粒子产生）

2.2 气体放电过程及电子崩的形成

1电子崩的形成：外界电离因子在阴极附近产生了一个初始电子，如果空间电

场强度足够大，该电子在向阳极运动时就会引起碰撞电离，产生一个新的电子，初始电子和新电子继续向阳极运动，又会引起新的碰撞电离，产生更多电子。

依此，电子将按照几何级数不断增多，类似雪崩似地发展，这种急剧增大的空间

电子流被称为电子崩。

结论：由于碰撞电离引起电子崩过程，导致气隙中电子数迅速增加。

2 非自持放电：必须依靠外界电离因素的作用提供自由电子作为电子崩的初始电子，一旦外界电离因素停止发生作用，则放电中止

3 自持放电：撤除外界电离因素后，能仅由电场的作用而维持的放电

4均匀电场自持放电条件为：

5气体放电的流注理论

Pd>>26.66kPa·cm（200mmHg·cm）时，一些无法用汤逊理论解释的现象：

(1).放电外形：在大气压下放电不再是辉光放电，而是火花通道

(2). 放电时间：放电时间短于正离子在通道中到达阴极的行程时间

(3). 阴极材料的影响：阴极材料对放电电压影响不大

●流注的特点—电离强度很大   传播速度很快    导电性能良好

形成流注后，放电就可以由本身产生的空间光电离自行维持，即转为自持放电，形成流注的条件（即自持放电条件）

流注理论和汤逊理论比较：

1. 汤逊理论适用于低气压、短气隙的情况（pd<26.66kPa·cm）

2. 流注理论适用于高气压、长气隙的情况（pd>>26.66kPa·cm）

3.汤逊理论认为电子崩和阴极上的二次发射过程是气体自持放电的决定性因素；流注理论认为电子碰撞电离及空间光电离是维持自持放电的主要因素，并强调了空间电荷畸变电场的作用。

§2.3 4 电晕放电和不均匀电场中气隙的击穿

1常见电场的结构：均匀场： 板－板　

                  稍不均匀场：球－球  同轴圆筒

                  极不均匀场：棒－棒   对称场 （棒－板   不对称场 ）

▼稍不均匀电场中气隙的放电特性与均匀电场相 似，一旦出现自持放电，便会导致整个间隙的击穿，

▼极不均匀电场中，首先在强场区发生电晕放电，自持放电条件即是电晕起始条件，气隙击穿电压大于电晕起始电压。

2 电晕的形成：极不均匀电场中，在外加电压下，小曲率半径电极附近的电场强度首先达到起始场强E₀，在此局部区域先出现碰撞电离和电子崩，甚至出现流注，这种仅仅发生在强场区的局部放电称为电晕放电，在外观上表现为环绕电极表面出现蓝紫色晕光。

3电晕的危害及作用：

（1）有光、声、热效应造成能量损耗；电晕损耗在超高压输电线路设计中必须考虑

（2）产生的高频脉冲电流含有许多高次谐波，造成无线电干扰；

（3）使空气局部游离，产生的臭氧和氧化氮等会腐蚀金属设备；

（4）产生可闻噪声；

4棒为正极性时：

（1）自持放电前阶段：正空间电荷削弱棒极附近场强而加强外部电场，阻止棒极附近流注形成使电晕起始电压提高；

（2）自持放电阶段：空间电荷加强放电区外部空间的电场，因此当电压进一步提高时，强场区将逐渐向极板推进至击穿。

5棒为负极性时：

（1）自持放电前阶段：正空间电荷加强棒极附近场强而削弱外部电场，促进棒极附近流注形成使电晕起始电压降低。

（2）自持放电阶段：空间电荷削弱放电区外部空间的电场，因此当电压进一步提高时，电晕区不易向外扩展，气隙击穿将不顺利，因此负极性击穿电压比正极性高很多，完成击穿所需时间也长得多。

绝对湿度 absolute humidity（比湿度）单位体积湿空气中含有的水汽质量。即水汽的密度。

相对湿度 relative humidity 空气中水汽压与饱和水汽压的百分比。

2.5 雷电放电

1雷电的危害：雷电放电所产生的雷电流会引起巨大的电磁效应、机械效应和热效应。从电力工程的角度来看，我们得注意两个方面：

（1）雷电放电在电力系统中引起很高的雷电过电压，它是造成电力系统绝缘故障和停电事故的主要原因之一；

（2）雷电放电所产生的巨大电流，有可能使被击物体炸毁、燃烧、使导体熔断或通过电动力引起机械损坏。

2放电过程：

（1）先导放电阶段：雷云中负电荷逐渐积聚时，地面感应出正电荷。云中电场强度达到空气的击穿场强（25－30)kV/cm，空气开始游离，出现电子崩→流注→形成向地面运行的不太明亮的先导。先导通道压降小，通道头部的电位接近雷云电位（数万千伏－数亿伏）。当先导发展到离地面大约100m时，由于局部空间场强增大，常常出现从地面向上发展的正电荷的迎面先导。

先导放电特点：

①发展速度慢，约10⁷m/s，持续约1μs，平均（1－8）×10⁵m/s，逐级发展，每级长约10－200m，平均25m，每级约停顿10－100 μs，呈跳越式                 

 ②放电电流小，约100A                           

③整个先导放电持续时间长，约0.005－0.01s      

 ④放电伴有不太明亮的闪光，头部最亮

（2）主放电阶段：当先导通道到达地面或与迎面先导相遇时，通道端部因空气游离而产生高密度的等离子区，此等离子区自地面向雷云迅速传播，形成一条高导电率的等离子通道，使先导和雷云中的电荷与大地的电荷相中和。

主放电特点：

①发展速度快，约（1/20-1/2）c（强烈的中和过程）     

 ②放电电流大，一般100－200kA                           

③整个放电持续时间短，约50－100μs             

④放电伴随极明亮的闪光和震耳的雷鸣（电磁效应、机械效应，通道温度15000－20000⁰C）

（3）余辉放电阶段：云中残余电荷（主放电剩余的电荷）沿等离子通道继续中和

特点是：①放电电流小，一般100－1000A（云中电阻大）    

        ②持续时间长，0.03－0.15s（热效应）

由于云中往往有几个电荷中心，可能引起沿第一次产生的放电通道的多次主放电，最多测量到42次，但第一次冲击放电电流幅值为最高，一般以后的放电先导连续发展（无停顿），主放电电流不超过30kA

2.6沿面放电和高压绝缘子

1 绝缘子的用途是支撑导体，将电位不同的导电体（含接地体）在机械上相互连接，而在电气上则相互绝缘。

沿面放电：沿着固体介质表面发展的气体放电现象

          沿面放电发展到跨接两级的贯穿性的空气击穿称为闪络。

第三章 气隙的击穿特性

1气隙的击穿特性取决于：▼电场形式

▼外加电压类型（稳态电压：直流电压  工频交流电压

                 冲击电压：雷电过电压 操作过电压）

2 均匀电场气隙的击穿：不存在极性效应；直流、工频、冲击电压作用下的击穿电压相同；

击穿电压分散性很小；

3稍不均匀电场：与均匀电场相似，一旦出现局部放电，立即导致整个间隙的完全击穿。 电场不对称时有极性效应，不很显著 不同电压波形下Ｕ_b都相同，且分散性不大 典型结构形式：球－球，球－板，两同轴圆柱 　　

4极不均匀电场：有持续的局部放电，空间电荷积累导致显著的极性效应 电极形状对气隙击穿电压影响不大，可用典型电极代表,如棒－棒，棒－板 在不同性质电压下，Ｕ_b有明显差别，且分散性大

5U_s:  静态击穿电压：气隙在持续作用电压下的击穿电压

t_s:  统计时延：从 t₁开始到气隙中出现第一个有效电 子所需的时间

  t_f:  放电形成时延：从 有 效电子出现到气隙完成击 穿所需的时间

6 50%冲击击穿电压：在一定波形的冲击电压作用下，外加电压的幅值变化，导致间隙击穿概率为５０％时的电压称为

7在绝缘配合中的意义：

 

        

图1： A －设备，Ｂ－保护间隙

图2：保护间隙的伏秒特性曲线 B低于设备的曲线A，能保护设备

图3：间隙曲线Ｂ较陡，间隙在交叉点P前不能保护设备，在P后能保护设备 。

曲线Ａ Ｂ形状可以改变，若曲线Ｂ过低，运行不安全；但若抬高曲线Ａ将会增加经济投入

8标准大气条件：压力p₀=101.3kPa(760mmHg) 温度t₀=20℃或T₀=293K 湿度h_c=11g/m³

9 提高气体介质电气强度的方法：

  1. 改善电场分布

(1). 改进电极形状以改善电场分布

    增大电极曲率半径，消除电极表面毛刺、尖角等；

常用的方法是利用屏蔽罩来增大电极的曲率半径。

   (2). 利用空间电荷改善电场分布

   线—板、线—线电极中的“细线效应”

   (3). 极不均匀电场中采用屏蔽

   在气隙中的适当位置放置用绝缘材料作成的屏蔽，阻碍带电粒子运动和调整空间电荷分布，从而提高气隙击穿电压

  2.  削弱或抑制电离过程

  (1). 采用高气压 (2). 高真空的采用 (3). 采用高电气强度气体

10完成气隙击穿的三个必备条件：

Ø  足够大的电场强度或足够高的电压

Ø  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

Ø  需要有一定的时间，让放电得以逐步发展并完成击穿

11伏秒特性：在电压波形一定的情况下，气隙击穿时的外加电压 峰值与击穿时间的关系:

U_b ＝ｆ(t_b ）

冲击击穿特性最好用电压和时间两个参量来表示，这种在“电压－时间”坐标平面上形成的曲线，通常称为伏秒特性曲线，它表示该气隙的冲击击穿电压与放电时间的关系

作法：保持一定的波形而逐渐升高电压，以示波图来求取，电压较低时，击穿发生在峰值过后，取峰值作纵坐标；击穿发生在波峰时，取峰值作纵坐标；击穿发生在尚未到峰值时，取击穿时电压值作纵坐标。

小  结：

Ø  放电时间的组成为：t_b=t₁+t_s+t_f

Ø  冲击电压波形的标准化

o    标准雷电冲击电压波

o    标准雷电截波

o    标准操作冲击电压波

Ø  冲击电压下气隙的击穿特性

o    采用击穿百分比为50％时的电压来表征气隙的冲击击穿特性；

o     伏秒特性表征气隙的冲击击穿电压与放电时间的关系。

第四章 液体和固体介质的电气性能

§4.1 固体电介质的击穿

1 固体介质击穿的特点：

击穿场强一般比气体和液体电介质高得多；空气30kV/cm，变压器油120～250 kV/cm，云母(电击穿)2000～3000kV/cm

击穿场强与电压作用时间有很大的关系；

绝缘是非自恢复的，一旦发生击穿，其绝缘性能不能再自行恢复；

2电击穿：在强电场下电介质内部电子剧烈运动，发生碰撞电离，破坏了固体介质的晶格结构，使电导增大而导致击穿。

3热击穿：由于固体介质内部热不稳定性造成。

特点：热击穿电压随环境温度的升高而下降，热击穿电压直接与散热条件有关

4. 电化学击穿：固体介质在长期工作电压下，由于介质内部发生局部放电等原因，使绝缘劣化，电气强度逐渐下降并引起的击穿。

5影响固体电介质击穿电压的因素：1. 电压作用时间2.温度3. 电场均匀程度与介质厚度

4.累积效应5.受潮

6提高固体电介质击穿电压的措施：

1. 改进制造工艺：清除杂质、水分、气泡；使介质尽可能致密均匀

2.  改进绝缘设计：采用合理的绝缘结构；改进电极形状，使电场尽可能均匀；改善电极与绝缘体的接触状态，消除接触处的气隙

3. 改善运行条件：注意防潮、防尘；加强散热

§4.2 液体电介质的击穿

1 目前常用的主要有变压器油、电容器油、电缆油等矿物油

2电击穿：认为在电场作用下，阴极上由于强场发射或热发射出来的电子产生碰撞电离形成电子崩，最后导致液体击穿

3气泡击穿：认为液体分子由电子碰撞而产生气泡，或在电场作用下因其它原因产生气泡，由气泡内的气体放 电而引起液体击穿。

4提高液体介质击穿电压的方法

n  １．提高并保持油的品质

n  2 ．覆盖层

n  　　　在金属电极上贴固体绝缘薄层，可阻断杂质小桥

n  　　　油本身品质越差，电压作用时间越长，效果越好。

n  3 ．绝缘层

n  　　　当覆盖层厚度增大，本身承担一定电压时，成为绝缘层。

n  　　　用在不均匀电场中，被覆在曲率半径较小的电极上 。

n  4 ．屏障

n  　　　放在电极间油间隙中的固体绝缘板

n  　　　作用：ａ．割断杂质小桥的形成

n  　　　　　　ｂ．使另一侧油隙的电场变均匀（不均匀场中）

n  　　　在极不均匀场中效果明显。面积应足够大

§4.3 组合绝缘的电气强度

1 组合目的：同时满足电气性能、机械性能、热性能的要求

2配合原则：在外加电压的作用下，组合绝缘中各层绝缘所承受的电场强度与其电气强度成正比，这样整个组合绝缘的电气强度最高，各种绝缘材料的利用最合理、最充分。

3“油－屏障”式绝缘：以变压器油为主要的绝缘介质，在油隙中放置若干个屏障，广泛用在电力变压器、油断路器、充油套管中。三种不同的形式：覆盖、绝缘层、屏障

1.  覆盖 ：紧紧包在小曲率半径电极上的薄固体绝缘层称为覆盖

作用：阻止杂质小桥直接接触电极，因而能有效限制泄漏电流，从而阻碍杂质小桥击穿过程的发展。

2.  绝缘层： 当覆盖的厚度增大到能分担一定电压时，即成为绝缘层，

作用：像覆盖层那样减小杂质的有害影响;降低电极表面附近的最大电场强度

3. 屏障：如果在油隙中放置尺寸较大、形状与电极相适应层压纸板（筒）或层压布板（筒）屏障

作用：阻碍杂质小桥的形成；拦住一部分带电粒子，使原有电场变得比较均匀

相邻屏障的距离不能太小，屏障的总厚度也不能取得太大

4油纸绝缘：油纸绝缘是以固体介质为主体的组合绝缘，液体只是用作填充空隙的浸渍剂。

广泛用于电缆、电容器、电容式套管等电力设备中。缺点是：散热条件差。

5分阶绝缘：是指由介电常数不同的多层介质绝缘构成的组合绝缘

分阶原则是对越靠近缆芯的内层绝缘选用介电常数越大的材料，以达到电场均匀化的目的。

小结：

一. 电介质在弱电场下的电气特性

1. 极化的概念、基本形式和特点，介电常数ε
2. 电介质电导的概念、特征，电导率γ ，固体电介质的体积绝缘电阻和表面绝缘电阻

1. 介质损耗的形式、介质的三支路等值电路、直流电压作用下的吸收现象，交流电压作用下电介质的并联、串联等值电路，介质损耗角tgδ 的意义，影响tgδ 的各种因素

二. 液体电介质的击穿

    击穿理论、击穿电压的影响因素及其提高措施

三. 固体电介质的击穿

三种击穿形式、击穿电压的影响因素及其提高措施、绝缘的老化

四，组合绝缘：组合原则，常见形式、电场分布

第五章 电气设备绝缘试验

1绝缘试验的类型

（1）非破坏性试验（检查性试验）：指在较低的电压下或用其他不损伤绝缘的方法测量绝缘的各种特性，由此判断绝缘内部的缺陷。

绝缘电阻和吸收比、泄漏电流、介质损耗角正切、电压分布、局部放电、油中溶解气体的色谱分析

（2）破坏性试验（耐压试验）：指在绝缘上施加高于工作电压的试验电压，直接检验绝缘的耐压水平。

交流耐压、直流耐压、冲击耐压

2.绝缘电阻：施加直流电压时测得的电阻，通常指吸收电流衰减完毕后测得的稳态电阻值。

3测试功效 :

可有效地发现：（1）两极间有穿透性的导电通道

　　　　　　 （2）整体受潮或局部严重受潮

　　　　　　（3）表面污秽

不能发现的缺陷： (1) 绝缘中的局部缺陷

　　　　　　　　 (2) 绝缘的老化

判断方法：将所测电阻值与标准及以往历史数据比较

第七章 线路和绕组中的波阻抗

§7.1波沿均匀无损单导线的传播

1波阻抗：是表征分布参数电路特点的最重要的参数，它是储能元件，表示导线周围介质获得电磁能的大小，具有阻抗的量纲，其值决定于单位长度导线的电感和电容，与线路长度无关。

对单导线架空线，Z=500   左右，考虑电晕影响取400   左右，电缆的波阻抗约为十几欧姆至几十不等。

2比较波阻抗Z和R：

（1）二者量纲相同，并且都和电源频率或 波形无关，可见波阻抗是阻性的；

（2）波阻抗是一个比例常数，其数值只与导线单位长度的电感和电容有关，与线路长度无关；而线路的电阻与线路长度成正比；

（3）波阻抗是储能元件，它从电源吸收能量，以电磁波的形式沿导线向前传播，能量以电磁能的形式储存在导线周围的介质中；电阻是耗能元件，它从电源吸收的能量转换成热能而散失。

§7.2 行波的折射和反射

1 末端开路时，末端电压波发生正的全反射，电流波发生 负的全反射，电压反射波所到之处，线路电压加倍；电流反射波 所到之处，线路电流变零。

2末端接地时，末端电压波发生负的全反射，电流波发生  正的全反射，电压反射波所到之处，线路电压变零；电流反射波 所到之处，线路电流加倍。

3.线路末端接负载（          ）

线路末端既没有电压反射波，又没有电流反射波， 线路上电压电流波形保持不变。

4建立集中参数等值电路（彼德逊法则）：

（1）入射波线路1用数值等于电压入射波两倍的等值电压源   和数值等于线路波阻抗     的电阻串联来等效；

（2）折射波线路2、3分别可以用数值等于该线路波阻抗路    、  的电阻来等效；

（3）R、L、C等其他集中参数组件均保持不变；

彼德逊法则使用条件：

（1）入射波必须是沿分布参数线路传来的；

（2）节点A后面的线路中没有反行波，或节点A后面的线路      中反射波尚未到达节点A时；

§7.3 行波通过串联电感和并联电容

1 串联电感、并联电容对波过程的影响

（1）波前被拉平，波前陡度减小，L 或C 越大，陡度越小；

（2）在无限长直角波作用下，L、C对电压的稳态值没有影响；

第八章 雷电及防雷保护装置

§8.1 雷电过程与雷电参数

1雷暴日(T_d)：一年中发生雷电的天数(30-40)。

2雷暴小时(T_h)：一年中发生雷电的小时数(100)。

3地面落雷密度(   ) :每平方公里地面在一个雷暴日受到的平均雷击次数。

4 75~90%的雷电流是负极性，在防雷设计中一般按负极性考虑

§8.2 防雷保护装置

1防雷保护装置：指能使被保护物体避免雷击，而引雷于本身，并顺利地泄入大地的装置。

2 避雷针和避雷线

（1） 保护原理：当雷云放电时使地面电场畸变，在避雷针的顶端形成局部场强集中的空间以影响雷电先导放电的发展方向，使雷电对避雷针放电，再经过接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护物体免遭雷击。

3绕击率：指雷电绕过避雷装置而击中被保护物体的概率。

4适用范围：避雷针适宜于象变电所、发电厂那样相对集中的保护对象；避雷线主要用于架空线路那样伸展很广的保护对象。(消雷器)

5保护角：避雷线的铅垂线与避雷线和边导线连线的夹角

6 避雷器：避雷器是一种过电压限制器，它与被保护设备并联运行，当作用电压超过一定幅值以后避雷器总是先动作，泄放大量能量，限制过电压，保护电气设备。

§8.3. 防雷接地

1接地：指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保持等电位。

(1).工作接地：根据电力系统正常运行需要而设置的接地。

(2).保护接地：为了人身安全而将电气设备的金属外壳等加以接地，它在故障条件下才发挥作用。

(3).防雷接地：用来将雷电流顺利泄入大地，以减小它引起的过电压，是防雷保护装置不可缺少的组成部分。

(4).静电接地：防止由静电引起的爆炸、火灾，如贮油罐接地

2避雷带：通过试验发现，不论屋顶坡度多大，都是屋角和檐角的雷击率最高。屋顶坡度愈大。则屋脊的雷击率也大。通过对不同屋顶坡度建筑物的雷击分布情况调查发现，对于那些屋顶平整，又没有突出结构（如烟囱等）的建筑物，雷击部位是有一定规律性的。避雷带就是对建筑物雷击率高的部位，进行重点保护的一种接闪装置。

3避雷网：当建筑物较高。屋顶面积较大但坡度不大时，可采用避雷网作为屋面保护的接闪装置。

第九章 输电线路的防雷保护

1输电线路的耐雷性能和所采用防雷措施效果在工程上用耐雷水平和雷击跳闸率来衡量

2耐雷水平是指雷击线路时，其绝缘尚不至于发生闪络的最大雷电流幅值，单位为kA。

3雷击跳闸率是指折算为统一条件（规定每年40个雷电日和100km的线路长度）下，因雷击而引起的线路跳闸的次数。单位为“次/(100km·40雷暴日)”

4输电线路防雷措施

v  防止雷直击导线

v  防止雷击塔顶或避雷线后引起绝缘闪络

v  防止雷击闪络后转化为稳定的工频电弧

v  防止线路中断供电

5雷击输电线路过电压分类：感应雷过电压、直击雷过电压

6击杆率：雷击杆塔次数与落雷总数的比值。

Ø  无避雷线时，雷击线路的部位有两个，雷击导线和雷击塔顶。

Ø  有避雷线时，雷击线路的部位有三个，雷绕击导线，雷击塔顶，雷击档距中央的避雷线（不引起跳闸）。

7耐雷水平:当作用在绝缘子串上的电压U_j等于线路绝缘子串的50%冲击闪络电压U_50%时，绝缘子发生闪络，与这一临界条件相对应的雷电流幅值I显然就是这条线路的耐雷水平I₁

第十章 发电厂和变电所的防雷保护

进线段的作用：

Ø  雷电过电压波在流过进线段时因冲击电晕而发生衰减和变形，降低了波前陡度和    幅值；

Ø  限制流过避雷器的冲击电流幅值

第十二章 电力系统内部过电压