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高电压教案

第一篇：高电压教案1、小桥理论：工程用液体电介质中含有气体、水分和聚合物等杂质，这些杂质的介电常数和电导与油本身的响应参数不相同，这就必然会在这些杂质附近造成局部强电场。在电场力的作用下，这些杂质很容易沿电场方向极化定向，并排列称杂质小桥，如果杂质小桥贯穿于两电极之间，由于组成小桥的纤维及水分的电导较大，发热增加，促使水分汽化，形成气泡小桥连通两级，导致油的击穿。即使杂质小桥尚未贯通两级，但在各段杂质小桥的端头，其电场强度也会增大很多，使该处的油发生电离而分解出气体，使小桥中气泡增多，促使电离过程增强，最终也将出现气泡小桥连通两级而使油击穿。由于这种击穿依赖于小桥的形成，所以也称此为解释变压器油热击穿的所谓小桥理论。2、采用极间障：在油间隙中也可以设置极间障来提高油隙的击穿电压。用电工厚纸板或胶布层压板做成，形状可以使平板或圆通，厚度通常为2~7mm。作用：阻隔杂质小桥的形成；在不均匀电场中利用极间障一侧所聚集的均匀分布的空间电荷使极间障另一侧油隙中的电场变得比较均匀，从而提高油隙的击穿电压。2、提高气隙击穿电压的方法：改善电场分布；采用绝缘屏障；采用高气压；采用高抗电强度的气体；采用高真空。在气隙中放置形状适当、位置合适、能有效阻拦带电粒子运动的绝缘屏障能有效地提高气隙的击穿电压。在棒板间隙中放置一块与电场力线相垂直的薄片固体绝缘屏障，则棒极附近由电晕放电产生的与棒极同号的空间电荷在向板极方向运动中即被屏障所阻拦而聚集其上，并由于同性电荷之间的相斥力使其比较均匀地分布在屏障上，这些空间电荷削弱了棒极与屏障间的电场，提高了其抗电强度，这时虽然屏障与板极之间的电场强度增大了，但其间的电场已变得接近于两平行板间的均匀电场，因此提高了其抗电强度，使整个气隙的击穿电压得到提高。带有绝缘屏障的气隙的击穿电压与屏障的位置有很大关系。屏障与棒极距离等于气隙距离的1/5-1/6时击穿电压提高得最多。当棒极为正时可达无屏障时的2~3倍，但棒极为负时只能略微提高气隙的击穿电压，而且棒极为负时屏障远离棒极，击穿电压反而会比无屏障时还要低。由于聚集在屏障上的负离子一方面使部分电场变得均匀，聚集状态的负离子形成的空间电荷又有加强与板极间电场的作用，而当屏障离棒极较远时，后一种作用占优势的缘故。屏障在均匀或稍不均匀电场的场合就难以发挥作用了。3、正极性负极性：极不均匀电场中的放电存在着明显的极性效应。当棒极为正极性时，在电场强度最大的棒极附近首先形成电子崩，电子崩的电子迅速进入棒极，留下来的正空间电荷则削弱棒极附近的电场，从而使电晕起始电压有所提高，然而正空间电荷却加强了正离子外部空间的电场，当电压进一步提高，随着电晕放电区域的扩展，强电场区亦将逐渐向板极方向推进，与板极之间的电场进一步加强，一些电子崩形成流注，并向间隙深处迅速发展。因此，棒板间隙的正极性击穿电压较低，而其电晕起始电压相对较高。当棒极为负极性时，这是电子崩将由棒极表面出发向外发展，电子崩中电子向板极运动，直流在棒极附近的争空间电荷虽然加强了棒极表面附近的电场，但却削弱了外面空间朝向板极方向的电场，使电晕区不易向外扩展，放电发展比较困难，因此棒板间隙的击穿电压较高。然而，由于正空间电荷加强了棒极表面附近的电场，所以棒板间隙的电晕起始电压相对较低。4、11-6公式解释：取变压器的冲击耐压强度为Uj，可求出避雷器与变压器的最大允许电气距离，即避雷器的保护距离lm为Lm=Uj-U5/2a’a’=a/v,a’是电压沿导线升高的空间陡度。作用在变压器上的电压为入射电压与反射电压之和，即uT(t)=2at，其陡度为2a。变压器上的最大电压将比避雷器的放电电压高出一个ΔU=2al/v。避雷器至变压器的最大允许电气距离lm决定于来波陡度a’，同时也与避雷器的残压U5有关，如果流经避雷器的雷电流过大，则残压过高，将对电气设备造成危害，因此，变电站的防雷要求限制侵入波的陡度a’，同时还必须限制流进避雷器的雷电流幅值。第一章电介质的基本电气特性1、绝缘材料：即在高电压工程中所用的各种电介质，又称绝缘介质。绝缘的作用：是将不同电位的导体以及导体与地之间分隔开来，从而保持各自的电位。2、电介质的基本电气特性：极化特性，电导特性，损耗特性，击穿特性。它们的基本参数分别是相对介电常数ε，电导率γ，介质损耗因数tgδ，击穿电场强度Eb。3、电介质的极化：在外电场的作用下，电介质中的正、负电荷将沿着电场方向作有限的位移或者转向，从而形成电矩的现象。4、极化的基本形式：电子式极化，离子式极化，偶极子式极化，空间电荷极化，夹层极化。5、吸收现象：直流电压U加在固体电介质时，通过电介质中的电流将随着时间而衰减，最终达到某一稳定值的现象。6、电介质的电导是离子式电导，其电导随着温度的上升而上升；金属的电导是电子式电导