【正文】 電壓為50千伏，假如電壓上升的平均陡度為50180。在波尾擊穿時(shí)，以沖擊電壓幅值作為縱坐標(biāo)，放電時(shí)間作為橫坐標(biāo)。 擊穿電壓與電壓極性無關(guān)216。 當(dāng)d不過于小時(shí)（d1cm），均勻電場(chǎng)中空氣的電氣強(qiáng)度（峰值）大致等于30kV/cm。 選擇電場(chǎng)極不均勻的極端情況典型電極來研究； 棒(尖)—板 ：電場(chǎng)分布不對(duì)稱 棒(尖)—棒(尖) ：電場(chǎng)分布對(duì)稱 這兩種氣隙擊穿電壓是不均勻氣隙擊穿電壓曲線的上下包線216。 平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)(幅值) ：棒—，棒—216。 “飽和”現(xiàn)象：和工頻電壓下類似，棒—板間隙更嚴(yán)重；216。 改善電極邊緣 電極邊緣做成弧形；盡量使其與某等位面相近216。 4) 高氣壓的采用 216。濕度增加時(shí)擊穿電壓明顯下降；電場(chǎng)不均勻，下降程度更顯著。 電子和這些氣體的分子相遇時(shí)，還易于引起分子發(fā)生極化等過程，增加能量損失，從而減弱其碰撞電離能力。這些SF6組合設(shè)備具有很多優(yōu)點(diǎn)，如可大大節(jié)省占地面積、簡(jiǎn)化運(yùn)行維護(hù)等等五、 采用的教學(xué)方法和手段教學(xué)方法：《講述法》教學(xué)手段：《投影》167。 區(qū)域D ：C區(qū)以外，擊穿時(shí)間在幾十個(gè)小時(shí)以上，甚至幾年，介質(zhì)的物理、化學(xué)性能發(fā)生不可逆的劣化A、B 區(qū)：電擊穿；C 區(qū)：熱擊穿；D 區(qū)：電化學(xué)擊穿（電老化擊穿）13) 電擊穿電擊穿理論建立在固體電介質(zhì)中發(fā)生碰撞電離基礎(chǔ)上，固體電介質(zhì)中存在少量傳導(dǎo)電子，在電場(chǎng)加速下與晶格結(jié)點(diǎn)上的原子碰撞，從而擊穿。 無關(guān)因素：擊穿電壓和介質(zhì)溫度、散熱條件、介質(zhì)厚度、頻率等因素都無關(guān)。 電導(dǎo)性老化：如果在兩電極之間的絕緣層中存在液態(tài)導(dǎo)電物質(zhì)(例如水)，當(dāng)該處場(chǎng)強(qiáng)超過某定值時(shí)，該液體會(huì)沿電場(chǎng)方向逐漸深入到絕緣層中，形成近似樹枝狀的痕跡，稱作“水樹枝”。 機(jī)械負(fù)荷：出現(xiàn)微觀裂縫后擊穿電壓顯著下降（零值絕緣子）。 短時(shí)耐熱性：216。2) 改進(jìn)絕緣設(shè)計(jì)：盡量使電場(chǎng)均勻；3) 改善運(yùn)行條件：保持良好的通風(fēng)散熱條件。當(dāng)電離的氣泡在電場(chǎng)中堆積成氣體通道，擊穿在此通道內(nèi)發(fā)生。 含水量液態(tài)水在油中的兩種狀態(tài)： 以分子狀態(tài)溶解于油中 以乳化狀態(tài)懸浮在油中隨著溫度的變化而相互轉(zhuǎn)化： 0~80 oc 圖82變壓器油的工頻擊穿電壓和含水量的關(guān)系%的水分，油的擊穿電壓降到干燥時(shí)的15%~30% 216。2) 電壓作用時(shí)間圖83 稍不均勻電場(chǎng)中油的伏秒特性曲線(虛線表示未經(jīng)研究過的區(qū)域) 作用時(shí)間小于毫秒級(jí)：電擊穿性質(zhì)，規(guī)律與氣體的伏秒特性相似。 液體電介質(zhì)擊穿電壓的分散性和電場(chǎng)的均勻程度有關(guān)： 工頻擊穿電壓的分散性在極不均勻電場(chǎng)中不超過5％，而在均勻電場(chǎng)中可達(dá)30~40％ 4) 溫度圖84 較均勻電場(chǎng)油工頻擊穿電壓與溫度的關(guān)系1：干燥的油 2：受潮的油工頻電壓作用下：216。216。216。4) 極間障216。三、 教學(xué)難點(diǎn)測(cè)試中的抗干擾措施。 離線：在離線的監(jiān)測(cè)和診斷時(shí)，要求被試設(shè)備退出運(yùn)行狀態(tài)，通常是周期性間斷地施行，試驗(yàn)周期由電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程（DL/T 596）規(guī)定。30. 絕緣電阻和泄漏電流的測(cè)量1) 測(cè)量絕緣電阻與吸收比的工作原理雙層介質(zhì)模型的電流－時(shí)間特性 圖91 雙層介質(zhì)等值電路圖 圖92 吸收和泄漏電流及絕緣電阻的變化曲線 （91） （92） （93）定義吸收比K ：加壓60秒時(shí)的絕緣電阻與15秒時(shí)電阻之比值： （94）定義極化指數(shù)P ：為加壓10分鐘時(shí)的絕緣電阻與1分鐘時(shí)電阻之比值絕緣狀態(tài)的判定：若絕緣內(nèi)部有集中性導(dǎo)電通道，或絕緣嚴(yán)重受潮，則電阻R1 、R2會(huì)顯著降低，泄漏電流大大增加，時(shí)間常數(shù)t 大為減小，吸收電流迅速衰減。現(xiàn)場(chǎng)仍較多采用帶有手搖直流發(fā)電機(jī)的兆歐表，俗稱搖表；兆歐表的電壓：500、1000、2500、5000V等兆歐表選擇：根據(jù)設(shè)備電壓等級(jí)的不同，選用不同電壓的兆歐表。 電橋平衡：檢流計(jì)G 檢零；216。)，測(cè)得第二次的數(shù)值tgd2和Cx178。以電力變壓器為例，當(dāng)大修而全部更換繞組后，按出廠試驗(yàn)電壓值進(jìn)行試驗(yàn)。適用于≤220kV以下的電力設(shè)備。兩次測(cè)量法：第一次測(cè)得tgd1和Cx162。 低壓臂：處在橋箱體內(nèi)的可調(diào)無感電阻R3，以Z3來代表；無感電阻R4和可調(diào)電容C4的并聯(lián)，以Z4來代表；216。2) 測(cè)量絕緣電阻與吸收比的方法測(cè)量儀表216。由于可連續(xù)監(jiān)測(cè)，除測(cè)定絕緣特性的數(shù)值外，還可分析特性隨時(shí)間的變化趨勢(shì)，從而顯著提高了其判斷的準(zhǔn)確性。 包含的種類：交流耐壓試驗(yàn)、直流耐壓試驗(yàn)、雷電沖擊耐壓試驗(yàn)及操作沖擊耐壓試驗(yàn)。五、 采用的教學(xué)方法和手段教學(xué)方法：《講述法》教學(xué)手段：《投影》167。216。216。216。 油的純凈程度較高時(shí) 改善電場(chǎng)的均勻程度能使工頻或直流電壓下的擊穿電壓明顯提高；216。油吸收、溶解一定量的氣體：與溫度、壓力和化學(xué)成分。18) 非純凈液體電介質(zhì)的小橋擊穿理論機(jī)理：液體中的雜質(zhì)在電場(chǎng)力的作用下，在電場(chǎng)方向定向，并逐漸沿電力線方向排列成雜質(zhì)的“小橋”，由于水和纖維的介電常數(shù)分別為81和6 — 7， — ，從而這些雜質(zhì)容易極化并在電場(chǎng)方向定向排列成“小橋”；當(dāng)“小橋”貫通兩電極時(shí)，沿“小橋”出現(xiàn)較大的泄漏電流；泄漏電流逐漸加熱“小橋”通道，使水分汽化、液體分解產(chǎn)生氣體，在小橋周圍形成一連串氣泡；由于氣泡中的場(chǎng)強(qiáng)大于液體中場(chǎng)點(diǎn)，而氣體通常較液體容易擊穿，導(dǎo)致氣泡電離擊穿；最終導(dǎo)致兩電極之間擊穿。 在極不均勻電場(chǎng)中變壓器油的擊穿過程，首先在尖電極附近開始電離，有一個(gè)電離開始階段，然后是流注發(fā)展階段，流注是分級(jí)地向另一電極發(fā)展，后一級(jí)在前一級(jí)通道的基礎(chǔ)上發(fā)展，放電通道會(huì)出現(xiàn)分枝，最后流注通道貫通整個(gè)間隙，即貫通間隙的階段與長空氣間隙的放電過程很相似 17) 純凈液體電介質(zhì)的氣泡擊穿理論機(jī)理：串聯(lián)介質(zhì)中，場(chǎng)強(qiáng)的分布與介質(zhì)的介電常數(shù)成反比。一般而言，非極性電介質(zhì)吸濕性低，極性電介質(zhì)吸濕性較強(qiáng) 4) 化學(xué)性能及抗生物性化學(xué)性能指材料的化學(xué)穩(wěn)定性如耐腐蝕性氣體、液體溶劑等；抗生物性指材料抗霉菌、昆蟲的性能，在濕熱地區(qū)尤為重要。 壽命：在一定溫度下，電介質(zhì)不產(chǎn)生熱損壞的時(shí)間。 積累效應(yīng)：局部損傷積累－注意沖擊或工頻試驗(yàn)次數(shù)；216。氣隙或氣泡的電離，通過上述綜合效應(yīng)，會(huì)造成鄰近絕緣物的分解、破壞(表現(xiàn)為變酥、炭化等形式)，并沿電場(chǎng)方向逐漸向絕緣層深處發(fā)展，在有機(jī)絕緣材料中會(huì)呈樹枝狀發(fā)展，稱作“電樹枝”。 累積效應(yīng)：在極不均勻電場(chǎng)及沖擊電壓作用下，介質(zhì)有明顯的不完全擊穿現(xiàn)象，導(dǎo)致絕緣性能逐漸下降，稱為累積效應(yīng)。顯然這兩個(gè)區(qū)域內(nèi)的擊穿都具有電擊穿的性質(zhì)；216。n 工程上已得到采用的是六氟化硫（SF6）。 含有鹵族元素，氣體具有很強(qiáng)的電負(fù)性，氣體分子容易和電子結(jié)合成為負(fù)離子，削弱電子的碰撞電離能力，同時(shí)又加強(qiáng)復(fù)合過程；216。216。 216。 增大電極曲率半徑 減小表面場(chǎng)強(qiáng)。 極性效應(yīng)：正極性下50％擊穿電壓比負(fù)極性下低，所以也更危險(xiǎn)；216。 擊穿在棒的極性為正、電壓達(dá)到幅值時(shí)發(fā)生；216。球—球間隙極性效應(yīng)：當(dāng)d＞D/4，大地對(duì)電場(chǎng)的畸變作用使間隙電場(chǎng)分布不對(duì)稱：電場(chǎng)最強(qiáng)的電極為負(fù)極性時(shí)的擊穿電壓略低于正極性時(shí)的數(shù)值 電場(chǎng)均勻程度影響：同一間隙距離下，球電極直徑越大，擊穿電壓也越高 照射效應(yīng)：增大氣隙中出現(xiàn)有效電子的概率，減小擊穿電壓的分散性20. 不均勻電場(chǎng)氣隙的擊穿電壓1) 總的特點(diǎn)216。 空氣相對(duì)密度。 空氣密度修正系數(shù)kd （52）216。電壓較低時(shí)，擊穿發(fā)生在波尾。 非持續(xù)作用電壓 包括操作沖擊電壓和雷電仲擊電壓。216。五、 采用的教學(xué)方法和手段教學(xué)方法：《講述法》教學(xué)手段：《動(dòng)畫和掛圖投影》167。氣體放電過程中的光、聲、熱等效應(yīng)以及化學(xué)反應(yīng)等都能引起能量損失。 棒—板間隙中空間電荷對(duì)外電場(chǎng)的畸變作用Eex—外電場(chǎng) Esp—空間電荷的電場(chǎng)12. 長間隙擊穿過程中的先導(dǎo)放電正棒—負(fù)板間隙中先導(dǎo)通道的發(fā)展（ａ）先導(dǎo)和其頭部的流注ｋｍ；（ｂ）流注頭部電子崩的形成；（ｃ）ｋｍ由流注轉(zhuǎn)變?yōu)橄葘?dǎo)和形成流注ｍｎ；（ｄ）流注頭部電子崩的形成；間隙距離較長時(shí)(如棒—板間隙還離大于1米時(shí))，在流注通道還不足于貫通整個(gè)間隙的電壓下，仍可能發(fā)展起擊穿過程。流注（3） 流注理論的適用范圍流注理論可以解釋場(chǎng)遜理論不能說明的Pd很大時(shí)的放電現(xiàn)象。 負(fù)流注：當(dāng)外施電壓比擊穿電壓高，主電子崩不需經(jīng)過整個(gè)間隙，其頭部電離程度已足于形成流注。 正流注：當(dāng)外施電壓達(dá)到擊穿電壓時(shí)，電子崩走完整個(gè)間隙后，頭部空間電荷密度很大，大大加強(qiáng)了后部的電場(chǎng)，并向周圍放射出大量光子，這些光子引起了空間光電離，形成二次電子崩，二次電子崩匯入主電子崩形成正、負(fù)帶電質(zhì)點(diǎn)構(gòu)成的等離子體——流注，并由正電極向負(fù)電極發(fā)展。表面電離系數(shù)γ：每個(gè)正離子碰幢陰極表面平均釋放出的自由電子數(shù)。 強(qiáng)場(chǎng)放射（冷放射） 當(dāng)陰極附近所加外電場(chǎng)足夠強(qiáng)時(shí)，使陰極放射出電子。 高溫下高能熱輻射光子引起的光電離。第 4 講 《氣體放電的物理過程》一、 教學(xué)目標(biāo)9. 掌握氣體中帶電質(zhì)點(diǎn)的產(chǎn)生中四種電離形式的機(jī)理和帶電質(zhì)點(diǎn)消失的機(jī)理。4) 討論介質(zhì)損耗的意義n 設(shè)計(jì)絕緣結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)注意到絕緣材料的tgd 值。結(jié)構(gòu)緊密的不含雜質(zhì)的離子晶體，如云母，其tgd 主要是由電導(dǎo)引起，tgd 極小，且云母的電氣強(qiáng)度高，耐熱性能好，耐局部放電性能也好，故云母是優(yōu)良的絕緣材料，在高頻下也可使用。根據(jù)其結(jié)構(gòu)，可分為分子式結(jié)構(gòu)、離子式結(jié)構(gòu)、不均勻結(jié)構(gòu)和強(qiáng)極性介質(zhì)4類。圖211松香油的tgd 與溫度的關(guān)系 圖212極性電介質(zhì)中的損耗與頻率的關(guān)系圖211表示松香油的tgd 與溫度的關(guān)系。n 液體電介質(zhì)中的損耗216。所以常用氣體(如空氣，N2；C02，SF6等）作為標(biāo)準(zhǔn)電容器的介質(zhì)。但由于絕緣的tgd 一般很小，1+tg2d 187。電源提供的視在功率為： (27)由圖26（c）所示的功率三角形可見，介質(zhì)損耗為： (28)用介質(zhì)損耗P來表示介質(zhì)品質(zhì)好壞是不方便的 P值與試驗(yàn)電壓的平方和電源頻率成正比，與試品尺寸、放置位置有關(guān)，不同試品之間難以進(jìn)行比較。 電導(dǎo)引起的損耗 在直流電壓下，由于無周期性極化過程，因此，當(dāng)外施電壓低于發(fā)生局部放電電壓時(shí)，介質(zhì)中損耗仍由電導(dǎo)引起，此時(shí)用絕緣電阻這一物理量就足以表達(dá)，216。受潮時(shí)；2 190。采取使介質(zhì)表面洗凈、光潔、烘干、或表面涂以石蠟、絕緣漆、有機(jī)硅等措施，可以降低介質(zhì)表面電導(dǎo)。極性和強(qiáng)極性液體介質(zhì)，其分解作用很強(qiáng)，離子數(shù)多，電導(dǎo)很大；一般情況下，不能作絕緣材料。5180。其中：216。當(dāng)介質(zhì)中出現(xiàn)自由電子構(gòu)成的電子電流時(shí)，表明介質(zhì)即將擊穿或已擊穿，此時(shí)介質(zhì)不能再作絕緣體，這時(shí)絕緣電阻值將急劇下降。： (21)這個(gè)電阻值包括了絕緣介質(zhì)的體積絕緣電阻和表面絕緣電阻 (22)式中 R1——體積絕緣電阻； R2——表面絕緣電阻。因而任何電介質(zhì)都具有電導(dǎo)。3. 材料的介質(zhì)損耗與極化形式有關(guān)，而介質(zhì)損耗是影響絕緣劣化和熱擊穿的一個(gè)重要因數(shù)。 幾種電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)和電導(dǎo)率材料類別名稱相對(duì)介電常數(shù)er（工頻，20℃）電導(dǎo)率（20℃，W23) 固體介質(zhì)的的介電常數(shù)216。3. 電介質(zhì)的介電常數(shù)1) 氣體介質(zhì)的介電常數(shù)由于密度很小，也即單位體積內(nèi)所含分子的數(shù)目很少，所以不論是非極性氣體還是極性氣體，其均很小，在工程上可近似地認(rèn)為其等=1。假如外加電壓頻率高，因電荷來不及動(dòng)作而無此極化。設(shè)C1 C2，G1G2：t = 0時(shí)，U1U2 ；t 174。在高壓設(shè)備中常應(yīng)用多種介質(zhì)絕緣，如電纜、電容器、電機(jī)和變壓器繞組等，兩層介質(zhì)中常夾有油層、膠層等，這時(shí)在介質(zhì)的分界面上產(chǎn)生“夾層極化”現(xiàn)象。 極化所需時(shí)間較長，為1010~102 s。其中以第一種因素影響較大，所以其一般具有正的溫度系數(shù)。2) 離子式位移極化固體有機(jī)化合物多屬離子式結(jié)構(gòu)，如云母、陶瓷、玻璃等材料。2. 極化的形式極化的類型很多，基本形式有以下四種：1) 電子式位移極化任何介質(zhì)都是由原子組成，原子為帶正電荷的原子核和帶負(fù)電荷的外層電子組成，其電荷量相等，且正負(fù)電荷作用中心重合，對(duì)外不顯電性。190。 抽成真空，然后在極板上施加直流電壓U。第十八講 《輸電線路的防雷保護(hù)》167。第十講 《電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)（2）》 167。第二講 《電介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗特性（2）》 167。第五講 《氣隙的擊穿特性（1）》 167。第十三講 《實(shí)驗(yàn)三：沖擊高壓放電》 167。第 1 講 《電介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗特性（1）》一、 教學(xué)目標(biāo)1. 了解電介質(zhì)介電常數(shù)的物理意義；2. 掌握電介質(zhì)極化的基本形式和極化特性；3. 掌握電介質(zhì)極化的等值電路；4. 了解相對(duì)介電常數(shù)在工程應(yīng)用上的意義。平行平板電容器在真空中的電容量為 (11)式中 A190。190。 電子式位移極化有以下特點(diǎn)：216。離子式位移極化有如下特點(diǎn)：216。例如蓖麻油、氯化聯(lián)苯、橡膠、膠木、纖維素等均是常用的極性絕緣材料。216。在圖中，每層介質(zhì)的面積及厚度均相等，外電壓為直流電壓U0：n 在合閘瞬間，兩層之間的電壓U與各層的電容成反比（突然合閘的瞬間相當(dāng)于很高頻率的電壓），即 (14)n 到達(dá)穩(wěn)定時(shí)，