电介质极化种类及比较

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，这称为偶极子极化。

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。影响：造成电荷在夹层街面上的堆积和等值电容的增加

电解质电导与金属电导的区别

解答：金属导电的原因是自由电子移动；电介质通常不导电，是在特定情况下电离、化学分解或热离解出来的带电质点移动导致。

1-6某些电容量较大的设备经直流高压试验后其借地方点时间要求长达5—10分钟，why

极性效应的概念？试以棒—板间隙说明产生机理。 ：无论是长气隙还是短气隙，击穿的发展过程都随着电压极性的不同而有所不同，即存在极性效应。

1）机理当棒极为正时，电子崩从棒极开始发展（因为此处的电场强度较高），电子迅速进入阳极（棒极），离子运动速度慢，棒极前方的空间中留下了正离子，使电场发生了畸变，见赵智大，p18、图1－12，使接近棒极的电场减弱、前方电场增强，因此，正极性时放电产生困难但发展比较容易，击穿电压较低。

当棒极为负时，电子崩仍然从棒极（因为此处的电场强度较高），电子向阳极（板极扩散），离子相对运动速度较慢，畸变了电场，使接近棒极的电场增强，前方电场减弱，因此，负极性时放电产生容易但发展比较困难，击穿电压较高。

正极性时放电产生困难但发展比较容易，击穿电压较低。负极性时放电产生容易但发展比较困难，击穿电压较高。对于极不均匀电场在加交流电压在缓慢升高电压的情况下，击穿通常发生在间隙为正极性时。 什么叫间隙的伏秒特性曲线?它有什么作用?

工程上常用在同一波形，不同幅值的冲击电压作用下，

波阻抗物理意义及与电阻的不同

波阻抗表示分布参数线路中前行电压波与前行电流波的比值；反行电压波与反行电流波比值的相反数；L和C 表示单位长度的电感和电容。波阻抗与电阻的不同：（1）波阻抗仅仅是一个比例常数，没有长度概念，而电阻不是；（2）波阻抗吸收的功率一电磁能的形式存储在导线周围的媒介中，并没有消耗；而电阻吸收的功率和能量均转化为热能了。

直流电源E合闸于有限长导线（l,z）的情况，末端对地电阻R 设t＝0时刻合匝，（1）R=Z时，0<=t<l/2v时线路中间电压为0；t>=l/2v时线路中间电压为E。0<t<l/v时线路末端电压为0；t>=l/v时线路末端电压为E。

（2）当R=∞时，4kl/v<=t<4kl/v+l/2v时线路中间电压为0；4kl/v+l/2v <=t<4kl/v+3l/2v时线路中间电压为E，4kl/v+3l/2v <=t<4kl/v+5l/2v时线路中间电压为2E，4kl/v+5l/2v<=t<4kl/v+7l/2v时线路中间电压为E，4kl/v+7l/2v <=t<4kl/v+4l/v时线路中间电压为0。

4kl/v<=t<4kl/v+l/v时线路末端电压为0；4kl/v+l/v <=t<4kl/v+3l/v时线路末端电压为2E，4kl/v+3l/v 由于介质夹层极化，通常电气设备含多层介质，直流充电时由于空间电荷极化作用，电荷在介质夹层界面上堆积，初始状态时电容电荷与最终状态时不一致；接地放电时由于设备电容较大且设备的绝缘电阻也较大则放电时间常数较大（电容较大导致不同介质所带电荷量差别大，绝缘电阻大导致流过的电流小，界面上电荷的释放靠电流完成），放电速度较慢故放电时间要长达5～10min。

汤德森机理与流注理论的区别，各自适用范围

汤森德理论认为电子崩向阳极不断发展，崩中正离子撞击阴极也产生自由电子。自由电子的撞击电离和正离子撞击阴极表面的电离的放电产生和发展的原因。

流注理论认为电子崩发展使崩头和崩尾场强增加而崩内场强减少，有利于崩内发生复合产生大量的光子，而光子又产生光电离，光子产生的电子也产生二次电子崩迅速汇入到主崩，以等离子体的形式向阴极发展就形成了流注。

相同点：两者产生和发展都需要碰撞电离和电子崩。 相异点：汤逊理论主要考虑了电子的碰撞电离和正离子撞击阴极表面的电离；流柱理论主要考虑了电子的碰撞电离、空间电荷对电场畸变的影响和空间光电离。

应用条件：汤逊理论适合低气压、小距离的情况，

?s?0.26cm，

比较均匀的电场适用；流注理论是高气压、远距离的情况，说明巴申定律的实验曲线的物理意义?s?0.26cm或不均匀的电场适用。 是什么？

解答： 其物理意义在于：在均匀的电场中，击穿电压Ub

是气体的相对密度与极间距离乘积的函数，

只要??S的乘积不变，U也就不变。

b

其原因可解释如下：假设S保持不变，当气体密?

度增大时，电子的平均自由行程缩短了，相邻两次碰撞之间，电子积聚到足够动能的几率减小了，故U必然增

大。反之当b

?减小时，电子在碰撞前积聚到足够动能的几率虽然增大了，但气体很稀薄，电子在走完全程中与气体分子相撞的总次数却减到很小，欲使击穿Ub也须增大。故在这两者之间，总有一个?值对造成撞击游离最有利，此时U最小。同样，可假设?保持

不变，S值增大时，欲得一定的场强，电压必须增大。b

当S值减到过小时，场强虽大增，但电于在走完全程中所遇到的撞击次数己减到很小，故要求外加电压增大，才能击穿。这两者之间，也总有一个S的值对造成撞击游离最有利，此时U最小。

平均自由行程长度:单位行程中的碰撞次数b

Z的倒数 电晕产生的物理机理及有害影响？试列举防晕措施的实例。

解答：电晕放电是极不均匀电场中的一种自持放电现象，在极不均匀电场中，在气体间隙还没有击穿之前，在电极曲率较大的附近的空间的局部的场强已经很大了，从而在这局部强场中产生强烈的电离，但离电极稍远处场强已大为减弱，故此电离区域不能扩展到很大，只能在电极的表面产生放电的现象。 电晕放电的危害主要表现在这几个方面：

1）伴随着游离、复合、激励、反激励等过程而有声、光、热等效应，发出“咝咝”的声音，蓝色的晕光以及使周围气体温度升高等。

2）在尖端或电极的某些突出处，电子和离于在局部强场的驱动下高速运动，与气体分子交换动量，形成“电风”。当电极固定得刚性不够时，气体对“电风”的反作用力会使电晕极振动或转动。

3）电晕会产生高频脉冲电流，其中还包含着许多高次谐波，这会造成对无线电的干扰。

4）电晕产生的化学反映产物具有强烈的氧化和腐蚀作用，所以，电晕是促使有机绝缘老化的重要因素。 5）电晕还可能产生超过环保标准的噪声，对人们会造成生理、心理的影响。6）电晕放电，会有能量损耗。 电晕优点：电晕可削弱输电线路上冲击波的幅值；改善电场分布；应用与工业设施

减少电晕放电的根本措施在于降低电极表面的场强，具体的措施有：改进电极形状、增大电极的曲率半径，采用分裂导线等。

气隙上出现的电压最大值和放电时间的关系，称为该气隙的伏秒特性，表示该气隙伏秒特性的曲线，称为伏秒特性曲线。

伏秒特性曲线在工程上有很重要的应用，是防雷设计中实现保护设备和被保护设备的绝缘配合的依据。 例如：需要用保护间隙来保护变压器免于遭受雷击，设保护间隙和变压器的伏秒特性曲线分别为S2和S的伏秒特性曲线一直在S1，则需要S21的下方，这样不管在什么样的雷电波的侵袭下，保护间隙总先于变压器放电，从而保护了变压器。

试举例提高气隙（气体间隙）击穿电压的各种方法。 1）改善电场分布:一般说来，电场分布越均匀，气隙的击穿电压就越高。故如能适当地改进电极形状、增大电极的曲率半径，改善电场分布，就能提高气隙的击穿电压；利用电晕提高击穿电压；利用屏障提高击穿电压。

2）采用高度真空:从气体撞击游离的理论可知，将气隙抽成高度的真空能抑制撞击游离的发展，提高气隙的击穿电压。

3）增高气压:增高气体的压力可以减小电子的平均自由行程，阻碍撞击游离的发展，从而提高气隙的击穿电压。

4）采用高耐电强度气体:卤族元素的气体：六氟化硫（SF6）、氟里昂（CCl2F2）等耐电强度比气体高的多，采用该气体或在其他气体中混入一定比例的这类气体，可以大大提高击穿电压。 液体的热击穿的发生过程。（小桥理论） 的介电常数很大，很容易沿电场方向极化定向，并排工程用油存在着杂质（如水、纤维素等），由于它们列成杂质小桥。如果未接通两极则小桥附近电场强度大、油中分解产生气泡、电离增强，气泡增加，这样下去必然会出现由气体小桥引起的击穿。如果接通两极，因小桥的电导大而导致发热促使水汽化、气泡扩大，发展下去也会形成小桥，使油隙发生击穿 总结比较各种检查性试验方法的功效 测定绝缘电阻可检查出的缺陷有：（1）总体绝缘质量欠佳；（2）绝缘受潮；（3）两极间有贯穿性的导电通道；（4）绝缘表面情况不良（比较有无屏蔽）。不能发现的缺陷：（1）局部缺陷；（2）老化（绝缘老化以后其电阻可能还很高）。因此加的电压比设备实际运行电压低故当绝缘严重下降时效果较好否则差，适合于绝缘状态的初步诊断。需要注意表面泄漏电流对绝缘电阻测量的影响。

测定泄漏电流可检查出的缺陷除绝缘电阻能测定的除外还包括一些兆欧表所不能发现的缺陷。需要注意表面泄漏电流对绝缘电阻测量的影响。 测tgδ能有效地发现绝缘的下列缺陷

（1）受潮：电导增加，损耗增加，介损增大。（2）穿透性导电通道，电流增加，介损增大。（3）绝缘内含气泡的电离，绝缘分层、脱壳，放电消耗能量，介损增大。（4）绝缘老化劣化，绕组上附积油泥；（5）绝缘油脏污、劣化等。

测量结果容易受外界条件影响，包括1）外界电磁场的干扰影响；2）温度的影响；3）试验电压的影响；4）试品电容量的影响；5）试品表面泄漏的影响。 总结各种检查性试验时注意事项

测定绝缘电阻要注意对表面泄漏电流的屏蔽；测量绝缘电阻应该做到三比较：与本绝缘历史资料比较；与同类设备比较；与同一设备不同相比较。绝缘电阻、吸收比、极化指数的测量仅仅是相对性的，不能满足最低要求时必然有缺陷，满足时也可能有缺陷。

测定泄漏电流需要注意：1）表面泄漏电流的屏蔽；2）微安表是精密的仪器需要注意保护。

测定tgδ需要注意：1）电磁场干扰的屏蔽；2）正接线和反接线的选用；3）温度对测量结果的影响；4）测量结果受电压变化的影响；5）对大试品不敏感；6）表面泄漏电流的影响。tgδ＝wC

Why冲击截波比全波对变压器绕组影响更严重4R4 Cx≈R4CN/R3

截波产生电位梯度比全波更大，相当于全波加直角波，直角波幅值大、陡度高、产生电位梯度高。实际测量也验证了这一点。

<=（3t<4）当klR/v+=04时，l/v时线路末端电压为2kl/v<=t<2kl/v+l/2v0时线路中间电压为。 0；22kl/v+l/2v <=t<2kl/v+3l/2v时线路线路末端电压一直为kl/v+3l/2v <=t<2kl/v+02。l/v

时线路中间电压为中间电0压。为 E，无穷长直角波入侵单相变压器绕组，，并举出改善绕组初始电位分布的方法。

变压器内部结构上的保护可采取：（1）减弱振荡；（2）使绕组的绝缘结构与过电压的分布状况相适应。

（1）补偿对地电容电流（横向补偿）

电压初始分布所以不均匀，皆出于对地电容的存在，可使用静电屏、静电环、静电匝等措施加以补偿， （其原理是设法加大纵向电容2）增大纵向电容（纵向补偿）（匝间电容）

，使对

地电容的影响减少，初始电压的分布变得均匀一些。目前普遍采用的纠结式绕组或内屏蔽式绕组就是采用这个方法。

3、请写出反映无损耗单导线波过程基本规律的四个方程式，并简述其物理意义。

表示导线上任何一点电压、电流为前行波加反行波；前行电压波与前行电流波比值为波阻抗，反行电压波与反行电流波比值为波阻抗的相反数。

入口电容：当冲击电压刚投射到变压器绕组，电感支路电流不会突变，电感相当于支路开路，变压器等值电路可简化成电容链，可等值为一个集中电容，称为入口电容

地面落雷密度：每平方千米每个雷暴日的对地落雷次数

耐雷水平：雷击线路时，其绝缘尚不至于发生闪络的最大电流幅值或能引起绝缘闪络的最小雷电流幅值，单位为kA。

综述输电线路的防雷措施。

一、避雷线（架空地线）沿全线装设避雷线是目前为止110kV及其以上架空线最重要和最有效的防雷措施。35kV及以下一般不全线架设避雷线，因为其绝缘水平较低，即使增加绝缘水平仍很难防止直击雷，可以靠增加绝缘水平使线路在短时间故障情况运行，主要靠消弧线圈和自动重合闸装置。二、降低杆塔接地电阻 三、加强线路的绝缘 四、耦合地线 五、消弧线圈说明何种情况下保护变电所免遭雷击的避雷针可以装 六、管式避雷器 七、不平衡绝缘八、自动重合闸 设在变电所构架上，何种情况不能

设在架构上，但变压器绝缘水平较低，变压器门形架 解答：100kV及以上绝缘水平较高，避雷针可以装构上不应装设避雷针。绝缘水平为35kV及以下的配电装置来说，雷击架构避雷针时很容易导致绝缘的逆闪络（反击），显然不允许。

雷电波自线路入侵变电所时变压器出现震荡波的原因以及变压器上略高于避雷器残压的原因

解答：由于避雷器动作后产生的负电压波在避雷器与变压器之间多次折反射引起的。变压器上电压高于避雷器残压的原因是变压器距避雷器有一定的距离，避雷器击穿时刻刚过避雷器的电压也要经过变压器产生全反射，入射电压＋全反射电压大于避雷器残压。

2、三绕组变压器为何在低压侧装一支避雷器？ 运行时可能高、中压绕组工作，低压绕组开路，低压绕组对地电容小，静电感应分量高，将危及绝缘。因为三相同时升高，则在任一相低压绕组直接出口处对地加一个避雷器即可。

进线段的作用是什么?

为了使避雷器有效发挥保护作用，就必须采取措施：（1）限制进波陡度（2）限制流过避雷器的冲击电流幅值，使之不会造成过高的残压、甚至造成避雷器的损坏。这两个任务都要依靠变电所进线段保护来完成。

 

第二篇：高电压技术课程总结_secret

20xx~20xx（下）学期

供用电0631班《高电压技术》课程教学总结

电气工程系：许培德

时间如白驹过隙，转眼即逝，我们即将把一个紧张而充实的学期送走了，回首间可感欣慰，欣慰的是自己较好的完成了本职工作，取得了一定的成绩。 现就教与学的问题总结如下：

一、 课程性质和特点：

《高电压技术》是供用电专业的限选课程，计划课时40学时，本学期实际实施40学时，主要讲授气体、固体、液体电介质的绝缘特性；电力系统污闪及防污闪技术；电气设备的绝缘试验；绝缘油的气相色谱试验与分析；雷电及防雷保护装置；电力系统防雷；电力系统内部过电压；电力系统绝缘配合等相关知识。

本课程内容较多、类型也比较多，且偏重于理论，比较抽象化，需要学生结合实物和实地进行学习，才能加深、巩固对知识的理解和掌握。

二、 教学方法和改革

本课程主要以课堂教学为主，辅以适当的课后练习，以达到巩固知识的目的。在教学过程中，比较重视利用多媒体教学，对活跃课堂气氛又一定的成效。在比较抽象的内容讲授中，采用的是多媒体软件的演练手段，对学生巩固知识、加深对知识的理解，起到较好的作用。

三、 学生学习和考核情况

供用电0631班人数47人，学生出勤情况和课堂纪律较好，绝大多数同学上课能认真听讲，作业基本能按时完成，学习积极性比较高，如做课堂笔记的人数较多。很多知识比较难从期末考试的情况也明显反应这样的问题。

期末考试卷分布比较合理，基本涵盖了本学期的主要内容，题目比较灵活，难度上适中。考试最高91分，最低20分，平均68.31分。

四、教学建议

考试结果反应出以下问题：

1、 学生学习问题。本课程内容较多、类型也比较多，有的偏重于理论抽象化，需要学生结合实物和实地进行学习；有的则重在动手操作，必须完成一定数量的实际练习，才能加深、巩固对知识的理解和掌握。

2、 教学方法上，即便采用了多媒体实例教学方法，但在课堂上，输灌知识的时间偏多，留给学生思考的时间偏少。采用精讲多演练的教学方式，使解决基础比较薄弱学生提高学习质量比较有效的手段。

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