同济大学高电压工程考点归纳2016版

同济大学2016年1月高电压工程考点归纳

1、带电质点产生的原理12-13

来自空间的辐射使气体电离并产生少量带电质点。

热电离、光电离、碰撞电离、分级电离。

碰撞电离作为气体带电最重要的产生方式，它与自持放电和非自持放电的关系如何；16

气体间隙电流与外施电压：小于U0，非自持放电；到达U0后，自持放电。

到达U0前：BC段，电流开始增大，由于电子碰撞电离引起的。 到达U0后：电流急剧上升，放电过程进入了一个新的阶段（击穿）。

2、电子崩的形成过程及具体（数学）描述，推导碰撞电离系数，（既要发生碰撞，又要发生电离）；17-18 详见书、PPT

阴极附近初始电子在向阳极运动时，如果电场强度足够大，则会发生碰撞电离，产生1个新电子，然后一起产生2个新电子……电子数按照几何级数不断增加，成为电子崩。

电子碰撞电离系数α：代表一个电子沿电场方向行经1cm时平均发生的碰撞并电离次数。 =碰撞次数*碰撞引起电离的概率。

3、比较棒－板电极当中，棒极的不同极性对电晕起始电压的影响及其原因；24-25

棒－板间隙中棒为正极性时电晕起始电压比负极性时略高。

（1）棒具有正极性时，间隙中出现的电子向棒运动，进入强电场区形成电子崩。电子崩中的电子进入了棒极，而正离子仍留在空间，相对来说缓慢地向板极移动。于是在棒极附近，积聚起正空间电荷。因此，棒极附近的电场被削弱，难以形成流注，这就使得放电难以得到自持。

（2）棒具有负极性时，电子崩中的正离子逐渐向棒极运动而消失于棒极，但由于其运动速度较慢，结果在棒极附近出现了比较集中的正空间电荷，而在其后则是非常分散的负空间电荷。负空间电荷浓度小，对外电场的影响不大，而正空间电荷将使电场畸变。棒极附近的电场得到增强，因而自持放电条件易于满足、易于转入流注而形成电晕放电。

4、提高电介质表面放电电压的方法；48-49

(1)屏障

(2)屏蔽

(3)消除绝缘体与电极接触面的缝隙

(4)改变绝缘体表面的电阻率

(5)强制固体介质表面的电位分布

(6)提高表面憎水性

(7)提高污闪电压

5、液体当中离子电导与电泳电导的形成机理；53-55

（1）离子电导可分为本征离子电导和杂质离子电导。

本征离子是指由组成液体的基本分子热离解而产生的离子。

杂质离子是指由外来杂质分子或液体的基本分子老化的产物离解而生成的离子。

离子的迁移构成离子电导。

（2）液体介质中加入的树脂部分可能呈胶粒状悬浮在液体介质中，形成胶体溶液，此外，水分进入某些液体介质也可能造成乳化状态的胶体溶液。胶体溶液中的胶粒均带有一定的电荷，当胶粒的介电常数大于液体的介电常数时，胶粒带正电；反之，带负电。胶粒相对于液体的电位一般是恒定的，在电场作用下定向的迁移构成“电泳电导”。

6、液体击穿的主要理论；56-60 详见书、PPT

（1）高度纯净去气液体电介质的电击穿理论

碰撞电离开始作为击穿条件

电子崩发展至一定大小为击穿条件

（2）含气纯净液体电介质的气泡击穿理论

电离化气击穿

热化气击穿

（3）工程纯液体电介质的杂质击穿

水分的影响

固体杂质的影响

7、固体击穿的种类与特征；73-74 习题3.4

（1）热击穿：不仅与材料的性能有关，还在很大程度上与绝缘结构、电压种类、环境温度等有关。

（2）电击穿：击穿场强高；在一定温度范围内，击穿场强随温度升高而增大，或变化不大。

（3）不均匀电介质的击穿：击穿往往是从耐电强度低的气体开始，表现为局部放电，然后或快或慢地随时间发展至固体介质劣化损伤逐步扩大，致使介质击穿。

8、电介质树枝化的几种形式和原理；79-80

（1）电树枝：因介质中间歇性的局部放电而缓慢地扩展；更可以在脉冲电压作用下迅速发展；也能在无任何局部放电的情况下，由于介质中局部电场集中而发生。

（2）水树枝：因存在水分而缓慢发生，即直流电压下也能促进树枝化。

（3）电化学树枝：因环境污染或绝缘中存在杂质而引起。

9、影响固体电介质表面电导率的因素；71-72

（1）电介质表面吸附的水膜使表面电导率增加。

（2）电介质的分子结构：亲水电介质表面电导率大，疏水电解质表面电导率小。

（3）电介质表面清洁度：介质表面越干净，表面电导率越小。

10、测量绝缘电阻能检出的几种缺陷83

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。

测量绝缘电阻时的几个注意点86

(1)试验前应将试品接地放电一定时间。对容量较大的试品，一般要求5-10min。

(2)高压测试连接线应尽量保持架空，确需使用支撑时，要确认支撑物的绝缘对被试品绝缘测量结果的影响极小。

(3)测量吸收比时，应待电源电压达稳定后再接入试品，并开始计时。

(4)对带有绕组的被试品，应先将被测绕组首尾短接，再接到L端子；其他非被测绕组也应先首尾短接后再接到应接端子。

(5)绝缘电阻与试品温度有十分显著的关系。

(6)每次测试结束时，应在保持兆欧表电源电压的条件下，先断开L端子与被试品的连线，以免试品对兆欧表反向放电，损坏仪表。 它与测量泄漏电流试验项目的异同点；86-87

两者原理和适用范围是一样的。

测量泄漏电流可使用较高的电压，因此能够发现一些尚未完全贯通的集中性缺陷。这是因为一方面加在试品上的直流电压要比兆欧表的工

作电压高得多，故能发现兆欧表所不能发现的某些缺陷，另一方面，这时施加在试品上的直流电压是逐渐增大的，这样就可以在升压过程中监视泄漏电流的增长动向。

11、西林电桥的工作原理89-90

西林电桥是利用电桥平衡的原理，当流过电桥的电流相等时，电流检流计指向零点，即没有电流通过电流检流计。此时电桥相对桥臂上的阻抗乘积值相等，通过改变R3和C4来确定电桥的平衡以最终计算出Cx和tanδ。

西林电桥里面一个桥臂采用标准电容器的原因作业习题4.3

采用标准电容器是因为计算被试品的电容需要多个值来确定。如果定下桥臂的电容值，在计算出tanδ的情况下仅仅调节电阻值就可以最终确 定被试品电容值的大小。

影响tanδ的准确度的几个因素；92

5个：处于电磁场作用范围的电磁干扰、温度、试验电压、被试品电容量和被试品表面泄露的影响。

抵抗电磁干扰的措施；91

（1）加设屏蔽，用金属屏蔽罩或网把试品与干扰源隔开。

（2）采用移相电源 。

（3）倒相法 。

（4）电桥移到磁场干扰范围外。

（5）改变检流计极性开关进行两次测量，取平均值。

tanδ（损耗角正切值）电容电离相对介电常数计算；89-90 详见PPT（与书不同）

12、工频高压试验的基本接线图，掌握接线图当中各部件的名称，116

AV一调压器 Lf一Cf一谐波滤波器 PV1一低压侧电压表 T一工频高压装置 R1一变压器保护电阻 R2一测量球隙保护电阻 F一测量球隙 PV2一高压静电电压表 TO一被测试品 工频高压试验调压装置的种类及其应用场合，116

（1）自耦调压器

漏抗小，波形畸变小，适用于10kVA以下的试验变压器。

（2）移卷调压器

漏抗较大，应用于对波形要求不十分严格，额定电压为100kV及以上的试验变压器。

（3）感应调压器

输出电压平滑无级调节，容量大，但电压有畸变。 很少采用。

（4）电动-发电机组

波形很好，电压调节均匀，但设备昂贵，启动耗费大。 应用于对试验要求很严格的大型试验基地。

测量工频高压的方法；116

工频耐压试验的实施方法如下：按规定的升压速度提升作用在被测试品TO上的电压，直到等于所需的试验电压U为止，这时开始计算时间。为了让有缺陷的试品绝缘来得及发展局部放电或完全击穿，达到U后还要保持一段时间，一般取1min就够了。如果在此期间没有发现绝缘击穿或局部损伤（可通过声响、分解出气体、冒烟、电压表指针剧烈摆动、电流表指示急剧增大等异常现象作出判断）的情况，即可认为该试品的工频耐压试验合格通过。

13、直流耐压试验的主要特点；122

(1) 试验设备的容量较小。特别是采用电力电子变换的高频电源后，整套直流耐压试验装置的体积、重量大大减小，便于现场进行试验；

(2) 在试验时可以同时测量泄漏电流，能有效地显示绝缘内部的集中性缺陷或受潮，提供有关绝缘状态的补充信息；

(3) 在某种程度上带有非破坏性试验的性质，在直流高压下，局部放电较弱，不会加快有机绝缘材料分解或老化；

(4) 对交流电气设备绝缘的考验不如交流试验那样接近实际情况。对于绝大多数组合绝缘来说，它们在直流电压下的电气强度远高于交流

电压下的电气强度，因而交流电气设备的直流耐压试验必须提高试验电压，才能具有等效性。

14、冲击电压发生器的原理；123-124

先使若干个电容器并联充电，利用球隙点火放电，然后多级电容串联起来放电，从而获得冲击高压。

15、无损传输线的波传播过程，157-161详见书本

反射与折射，161-165

特性阻抗，159-160？

要求会画电压波形（时间上和空间上）；164？

16、为什么要限制变电站入口侵入波的陡度，175

变压器绕组的匝间电压与侵入波陡度成正比。当侵入波陡度很大时，匝间电压将超过匝间绝缘的冲击耐压值而发生击穿事故。 变电站进线段保护的作用与要求；216

变电所进线段保护的作用在于限制流经避雷器的雷电流幅值和侵入波的陡度。要求：当线路全线无避雷线时，必须架设避雷线；当线路全线架设有避雷线时，应提高这段线路的耐雷水平，减少这段线路内绕击和反击的概率。

17、雷电过电压的形成（直击雷过电压和感应雷过电压）；183-186 详见书本

18、避雷针与避雷线的工作原理，理解保护角的概念，计算单根避雷针的高度；186-190 习题8-4 详见书本

19、避雷器的种类与原理，

原理：避雷器是一种过电压限制器，与被保护的电气设备并联连接，当过电压出现并超过避雷器的放电电压时，避雷器先放电，从而限制过电压发展，使电气设备免遭损坏。

种类：保护间隙、排气式避雷器、阀式避雷器、金属氧化物避雷器。 金属氧化物避雷器的工作原理、特性与主要参数的意义；190-198 详见书本

原理：

特性：非线性伏安特性、保护性能好、无续流、通流容量大、运行安全可靠。

主要参数：

20、输电线路的防雷措施（四道防线）以及具体的保护措施；209-210 四道防线：防止输电线路导线遭受直击雷、防止输电线路受雷击后绝缘发生闪络、防止雷击闪络后建立稳定的工频电弧、防止工频电弧后引起中断电力供应。

保护措施：1 装设避雷器、2 架设避雷线、3 架设耦合地线、4 装设自动重合闸装置、5 加强绝缘、6 降低杆塔接地电阻、7 采用中性点非有效接地方式、8 采用不平衡绝缘方式。

21、操作过电压的形成与种类（切除空载线路、合闸空载线路、切除空载断路器），要知道过电压的形成，影响过电压的因素及限制过电压的措施。232-240

（1）切除空载线路过电压

形成：断路器灭弧能力不强时，在切断电容电流时可能出现电弧重燃，引起电磁振荡，造成过电压。

影响因素：1 断路器性能、2 中性点接地方式、3 母线上有其它出线、4 线路侧装有电磁式电压互感器等设备。

限制措施：1 改善断路器结构，避免重燃、 2 断路器装设并联电阻、3 采用避雷器保护、4 泄流设备的装设。

（2）合闸空载线路过电压

形成：等效电路中有RLC，为振荡回路。且重合闸时线路上有一定残余电荷和初始电压，故因振荡出现过电压。

影响因素：1 合闸相位、2 线路损耗、3 线路上残压的变化

限制措施：1 控制合闸相位、2 装设并联合闸电阻、3 采用避雷器保护。

（3）切除空载变压器过电压

形成：变压器空载电流非常小，断路器的灭弧能力相对较强，空载电流未过零之前就因强制熄弧而切断，造成截流现象引起过电压。 影响因素：1 断路器性能、2 变压器特性。

限制措施：1 断路器装设并联电阻、2 采用避雷器保护。