高電壓技術(shù)各章

知識點(diǎn)

第一篇電介質(zhì)電氣強(qiáng)度

第1章氣體絕緣特征與介質(zhì)電氣強(qiáng)度

1、氣體中帶電質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生方式

熱電離、光電離、碰撞電離、表面電離

2、氣體中帶電質(zhì)點(diǎn)消失方式

流入電極、逸出氣體空間、復(fù)合

3、電子崩與湯遜理論

電子崩形成、湯遜理論基本過程及適用范圍

4、巴申定律及其適用范圍

擊穿電壓與氣體相對密度和極間距離乘積之間關(guān)系。二者乘積大于0.26cm時(shí),

不再適用

5、流注理論

考慮了空間電荷充■原有電場影響和空間光電離作用，適用二者乘積大于

0.26cm時(shí)情況

6、均勻電場與不均勻電場劃分

以最大場強(qiáng)與平均場強(qiáng)之比來劃分。

7、極不均勻電場中電暈放電

電暈放電過程、起始場強(qiáng)、放電極性效應(yīng)

8、沖擊電壓作用下氣隙擊穿特征

雷電和操作過電壓波波形

沖擊電壓作用下放電延時(shí)與伏秒特征

50%擊穿電壓概念

9、電場形式對放電電壓影響

均勻電場無極性效應(yīng)、各類電壓形式放電電壓基本相同、分散性小

極不均勻電場中極間距離為主要影響原因、極性效應(yīng)顯著。

10、電壓波形對放電電壓影響

電壓波形對均勻和稍不均勻電場影響不大

對極不均勻電場影響相當(dāng)大

完全對稱極不均勻場：棒棒間隙

極大不對稱極不均勻場：棒板間隙

11、氣體狀態(tài)對放電電壓影響

濕度、密度、海拔高度影響

12、氣體性質(zhì)對放電電壓影響

在間隙中加入高電強(qiáng)度氣體，可大大提升擊穿電壓，主要指一些含鹵族元素強(qiáng)電

負(fù)性氣體，如SF6

13、提升氣體放電電壓方法

電極形狀改進(jìn)

空間電荷對原電場畸變作用

極不均勻場中屏障采取

提升氣體壓力作用

高真空

高電氣強(qiáng)度氣體SF6采取

第2章液體和固體介質(zhì)絕緣電氣強(qiáng)度

1、電介質(zhì)極化

極化：

在電場作用下，電荷質(zhì)點(diǎn)會(huì)沿電場方向產(chǎn)生有限位移現(xiàn)象，并產(chǎn)生電矩（偶

極矩）。

介電常數(shù)：

電介質(zhì)極化強(qiáng)弱可用介電常數(shù)大小來表示，與電介質(zhì)分子極性強(qiáng)弱關(guān)于。

極性電介質(zhì)和非極性電介質(zhì)：

具備極性分子電介質(zhì)稱為極性電介質(zhì)。

由中性分子組成電介質(zhì)。

極化基本形式

電子式、離子式（不產(chǎn)生能量損失）

轉(zhuǎn)向、夾層介質(zhì)界面極化（有能量損失）

2、電介質(zhì)電導(dǎo)

泄漏電流和絕緣電阻

氣體電導(dǎo)：

主要來自于外界射線使分子發(fā)生電離和強(qiáng)電場作用下氣體電子碰撞電離

液體電導(dǎo)：

離子電導(dǎo)和電泳電導(dǎo)

固體電導(dǎo):

離子電導(dǎo)和電子電導(dǎo)

3、電介質(zhì)損耗

介質(zhì)損耗針正確是交流電壓作用下介質(zhì)有功功率7員耗

電介質(zhì)并聯(lián)與串聯(lián)等效回路

介質(zhì)損耗通慣用介損角正切值來表示

氣體、液體和固體電介質(zhì)損耗

液體電介質(zhì)損耗和溫度、頻率之間關(guān)系

4、液體電介質(zhì)上穿

純凈液體介質(zhì)電擊穿理論

純凈液體介質(zhì)氣泡擊穿理論

工程用變壓器油擊穿理論

5、影響液體電介質(zhì)擊穿原因

油品質(zhì)、溫度、電壓作用時(shí)間、電場均勻程度、壓力

6、提升液體電介質(zhì)擊穿電壓方法

提升油品質(zhì)，采取覆蓋、絕緣層、極屏障等方法

7、固體電介質(zhì)擊穿

電擊穿、熱擊穿、電化學(xué)擊穿擊穿機(jī)理及特點(diǎn)

8、影響固體電介質(zhì)擊穿電壓主要原因

電壓作用時(shí)間溫度電場均勻程度

受潮累積效應(yīng)機(jī)械負(fù)荷

9、組合絕緣電氣強(qiáng)度

“油-屏障”式絕緣

油紙絕緣

第二篇電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)

第3章絕緣預(yù)防性試驗(yàn)

1、絕緣電阻與吸收比測量

用兆歐表來測量電氣設(shè)備絕緣電阻

吸收比K定義為加壓60s時(shí)絕緣電阻與15s時(shí)絕緣電阻比值。

K怛大于1,且越大表示絕緣性能越好。

大容量電氣設(shè)備中，吸收現(xiàn)象延續(xù)很長時(shí)間，吸收比不能很好地反應(yīng)絕緣真實(shí)狀

態(tài)，可用極化指數(shù)再判斷。

測量絕緣電阻能有效地發(fā)覺總體絕緣質(zhì)量欠佳；絕緣受潮；兩極間有貫通性導(dǎo)電

通道：絕緣表面情況不良。

2、泄漏電流測量

測量泄漏電流從原理上來說，與測量絕緣電阻是相同，能發(fā)覺一些還未完全貫通

集中性缺點(diǎn)，原因在于：

在試品上直流電壓要比兆歐表工作電壓高得多，故能發(fā)覺兆歐表所不能發(fā)覺一些

缺點(diǎn)

加在試品上直流電壓是逐步增大，能夠在升壓過程中監(jiān)視泄漏電流增加動(dòng)向。

3、介質(zhì)損耗角正切測量

tan6能反應(yīng)絕緣整體性缺點(diǎn)（比如全方面老化）和小電容試品中嚴(yán)重局部性缺點(diǎn)。

依照tan3隨電壓而改變曲線，可判斷絕緣是否受潮、含有氣泡及老化程度，

西林電橋法測量基本原理影響西林電橋測量原因

外界電磁場干擾

溫度影響

試驗(yàn)電壓影響

試品電容量影響

試品表面泄漏影響

4、局部放電測量

局部放電：

高壓電氣設(shè)備絕緣內(nèi)部總是存在一些缺點(diǎn)，如氣泡空隙、雜質(zhì)等。因?yàn)檫@些

異物電導(dǎo)和介電常數(shù)不一樣于絕緣物，故在外加電場作用下，這些異物附近將具

備比周圍更高場強(qiáng)，有可能引發(fā)該處物質(zhì)產(chǎn)生電離放電現(xiàn)象，稱為局部放電。

局部放電影響：

放電產(chǎn)生帶電粒子不停撞擊絕緣，有可能破壞絕緣高分子結(jié)構(gòu)，造成裂解

放電能量產(chǎn)生熱能使絕緣內(nèi)部溫度升高而引發(fā)燒裂解

在局部放電區(qū)，強(qiáng)烈離子復(fù)合會(huì)產(chǎn)生高能輻射線，引發(fā)材料分解，比如使高分子

材料分子結(jié)構(gòu)斷裂

氣隙中如含有氧和氮，放電可產(chǎn)生臭氧和硝酸等強(qiáng)烈氧化劑和腐蝕劑，使纖維、

樹脂、浸漬劑等材料發(fā)生化學(xué)破壞

局部放電測量方法

當(dāng)電氣設(shè)備內(nèi)部絕緣發(fā)生局部放電時(shí)，將伴伴隨出現(xiàn)許多現(xiàn)象。有些屬于電,

比如電脈沖、介質(zhì)損耗增大和電磁波輻射，有些屬于非電，如光、熱、噪音、氣

體壓力改變和化學(xué)改變。這些現(xiàn)象都能夠用來判斷局部放電是否存在，所以檢測

方法也能夠分為電和非電兩類。

現(xiàn)在得到廣泛應(yīng)用而且比較成功方法是電方法，即測量絕緣中氣隙發(fā)生放電時(shí)電

脈沖。它不但能夠判斷局部放電有沒有，還能夠判定放電強(qiáng)弱。

表征局部放電三個(gè)基本參數(shù)

視在放電量

q^CaAUa

其中Ca為試品電容，aua為氣隙放電時(shí)，試品兩端壓降。

既是發(fā)生局部放電時(shí)試品Ca所放掉電荷，也是電容Cb上電荷增量。

放電重復(fù)率（N）

在選定時(shí)間間隔內(nèi)測得每秒發(fā)生放電脈沖平均次數(shù)

放電能量（W）

指一次局部放電所消耗能量。

W=l/2*qUi

其中q為視在放電量，Ui為局部放電起始電壓。

局部放電測量脈沖電流法

用城沖電費(fèi)法檢測局部放電的，次回路

（?）（b）（c）

三種回路基本目標(biāo)都是使在一定電壓作用下被試品中產(chǎn)生局部放電電流脈沖流

過檢測阻抗，然后把檢測阻抗上電壓或電壓差（橋式）加以放大后送到檢測儀器

P（示波器、峰值電壓表、脈沖計(jì)數(shù)器）中。

所測得脈沖電壓峰值與試品視在放電量成正比，經(jīng)過適當(dāng)校準(zhǔn)，就能直接讀

出視在放電量（pc）o

局部放電測量非電檢測法

＞噪聲檢測法

＞光檢測法

5電壓分布測量

?在工作電壓作用下，沿著絕緣結(jié)構(gòu)表面會(huì)有一定電壓分布。

?表面比較清潔時(shí)，其分布規(guī)律取決于絕緣結(jié)構(gòu)本身電容和雜散電容

?表面染污受潮時(shí)，分布規(guī)律取決于表面電導(dǎo)。

?經(jīng)過測量絕緣表面上電壓分布亦能發(fā)覺一些絕緣缺點(diǎn)。

?測量電壓分布最適適用于那些由一系列元件串聯(lián)組成絕緣結(jié)構(gòu)。（懸式絕

緣子串，支柱絕緣子柱）

6絕緣狀態(tài)綜合判斷

?絕緣預(yù)防性試驗(yàn)中種種非破壞試驗(yàn)項(xiàng)目，對揭示絕緣中缺點(diǎn)和掌握絕緣性

能改變趨勢，各具備一定功效，也各有自己不足。

?同一項(xiàng)目用于不一樣設(shè)備時(shí)效果也不盡相同。

?不能孤立地依照某一項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果對絕緣狀杰下結(jié)論，必須將各項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果

聯(lián)絡(luò)起來綜合分析，并考慮被試品特點(diǎn)和野殊要求，方能作出正確判斷

?若某一試品各項(xiàng)試驗(yàn)均順利經(jīng)過，通?？烧J(rèn)為絕緣狀態(tài)良好。

三比較方法

若個(gè)別試驗(yàn)項(xiàng)目不合格，達(dá)不到規(guī)程要求，可使用三比較方法。

?與同類型設(shè)備作比較

同類型設(shè)備在一樣條件下所得試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)該大致相同,若差異很大就可能存

在問題

?在同一設(shè)備三相試驗(yàn)結(jié)果之間進(jìn)行比較

若有一相結(jié)果相差達(dá)50%以上,該相很可能存在缺點(diǎn)

?與該設(shè)備技術(shù)檔案中歷年試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較

若性能指標(biāo)有顯著下降情況，即可能出現(xiàn)新缺點(diǎn)

第4章電氣絕緣高電壓試驗(yàn)

絕緣高電壓試驗(yàn)

在高壓試驗(yàn)室用工頻交流高壓、直流高壓、雷電沖擊高壓、操作沖擊高壓

等模擬電氣設(shè)備絕緣在運(yùn)行中受到工作電壓，用以考驗(yàn)各種絕緣耐受這些高電壓

作用能力。

特點(diǎn)

?具備破壞性試驗(yàn)性質(zhì)。

?通常放在非破壞性試驗(yàn)項(xiàng)目合格經(jīng)過之后進(jìn)行，以防止或降低無須要損

失。

1工頻高電壓試驗(yàn)

?工頻高電壓試驗(yàn)不但僅為了檢驗(yàn)絕緣在工頻交流工作電壓下性能，也用來

等效地檢驗(yàn)絕緣對操作過電壓和雷電過電壓地耐受能力。

?在試驗(yàn)中可能會(huì)造成絕緣內(nèi)部累積效應(yīng)，在一定程度上損傷絕緣

?試驗(yàn)電壓數(shù)值確實(shí)定是關(guān)鍵，過高對設(shè)備絕緣造成損傷大，考評過于嚴(yán)格;

過低不足以發(fā)覺設(shè)備缺點(diǎn)

工頻高電壓產(chǎn)生

?通常采取高壓試驗(yàn)變壓器或其串級裝置來產(chǎn)生。

?對電纜、電容器等電容量較大被試品，可采取串聯(lián)諧振回路來取得試驗(yàn)用

工頻高電壓。

?工頻高壓裝置是高壓試驗(yàn)室中最基本設(shè)備，也是產(chǎn)生其余類型高電壓設(shè)備

基礎(chǔ)部件。

高壓試驗(yàn)變壓器特點(diǎn)

?試驗(yàn)變壓器本身應(yīng)有很好絕緣，但絕緣裕度小，試驗(yàn)過程中要嚴(yán)格限制過

電壓。

?試驗(yàn)變壓器容量通常不大

?外觀上特點(diǎn)：油箱本體不大而其高壓套管又長又大。

?試驗(yàn)變壓潛與連續(xù)運(yùn)行時(shí)間不長，發(fā)燒較輕，因而不需要復(fù)雜冷卻系統(tǒng)。

?漏抗大，短路電流較小，可降低機(jī)械強(qiáng)度方面要求，節(jié)約制造費(fèi)用。

?輸出電壓波形極難做到是正負(fù)半波對稱正弦波形，需要采取方法加以修正。

試驗(yàn)變壓器串級裝置

?變壓器體積和重量近似地與其額定電壓三次方成百分比。

?伴隨體積和重量增加，試驗(yàn)變壓器絕緣難度和制造價(jià)格增加得更多。

?電壓超出lOOOkV時(shí)，需采取若干臺試驗(yàn)變壓器組成串級裝置來滿足要求。

絕緣工頻耐壓試驗(yàn)

?工頻交流耐壓試驗(yàn)是檢驗(yàn)電氣設(shè)備絕緣強(qiáng)度最有效和最直接方法。

?工頻耐壓試驗(yàn)可用來確定電氣設(shè)備絕緣耐受電壓水平，判斷電氣設(shè)備能否

繼續(xù)運(yùn)行，是防止其在運(yùn)行中發(fā)生絕緣事故主要伎倆。

?工頻耐壓試驗(yàn)時(shí)，對電氣設(shè)備絕緣施加比工作電壓高得多試驗(yàn)電壓，這些

試驗(yàn)電壓反應(yīng)了電氣設(shè)備絕緣水平。

工頻高壓試驗(yàn)基本接線圖

以試驗(yàn)變壓器或其串級裝置作為主設(shè)備工頻高壓試驗(yàn)（包含耐壓試驗(yàn)）基本

接線以下列圖所表示。試驗(yàn)變壓器輸出電壓必須能在很大范圍內(nèi)均勻地加以調(diào)整,

所以它低壓繞組應(yīng)由一調(diào)壓器來供電。

工頻高壓試驗(yàn)基木接線圖

AV一調(diào)壓器PV】一低壓側(cè)電壓表T一工頻高壓裝置

Ri—變壓器保護(hù)電阻TO一被測試品Rz—測量球隙保護(hù)電阻

PV2一高壓靜電電壓表F一測量球隙Lf一Cf一諧波濾波器

工頻高壓試驗(yàn)實(shí)施方法

?按要求升壓速度提升作用在被測試品TO上電壓，直到等于所需試驗(yàn)電壓

U為止，這時(shí)開始計(jì)算時(shí)間。

?為了讓有缺點(diǎn)試品絕緣來得及發(fā)展局部放電或完全擊穿，達(dá)成U后還要

保持一段時(shí)間，通常取一分鐘。

?假如在此期間沒有發(fā)覺絕緣擊穿或局部損傷（可經(jīng)過聲響、分解出氣體、

冒煙、電壓表指針激烈擺動(dòng)、電流表指示急劇增大等異?，F(xiàn)象作出判斷）

情況，即可認(rèn)為該試品工頻耐壓試驗(yàn)合格經(jīng)過。

2直流高電壓試驗(yàn)

?被試品電容量很大場所（比如長電纜段、電力電容器等），用工頻給交流

高電壓進(jìn)行絕緣試驗(yàn)時(shí)會(huì)出現(xiàn)很大電容電流，要求試驗(yàn)裝置具備很大容量,

極難做到。這時(shí)用直流高電壓試驗(yàn)來代替工頻高電壓試驗(yàn)。

?直流輸電工程增多促使直流高電壓試驗(yàn)廣泛應(yīng)用。

?直流高電壓在其余科技領(lǐng)域也有廠泛應(yīng)用，其中包含靜電噴漆、靜電紡

織、靜電除塵、X射線發(fā)生器、等離子體加速以及原子核物理研究中都使

用直流高壓作為電源。

直流高電壓產(chǎn)生

?將工頻高電壓經(jīng)高壓整流流而變換成直流高電壓。

?利用倍壓整流原理制成直流高壓串級裝置（或稱串級直流高壓發(fā)生器）能

產(chǎn)生出更高直流試驗(yàn)電壓

直流高壓試驗(yàn)基本接線

GD一■Ml-壓N生W,TO——《耳

若高壓靜電電壓表PV2量程不夠,可改為球隙、高值電阻串接微安表或高阻值直

接分壓器來測量高壓

直流高壓試驗(yàn)特點(diǎn)

最常見直流高壓試驗(yàn)為一些交流電氣設(shè)備（油紙絕緣高壓電纜、電力電容器、旋

轉(zhuǎn)電機(jī)等）絕緣預(yù)防性試驗(yàn)。

和交流耐壓試驗(yàn)相比主要有以下一些特點(diǎn)：

?只有微安級泄漏電流，試驗(yàn)設(shè)備不需要供給試品電容電流，試驗(yàn)設(shè)備容量

較小，能夠做很輕巧，便于現(xiàn)場試驗(yàn)。

?試驗(yàn)時(shí)可同時(shí)測量泄漏電流，由所得得“電壓一電流”曲線能有效地顯示

絕緣內(nèi)部集中性缺點(diǎn)或受潮。

?用于旋轉(zhuǎn)電機(jī)時(shí)，能使電機(jī)定子繞組端部絕緣也受到較高電壓作用，發(fā)覺

端部絕緣中缺點(diǎn)。

?在直流高壓下，局部放電較弱，不會(huì)加緊有采購絕緣材料分解或老化變

質(zhì)，一定程度具備非破壞性試驗(yàn)性質(zhì)。

?直流電壓下，絕緣內(nèi)電壓分布由電導(dǎo)決定，因而與交流運(yùn)行電壓下電壓

分布不一樣，所以交流電氣設(shè)備絕緣考驗(yàn)不如交流耐壓試驗(yàn)?zāi)菢涌拷鼘?shí)際。

3沖擊高電壓試驗(yàn)

?研究電氣設(shè)備在運(yùn)行中遭受雷電過電壓和操作過電壓作用時(shí)絕緣性能。

?許多高壓試驗(yàn)室中都裝設(shè)了沖擊電壓發(fā)生器，用米產(chǎn)生試驗(yàn)用雷電沖擊電

壓波和操作沖擊電壓波。

?高壓電氣設(shè)備在出廠試驗(yàn)、型式試驗(yàn)時(shí)或大修后都必須進(jìn)行沖擊高壓試驗(yàn)。

沖擊高電壓產(chǎn)生

r

〃⑺二A(e'-eJ)

1波尾時(shí)間常數(shù)

J一一波前時(shí)間常數(shù)

02豐

R11為阻尼電阻

放電回路利用系數(shù)

?_U2m

//-------------??-----------G-------------X,-----------&---------------

UoC}+C2&1+R2

多級沖擊電壓發(fā)生器

＞單級沖擊電壓發(fā)生器能產(chǎn)生最高電壓通常不超出200?300kV。

＞因而采取多級疊加方法來產(chǎn)生波形和幅值都能滿足需要沖擊高電壓波。

多級沖擊電壓發(fā)生器原理接線圖

基本原理:并聯(lián)充電，串聯(lián)放電

操作沖擊試驗(yàn)電壓產(chǎn)生

額定電壓大于220kV超高壓電氣設(shè)備在出廠試驗(yàn)、型式試驗(yàn)中，不能象220kV

及以下高壓電氣設(shè)備那樣以工頻耐壓試驗(yàn)來等效取代操作沖擊耐壓試驗(yàn)。

國家標(biāo)準(zhǔn)要求標(biāo)準(zhǔn)波形為250/2500uso應(yīng)尤其考慮以下兩個(gè)問題：

?為大大拉長波前，又使發(fā)生器利用系數(shù)降低不是很多，需采取高效率回

路。

?需考慮充電電阻R對波形和發(fā)生器效率影響

內(nèi)絕緣沖擊耐壓試驗(yàn)

?電氣設(shè)備內(nèi)絕緣雷電沖擊耐壓試驗(yàn)采取三次沖擊法，即對被試品施加三次

正極性和三次負(fù)極性雷電沖擊試驗(yàn)電壓。（1.2/50US全波）。

?對變壓器和電抗器類設(shè)備內(nèi)絕緣，還要進(jìn)行雷電沖擊截波（1.2/2?

/2-5us）耐壓試驗(yàn),其對繞組絕緣（尤其是縱絕緣）考驗(yàn)往往愈加嚴(yán)格。

?內(nèi)絕緣沖擊全波耐壓試驗(yàn)應(yīng)在被試品上并聯(lián)球隙，并將它放電電壓整定

得比試驗(yàn)電壓高15%?20%,預(yù)防試驗(yàn)過程中無意見出現(xiàn)過高沖擊

電壓而損壞產(chǎn)品。

外絕緣沖擊耐壓試驗(yàn)

?可采取15次沖擊法，即對被測試品施加正、負(fù)極性沖擊全波試驗(yàn)電壓各

16次，相鄰兩次沖擊時(shí)間間隔應(yīng)大于lmin。在每組15次沖擊試驗(yàn)中，假

如擊穿或閃絡(luò)閃數(shù)不超出2次，即可認(rèn)為該外絕緣試驗(yàn)合格。

?內(nèi)、外絕緣操作沖擊高壓試驗(yàn)方法與雷申沖擊全波試驗(yàn)完全相同。

4高電壓測量技術(shù)

?高電壓試驗(yàn)除了要有產(chǎn)生各種試驗(yàn)電壓高壓設(shè)備，還必須要有能測量這些

高電壓儀器和設(shè)備。

?電力系統(tǒng)中，廣泛應(yīng)用電壓互感器配上低電壓表來測量高電壓；但此法在

試驗(yàn)室中用得極少。試驗(yàn)室條件下廣泛應(yīng)用高壓靜電電壓表、峰值電壓表、

球隙測壓器、高壓分壓器等儀器測量高電壓。

?國家標(biāo)準(zhǔn)要求，高電壓測量誤差通常應(yīng)控制在±3%以內(nèi)。

高壓靜電電壓表工作原理

Vs）

<+++++++++++/

兩個(gè)特制電極間加上電壓U,電極間就會(huì)受到靜電力f作用，而且f大小與

U數(shù)值有固定關(guān)系，設(shè)法測量f大小就確定所加電壓U大小。利用這一原理制成

儀表即為靜電電壓表，它能夠用來測量低電壓，也能夠在高壓測量中得到應(yīng)用。

靜電電壓表經(jīng)典特點(diǎn)

?電場作用力與電壓平方成正比，所以它偏轉(zhuǎn)方向與被測電壓極性無關(guān)。

?靜電電壓表測交流時(shí)為其電壓有效值，測帶脈動(dòng)直流時(shí)近似為其平均值。

?靜電電壓表不能用于測量沖擊電壓。

?靜電電壓表內(nèi)阻很高，在測量時(shí)幾乎不會(huì)改變被測試樣上電壓

?大氣中工作高壓靜電電壓表量程上限在50-250kV;SF6氣體中可達(dá)

更高電壓需配合分壓器使用

500-600kVo

峰值電壓表

峰值電壓表制成原理通常有兩種，一個(gè)是利用整流電容電流測量，另一個(gè)是

利用整流充電電壓測量。

峰值電壓表可分為交流峰值電壓表和沖擊峰值電壓表。

注意事項(xiàng)：

?選取沖擊峰值電壓表時(shí)，要注意其響應(yīng)時(shí)間是否適宜于被測波形要求，并

應(yīng)使其輸入阻抗盡可能大。

?利用峰值電壓表，可直接讀出沖擊電壓峰值，與用球隙測壓器測峰值相比,

可大大簡化測量過程。

?被測電壓波形必須是平滑上升，不然就會(huì)產(chǎn)生誤差。

?指示儀表能夠是指針式表計(jì)，也能夠是具備存放功效數(shù)字式電壓表。

球隙測壓器

?測量球隙由一對相同直徑金屬球組成，測量誤差2%-3%,滿足大多數(shù)工程

測試要求。

?當(dāng)球隙距離d與直徑。之比不大時(shí)，球隙間電場為稍不均勻電場，其擊

穿電壓決定于球隙間距離。

?能直接測量高達(dá)數(shù)兆伏各類高電壓峰值。

球隙優(yōu)點(diǎn)

?擊穿時(shí)延小，放電電壓分散性小，具備比較穩(wěn)定放電電壓值和較高

測量精度

?50%沖擊放申.電壓與靜態(tài)（交流或直流）放申電壓幅侑幾乎相等。

?因?yàn)闈穸葘ι圆痪鶆驁鲇绊戄^小，可無須對濕度進(jìn)行校正。

球隙測量注意事項(xiàng)

?用球隙測量沖擊電壓時(shí)，應(yīng)經(jīng)過調(diào)整極距來達(dá)成50%放電概率，此時(shí)被

測電壓即等于球隙在這一距離時(shí)50%沖擊放電電壓。

?確定50%放電概率慣用10次加壓法，即對球隙加上10次一樣沖擊電壓,

如有4?6次發(fā)生了放電，即可認(rèn)為已達(dá)成50%放電概率。

高壓分壓器

被測電壓很高時(shí)，采取高壓分壓器來分出一小部分電壓，然后利用靜電電壓

表、峰值電壓表、高壓示波器等來測量。

對分壓冷技術(shù)要求

?要求分壓比具備一定準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性（幅值誤差要?。?/p>

每一個(gè)分壓器均由高壓臂和低壓臂組成，在低壓臂上得到就是分給測量儀

器低電壓，總電壓與該低電壓之比稱為分壓比K

?分出電壓與被測高電壓波形相同性（波形畸變要小）；

實(shí)際電容分壓器

分布式電容分壓器

高壓臂由多個(gè)電容器元件串聯(lián)組裝而成，要求每個(gè)元件盡可能為純電容，介

質(zhì)損耗和電感盡可能小

集中式電容分壓器

高壓臂僅使用一只氣體絕緣高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器，氣體介質(zhì)常采取N,CO2,SF6及其

混合氣體，現(xiàn)在我國已能生產(chǎn)1200kV高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器。

＞靜電電壓表可測交流和直流，但不能測沖擊電壓。

＞峰值電壓表可用來測交流電壓和沖擊電壓峰值。

＞球隙可用來測高達(dá)數(shù)兆伏交流、沖擊峰值和直流電壓。

＞電壓尤其高時(shí)，需配合分壓器使用。直流高壓測量只能使用電阻分壓器。

交流和沖擊高壓可使用電阻、電容和阻容分壓器。

第5章電氣絕緣在線檢測

離線檢測缺點(diǎn)

離線電氣絕緣預(yù)防性試驗(yàn)和高電壓試驗(yàn)具備以下缺點(diǎn):

?需要停電進(jìn)行，而不少主要電力設(shè)備不能輕易地停頓運(yùn)行;

?檢測間隔周期較長，不能及時(shí)發(fā)覺絕緣故障；

?停電后設(shè)備狀態(tài)與運(yùn)行時(shí)設(shè)備狀態(tài)不相符，影響診療正確性。

在線檢測優(yōu)點(diǎn)

?在線檢測是在電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)下連續(xù)或周期性檢測絕緣情況，可防止以

上缺點(diǎn)；

?建立電氣絕緣在線檢測系統(tǒng)也是實(shí)施電力設(shè)備狀態(tài)維修和建設(shè)無人值守

變電站基礎(chǔ)。

在線檢測和狀念維修帶來經(jīng)濟(jì)效益是十分顯著。

1變壓器油中溶解氣體檢測

＞絕緣故障與油中溶解氣體

0過熱故障

0放電故障

0絕緣受潮

＞油中溶解氣體在線監(jiān)測

0脫氣

0混合氣體分離

0氣體檢測

＞油中氣體分析與故障診療

0特征氣體法

o三比值法

2局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)

?局部放電在線檢測分為電測法和非電測法兩大類。

?電測法中脈沖電流法是離線條件下測量電氣設(shè)備局部放電基本方法，也是

現(xiàn)在在局部放電在線檢測主要伎倆，其優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高。

?電測法缺點(diǎn)是因?yàn)楝F(xiàn)場存在著嚴(yán)重電磁干擾，將大大降低檢測靈敏度和信

噪比。

變壓器局部放電情況

?變壓器絕緣體系中放電類型很多，不一樣放電類型對絕緣破壞作用有很大

差異，所以有必要對各種放電類型加以區(qū)分。

?變壓器絕緣結(jié)構(gòu)中發(fā)生局部放電類型主要有五種：油中尖板放電、紙或紙

板內(nèi)部放電、油中氣泡放電、紙或紙板沿面放電和懸浮放電。

?模式識別結(jié)果正確是否關(guān)鍵在于放電信號恃征提取。

3介質(zhì)損耗角正切檢測

＞高壓電橋法

o原理

o優(yōu)點(diǎn)

0缺點(diǎn)

＞相位差法

0原理

0誤差

＞全數(shù)字測量法

第三篇過電壓防護(hù)與絕緣配合

第六章過電壓概念與分類

?過電壓概念：指電力系統(tǒng)中出現(xiàn)對絕緣有危險(xiǎn)電壓升高和電位差升氤

?過電壓分類:

工頻電壓升高

J-jI暫時(shí)過電壓

內(nèi)部過電壓1諧振過電壓

電力系統(tǒng)V

I操作過電壓

過電壓

I直接雷擊過電壓

雷電過電壓

!感應(yīng)雷擊過電壓

第6章輸電線路和繞組中波過程

1無損耗單導(dǎo)線上波過程

＞波傳輸物理概念：電壓波和電流波沿線路傳輸過程實(shí)質(zhì)上就

是電磁波沿線路傳輸過程。

＞波動(dòng)方程解，波速和波阻抗計(jì)算

＞線路中傳輸任意波形電壓和電流傳輸前行波和反方向傳輸

反行波，滿足算術(shù)疊加定理。

2行波折射和反射

＞線路末端折射、反射

o末端開路反射，在反射波所到之處電壓提升1倍，而電流降為0。

o末端短路反射在反射波所到之處電流提升1倍，而電壓降為0。

o末端接集中負(fù)載時(shí)折反射當(dāng)R和z：不相等時(shí)，來波將在集中負(fù)載

上發(fā)生打反射。

＞集中參數(shù)等效電路（彼德遜法則）

波數(shù)次折射、反射

3行波經(jīng)過串聯(lián)電感和并聯(lián)電容

?電感使折射波波頭陡度降低

-因?yàn)殡姼须娏鞑荒芡蛔?，所以?dāng)波作用在電感初瞬，電感相當(dāng)于開

路，它將波完全反射回去，此時(shí)折射波為0,今后折射波電壓隨折

射波電流增加而增加

?電容使折射波波頭陡度降低

-因?yàn)殡娙蓦妷翰荒芡蛔?，波?jīng)過電容初瞬，電容相當(dāng)于短路

?電壓波穿過電感和旁過電容時(shí)折射波波頭陡度都降低，但由它們各自產(chǎn)生

電壓反射波卻完全相反

?波穿過電感初瞬，在電感前發(fā)生電壓正全反射，使電感前電壓提升1倍

?波旁過電容初瞬，則在電容前發(fā)生電壓負(fù)全反射，使電容前電壓下降為0

?因?yàn)榉瓷洳〞?huì)使電感前電壓樨升，可能危及絕緣，所以慣用并聯(lián)電容降低

波陡度

4波在多導(dǎo)線系統(tǒng)中傳輸

?自波阻抗、互波阻抗概念

?多導(dǎo)線中電壓、電流之間關(guān)系方程

?耦合系數(shù)主要概念

5波在傳輸中衰減與畸變

＞線路電阻和絕緣電導(dǎo)影響

＞沖擊電暈影響

線路參數(shù)滿足以下條件時(shí),波在線路中傳輸只有衰減，不會(huì)變形

R（）_—（）

G（）C（）

原因在于：波在傳輸過程中每單位長度線路上磁能和電能之比，恰好等于電流波

在導(dǎo)線電阻上熱損耗和電壓波在線路電導(dǎo)上熱損耗之比，即

汐府?

G。島

電阻Ro和電導(dǎo)Go存在不致引發(fā)波傳輸過程中電能與磁能相互交換，電磁波只是

逐步衰減而不至于變形。

沖擊電暈影響

?形成電暈套使導(dǎo)線有效半徑增大，對地電容增大，所以自波阻抗減

??；

?軸向?qū)щ娦阅茌^差，電流基本上在導(dǎo)體內(nèi)流動(dòng)，線路電感參數(shù)不變,

互波阻抗不變

?導(dǎo)線對地電容增大，電感不變，從而使波速減小

?多導(dǎo)線間耦合系數(shù)增大

?使行波衰減和變形

6繞組中波過程

?變壓器在雷電沖擊波作用瞬間，可等值為一個(gè)電容，稱為入口電容

?在末端接地單相繞組中，最大電壓將出現(xiàn)在繞組首端附近，其值可達(dá)1.4U0

?在末端不接地單相繞組中，最大電壓將出現(xiàn)在中性點(diǎn)附近，其值可達(dá)1.9U0

?經(jīng)過在繞組首端部位加一些電容環(huán)和電容匝以及增大縱向電容可降低電

位梯度

?三相變壓器多相進(jìn)波時(shí)最大電位

?變壓器繞組之間波過程經(jīng)過靜電耦合和電磁耦合傳遞

?旋轉(zhuǎn)電機(jī)匝間絕緣上電壓與入侵波陡度成正比

第7章雷電過電壓及期防護(hù)

研究雷電過電壓必要性：

雷電現(xiàn)象極為頻繁，產(chǎn)生雷電過電壓可達(dá)數(shù)千kv,足以使電氣設(shè)備絕緣發(fā)

生閃絡(luò)和損壞，引發(fā)停電事故。

＞有必要了解雷電產(chǎn)生原因、過程及參數(shù)，以了解防雷原理及設(shè)計(jì)防雷設(shè)備。

＞有必要對輸電線路、發(fā)電廠和變電所電氣裝置采取防雷保護(hù)方法。

1雷電放電和雷電過電壓

＞雷電放電過程：

先導(dǎo)放電階段主放申.階段余輝放電階段

＞主要雷電參數(shù)有：

雷暴日及雷暴小時(shí)、地面落雷密度、主放電通道波阻抗、雷電流極性、雷電

流幅值、雷電流等值波形、雷電流陡度等。

＞雷電過電壓形成

?直擊雷過電壓

?感應(yīng)雷過電壓

2防雷保護(hù)設(shè)備

現(xiàn)在人們主要是設(shè)法去躲避和限制雷電破壞性，基本方法就是加裝避雷針、避雷

線、避雷器、防雷接地、電抗線圈、電容潛組、消弧線圈、自動(dòng)重合閘等防雷保

護(hù)裝置。

?避雷針、避雷線用于預(yù)防直擊雷過電壓

?避雷器用于預(yù)防沿輸電線路侵入變電所感應(yīng)雷過電壓。

避雷針防雷原理及保護(hù)范圍

?避雷針是顯著高出被保護(hù)物體金屬支柱，其針頭采取圓鋼或鋼管制成

?作用是吸引雷電擊于本身，并將雷電流快速泄入大地，從而使被保護(hù)物體

免遭直接雷擊。

?避雷針需有足夠截面接地引下線和良好接地裝置，方便將雷電流安全可靠

地引入大地。

?單根和雙根等高避雷針保護(hù)范圍

避雷線（地線）防雷原理及保護(hù)范圍

?避雷線防雷原理與避雷針相同，主要用于輸電線路保護(hù)

?可用來保護(hù)發(fā)電廠和變電所,近年來許多國家采取避雷線保護(hù)500kV大型

超高壓變電所。

?用于輸電線路時(shí)，避雷線除了預(yù)防雷電直擊導(dǎo)線外，同時(shí)還有分流作用，

以降低流經(jīng)桿塔入地雷電流從而降低塔頂電位

?避雷線對導(dǎo)線耦合作用還能夠降低導(dǎo)線上感應(yīng)雷過電壓。

?單根及雙根避雷線保護(hù)原理

避雷器工作原理及慣用種類

?避雷針（線）不能完全防止設(shè)備不受雷擊;從輸電線路上也可能有危及設(shè)備

絕緣過電壓波傳入發(fā)電廠和變電所。

?避雷器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)過電壓限制器，與被保護(hù)電氣設(shè)備并聯(lián)連接，當(dāng)過

電壓出現(xiàn)并超出避雷器放電電壓時(shí)，避雷落先放電，從而限制了過電壓發(fā)

展，使電氣設(shè)備免遭過電壓損壞。

?避雷器慣用類型有：保護(hù)間隙、管型避雷器、閥式避雷器和金屬氧化物

避雷器。

對避雷器基本要求

?絕緣強(qiáng)度合理配合

避雷器與被保護(hù)沒備伏秒特征應(yīng)有合理配合。在絕緣強(qiáng)度配合中，要求避

雷器伏秒特征比較平直、分散性小。

?絕緣強(qiáng)度自恢復(fù)能力

避雷器一旦在沖擊電壓作用下放電，就造成對地短路。隨之工頻短路電流（工

頻續(xù)流）要流過此間隙.避雷器應(yīng)該具備自行截?cái)喙ゎl續(xù)流,恢復(fù)絕緣強(qiáng)度能力，

使電力系統(tǒng)得以繼續(xù)正常工作

?各種避雷器保護(hù)原理及優(yōu)缺點(diǎn)

?閥式避雷器和氧化鋅避雷器技術(shù)指標(biāo)

3輸電線路防雷保護(hù)

?在整個(gè)電力系統(tǒng)防雷中，輸電線路防雷問題最為突出。

?雷擊線路時(shí)，自線路入侵變電所雷電所也威脅設(shè)備安全。

?輸電線路上雷電過電壓可分為直擊雷過電壓和感應(yīng)雷過電壓兩種

輸電線路落雷次數(shù):

每100km線路每年雷擊次數(shù)

耐雷水平：

雷擊線路絕緣不發(fā)生閃絡(luò)最大雷電流幅值，以KA為單位。

雷擊跳閘率：

每100km線路每年由雷擊引發(fā)跳閘次數(shù)。這是衡量線路防雷性能綜合指標(biāo)。

輸電線路直擊雷過電壓和耐雷水平

//〃〃/，

有避雷線線路直擊雷三種情況

我國110kV及以上線路通常全線都裝設(shè)避雷線，而35kV及以下線路通常不裝設(shè)

避雷線，中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)有避雷線線路遭受直擊雷通常有三種情況：

?雷擊桿塔塔頂；

?雷擊避雷線檔距中央；

?雷電繞過避雷線擊于導(dǎo)線

線路跳閘需滿足條件：

?線路落雷

?雷電流超出線路耐雷水平，線路絕緣發(fā)生沖擊閃絡(luò)，雷電流沿閃絡(luò)通道流

入大地，但作用時(shí)間很短，線路開關(guān)來不及動(dòng)作

?當(dāng)閃絡(luò)通道流過工頻短路電流電弧連續(xù)燃燒時(shí)，才會(huì)跳閘停電

雷擊跳閘率計(jì)算

=NgP因

雷擊桿塔時(shí)跳閘率

%=NPPf]

繞擊跳閘率a2

n=+n

輸電線路雷擊跳閘率2

=N(gPl+PaP2)r7

架設(shè)避雷線、降低桿塔接地電阻、架設(shè)耦合地線、采取不平衡絕緣、裝設(shè)自動(dòng)重

合閘、采取消弧線圈、裝設(shè)避雷器、加強(qiáng)絕緣是主要防雷方式

確定輸電線路防雷方式時(shí)，還應(yīng)全方面考慮線路綜合原因，因地制宜地采

取合理保護(hù)方法。

4發(fā)電廠和變電所防雷保護(hù)

發(fā)電廠、變電所遭受雷害兩個(gè)方面：

?雷直擊于發(fā)電廠、變電所

防護(hù)方法是采取避雷針或避雷線

?雷擊輸電線后產(chǎn)生雷電波侵入發(fā)電廠、變電所

防護(hù)方法是裝設(shè)避雷器，同時(shí)還應(yīng)限制流過避雷器雷電流幅值和陡度。

發(fā)電廠、變電所直擊雷保護(hù)

?llOkV及以上配電裝置，通常將避雷針裝在構(gòu)架上.但在土壤電阻率

地域，仍宜裝設(shè)獨(dú)立避雷針,以免發(fā)生還擊

?35kV及以下配可裝置仍宜采取獨(dú)立避雷針

?60kV配電裝置，在地域宜采取獨(dú)立避雷針，地域采取

構(gòu)架避雷針

閥式避雷器保護(hù)作用

變壓器承受雷電波能力

Uj：數(shù)次截波耐壓值

變電所中變壓器距避雷器最大允許電氣距離

<U「UM

,n~2a/u

變電所進(jìn)線段保護(hù)

?為使變電所內(nèi)避雷器能可靠地保護(hù)電氣設(shè)備,必須限制流經(jīng)避雷器電流幅

值不超出5kA(330kV-500kV為10kA)、限制侵入波陡度a不超出一定允許

值。

?35-110kV無避雷線線路，雷擊變電所附近導(dǎo)線時(shí),二者都有可能超出。

?進(jìn)線段保護(hù)是指在臨近變電所l-2km一段線路上加強(qiáng)防雷保護(hù)方法，從而

使避雷器雷電流幅值和陡度都降低到合理范圍內(nèi)。

35kV及以上變電所進(jìn)線段保護(hù)

變電所的進(jìn)線保護(hù)接線

(a)未沿全線架設(shè)避雷線的35710kV線路進(jìn)線保護(hù);

(b)全線架設(shè)避雷線進(jìn)線保護(hù)

保護(hù)角不宜超出20度

變壓器防雷保護(hù)

（1）三繞組變壓器防雷保護(hù)

（2）自耦變壓器防雷保護(hù)

（3）變壓器中性點(diǎn)防雷保護(hù)

旋轉(zhuǎn)電機(jī)防雷保護(hù)

（1）旋轉(zhuǎn)電機(jī)防雷保尹特點(diǎn)

?旋轉(zhuǎn)電機(jī)主絕緣沖擊耐壓值遠(yuǎn)低于同級變壓器沖擊耐壓值

?運(yùn)行中旋轉(zhuǎn)電機(jī)主絕緣低于出廠時(shí)核定值

?保護(hù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)用磁吹避雷器保護(hù)性能與電機(jī)絕緣水平配合裕度很?。ㄖ鹘^

緣）

?因?yàn)殡姍C(jī)繞組匝間電容較小，匝間承受電壓正比于陡度，要求來波陡度較

?。ㄔ验g絕緣）

?電機(jī)繞組中性點(diǎn)通常不接地，三相進(jìn)波時(shí)，中性點(diǎn)電壓可達(dá)進(jìn)波電壓兩倍

（中性點(diǎn)絕緣）

（2）直配電機(jī)防雷方法

a）避雷器保護(hù)

b）電容器保護(hù)

c）電纜段保護(hù)

d）電抗器保護(hù)

5接地基本概念及原理

接地

接地就是指將電力系統(tǒng)中電氣裝置和設(shè)施一些導(dǎo)電部分，經(jīng)接地線連接至接地極,

使其與大地保持等電位。

接地裝置

接地極：埋入地中并直接與大地接觸金屬導(dǎo)體

接地線：電氣裝置、設(shè)施接地端子與接地極連接用金屬導(dǎo)電部分。

接地分類

?工作接地

依照電力系統(tǒng)正常運(yùn)行需要而設(shè)置接地，比如三相系統(tǒng)中性點(diǎn)接地

?保護(hù)接地

為了人身安全將電氣設(shè)備金屬外殼接地，以確保金屬外殼固定為地電位，若發(fā)生

設(shè)備絕緣損壞而使外殼不致有危險(xiǎn)電位升高而引發(fā)工作人員觸電。

?防雷接地

減小雷電流經(jīng)過接地裝置時(shí)引發(fā)電位升高

土壤中電場強(qiáng)度

E—p8

P：土壤電阻率6：大地內(nèi)電流密度

零電位

靠近接地極處，電流密度和電場強(qiáng)度最大，離電流注入點(diǎn)愈遠(yuǎn)，地中電流密

度和電場強(qiáng)度就愈小，在約20?40m處，電位基本上為零。

接觸電壓

當(dāng)人觸及漏電外殼，加于人手腳之間電壓。

跨步電壓

當(dāng)人在分布電位區(qū)域內(nèi)跨開一步，兩腳間(水平距離0.8m)電位差。

沖擊系數(shù)

同一接地裝置在沖擊和工頻作用下，將具備不一樣電阻值,其比值為沖擊系數(shù)。

沖擊系數(shù)大小

?雷電流幅值很大,會(huì)使地中電流密度增大而提升電場強(qiáng)度，若超出土壤擊

穿場強(qiáng)，在接地體周圍土J襄中會(huì)發(fā)生局部火花放電，使土壤導(dǎo)電性增強(qiáng)而

使沖擊接地電阻小于工頻接地電阻

?因?yàn)槔纂娏鞯戎殿l率很高，接地體本身電感增大，妨礙電流向接地體遠(yuǎn)端

流通。從而使沖擊接地電阻大于工頻接地電阻。

通常情況下，火花效應(yīng)大于電感影響，沖擊系數(shù)小于1；電感影響顯著時(shí)，也可

能大于1

接地電阻

L:接地體長度

d:接地體直徑(等邊角鋼時(shí)為0.84倍每邊寬度，扁鋼時(shí)為0.5倍寬度)

(2)多根垂直接地體并聯(lián)(L?d)

Ra.=塌

■每根垂直接地體接地電阻

n-利用系數(shù)(0.65-0.8)

⑶水平接地體

/?=-^-(ln—+A)

2萬dh

L:接地體長度

h:接地體埋設(shè)深度

A:表示因受屏蔽影響而使接地電阻增加系數(shù)

⑷發(fā)電廠接地網(wǎng)接地電阻

夫二甯十臺。5負(fù)

L：接地體總區(qū)度

S：接地網(wǎng)總面積

第8章電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)過電壓

?內(nèi)部過電壓:電力系統(tǒng)中，除了雷電過電壓外，還存在因?yàn)樽约簝?nèi)部原因而

引發(fā)過電壓，包含穩(wěn)態(tài)過電壓和操作過電壓

?操作過電壓:當(dāng)開關(guān)操作或事故狀態(tài)時(shí)引發(fā)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生改變時(shí)，各儲

能元件能量重新分配時(shí)發(fā)生振蕩，從而出現(xiàn)電壓升高現(xiàn)象，連續(xù)時(shí)間0.1s

以內(nèi)

?穩(wěn)態(tài)過電壓：由工頻電壓升高友好振現(xiàn)象引發(fā)，連續(xù)時(shí)間比操作過電壓長

得多，有些甚至長久存在

內(nèi)部過電壓能量來自電網(wǎng)本身，通慣用最大運(yùn)行相電壓倍數(shù)表示

過電壓分類

/空偵長戰(zhàn)的電容敕應(yīng)

i工做電壓升./4不時(shí)稱加.路引號的工*電壓升碼

.加時(shí)!電費(fèi)荷引起的工網(wǎng)電伍開法

過電壓］（線性滑振過電壓

內(nèi)部增施過電壓鐵也清揄過電壓

是電壓I*故諧出過電任

切斷空峨城路過電壓

*作J中位筑路合吊過電壓

過電壓R斷空核變壓JI過電用

斷續(xù)審現(xiàn)推地NtHFK

1工頻過電壓特點(diǎn)

（1）工頻電壓升高大小會(huì)直接影響操作過電壓實(shí)際幅值。

操作過電壓是瞽加在工頻電壓升高之上，從而達(dá)成很高幅值。

（2）它大小會(huì)影響保于電器工作條件和保護(hù)效果

避雷器最大允許工作電壓是由避雷器安裝處工頻過電壓值來決定。如工頻電

壓過高，避雷器最大允許工作電壓也越高，避雷器沖擊放電電壓和殘壓也將提升,

對應(yīng)被保護(hù)設(shè)備絕緣水平要隨之提升

（3）連續(xù)時(shí)間長，對設(shè)備絕緣及其運(yùn)行性能有重大影響

比如引發(fā)油紙絕緣內(nèi)部電離，污穢絕緣子閃絡(luò)，鐵心過熱,電暈等

2空載線路電容效應(yīng)引發(fā)工頻過電壓

a）工頻電壓升高程度與線路長度關(guān)于

線路長度L越長，末端電壓升得越高。但因?yàn)槭芫€路電阻和電暈損耗限制，通常

不會(huì)超出2.9倍

b）工頻電壓升高與電源容量關(guān)于

電源容量越?。╔s越大），工頻電壓升高越嚴(yán)重c估量最嚴(yán)重工頻電壓升高，應(yīng)

以系統(tǒng)最小電源容量為依據(jù)

3不對稱短路引發(fā)工頻電壓升高

?不對稱短路是電力系統(tǒng)中最常見故障形式，當(dāng)發(fā)生單相或兩相對地短路時(shí),

健全相上電壓都會(huì)升高，其中單相接地引發(fā)電壓升高更大一些。

?閥式避雷器滅弧電壓通常也就是依照單相接地時(shí)工頻電壓升高來選定。

?單相接地時(shí)，故障點(diǎn)各相電壓、電流是不對稱，為了計(jì)算健全相上電壓升

高，通常采取對稱分量法和復(fù)合序網(wǎng)進(jìn)行分析。

分析

?對于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，當(dāng)單相接地時(shí)，健全相工頻電壓升高約為線電壓

1.1倍。

在選擇避雷器時(shí)，滅弧電壓取110%線電壓，稱為110%避雷器

?對中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)在過賠償時(shí)＜單相接地時(shí)健全相上.電壓靠近

線電壓。

在選擇避雷器滅弧電壓時(shí)，取100%線電壓，稱為100%避雷器

?對中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)單相故障接地時(shí)，健全相電壓約為0.8倍線電壓

避雷器最大滅弧電壓取為最大線電壓80%,稱為80%避雷器

4甩負(fù)荷時(shí)引發(fā)工頻電壓升高

當(dāng)輸電線路在傳輸較大容量時(shí)，斷路器因某種原因而突然跳閘甩掉負(fù)荷時(shí)，

會(huì)在原動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)內(nèi)引發(fā)一系列機(jī)電暫態(tài)過程，它是造成工頻電壓升高又一原

因。

5工頻電壓升高限制方法

在考慮線路工頻電壓升高時(shí)，假如同時(shí)計(jì)及空載線路電容效應(yīng)、單相接地及

突然甩負(fù)荷等三種情況，那么工頻電壓升高可達(dá)成相當(dāng)大數(shù)值。

實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明

?在通常情況下，220kV及以下電網(wǎng)中不需要采取特殊方法來限制工頻電壓

升高

?在330?500kV超高壓電網(wǎng)中，應(yīng)采取并聯(lián)電抗器或靜止賠償裝置等方法,

將工頻電壓升高限制到1.3?1.4倍相電壓以下

6諧振過電壓分類

(1)線性諧振

電感參數(shù)L與電容C、電阻R一樣，都是線性參數(shù)，不隨電流、電壓而改變，設(shè)計(jì)

和運(yùn)行時(shí)應(yīng)設(shè)法避開諧振條件

(2)參數(shù)諧振

電感參數(shù)周期性改變，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該避開諧振點(diǎn)

(3)鐵磁諧振

帶鐵心電感飽和現(xiàn)象

7鐵磁諧振特點(diǎn)

?3L>1/3C是產(chǎn)生鐵磁諧振必要條件

?可能存在兩個(gè)穩(wěn)定工作點(diǎn)

?鐵磁元件非線性是產(chǎn)生鐵磁諧振根本原因，但其飽和特征本身又限制了過

電壓幅值。

?回路中損耗會(huì)使過電壓降低，當(dāng)回路電阻值大到一定數(shù)值時(shí)，就不會(huì)出現(xiàn)

強(qiáng)烈諧振現(xiàn)象。

8幾個(gè)鐵磁諧振過電壓及其限制方法

?傳遞過電壓

?斷線引發(fā)鐵磁諧振過電壓

?電磁式電壓互感密飽和引發(fā)諧振過電壓

第9章電力系統(tǒng)操作過電壓

1操作過電壓特征

?連續(xù)時(shí)間比較短

?其幅值與系統(tǒng)相電壓幅值有一定倍數(shù)關(guān)系

?其幅值與系統(tǒng)各種原因關(guān)于，有強(qiáng)烈統(tǒng)計(jì)性

?220kV及以下系統(tǒng)，系統(tǒng)絕緣水平通?？沙惺懿僮鬟^電壓沖擊。但在超高

壓系統(tǒng)中，它是決定系統(tǒng)絕緣水平依據(jù)之一

2切斷空載線途經(jīng)電壓

?切除空載線路是電網(wǎng)中常見操作之一

?在切空載線路過程中，即使斷路器切斷是幾十安到幾百安電容電流，比短

路電流小多

?假如使用斷路器滅弧能力不強(qiáng)，在切斷這種電容電流時(shí)就可能出現(xiàn)電弧重

燃，從而引發(fā)電磁振蕩，造成過電壓。

影響原因

①中性點(diǎn)接地方式

中性點(diǎn)非有效接地電網(wǎng)中性點(diǎn)電位有可能發(fā)生位移，所以某一相過電

壓可能尤其高一些.通?？晒懒勘戎行渣c(diǎn)有效接地系統(tǒng)切除空載線途經(jīng)電壓高20%

左右

②斷路器性能

重燃次數(shù)對過電壓最大值有決定性影響，采取滅弧性能優(yōu)異當(dāng)代斷路器，

能夠預(yù)防或減小電弧重燃次數(shù)，可使過電壓降低

③母線上出線數(shù)

當(dāng)母線上同時(shí)接有幾條出線，而只切除其中一條時(shí)，過電壓較小

④斷路器外側(cè)是否接有電磁式電壓互感器

電磁式電壓互感器存在將使線路上剩F電荷有了附加泄放路徑

限制方法

限制切除空載線途經(jīng)電壓最根本方法是設(shè)法消除斷路器重燃現(xiàn)象

①采取滅弧性能強(qiáng)快速動(dòng)作斷路器

②利用避雷器保擔(dān)

③斷路器線路側(cè)接電磁式電壓互感器

④線路側(cè)接并聯(lián)電抗器

并聯(lián)電抗器與線路電容組成振蕩回路,使線路上殘余電壓轉(zhuǎn)化為交

流電壓

⑤使用帶并聯(lián)電阻斷路器

3空載線路合閘過電壓

?電力系統(tǒng)中，空載線路合閘過電壓也是一個(gè)常見操作過電壓。通常分為兩

種情況，即正常操作和自動(dòng)重合閘。

?因?yàn)槌跏紬l件差異，重合閘過電壓情況更為嚴(yán)重。

?近年來因?yàn)椴扇×朔N種方法(如采取不重燃斷路器、改進(jìn)變壓器鐵芯材料

等)限制或降低了其余幅值更高操作過電壓，空載線路合閘過電壓問題就

顯得愈加突出。

計(jì)劃性合閘

由過電壓幅值=穩(wěn)態(tài)值+(穩(wěn)態(tài)值一起始量)

=U*+Us=2U小

自動(dòng)重合閘

最大值為二一u小十卜Ue?(o.91?.98)Uo>]

二(291?2.98)U?o

影響原因

1.合間相位

2.線路損耗

3.線路上殘壓改變

限制方法

?裝設(shè)并聯(lián)合閘電阻

?同時(shí)合閘

?利用避雷器來保護(hù)

?單相重合閘

4切除空載變壓器過電壓

?正常運(yùn)行時(shí)，空載變壓器表現(xiàn)為一勵(lì)磁電感。

?切除空載變壓器就是開斷一個(gè)小容量電感負(fù)荷，會(huì)在變壓器和斷路器上出

現(xiàn)很高過電壓。

?開斷并聯(lián)電抗器、電動(dòng)機(jī)等，也屬于切斷感性小電流情況。

發(fā)展過程

研究表明：

?切斷100A以上交流電流時(shí)，開關(guān)觸頭間電弧通常是在工頻電流自然過零

時(shí)熄滅，等值電感中儲存磁場能量為零；

?當(dāng)所切除電流很小時(shí)（變壓器空載電流非常小，只有幾安到幾十安），開

關(guān)中去游離作用又很強(qiáng)，電弧往往提前熄滅，亦即電流會(huì)在過零之前就被

強(qiáng)行切斷，即所謂截流現(xiàn)象。

?出現(xiàn)截流時(shí)，等值電感中儲存磁場能量全部轉(zhuǎn)化為電場能量，從而出現(xiàn)很

高過電壓

影響原因

影響原因及對應(yīng)限制方法主要有：

1、斷路器性能

切斷小電流電弧時(shí)性能越好斷路器，其切空變過電壓幅值越高。

2、變壓器特征

>優(yōu)質(zhì)導(dǎo)磁材料應(yīng)用日益廣泛，變壓器激磁電流減小很多；

>變壓器繞組改用糾結(jié)式繞法以及增加靜電屏蔽等方法，使過電壓有所降

低。

限制方法

1、采取避雷器保護(hù)

在斷路器變壓器側(cè)裝設(shè)閥型避雷器，非雷雨季節(jié)也不能退出運(yùn)行。

2、裝設(shè)并聯(lián)電阻

在斷路器主觸頭上并聯(lián)一線性或非線性電阻，其限值應(yīng)靠近于被切電感工作激

磁阻抗（數(shù)萬歐）。

5斷續(xù)電弧接地過電壓

這種過電壓發(fā)展過程和幅值大小都與熄弧時(shí)間關(guān)于。存在兩種熄弧時(shí)間：

＞電弧在過渡過程中高頻振蕩電流過零時(shí)即可熄滅

＞電弧熄滅發(fā)生在工頻電流過零時(shí)刻

按工頻電流過零時(shí)熄弧理論分析得出結(jié)論是：

1）非故障相上最大過電壓為3.5倍；

2）故障相上最大過電壓為2.0倍。

試驗(yàn)表明

?故障點(diǎn)電弧在工頻電流過零時(shí)和高頻電流過零時(shí)熄滅都是可能。

□發(fā)生在大氣中開放性電弧往往要到工頻電流過零時(shí)才能熄

滅；

□在強(qiáng)烈去電離條件下，電弧往往在高頻電流過零時(shí)就能熄滅。

?故障相電弧重燃也不一定在最大恢復(fù)電壓時(shí)發(fā)生，且具備分散性

?現(xiàn)在普遍認(rèn)為：電弧接地過電壓最大值不超出3.5倍,通常在3倍以下

影響原因

1、電弧熄滅和重燃時(shí)相位

具備很大隨機(jī)性。上述分析是最嚴(yán)重情況時(shí)相位

2、導(dǎo)線相間電容影響

考慮相間電容時(shí)過電壓較低

3、電網(wǎng)損耗電阻

電源內(nèi)阻、線路導(dǎo)線電阻、接地電弧弧阻等，加強(qiáng)了振蕩衰減

4、對地絕緣泄漏電導(dǎo)

泄漏電導(dǎo)使電弧熄滅后電容所貯存電荷泄漏，從而使過電壓有所降低

防護(hù)方法

1、采取中性點(diǎn)直接接地方式

若中性點(diǎn)接地,單相接地故障將在接地點(diǎn)產(chǎn)生很大短路電流，斷路器將跳閘,

從而徹底消除電弧接地過電壓?，F(xiàn)在，llOkV及以上電網(wǎng)大多采取中性點(diǎn)直接接

地運(yùn)行方式。

2、采取中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式

采取中性點(diǎn)直接接地方式能夠處理斷續(xù)電弧問題，但每次發(fā)生單相接地故障

都會(huì)引發(fā)斷路器頻繁跳閘，嚴(yán)重影響供電連續(xù)性。所以，我國35kV及以下電壓

等級配電網(wǎng)采取中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地運(yùn)行方式。

6關(guān)于操作過電壓若干結(jié)論

?電力系統(tǒng)中各種操作過電壓根源為電力系統(tǒng)內(nèi)部儲存電磁能量發(fā)生交換

和振蕩。其幅值和波形與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及參數(shù)、中性點(diǎn)接地方式、斷路器性能、

運(yùn)行接線及操作方式、限壓保護(hù)裝置性能等多個(gè)原因關(guān)于。

?操作過電壓具備多個(gè)多樣波形和連續(xù)時(shí)間，較長連續(xù)時(shí)間對應(yīng)于線路較長

情況。

?在斷路器內(nèi)安裝并聯(lián)電阻是降低多個(gè)操作過電壓有效方法，但不一樣操作

過電壓對并聯(lián)電阻阻值提出了不一樣要求。

?在220kV及以下電網(wǎng)中，通常更多地傾向于采取以限制切空

線過電壓為主中值電阻；

?而在500kV電網(wǎng)中，傾向于以限制合空線過電壓為主低值電

阻。

?采取當(dāng)代ZnO避雷器情況下，是否尚需裝用并聯(lián)合閘電阻，

能夠經(jīng)過驗(yàn)算決定。

?操作過電壓幅值受到許多原因影響，具備顯著統(tǒng)計(jì)性質(zhì)。在未采取避雷器

對操作過電壓幅值進(jìn)行限制情況下按操作過電壓作絕緣配合時(shí)，可采取下

表給出計(jì)算倍數(shù)。

操作過電壓的計(jì)算倍數(shù)

系饒般定電壓:「相對地?cái)\作iF

中性點(diǎn)接地方式I

(kV)電壓計(jì)算倍一

66及以下非有效接地4.0

-——---------―---

35及以下有效接地(經(jīng)小電阻“3.2

110-220有效接地13.0

?對保護(hù)操作過電壓用避雷器有以下一些特殊要求：

□有間隙避雷器火花間隙在操作過電壓下放電電壓與工須放

電電壓不一樣，而且分散性較大；

□操作過電壓下流過避雷器電流即使通常均小于雷電流，但連

續(xù)時(shí)間長，因而對閥片通流容量要求較高；

□在操作過電壓作用下，避雷落可能數(shù)次動(dòng)作，因而對閥片和

火花間隙要求都比較苛刻。

第10