高電壓技術教案

課題：第一章高電壓絕緣

教學目的：使學生對氣體放電有一個基本的認識、培養(yǎng)專業(yè)興趣。

重點：介質的絕緣性能。

難點：對介質絕緣性能的理解。

組織課題：第一章高電壓絕緣

教學目的：使學生對氣體放電有一個基本的認識、培養(yǎng)專業(yè)興趣。

重點：介質的絕緣性能。

難點：對介質絕緣性能的理解。

組織教學：點名。

復習舊課：

引入新課：基本概念

§1-1概述

一、電介質的極化

極化的基本形式有：電子式極化、離子式極化、偶極子極化

1、電子式極化：

可以存在于液體、固體、氣體中。

E=0時(對稱的)對外不顯電性，

E不等于0時(對稱的)對外顯電性。

特點：(1)極化過程快，10%且介電系數(shù)與電源尢關。

(2)極化過程屬于彈性，無損耗。

(3)其介電系數(shù)有負的溫度系數(shù)。

2、離子式極化

(1)極化過程快，10一飛，且介電系數(shù)與頻率無關。

(2)極化過程屬于彈性，無損耗。

(3)其介電系數(shù)有正的溫度系數(shù)。

3、偶極子極化

極性電介質一由偶極子分子構成

特點：（1）極化過程長，10」°?10飛，且介電系數(shù)與頻率有關。

（2）極化過程屬丁,非彈性，有損耗。

（3）其介電系數(shù)有關。

綜述：

1）、氣體的介電系數(shù)很小通常實踐中介電系數(shù)約等于1,

2）、液體：a、極性（3~6）,如:?麻油

b、非極性（1.8^2.5）,如變壓器油

c、強極性（>10）,如水、酒精

4、夾層式極化

組成：設備的絕緣由幾種不同的材料組成

特點：1、進行過程特別長，

2、有明顯的損耗。

等效圖如右所示，過程分析：

在合閘瞬間：—I,=—

到達穩(wěn)態(tài)時：—I=轉

若介質是均勻的，則C1/C2=gl/g2,可得旦L。=旦L，

即合閘后兩層電荷不會發(fā)生重新分配。

若介質不均勻，則合閘后Cl、C2上的電荷耍重新分配。設

Cl>C2,gl〈g2則t=0時,U2>U1,t=8時，U1>U2,電荷要重新分配,

稱為吸收電荷，相當于電容增大稱為夾層電介質極化。

電介質極化的意義：

1、對于電容器而言希望￡r大，這樣單位容量的體積和重量

可減小。但其它絕緣希望￡「小，可減小充電電流,

2、高壓設備在使用時應注意各材料的配合，介電系數(shù)小的

材料承受較大的電場強度；介電系數(shù)大的材料承受較小的電場強度。

3、夾層介質極化現(xiàn)象在絕緣試驗中，可用于判斷絕緣受潮的情

況。

4、材料的介質損耗與極化形式有關。

二、電介質的電導

1、絕緣電阻尺,=亍I——泄漏電流，也即電導電流

絕緣電阻對固體介質來說包括：絕緣電阻的體積絕緣和表面絕

緣電阻。

介質的絕緣電阻決定著介質中的泄漏電流，它將引起介質發(fā)熱,

加速絕緣老化。

2、電介質電導與電金屬電導的區(qū)別

電介質電導——離子,電導小，電阻大，電導與溫度成正比；

金屬電導——自由電子，電導很大，電阻很小，電導與溫度成反比

3、直流電壓下介質電流的變化

(1)il電容電流

(2)i2吸收電流，夾層式極化引起，過程長，衰減慢。

(3)I泄漏電流，電介質電導引起。

介質電流i=il+i2+I

4、氣體介質電導。

在。a段可視為常數(shù)，通常氣體絕緣工作在ab段，只要工作在

場強低于其擊穿值時，可不必考慮。

5、液體介質電導

構成液體介質電導的因素主要有兩種：一是由液體本身的分子

和雜質的分子離解為離子；另一種是液體中的膠體質點，吸附電荷

后變成帶電質點。

影響液體介質電導的因素主要是雜質和溫度。

6、固體介質的電導。

分體積電導和表面電導。體積電導由本身離子和雜質離子構成。

與受潮及溫度有關。

三、電介質的損耗

四、討論絕緣電阻的作用

1、在預防性試驗中的應用，以絕緣電阻值判斷絕緣的優(yōu)劣或是

否受潮。

2、介質中的電壓分布與電導成反比，設計時應合理使用絕緣材

料

3、絕緣的使用環(huán)境，特是對濕度的要求。

4、并非所有場合需R很大。如半導體高壓套管上的法蘭附近的

半導體釉，是為了改善電壓分布，使電場更均勻。

小結新課：電介質的極化；電介質的電導；電介質的損耗

布置作業(yè)

P24頁練習題

1-1

1-2

板書設計，

課題：第一章高電壓絕緣

教學目的：使學生對氣體放電有一個基本的認識、培養(yǎng)專業(yè)興趣。

重點：介質的絕緣性能

難點：對介質絕緣性能的理解

組織教學：點名

復習舊課：絕緣材料在電場的作用下會產生許多物理現(xiàn)象，如極化、

電導電離、損耗和擊穿放電等現(xiàn)象，本次課將介紹電介

質的極化；電介質的電導；電介質的損耗等內容

引入新課：

§1-2氣體的絕緣性能

一、氣體原子的激發(fā)與游離

激發(fā)：當原子由外界獲得能量時，其電子可躍至能級較高的軌道。

游離：由外部獲得的能量足夠大，以致使原子的一個或幾個電子

脫離原子核束縛而成為自由電子與正離子

1、帶電質點的產生

(1)碰撞游離

(2)光游離

(3)熱游離

(4)負離子的形成

2、氣體品帶電質點的消失

(1)擴散

(2)復合

（3）定向運動

3、自持放電與非自持放電

（1）非自持放電需要外界游離因素的作用。

（2）自持放電無需外界游離因素的作用，放電僅靠電場作

用得以連續(xù)下去。

起始放電電壓：由非自持放電轉入自持放電的電壓

U=U=UB（擊穿電壓）（均勻電場，擊穿場強約為30kV/cm）

u=u（極不均勻電場中）vvu

二、湯遜放電理論

1、條件：低氣壓、小間隙。

2、理論實質：

非自持的三個階段：o—a、a—b>b—Co

c以后一一自持陰極表面產生游離（聚積）。

3、非自持一自持放電條件。

4、巴申定律：U=f（pd）

壓力增大，氣體密度§隨之增大，電子在運動過程易與氣體分

子相碰撞，平均自由行程縮短，每次碰撞，由電子積聚的能量不足

以引起氣體分子的游離，因而擊穿電壓升高，反之，壓力減小，3

減小，電子在運動過程中不易與氣體分子碰撞。

5、湯遜理論的適用范圍：低氣壓小間隙的放電現(xiàn)象。

6、湯遜放電理論解釋大氣壓下放電的不符之處。

（1）放電時間：

以湯遜理論計算出的擊穿時間與實際的擊穿時間有很大不

同，

（2）陰極材料的作用。

以湯遜理論，陰極性質在擊穿過程中起重要作用，然而在大氣

壓力下的空氣中，間隙擊穿電壓與陰極性質無多大關系。

（3）放電形式。

以湯遜理論放電沿整個間隙是均勻放連續(xù)發(fā)展的，但在大氣中

氣體擊穿時，會出現(xiàn)有分枝的明亮細通道。

三、流注理論

以電子崩為基礎發(fā)展的結果為基礎

1、空間電荷對電場畸變作用。

2、光游離的作用。

3、正流注的形成。

4、負流注的形成。

5、用流注理論解釋，大氣中的放電。

（1）放電時間短。

（2）與陰極材料無關。

（3）放電形成。

四、極不均勻電場的放電過程。

（一）電暈放電

1、性質：極不均勻電場中所特有的自持放電現(xiàn)象。

2、定義：在曲率半徑小的電極附近，電場強度將先達到引起游

離過程的數(shù)值，間隙在這一局域形成的自持放電。

開始發(fā)生電暈時的電壓稱為電暈起始電壓，電極表面的電場強

度稱為電暈起始電場強度。

3、現(xiàn)象：光、曖呦的放電聲

4、危害：能量損耗，產生臭氧及氧化氮，引起電磁干擾

a^電能損耗

b、腐蝕電器材料

c、對通信線路產生干攏

（二）極性效應

1、棒為負板為正：

易形成電暈放電，自持放電易電形成，間隙擊穿難形成（放

電難形成）

UB電暈一低、放電電壓UB—高。

2、棒為正---板為負：

電暈放電難實現(xiàn)，不易形成自持放電，易形成放電O

UB電暈一高放電壓UB—低。

棒極為正極性放電電壓較棒為負極性時的放電電壓為低。

3、棒一棒：

UB棒一棒VUB棒---板十

（三）工頻電壓下的擊穿

UB=UB棒+（直流）：擊穿總是在棒為極性為正、電壓達到

幅值時發(fā)生。

棒一一棒間隙的平均擊穿場強約為3.8Kv/cm（有效值）或

5.36kVcm

棒---板間隙的平均擊穿場強約為3.35Kv/cm（有效值）或

4.8kVcm

五、沖擊電壓作用下的空氣擊穿

1、沖擊電壓的定義

作用時間短暫的電壓

2、沖擊電壓的標準波形

沖擊波波形可由波頭長度T1及波長T2加以確定，現(xiàn)用的波形

參數(shù)為1.2/50nS

3、雷電沖擊電壓下50%擊穿電壓

由于完成擊穿過程需要一定時間，所以間隙的沖擊擊穿特性和

外施電壓波形有關。

在實際工程中用50%沖擊擊穿電壓，即在多次施加電壓時，其

中半數(shù)導致?lián)舸┑碾妷海苑从抽g隙的耐受沖擊電壓特性。

4、伏秒特性

用間隙上出現(xiàn)的電壓最大值和放電時間的關系來表征間隙在沖

擊電壓下的擊穿特性，稱為伏秒特性。

伏秒特性曲線和間隙電場的均勻程度有關。對于不均勻電場，

平均擊穿場強低，放電時延長，分散性亦大；對于均勻電場，平均

擊穿場強較高，流注發(fā)展較快，放電時延較短，其伏秒特性平坦。

伏秒特性對比較不同絕緣設備的沖擊擊穿特性有重要意義。單

是50%沖擊擊穿電壓不能充分說明間隙的沖擊擊穿特性，在考慮不

同間隙絕緣配合時，為更全面反映間隙的沖擊特性，就必須采用間

隙的伏秒特性進行配合。

小結新課：氣體非自持放電和自持放電；氣體放電的湯遜理論、流

注理論。

布置作業(yè)：

P24頁練習題

1-3

板書設計：

課題：第一章高電壓絕緣

教學目的：使學生對氣體放電有一個基本的認識、培養(yǎng)專業(yè)興趣。

重點：介質的絕緣性能。

難點：對介質絕緣性能的理解。

組織教學：點名。

復習舊課：氣體非自持放電和自持放電；氣體放電的湯遜理論、流

注理論；熟練掌握湯遜理論、流注理論的適用條件，流

注理論和湯遜理論在解釋大氣壓下氣體放電現(xiàn)象的區(qū)

別。

引入新課：

§1-3液體的絕緣性能

一、討論液體介質的擊穿過程

1、對純凈汕——碰撞游離理論

油中少量雜質在電場的作用下碰撞原子、導致液體介質的擊穿。

擊穿過程UB很高

2、含雜質（水份）油一一“小橋”理論

由于水分或雜質的介電系數(shù)大，在電場作用下易沿電場方向

排列，形成雜質小橋，當雜質小橋接通后電極后，將使泄漏電流增

大，發(fā)熱增多，因而又使水分汽化，氣泡擴大，游離加強，最后可

能在氣體通道中形成擊穿。

二、影響液體介質擊穿因素

1、水份含量、溫度等。

2、壓力t水份變?yōu)槿芙鉅睿瑩舸╇妷荷?/p>

3、纖維和其他雜質

4、電場均勻程度

a、純凈油改善電場均勻程度，擊穿電壓變化明顯。

b、含雜質的油：時間1,擊穿電壓提高，受電場

影響小。

5、電壓作用時間油間隙的擊穿電壓隨電壓的作用時間的增大

而減小。

油的耐壓實驗加壓1分鐘，雜質的聚集，介質的發(fā)熱所需時間。

油的凈度及溫度提高，耳壓作用時間對油的擊穿電壓影響減小。

三、提高液體介質擊穿電壓的措施。

1、過濾與干燥

白土、硅膠處理或后濾機過濾

2、祛氣

將油中氣體趕出來，密封性好

3、油和固體絕緣組合，防止小橋的形成，還可以改善電場分布

a＞覆蓋層

b、絕緣層，有耐電強度，陰止小橋形成更好的作用。

c、屏障：改善電場均勻程度，阻止小橋形成，也能提高油的

Ubo

d、設多重屏障，長汕道（長間隙）一短油道（短間隙）。擊

穿電壓Ubt小橋不易形成，縮小變壓器的體積、造價。

小結新課：電介質的擊穿的過程、影響因素。

布置作業(yè)：

板書設計：

課題：第一章高電壓絕緣

教學目的：使學生對氣體放電有一個基本的認識、培養(yǎng)專業(yè)興趣。

通過學習應了解雙層介質的電場分布；局部放電；應掌

握沿面放電的有關內容。

重點：固體介質的擊穿；沿面放電的有關內容。

難點：固體介質的擊穿；雙層介質的電場分布；局部放電；沿

面放電。

組織教學：點名。

復習舊課：液體的電擊穿、氣泡擊穿、懸浮粒子產生的擊穿理論

電介質的擊穿的過程、影響因素

引入新課：

§1-4固體的絕緣性能

一、固體介質的擊穿

1、電擊穿，固體介質在強電場作用下，碰撞游離，導致?lián)舸?/p>

特點：擊穿過程快，擊穿電壓值高，介質溫度沒不高，擊穿

與環(huán)境溫度無關。

2、熱擊穿，受電壓作用，介質內部溫度的吸熱比發(fā)熱快，最

終喪失絕緣性能。

特點：與環(huán)境溫度有關，擊穿電壓較低。

3、老化定義

設備運行時間很長以后，運行中其絕緣受到熱、化學、機械作

用，絕緣性能逐漸變壞，在電壓去除后，介質不再恢復它原來特性,

這過程稱為老化。

造成老化原因，介質過熱，放電發(fā)生氣體腐蝕、機械撞擊及

不同溫度系數(shù)的應力引起的損傷；或介質不均勻及電場邊緣場強集

中引起局部過電壓。

4、電化學擊穿：介質在電場作用下，又受介質發(fā)熱、化學

腐蝕、機械同時作用最終導致?lián)舸?/p>

二、影響液體介質擊穿的因素及提高其電氣強度的措

施。

1、電壓作用時間：圖2T9時間較長一熱擊穿

2、溫度：溫度t,UbI強度大，時短電擊穿

圖2-20電瓷t=900C以前，與溫度基本無關，直線關系

t>900C,UbI不同材料相同材料，不同厚度

3、電場均勻程度，圖2-21

均勻致密材料，均勻電場擊穿電壓隨溫度斜線上升。

固體介質本身含雜質，不均勻電場，溫度的變化增加Ub

效果小

4、電壓種類，交、直、沖擊電壓下

沖擊電壓》直流耐壓》交流耐壓

沖擊系數(shù)，沖擊擊穿電壓與工頻擊穿電壓值比>1。

5、累積效應：

交流電壓作用下，介質中含局部缺陷，下次再加電壓便

會擊穿，擊穿電壓下降

6、受潮：Ub下降

7、機械負荷：Ub由于介質出現(xiàn)裂紋而下降

電介質的其它性能

一、電介質的熱性能

溫度每升高8。C平均壽命減少一半

1、耐寒性，

2、耐熱性,

3、耐弧性，

4、脆性材料——耐沖擊穩(wěn)定性

絕緣材料的耐熱等級：

耐熱等級0AEBFHC

允許最高溫度90105120130155180>180

二、電介質的機械性能、吸潮、生化性能

1、機械性能

2、吸潮性

3、生化性能

§1-5復合絕緣體的絕緣性能

一、介紹雙層介質的電場分布

二、氣體中的沿面放電

1,什么叫沿面放電

沿著固體介質表面的氣體發(fā)生的放電

沿面放電電壓通常比純空氣間隙的擊穿電壓要低

2.界面電場分布的三種典型情況

氣體介質與固體介質的交界稱為界面

⑴.固體介質處于均勻電場中，且界面與電力線平行；

(2).固體介質處于極不均勻電場中，且電力線垂直于界面的分量比

平行于界面的分量大得多；類似套管

(3).固體介質處于極不均勻電場中，且電力線平行于界囹的分量以

垂直于界面的分量大得多。類似支持絕緣子

3.均勻電場中的沿面放電

其放電特點：

(1).放電發(fā)生在沿著固體介質表面，且放電電壓比純空氣間隙的放

電電壓要低.

其原因：固體介質與電極表面沒有完全密合而存在微小氣隙，或者

介面有裂紋.

b.介質表面不可能絕對光滑,使表面電場不均勻.

c.介質表面電阻不均勻使電場分布不均勻

d.介質表面易吸收水分,形成一層很薄的膜,水膜中的離子在電場作

用下向兩極移動，易在電極附近積聚電荷,使電場不均勻

4.極不均勻電場具有強法線分量時的沿面放電(套管型)

(1)放電發(fā)展特點：

a.電暈放電b.線狀火花放電c.滑閃放電d.閃絡放電

(2)影響沿面放電因素分析

等值電路圖如圖1T7所示

a.固體介質厚度越小，則體積電容越大，沿介質表面電壓分布越不

均勻，其沿面閃絡電壓越低；

b.同理，固體介質的體積電阻越小，沿面閃絡電壓越低

c.固體介質表面電阻減少，可降低沿面的最大電場強度，從而提高

沿面閃絡電壓

(3).提高沿面閃絡電壓措施

a.減少套管的體積電容。如增大固體介質厚度，加大法蘭處套管的

外經

b.減少絕緣的表面電阻。如在套管近法蘭處涂半導體漆或半導體釉

5.極不均勻電場具有強切線分量時的沿面放電(支柱絕緣子型)

由于電極本身的形狀和布置己使電場很不均勻，故介質表面積聚電

荷使電壓重新分布不會顯著降低沿面閃絡電壓，為了提高沿面閃絡

電壓，一般從改進電極形狀，如采用屏蔽罩和均壓環(huán)。

6.絕緣子串的電壓分布；如圖1-18所示，分析如下：

a.絕緣子片數(shù)越多，電壓分布越不均勻

b.靠近導線端第一個絕緣子電壓降最高，易產生電暈放電。在工作

電壓下不允許產生電暈，故對330kv及以上電壓等級考慮使用均壓

環(huán)

7.絕緣子表面污穢時的沿面放電

戶外絕緣子，會受到工業(yè)污穢或自然界鹽堿、飛塵等污染，在干燥

時，由于污穢塵埃電阻很大，絕緣子表面泄漏電流很小，對絕緣子

安全運行無危險；但下雨時，絕緣子表面容易沖掉，而大氣濕度較

高，或在毛毛雨、霧等氣候下，污穢塵埃被潤濕，表面電導劇增，

使絕緣子的泄漏電流劇增，降低閃絡電壓。

8.防止絕緣子的污閃，應采取措施

(1).對污穢絕緣子定期或不定期進行清洗

(2).絕緣子表面涂一層憎水性防塵材料

⑶,加強絕緣和采用防污絕緣子

(4).采用半導體釉絕緣子

小結新課：固體介質的擊穿和電介質的其它性能；固體絕緣材料的

電擊穿理論；熱擊穿理論；電化學擊穿理論；雙層介質

的電場分布；局部放電；沿面放電

布置作業(yè)：

P50頁練習題

1-4

板書設計：

課題：第2章高電壓下的絕緣評估及試驗方法

第1節(jié)絕緣評估

第2節(jié)絕緣劣化

教學目的：通過學習應了解磯械性能的要求；溫度和熱穩(wěn)定的要求;

化學穩(wěn)定性；掌握高壓設備的絕緣水平。通過學習還應

了解設備絕緣故障的分類；掌握老化（電老化、熱老化、

機械老化、環(huán)境老化）

重點：高壓設備的絕緣水平：老化（電老化、熱老化、機械老

化、環(huán)境老化）

難點：高壓設備的絕緣水平

組織教學：點名

復習舊課：雙層介質的電場分布；局部放電；沿面放電

引入新課：

§2-1絕緣評估

一.高壓設備的絕緣水平

絕緣水平:設備耐受電壓能力的大小稱為絕緣水平,應保證

絕緣在最大工作電壓的持續(xù)作用下和過電壓短時作用下都能安全工

作.

在實際運行中應注意的事項:長期工作不得超過其最大工作電壓

檢驗手段：用短時工頻過電壓等效進行試驗，判斷其絕緣水平的高

低.

二.機械性能的耍求

三.溫度和熱穩(wěn)定的要求

四.化學穩(wěn)定性

§2-2絕緣的劣化

一、電力設備的組成:導電材料'導磁材料'結構材料'絕緣材料組成.

二、絕緣缺陷

集中性缺陷：缺陷集中于絕緣的某一個或幾個部分.

分布性缺陷：指由于受潮，過熱，動力負荷及長時間過電壓作用導致

的電氣設備整體絕緣性能下降.

三、老化:絕緣在各種因素的長期作用下發(fā)生一系列的化學，物理變

化,導致絕緣性能和機械性能等不斷下降，最終導致電力設備絕緣擊

穿.

老化可分為：電老化,熱老化,機械老化,環(huán)境老化

四、表征絕緣劣化的特征量：

直接表征絕緣剩余壽命的特征量如耐電強度,機械強度等

間接表征絕緣剩余壽命的特征量，如絕緣電阻,介質損失角正切，泄

漏電流,局部放電量,油中氣體含量/水分含量.

小結新課：機械性能的要求；溫度和熱穩(wěn)定的要求；化學穩(wěn)定性；

掌握高壓設備的絕緣水平；設備絕緣故障的分類；老化

（電老化、熱老化、機械老化、環(huán)境老化）

布置作業(yè)：

P44頁練習題

2-1

板書設計：

課題：第2章高電壓下的絕緣評估及試驗方法

第3節(jié)絕緣評估的試驗方法

第4節(jié)電氣設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷

教學目的：通過學習應掌握絕緣電阻的測量；泄漏電流的試驗；介

質損失角正切值的測量；耐壓試驗；（試驗原理試驗

操作、測量方法及注意事項）。通過學習應了解電氣設備

狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷

重點：絕緣電阻的測量；泄漏電流的試驗：介質損失角正切值

的測量；耐壓試驗（試驗原理）

1、實驗目的

2、實驗所需器材

3、實驗內容

4、實驗原理

5、實驗接線圖

6、實驗步驟

7、實驗電壓的測量

8、實驗注意事項

（本試驗內容見高壓試驗指導書）

難點：絕緣電阻的測量；泄漏電流的試驗；介質損失角正切值

的測量；耐壓試驗（試驗原理）

組織教學：點名

復習舊課：設備絕緣故障的分類；老化（電老化、熱老化、機械老

化、環(huán)境老化）

引入新課：

§2—3

一、試驗作用：

發(fā)現(xiàn)電氣設備絕緣內部隱藏的缺陷，以便在進行設備檢修時加以消

除。

缺陷的分類：一類為集中性的缺陷；另一類為分布性缺陷（指電氣

設備整體絕緣老化、變質、受潮能力下降）

二、設備（試品）缺陷原因：

(1)、廠家生產制造所致。

⑵、長期運行。

三、試驗分類：

⑴、破壞性試驗：試驗電壓大于正常額定電壓，有積累效應。

(2)、非破壞性試驗：試驗電小于正常額定電壓。對設備的考驗

不夠嚴格，無積累效應。特點是在較低的電壓下或者是用其他不會

損傷絕緣的辦法來測量絕緣的各種特性，從而判斷絕緣內部的缺陷。

四、預防性試驗的常測項目：

⑴、絕緣電阻的測量及吸收試驗。

⑵、tg5值的測定。

(3)、局部放電實驗。

⑷、油的色譜分析。

⑸、交流耐壓實驗。

(6)、直流泄漏及耐壓試驗。

(7)、接地電阻的測量。

一、絕緣電阻的測量

做為最簡單最常用的非破壞性試驗。

直流電壓作用介質時丁通過它的電流可包含三部分：泄漏電流、電

容電流和吸收電流。用兆歐表去測量絕緣電阻變化：兆歐表內直流

電壓一定，故絕緣電阻與電流成反比。

當被試品有貫穿性缺陷時，反映泄漏電流的絕緣電阻明顯下降。

對于電容量大設備，可利用吸收現(xiàn)象來測量它們的絕緣電阻隨時間

的變化，以判斷絕緣狀況。

一.絕緣電阻和吸收比測量

(一).絕緣電阻的測量

1.兆歐表的工作原理如圖2-2所示

2.作用

能發(fā)現(xiàn)絕緣受潮或有集中性的導電通道

3.接線

4.方法

規(guī)定以加電壓后60秒測得的數(shù)值為該試品的絕緣電阻值.

5.注意事項

(1)先拆除被試品的電源和對外一切連線，將其接地并放電

(2)待手搖發(fā)電機穩(wěn)定以后,再將兩端子接在試品上

(3)60秒后再讀數(shù)

(4)對大容量試品，測好以后先斷兩端子接線，后停手搖發(fā)電機

(5)注意溫度和濕度的較正

(二).吸收比的測量

1.吸收比k

K=國

吸收比大小可反映絕緣干燥或受潮k值大(大于或等于1.3)絕

緣良好,吸收現(xiàn)象明顯;反之,絕緣受潮,吸收現(xiàn)象不明顯。

吸收比：由于吸收比是兩個絕緣電阻的比值，故與尺寸無關；若設

備受潮嚴重，則絕緣電阻值顯著降低，傳導電流增加，吸收電流衰

減迅速，使吸收比下降。

2.方法：按測絕緣電阻的方法測15秒和60秒時的電阻

再按公式K=?可求得k

注意事項：%

1)、被試品的電源及對外連線應拆除，并充分放電

2)、在接地端應串聯(lián)刀閘開關，待轉速穩(wěn)定時，開始讀數(shù)。

3)、對大容量試品，在測量結束前，必須把兆歐表從測量回路斷開,

以免損壞兆歐表。

4、兆歐表的線路端與接地端的引出線不要靠在一起。接高壓端的導

線不可放在地上。

5、記錄測量時的氣壓、溫度和濕度，以便校正。

二、泄漏電流的試驗

1、試驗原理：絕緣設備施加直流高壓時，會流過泄漏電流，對于良

好的絕緣，泄漏電流隨試驗電壓U成直線上升，且數(shù)值較小(如圖

曲線1),當絕緣受潮時，電流數(shù)值如曲線2所示。如絕緣中有集中

性缺陷時，則泄漏電流在超過一定試驗電壓時將劇烈增加，缺陷越,

泄漏電流值發(fā)生劇增的試驗電壓值愈低。

2.泄漏電流測量的特點

(1)能更有效地發(fā)現(xiàn)一些尚未完全貫通的集中性缺陷

(2)在試驗升壓過程中，可以隨時監(jiān)視微安表指示，了解絕緣情況

3、試驗接線：如圖2-5所示

4.試驗方法

被試晶額定電壓35kv及以下施加10-30kv直流電壓

被試品額定電壓llOkv及以上施加40kv直流電壓

試驗時按每級0.5倍試驗電壓分階段升高

每階段停留Imin,讀微安表讀數(shù)即為泄漏電流

繪制泄漏電流與加壓時間、泄漏電流與試驗電壓關系曲線后進行

分析。

注意事項：

1)、用一開關將微安表短路

2)、試驗完畢，必須先將被試品上的剩余電荷放掉

3)、試驗小容量試品時;需接入濾波電容以減小電壓脈動

三、介質損失角正切值的測量

內容：用于反映絕緣內功率損失大小的參數(shù)，反映單位體積介質

的介質損失。通過測tg8可反映出整個絕緣的分布性缺陷。

作用：能有效地測出絕緣受潮、老化等分布性缺陷。對集中性缺

陷不靈敏,體積越大也越不靈敏

如果絕緣內的缺陷不是分布性而是集中性的，則測tg3就不靈

敏，且被測試品的體積越大，就越不靈敏。原因：

222

由(!)CUt^=a)ClUtg3l^(oC2Utg32

得：及6=。咫環(huán)+。2吆心

若V2?vi,貝坯a，得：吆d=吆仇十苫吆①

只有缺陷部分較大時，在整體tg5中才明意。

在預防性試驗中，常用西林電橋法試驗，其中CN是無損標準空

氣電容器，C4是可變十進位電容箱，P是檢流計；R3是可變無感電

阻，ZX是被試物阻抗。

西林電橋法：正接和反接如圖2-8所示

1.電橋平衡時：ZX/Z3=ZN/Z4111

(―+icoC.)

依電橋平衡條件可得：1R3R4,4j(oC

+N

由等式兩邊實部與虛部分別相等，得：吆5=嬴1=/凡

2.接線方法：如圖2-7所示：X、

3.使用方法：調節(jié)R3、C4,使電橋平衡，即檢流計中的電流為零

4.注意事項

5.注意事項

⑴電橋本體接地良好

(2)反接法時,三根引線處于高壓,必須懸空

(3)能分開測的試品盡量分開測

(4)應保持試品表面干燥

(5)試品設備有繞阻時,應首尾短接起來

總結：非破壞性試驗方法對不同故障的有效性：

1、測絕緣電阻：可發(fā)現(xiàn)貫穿性受潮、臟污及導電通道等缺陷。

2、測泄漏電流：比1更靈敏

3、測介損角正切值：能發(fā)現(xiàn)絕緣整體普遍劣化及大面積受潮

四、耐壓試驗

1、交流耐壓試驗

作用：能確定電氣設備絕緣的耐受水平

試驗電壓：工頻耐壓試驗的優(yōu)點是可準確地考驗絕緣的裕度，能

有效地發(fā)現(xiàn)較危險的集中性缺陷。但是交流耐壓試驗有重要缺點：

即對于固體有機絕緣，在較高的交流電壓作用時，會使絕緣中一些

弱點更加發(fā).

大修前發(fā)電機定子繞組的試驗電壓取L3?1.5倍額定電壓，對

于運行20年以上的發(fā)電機，取1.3倍額定電壓做試驗，對與架空線

路有直接連接的發(fā)電機要求用1.5倍額定電壓做耐壓試驗。

變壓器和互感器取山廠試驗電壓的0.85,其他高壓電器按出廠

試驗電壓的0.9,絕緣子直接按出廠試驗電壓做耐壓試驗。

耐壓時間一般不超過1分鐘

試驗接線圖：如圖2-9

容升效應：進行交流耐壓試驗時，被試品一般均屬于電容性，試驗

變壓器在電容性負載下，由于電容電流在線圈上會產生漏抗壓降，

使變壓器高壓側電壓發(fā)生升高現(xiàn)象。

注意事項：

①、球隙的選擇和布置，要求S/DW0.75

②、大氣條件對放電的影響

2、直流耐壓試驗

特點：試驗設備輕小，在絕緣進行直流耐壓試驗的同時，可通過測

量泄漏電流來觀察絕緣內部集中性缺陷。接線同泄漏電流試驗相同。

試驗時間：一般采用5?10分鐘。

不足：對絕緣的考驗不如交流下接近實際和準確。

試驗電壓值：發(fā)電機定子繞組取2?2.5倍額定電壓

電力電纜10kV及以下取5?6倍額定電壓，35kV取4?5倍額定電

壓。

§2-4電氣設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷

組成：傳感器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集和預處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，診斷

決策系統(tǒng)組成。

分類：集中式實時在線監(jiān)測系統(tǒng)，便攜式在線監(jiān)測系統(tǒng)。保護性監(jiān)

測，維護性監(jiān)測。

目前成熟的在線監(jiān)測方法有：電流在線監(jiān)測，tg6在線監(jiān)測，局部

放電在線監(jiān)測，油中氣體含量在線監(jiān)測等。

小結新課：絕緣電阻的測量；泄漏電流的試驗；介質損失角正切值

的測量；耐壓試驗；（試驗原理試驗的操作、測量方法及

注意事項）。電力設備的在線監(jiān)測技術；電力設備的在線

監(jiān)測儀器的組成I

布置作業(yè)：

P44頁練習題

2-1;2-2；2-3；2-4；2-52-6；2-7

板書設計：

課題:第3章電力系統(tǒng)過電壓及絕緣

第1節(jié)電力系統(tǒng)的過電壓

第2節(jié)高壓設備的絕緣

教學目的：通過學習應掌握電力系統(tǒng)的外部過電壓、內部過電壓的

基本概念；了解旋轉電機的絕緣特點、變壓器的絕緣。

重點：電力系統(tǒng)的外部過電壓、內部過電壓的基本概念。

難點：電力系統(tǒng)的外部過電壓、內部過電壓。

組織教學：點名

復習舊課：絕緣電阻的測量；泄漏電流的試驗；介質損失角正切值

的測量；耐壓試驗；（試驗原理試驗的操作、測量方法及

注意事項）。電力設備的在線監(jiān)測技術；電力設備的在線

監(jiān)測儀器的組成。

引入新課：

第一節(jié)電力系統(tǒng)的過電壓

一.過電壓的分類

過r外部過電壓（也稱大氣過電壓）

電

壓］內部過電壓操作過電壓

1一暫時過電壓

暫時過電壓包括諧膜過電壓及工頻過電壓

（一）外部過電壓

外部過電壓亦指大氣過電壓，是指雷電引起的電力系統(tǒng)過電壓,

既雷云放電時電氣設備由于外部的影響產生過電壓。

可分為直擊雷過電壓和感應雷過電壓兩種。

直擊雷過電壓是由于流經被擊物的很大的雷電流所造成的。

直擊雷過電壓的數(shù)值是雷電流在被擊物阻抗（包括接地電阻）上

的壓降值。此值取決于：被擊物阻抗的性質、參數(shù)；雷電流的幅值、

上升速度、波形。外部過電壓對電氣設備絕緣是有害的，所以對直

擊雷過電壓必須給予防護措施。

感應雷過電壓：當雷擊線路附近大地時，由于電磁感應，在線路

的導線上會產生感應過電壓。

35kv及以下的輸電線路一般不設避雷線；

llOkv及以上的輸電線路-一般全線設避雷線

原因是感應雷過電壓對35kv及以下的設備會構成危害，對UOkv

及以上的設備不構成危害。

（二）內部過電壓

當電力系統(tǒng)中進行某些操作，在設備或線路上會有過電壓出

現(xiàn)。這些能量均來自系統(tǒng)內部，為與前面的電壓相區(qū)別，稱其為內

部過電壓?？煞譃椴僮鬟^電壓、諧振過電壓

操作過電壓：操作、故障時過渡過程中出現(xiàn)的持續(xù)時間較短的

過電壓；

諧振過電壓：在某些情況下，操作（正?；蚬收虾蟮牟僮鳎┖?/p>

形成的回路的自振蕩頻率與電源的頻率相等或接近時，會發(fā)生諧振

現(xiàn)象而且持續(xù)時間長，波形有周期性重復。

第二節(jié)高壓設備的絕緣

一、旋轉電機的絕緣

1、工作條件

槽滿率:謫內銅導線的截面與整個線槽截面之比

2、絕緣材料

云母制品、絕緣漆和漆布

3、絕緣結構

套筒式絕緣、連續(xù)式絕緣

4、防電暈的措施

5、新技術、新產品簡介

二、變壓器的絕緣

1、工作條件

1）反氣性能方面的要求

2）機械性能方面的要求

3）熱性能方面的要求

4）其他性能方面的要求（必須考慮老化性能和環(huán)境的問題）

2、絕緣材料

1）變壓器油；2）絕緣紙；3）油一屏障絕緣

3、絕緣結構

1.概述

油浸式電力變壓器主要由下述幾部分組成：鐵芯、繞組、套管、

油箱以及附件。附件有分接開關、散熱器、氣體繼電器、溫度計等。

圖3-2為油浸式電力變壓器的一般結構。

按照鐵芯和繞組的相對位置，電力變壓器可分為芯式和殼式兩

種。

繞組包在鐵芯外面的稱為芯式變壓器；鐵芯包在繞組外面的為殼式

變壓器。鐵芯一般由0.35飛.5mm厚的硅鋼片疊裝而成，片與片之

間有很薄的絕緣層。

電力變壓器繞組按高低壓相互位置的不同分為兩種基本形式：

（1）同心式繞組：由于芯式電力變壓器采用同心式繞組結構，安裝

比較簡單、性能良好。

（2）交疊式繞組:繞組基本上用于殼式電力變壓器，其優(yōu)點是漏抗

小、短路電流大。機械強度好、引出線方便。電弧爐變壓器常采用

這種結構。

2.油浸式電力變壓器的主絕緣

電力變壓器絕緣可分為內絕緣和外絕緣兩類：

通常將電力變壓器油箱以外的空氣絕緣稱為外絕緣，直接受到外

界氣候條件的影響。

在油箱以內的絕緣，包括絕緣油以及浸在油里的紙及紙板等都屬

于內絕緣

內絕緣又常分為主絕緣及縱絕緣兩種：

主絕緣:是指繞組對地間（包括相間）以及與其他繞組間的絕緣

縱絕緣：是指同一繞組內部各部分間的絕緣。

處于繞組以外，連接繞組的各部分及繞組與套管的那些連接線的絕

緣，稱為引線絕緣

油浸式電力變壓器的主絕緣主要采用油一屏障絕緣。油屏障結構

包括繞組的絕緣筒、角環(huán)及相間隔板等

主要有倆種型式：

1）厚紙筒大油道結構。一般35kV及以下變壓器常采用這種結構。

2）薄紙筒小油道結構。在UOkV及以上電壓等級電力

變壓器中幾乎無例外地采用這種主絕緣結構。

汕浸式電力變壓器的主絕緣主要采用汕一辨障絕緣。油屏障結構包

括繞組的絕緣筒、角環(huán)及相間隔板等

主要有倆種型式：

1）厚紙筒大油道結構。一般35kV及以下變壓器常采用這種結構。

2）薄紙筒小油道結構。在UOkV及以上電壓等級電力

變壓器中幾乎無例外地采用這種主絕緣結構。

3.油浸式電力變壓器的縱絕緣

電力變壓器繞組縱絕緣擊穿是變壓器試驗和運行中常見的絕緣損壞

之一。

原因：在沖擊電壓作用下，層間、餅間、匝向等縱絕緣上的電壓分

布很不均勻，即使采取了一些改善措施，仍有一定程度不均勻。

采用內部措施

1）糾結式繞組

2）包容插入式繞組

4、干式電力變壓器

特點：1）無局部放電

2）阻燃、防爆、無污染。

3）繞組不吸潮、不吸塵，適應于惡劣環(huán)境中運行

4）損耗小、體積小、重量輕，節(jié)省安裝空間

5）抗短路、耐雷電沖擊性能好，過載能力大

6）經濟性能好

新技術、新產品簡介

三、電容器的絕緣

1、目力電容器的用途及分類

1）移相電容器：并聯(lián)于電力線路上，以補償感性無功功率提高功

率因數(shù)，因此又稱余弦或并聯(lián)電容器。

2）串聯(lián)電容器：串聯(lián)電容器和輸配電線路串聯(lián)運行，用以補償輸

配電線路的感抗，從而減少線路壓降，提高線路穩(wěn)定度，改進電壓

調整率。

3）耦合電容器：直接接在高壓輸電線與地之間，以進行通訊、測

量、保護之用

4）脈沖電容器：常用于各種科學技術的試驗裝置中，例如沖擊電

壓（或沖擊電流）發(fā)生器、振蕩回路等

2、目力電容器常用的絕緣材料

1.液體介質

2.固體介質

在電容器中用的固體介質主要是電容器紙及塑料薄膜。

3.組合絕緣

新技術、新產品簡介

全膜電容器

四、電纜的絕緣

優(yōu)點：受外界環(huán)境等的影響少、安全可靠、隱蔽、耐用；

缺點：成本高

電纜的三頭比較容易出故障。

目前最常用的交聯(lián)聚乙烯電纜

1、可纜的種類與特點

（一）按絕緣材料分類

油紙類絕緣

-粘性浸漬紙絕緣電纜

-不滴流浸漬絕緣電纜

塑料類絕緣

-聚氯乙烯電纜

-聚乙烯絕緣電纜

-交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜

橡膠類絕緣

（二）按結構特征分類

統(tǒng)包型；分相型：鋼管型：自容型；扁平型

（三）按敷設環(huán)境分類

地下直埋

地下管道

水低

礦井

（四）按電壓等級分類

高壓電纜

低壓電纜

（五）按芯數(shù)分類

單芯電纜

多芯電纜

2、電力電纜常用的絕緣材料

35kV及以下，國內廣泛采用的是粘性浸漬的油紙絕緣、橡皮絕

緣、塑料（聚氯乙烯、聚乙烯等）絕緣。

更高電壓時，大多改用充汕電纜、鋼管油壓電纜、充氣電纜等

3、乜纜故障產生的原因（一）

機械損傷

習纜外皮的電腐蝕

化學腐蝕

地面下沉

目纜絕緣物的流失

旦纜故障產生的原因（二）

長期過荷運行

震動破壞

中間接頭和終端頭的設計和制作問題

絕緣受潮

材料缺陷

4、電纜接線盒

5、新技術、新產品簡介

小結新課：電力系統(tǒng)的外部過電壓、內部過電壓的基本概念；旋轉

電機的絕緣特點、變壓器的絕緣

布置作業(yè)：

P93頁練習題

3-1、3-2、3-3、3-4

3-5、3-6、3-7、3-8

3-9

板書設計：

課題：第3章電力系統(tǒng)過電壓及絕緣

第3節(jié)高壓線路絕緣

第4節(jié)高壓保護電氣設備

教學目的：通過學習應了解絕緣子、套管的各種類型組成及結構特

點；掌握氣體間隙；避雷器的保護原理、分類及結構原

理

重點：避雷器的保護原理、分類及結構原理

難點：避雷器的保護原理、分類及結構原理

組織教學：點名

復習舊課：‘電力系統(tǒng)的外部過電壓、內部過電壓的基本概念；旋轉

電機的絕緣特點、變壓器的絕緣

引入新課：

第三節(jié)高壓線路的絕緣

絕緣子作用：是將處于不同電位的導電體在機械上相互連接,而在電

氣上則相互絕緣。

電瓷產品分類：

1)絕緣子:用作導電體和接地體之間的絕緣和固定連接，如隔離開關

安裝觸頭的支柱絕緣子。

2)瓷套:用作電器內絕緣的容器。如電流互感器的瓷套等

3)套管:用作導電體穿過接地隔板、電器外殼和墻壁的絕緣部件，如

變壓器的出線套管、配電裝置的穿墻套管等。

一、絕緣子分類

分為支柱絕緣子和線路絕緣于兩類

1、支柱絕緣子包括棒形支柱絕緣子和針式支柱絕緣子兩種o支柱絕

緣子按外形結構和工作條件的不同，分為戶外和戶內。

(1)戶外支柱絕緣子。如圖3—14戶外棒形支柱絕緣子示意圖所

示，棒形支柱絕緣子是一個實心帶傘的圓瓷柱。

(2)戶內支柱絕緣子。戶內支柱絕緣子由空心或實心的圓柱形瓷

件和金屬附件組成，按照金屬附件和膠裝方式的不同，戶內

支柱絕緣子分為外交裝，內膠裝和內外聯(lián)合膠裝三種結構形

式,分別如圖3-15所示。

2、線路絕緣子分為針式、懸掛式，瓷橫擔絕緣子

3、新技術、新產品簡介

有機復合絕緣子、玻璃絕緣子

二、套管

1、用戴：高壓套管是將載流導體引入電力變壓器、斷路器等電氣設

備的金屬箱內或母線穿過墻壁時的引線絕緣。

2、分類

按使用電介質和內部絕緣結構可分為三類：純瓷套管、充油套管及

電容套管

3、新技術、新產品介紹

環(huán)氧樹脂和玻璃絲纖維制造成的玻璃鋼絕緣套管

第4節(jié)高壓保護電氣設備

避雷器的兩個基本要求：

1、可靠動作一一限制過電區(qū)

當過電壓超過一定值時，避雷器發(fā)生放電（動作），將導線直接或

經電阻接地，以限制過電壓。

2、可靠滅弧一一截制工頻續(xù)流

在過電壓作用過后，能迅速截斷在工頻電壓作用下的電弧，使系統(tǒng)

恢復正常運行，避免供電中斷。避雷器分為；管型、閥型及氧化鋅

避雷器。

一、保護間隙與管型避雷器

保護間隙：伏秒特性陡（差）滅弧能力差。

特點：極間電場很不均勻，放電時間減小時，放電電壓增加較多，

即伏秒特性陡，且分散性大。

優(yōu)點：結構簡單，價廉

缺點：保護效果差，和被保護設備的伏秒特性不易配合，動作后產

生截波。

解決辦法：與重合閘、重合熔絲相配合。

1.保護間隙（10KV以下配電網(wǎng)中）如圖3T9所示

當雷電侵入波要危及它所保護的電氣設備的絕緣時，間隙首先擊

穿，工作母線接地，避免了被保護設備上的電壓升高，從而保護了

設備

2.管型避雷器（GB）

特點：（吹?。?/p>

工頻續(xù)流：間隙擊穿后，在系統(tǒng)工頻電壓的作用下，流過短路電流。

可切斷續(xù)流上、下限如，35上限電流10kA,下限電流

2?10

2kA

注意：GB熄弧電流的上下限應分別大于和小于其安裝點的最大

與最小短路電流，安裝時應注意。

缺點：伏秒特性較陡，放電電壓分散性小，不能與伏秒特性平

直的變壓器絕緣的絕緣配合，動作后產生截波，對變壓器絕緣不利。

用途：線路的大跨和交叉檔距處及發(fā)、變電站的進線保護。

3、管式避雷器（排氣式避雷器，適用于輸電線路）

它實質上是一只具有較強滅弧能力的保護間隙。保護的原理與上

者類似。不過這因兩者在伏秒特性難以配合和產生大幅值截波方面

的缺點，不宜大量安裝。

二、閥型避雷器：

1、特點：

要求有平坦的伏秒特性，放電電壓分散性小，能與變壓器絕緣沖

擊放電特性配合，閥片有良好的非線性電阻。

2、火花間隙：

要求有平坦的伏秒特性，放電電壓分散性小，并能在規(guī)定時間內

切斷電弧。

3、作用于間隙的恢復電壓，并聯(lián)電阻的作用

避雷器的滅弧電壓應大于系統(tǒng)可能出現(xiàn)的最大正常電壓由于單

個間隙的恢復強度為700V,需多個間隙串聯(lián)，會使電壓分布不均，

原因是寄生電容的存在。

解決辦法：并聯(lián)電阻

存在問題：分路電阻長期有電流流過，造成損耗

4、閥片電阻的作用：限制工頻續(xù)流，保證火花間隙可靠熄??；當

雷電過電壓擊穿時，電E不至于突然下降形成截斷波

采用非線性電阻

5、FZ、FS型避雷器

FZ與FS型避雷器相比區(qū)別在于FZ型間隙采用了并聯(lián)電阻，可

提高工頻放電壓。

FS型：沒有并聯(lián)電阻，沖放電壓較高，伏秒特性陡，殘壓也較

高，用于保護小容量配電裝置。

三、磁吹避雷器

為了減小閥式避雷器的切斷比和保護比之值，即為了改進閥式

避雷器的性能，又發(fā)展一種新的帶磁吹間隙的閥式避雷器，簡稱磁

吹避雷器。它的主要區(qū)別在于采用了滅弧能力較強的磁吹火花間隙

和通流能力較大的高溫閥片。

原理：利用磁場對電弧的電動力作用，使電弧運動，提高滅弧能

力,續(xù)流值高，可達450kA。

目前各國制造的磁吹避雷器主要有以下兩種：

FCD型一一保護旋轉電機電壓一般2-15KV

FCZ型——保護高壓設備電壓一般35-500KV

四、氧化鋅避雷器

優(yōu)點：保護特性優(yōu)異、運行性能良好、實用性好。

概述：金屬氧化物避雷器是當前限制過電壓最先進的一種保護

電器，被廣泛地用于發(fā)電、輸變、變電、配電系統(tǒng)中，使電氣設備

的絕緣免受過電壓的損害。有機外套金屬氧化物避雷器是有機絕緣

材料和傳統(tǒng)的瓷套式金屬氧化物避雷器技術優(yōu)點相結合的科研成

果，它不僅具有瓷套式金屬氧化物避雷器的優(yōu)點，還具有電氣絕緣

性能好，介電強度高、抗漏痕、抗電蝕、耐熱、耐寒、耐老化、防

爆、憎水性、密封性等優(yōu)點。

特點：當所加電壓較低時，其近于絕緣狀態(tài)，而當電壓增加時，

其電阻率驟然下降進入低阻狀態(tài)，使流過避雷器的電流急劇增加，

從而使電力設備得到了可靠的保護。

使用條件：

適用于戶內、外；

b.環(huán)境溫度-40℃?+40℃；

c.海拔高度不超過3000m（瓷套式不超過1000m）；

d.電源頻率不小于48Hz,不超過62Hz；

e.長期施加在避雷器端子間的工頻電壓應不超過避雷器的持續(xù)運行

電壓；

f.地震烈度8度及以下地區(qū)；

g.最大風速不超過35m/s

五、電氣參數(shù)

1、額定電壓:必須與其安裝點的電力系統(tǒng)的電壓等級相同。

2、滅弧電壓:避雷器耐受不發(fā)生電弧重燃的最高工頻電壓。

3、工頻放電壓:工頻放電電壓的上限與下限必須與被保護對象相

配合。

4、沖放電電壓:指在預放電時間為L5?20Hs的沖放電電壓。

5、殘壓:220kV及以下的避雷大器以5kA的殘壓作為避雷器的最大

殘壓，對330kiV以10kA的沖擊電流為準。

產品型號說明：

依據(jù)川/T8459-1996《避雷器產品型號編制方法》，金屬氧化物避

雷器產品型號說明如下:

產品型式：Y一表示瓷套式金屬氧化物避雷器

YH(HY)一表示復合外套金屬氧化物避雷器

結構特征：W—表示無間隙C—表示串聯(lián)間隙

使用場所：S—表示配電型Z—表示電站型R—表示

并聯(lián)補償電容器用D—表示電機用T—表示電氣

化鐵道用

附加特性：W一表示防污型G—表示高原型TH—表

示濕熱帶地區(qū)用

六、斷路器

1.開關電器中電弧的形成和熄滅

電弧:實際上是由于中性質點游離而引起的一種氣體放電現(xiàn)象。

從電弧形成過程來看，游離放電可分為以下四個階段：

⑴強電場發(fā)射：強電場作用下陰極表面發(fā)射出電子.在電弧形成中

提供自由電子。

(2)碰撞游離.電弧由碰撞游離產生

⑶熱游離.是電弧得以維持燃燒的主要原因

(4)熱電子發(fā)射.在電弧形成中提供自由電子

從上分析可以看出：電弧由碰撞游離產生，由熱游離維持，而陰

極則通過強電場發(fā)射或熱電子發(fā)射提供自由電子去游離的主要方式

有復合和擴散兩種

2.交流電弧的特性

1)在交流電路中，電流瞬時值隨時間不斷地變化，每半周要過零

一次。交流電弧變化很快，且弧柱具有很大的熱慣性，所以交流電

弧的伏安特性都是動態(tài)特性，如圖3—27(a)所示。如果電流按正

弦波形變化，根據(jù)伏安特性，可得到如圖3—27)所示的電弧電壓

波形圖。圖中的A點是產生電弧的電壓稱為燃弧電壓，而B點是電

弧熄滅的電壓稱為熄弧電壓。由于是動態(tài)的原因，熄弧電壓總是低

于燃弧電壓

2）交流電弧的熄滅。交流電流過零時，電弧將自然暫時熄滅。如果

此時采取一些措施，加強去游離過程。使其大于游離過程，則在下

半周電弧就不會重燃而最終熄滅.弧隙介質強度的恢復過程，主要與

弧隙的冷卻條件有關，而弧隙電壓的恢復過程，主要與線路參數(shù)有

關。交流電弧熄滅的條件為：

3）介質強度的恢復。介質強度的恢復與弧隙的冷卻條件、電弧電流

強度、介質特性、觸頭分斷速度等因素有關.

3.滅交流電弧的基本方法：

1）吹弧。用氣體或液體介質進行吹弧，既能起到對流換熱、強烈冷

卻弧隙，又可部分取代原弧隙中游離氣體或高溫氣體。吹動電弧的

方法有縱吹和橫吹。

2）采用多斷口熄弧。

3）利用短弧原理熄弧。

4）采用新介質。利用滅弧性能優(yōu)越的新介質作為斷路器的絕緣和滅

弧介質，SF6氣體、壓縮空氣或真空等

4、斷路器：是由開斷元件、支撐絕緣件、傳動元件基座及操動機構

五個基本部分組成。

第一單元一代表產品名稱，用下列字母表示：S一少油斷路器；D

一多油斷路器；K—空氣斷路器；L一六氮化硫斷路器；H—真空斷

路器；C一磁吹斷路器。

第二單元代表安裝場所，用下列字母表示：N戶內式；W戶外式。

第三單元一一代表設計系列序號，用數(shù)字表示。

第四單元一一代表額定電壓（kV）。

第五單一元代表補充工作特性，用字母表示：G—改進型；P一分相

操作。

第六單元一一代表額定電流（A）o

第七單元一一代表額定斷流容量（MVA）o

例如：SN10-10/3000-750即指10kV,3000A,750MVA,10

型戶內式高壓少油斷路器。

5、幾種常見的斷路器

1.少油斷路器：優(yōu)缺點

2.壓縮空氣斷路器

3.真空斷路器

4.新技術、新產品

六氟化硫斷路器是利用SF6氣體作為絕緣和火弧的斷路器

七、隔離開關及其操動機構

1.隔離開關又稱隔離刀閘，是高壓開關的一種。因為它沒有專門的

滅弧結構，所以不能用來切斷和接通負載電流及短路電流，使用時

應與斷路器配合，只有在斷路器斷開后才能進行操作。

2.隔離開關的用途：

1)隔離電源。用隔離開關將需要檢修的電氣設備與帶電的電網(wǎng)可靠

地隔離，以保證被隔離的電氣設備能安全地進行檢修。

2)倒換母線操作。在雙母線制接線的電路中，利用隔離開關將電氣

設備或供電線路從一組母線切換到另一組母線上去，即倒閘操作。

3)接通和切斷小電流電路。分合電壓互感器和避雷器以及系統(tǒng)為無

接地電網(wǎng)中的消弧線圈；接通和斷開電壓為35kV、長10km以內，

以及電壓為10kV、長5km以內的空載輸電線路

3.對隔離開關的基本要求

4.隔離開關的類型及型號

隔離開關可進行如下分類：

(1)按絕緣支柱的數(shù)目、可分為單桂式、雙柱式和三柱式三種。

(2)按閘刀的動作方向，可分為水平旋轉式、垂直旋轉式、擺動式

和插入式四種。

(3)按裝設地點，可分為戶內式和戶外式兩種。

(4)按有無接地閘刀，可分為有接地閘刀和無接地刀閘兩種。

(5)按隔離開關配用的操動機構可分為手動、電動和氣動操作等類

型

5.幾種常見隔離開關

1)GN1型隔離開關

2)GN2型隔離開關

3)GWL6型隔離開關

6.隔離開關的操動機構

操動機構來操作隔離開關可以提高工作的安全性，并使操作簡化

和省力。當實現(xiàn)隔離開關操動機構和斷路器操動機構之間的互相聯(lián)

鎖后，還可以防止誤操作

隔離開關的操動機構類型較多，大致可分為手動杠桿操動機構，手

動蝸輪操動機構，電動操動機構和氣動操作機構

7.新產品，新技術

阿爾斯通公司意大利CEME廠生產的SPOL/2T系列隔離開關，是雙

柱折臂伸縮式水平開斷的結構型式，在我國500kV輸變電系統(tǒng)中，

已有很多變電站安裝了該類設備。

小結新課：絕緣子、套管的各種類型組成及結構特點；掌握氣體間

隙；避雷器的保護原理、分類及結構原理；斷路器和隔

離開關介紹

布置作業(yè)：

P93頁練習題

3T2、3-13

3-14.3-15

板書設計：

課題：第4章電力系統(tǒng)大氣過電壓及防護

第1節(jié)雷閃過電壓

教學目的：通過學習應掌握雷閃放電及雷電參數(shù)；雷電沖擊波過電

壓和伏秒特性。

重點：雷閃放電及雷電參數(shù)；雷電沖擊波過電壓和伏秒特性

難點：雷電沖擊波過電壓和伏秒特性

組織教學：點名

復習舊課：笳緣子、套管的各種類型組成及結構特點；掌握氣體問

隙：避雷器的保護原理、分類及結構原理

4.1雷閃過電壓

一、雷閃過電壓

大氣過電壓，也叫雷閃過電壓：

是由于雷電引起的電力系統(tǒng)過電壓。

雷閃過電壓可分為直擊雷過電壓和感應雷過電壓兩種

直擊雷過電壓：是由于流經被擊物很大的雷電流造成的

感應雷過電壓：是由于電磁場劇烈改變而產生的過電壓

二、雷閃放電及雷電參數(shù)

1、雷閃放電

雷電放電包括雷云對大地放電和云間放電兩種情況

按其發(fā)展的方向，雷電可分為下行雷和上行雷兩種。下行雷是在雷

云中產生并向大地發(fā)展的；上行雷則是由接地物體頂部激發(fā)起，并

向雷云方向發(fā)展的。雷電的極性是按照從雷云流入大地的電荷的符

號決定的，大量的實測表明，不論地質情況如何，90%左右的雷電

是負極性的。

下行的負極性雷對地放電可分為三個主要階段，即先導放電、主放

電和余輝放電階段：

2、雷電參數(shù)

（1）、雷電通道波阻抗

主放電時，雷閃通道是一導體，故可看作和普通導線一樣，對電流

波呈一定的阻抗，沿閃擊通道運動的電壓波向與電流波i。的比值包

就叫雷電通道波阻抗Z。（取300~400）心

（2）雷電流的波形（波頭、陡度及波長）

標準沖擊波：

Tf=1.2/ZS'

Tt=501As

i=Io(eJe-仇)

斜角平頂波：

TF=2.6ps

a=—=I/2.6kA/a

等值余弦波：/

i=—(l-cos(yr)

a>=7V/TT-

(di、1(0

(jfmax--->=--0-

X^/irax乙

（3）.雷電流iL：當Z產o時、流經被擊物體的電流

1）.幅值j

」

IL~—lgP=--

Zo108

雷電流幅值，KA

尸-雷電流超過I,的概率

4.雷暴日與雷暴小時

雷暴日：每年中有雷電的日數(shù)

雷暴小時：每年中有雷電的小時數(shù)

5.地面落雷密度和輸電線路落雷次數(shù)

地面落雷密度中：每一雷暴日、每平方公里地面遭受雷擊的次數(shù),

以7表示.有關規(guī)程建議r為0.015次/（kn??雷暴日）

對于架空線路來說，由于其高出地面有引雷作用，根據(jù)模擬試驗

和運行經驗，一般高度的線路，其等值受雷面的寬度為10h（h為線

路的平均高度，m）,也就是說線路兩側各5h寬的地帶為等值受雷面

積。顯然，線路愈長則受雷面積愈大。若線路經過地區(qū)的平均雷暴

日數(shù)為T,則每年每100km一般高度的線路的落雷次數(shù)為：

N=zx-^-xlOOxT

1000

h-—避雷線或導線對地平均高度

N一落雷次數(shù)，次/(100km?年)

若平均雷暴日T取為40,=0.015,則N=0.6h

三.雷電沖擊波過電壓和伏秒特性

1.標準波形：是根據(jù)電力系統(tǒng)中大量實測得到的雷電過電壓波形制

訂的.

幾個參數(shù)

波頭時間不l=(1.2±30%)us

波長時間G:%=(50±20%)us

標準波形通常甬符號±1.2/50偌表示

2.放電時延

(1).間隙擊穿要滿足二個條件

a.一定的電壓幅值

b.一定的電壓作用時間

(2).統(tǒng)計時延

(3).放電形成時延tf

氣體間隙在沖擊電壓作用下?lián)舸┧枞繒r