【導讀】高壓電氣設備中的絕緣介質(zhì)有氣體、液體、固體以及其它復合介質(zhì)。由于氣體絕緣介質(zhì)不。氣體擊穿過程的理論研究雖然還不完善，但是相對于其他幾種絕緣材料來說最為完整。此，高電壓絕緣的論述一般都由氣體絕緣開始。氣體放電是對氣體中流通電流的各種形式統(tǒng)稱。正常狀態(tài)下氣體的電導很小，空氣還是性能優(yōu)良的絕緣體；電離是指電子脫離原子核的束縛而形成自由電子和正離子的過程。常溫下，氣體分子發(fā)生熱電離的概率極小。光電離當滿足以下條件時，產(chǎn)生光電離。原子或分子在激勵態(tài)再獲得能量而發(fā)生電離稱為分級電離。極運動時就會引起碰撞電離，電子流被稱為電子崩。前述已知，只有電子崩過程是不會發(fā)生自持放電的。二次電子崩不斷匯入初崩通道的過程稱為流注。電暈放電引起的光、聲、熱等效應使空氣發(fā)生化學反應，都會消耗一定的能量。電暈放電還會產(chǎn)生可聞噪聲，并有可能超出環(huán)境保護所容許的標準。在電暈放電時，空間電荷對放電的影響已得到關注。

　　

【正文】 端的折射、反射 、反射 圖 末端開路時波的折、反射 、反射 、反射 集中參數(shù)等效電路（彼得遜法則） 波的多次折射、反射 作業(yè)布置： 審批： 小結： 傳播的物理概念和波動方程解 波速、波阻抗、前行波和反行波 線路末端的折射、反射 波的多次折射、反射 后記： 周次： 時間： 課題： 波在多導線系統(tǒng)中的傳播 波在傳播中的衰減與畸變 繞組中的 波過程 課時： 2 課時 教學目標： 了解波在多導線系統(tǒng)中的傳播過程 掌握波在傳播中衰減與畸變的影響 掌握繞組中波傳播過程 重點、難點：波在傳播中衰減與畸變的影響 教具：教材 粉筆 教學方法：講授法 時間分配：回顧 10 分鐘 授課 65 分鐘 小結 10 分鐘 作業(yè)布置 5 分鐘 教學過程： 波在多導線系統(tǒng)中的傳播 實際輸電線路大部份是多導線的。這時波在平行多導線系統(tǒng)中傳播，將產(chǎn)生相互耦合作用。 圖 712 多導線系統(tǒng)的耦合作用 導線之間的耦合系數(shù)越大，其電位差越小，這對線路防雷是有利的。避雷線與導線之間的絕緣是否閃絡，與彼此之間的耦合系數(shù)關系很大。 波在傳播中的衰減與畸變 波在實際線路中傳播，總會發(fā)生程度不同的衰減和變形。 線路電阻和絕緣電導的影響 任意波形的電磁波可以分解成為不同頻率的分量，因為各種頻率下的電阻不同，波的衰減程度不同，所以也會引起波傳播過程中的變形。 沖擊電 暈的影響 在電網(wǎng)中，線路參數(shù)隨頻率而變的特性也會引起行波的畸變。此外，在過電壓作用下導線上出現(xiàn)電暈將是引起行波衰減和變形的主要因素。 圖 724 電暈引起的行波衰減和變形圖 利用沖擊電暈會使行波衰減和變形的特性，設置進線保護段作為變電所防雷保護的一個主要保護措施。 變壓器繞組中的波過程 在雷電或操作沖擊電壓作用下，變壓器繞組的主絕緣和縱絕緣可能受到很高的過電壓而損壞。這種在沖擊電壓作用下產(chǎn)生的過電壓，主要由繞組內(nèi)部的電磁振蕩過程 和繞組之間的靜電感應、電磁感應過程所引起。這兩個過程統(tǒng)稱為變壓器繞組的波過程。主要內(nèi)容包括 : 繞組各點的電位并非同時達到最大值。繞組末端接地時，最高電位出現(xiàn)在繞組首端附近，其值可達 。末端不接地時，最高電位出現(xiàn)在繞組末端，其值可達 U0。由于存在損耗，實際最高電位低于上述數(shù)值。振蕩過程中，繞組各點的電位梯度也會變化。 三相變壓器繞組波過程的規(guī)律同單相變壓器繞組基本相同，只是隨 三相繞組的接線方式和單相、兩相或三相進波的不同有所差異，分以下三種情況說明。 (1)中性點接地星形聯(lián)結 (Y0) (2)三角形聯(lián)結 (△ ) (3)變壓器繞組之間的波過程 當沖擊電壓波侵入變壓器某一繞組時，可在變壓器的其他繞組上出現(xiàn)很高的感應過電壓，這就是變壓器繞組之間的波過程。 旋轉電機繞組中的波過程 旋轉電機包括發(fā)電機、同步調(diào)相機和大型電動機等 ,其與電網(wǎng)的連接方式有通過變壓器與電網(wǎng)相連和直接與電 網(wǎng)相連兩種。 電機繞組就可以用波阻抗和波速的概念來表征波過程規(guī)律。 作業(yè)布置： 審批： 小結： 波在多導線系統(tǒng)中的傳播過程 波在傳播中衰減與畸變的影響 繞組中波傳播過程 后記： 周次： 時間： 課題： 雷電放電和雷電過電壓 課時： 2 課時 教學目標： 了解雷云的形成 掌握雷電放電過程 掌握雷電過電壓的形成 重點、難點：雷電過電壓的形成 教具：教材 粉筆 教學方法：講授法 時間分配：回顧 10 分鐘 授課 65 分鐘 小結 10 分鐘 作業(yè)布置 5 分鐘 教學過程： 雷電放電和雷電過電壓 雷云的形成 能產(chǎn)生雷電的帶電云層稱為雷云 雷云的形成主要是含水汽的空氣的熱對流效應。太陽的熱輻射使地面部分水分化為蒸汽，含水蒸汽的空氣受到熾熱的地面烘烤而上升，會產(chǎn)生向上的熱氣流。熱氣流每上升 10km，溫度下降約 10℃，熱氣流與高空冷空氣相遇形成雨滴、冰雹等水成物，水成物在地球靜電場的作用下被極化，形成熱雷云。 強氣流將云中的水滴吹裂時，較大的殘滴帶正電，較小的水珠帶 負電，小水珠被氣流帶走，于是云的各部分帶有不同的電荷，這是水滴破裂效應。 水在結冰時，冰粒會帶正電，沒有結冰的被風吹走小水珠將帶負電，這是水滴結冰效應 最后形成帶正電的云粒子在云的上部，而帶負電的水成物在云的下部，或者帶負電的水成物以雨或雹的形式下降到地面。當上面所講的帶電云層一經(jīng)形成，就形成雷云空間電場。 雷電放電過 雷電放電就其本質(zhì)而言是一種超長氣隙的火花放電。 第一次主放電 箭狀先導 第三次主放電 雷電參數(shù) 阻抗 (a)雙指數(shù)波 (b)斜角波 (c)半余弦 雷電過電壓的形成 雷擊地面由先導放電轉變?yōu)橹鞣烹姷倪^程可以用一根 已充當?shù)拇怪睂Ь€突然與被擊物體接通來模擬。 由于雷云對地放電過程中，放電通道周圍空間電磁場的急劇變化，會在附近線路的導線上產(chǎn)生過 電壓。 作業(yè)布置： 審批： 小結： 雷云的形成 雷電放電過程 雷電過電壓的形成 后記： 周次： 時間： 課題： 防雷保護設備 課時： 2 課時 教學目標： 掌握避雷針防雷原理及保護范圍 掌握避雷線防雷原理及保護范圍 掌握避雷器工作原理及常用種類 重點、難點：防雷原理及保護范圍 教具：教材 粉筆 教學方法：講授法 時間分配：回顧 10 分鐘 授課 65 分鐘 小結 10 分鐘 作業(yè)布置 5 分鐘 教學過程： 防雷保護設備 避雷針防雷原理及保護范圍 1 . 避雷針防雷原理 避雷針是明顯高出被保護物體的金屬支柱，其針頭采用圓鋼或鋼管制成，其作用是吸引雷電擊于自身，并將雷電流迅速泄入大地，從而使被保護物體免遭直接雷擊。 2. 避雷針的保護范圍 （ 1） 單支避雷針 （ 2） 兩支等高避雷線 (3)兩支不等高避雷針 (4)多支等高避雷針 避雷線防雷原理及保護范圍 避雷線，通常又稱架空 地線。避雷線的防雷原理與避雷針相同，主要用于輸電線路的保護，也可用來保護發(fā)電廠和變電所，近年來許多國家采用避雷線保護 500kV 大型超高壓變電所。 （ 1） 單根避雷線的保護 （ 2） 雙避雷線的保護 （ 3） 保護角 保護角是指避雷線和外側導線的連線與避雷線的垂線之間的夾角。保護角愈小，避雷線就愈圖 89 兩支不等高避雷針的保護范圍 89 811 812 可靠地保護導線免遭雷擊。一般α =20176?！?0176。，這時即認為導線已處于避雷線的保護范圍之內(nèi)。 避雷器工作原理及常用種類 避雷器的常用類型有：保護間隙、排氣式避雷器（常稱管型避雷器）、閥式避雷器和金屬氧化物避雷器（常 稱氧化鋅避雷器）四種。 保護間隙與被保護絕緣并聯(lián)，它的擊穿電壓比后者低，使過電壓波被限制到保護間隙 F 的擊穿電壓 U。 它實質(zhì)上是一只具有較強滅弧能力的保護間隙，其基本元件為裝在消弧管內(nèi)的火花間隙，在安裝時再串接一只外火花間隙。 應用范圍：僅安裝在輸電線路上絕緣比較薄弱的地方和用于變電所、發(fā)電廠的進線段保護中。 閥式避雷器是由裝在密封瓷套中的多組火花間隙和多組非線性電阻閥片串聯(lián)組成。它分普通型和磁吹型兩大類。 金屬氧化物避雷器 (MOA)出現(xiàn)于 20 世紀 70 年代，因其性能比碳化硅避雷器更好，現(xiàn)在已在全世界得到廣泛應用。 金屬氧化物避雷器的結構非常簡單，僅由相應數(shù)量的氧化鋅閥片密封在瓷套內(nèi)組成，所以也稱氧化鋅避雷器。 作業(yè)布置： 審批： 小結： 避雷針防雷原理及保護范圍 避雷線防雷原理及保護范圍 避雷器工作原理及常用種類 后記： 周次： 時間： 課題： 電力系統(tǒng)防雷保護（一） 課時： 2 課時 教學目標： 掌握輸電線路的防雷保護 重點、難點：輸電線路的防雷保護 教具：教材 粉筆 教學方法：講授法 時間 分配：回顧 10 分鐘 授課 65 分鐘 小結 10 分鐘 作業(yè)布置 5 分鐘 教學過程： 輸電線路的防雷保護 在整個電力系統(tǒng)的防雷中，輸電線路的防雷問題最為突出。這是因為輸電線路綿延數(shù)千里、地處曠野、又往往是周邊地面上最為高聳的物體，因此極易遭受雷擊。 輸電線路防雷性能的優(yōu)劣，工程中主要用耐雷水平和雷擊跳閘率兩個指標來衡量。所謂耐雷水平，是指雷擊線路絕緣不發(fā)生閃絡的最大雷電流幅值（單位為 kA）。 雷擊線路附近地面時，在線路的導線上 會產(chǎn)生感應雷過電壓，由于雷擊地面時雷擊點的自然接地電阻較大，雷電流幅值 I 一般不超過 100kA。 實測證明，感應過電壓一般不超過 300400kV，對 35kV 及以下水泥桿線路會引起一定的閃絡事故；對 110kV 及以上的線路，由于絕緣水平較高，所以一般不會引起閃絡事故。 感應雷過電壓同時存在于三相導線，故相間不存在電位差，只能引起對地閃絡，如果二相或三相同時對地閃絡即形成相間閃絡事故。 ①雷擊桿塔塔頂；②雷擊避雷線檔距中央；③雷電繞過避雷線擊于導線 （ 1） 雷擊桿塔塔頂時的耐雷水平 運行 經(jīng)驗表明，雷擊桿塔的次數(shù)與避雷線的根數(shù)和經(jīng)過地區(qū)的地形有關，雷擊桿塔次數(shù)與雷擊線路總次數(shù)的比值稱為擊桿率 g。 雷擊塔頂前，雷電通道的負電荷在桿塔及架空地線上產(chǎn)生感應正電荷；當雷擊塔頂時，雷通道中的負電荷與桿塔及架空地線上的正感應電荷迅速中和形成雷電流。 （ 2）雷擊避雷線檔距中央 （ 3）雷電繞擊于導線時的耐雷水平 裝設避雷線的線路仍然有雷繞過避雷線而擊于導線的可能性，雖然繞擊的概率很小，但一旦出現(xiàn)此情況，則往往會引起線路絕緣子的閃絡。 3. 輸電線路的雷擊跳閘率 4. 輸電線路的防雷措施 （ 1）輸電線路的防雷措施 主要做好以下“四道防線： 防止輸電線路導線遭受直擊雷； 防止輸電線路受雷擊后絕緣發(fā)生閃絡； 防止雷擊閃絡后建立穩(wěn)定的工頻電?。? 防止工頻電弧后引起中斷電力供應。 （ 2） 主要保護措施： （ 1） 架設避雷線 （ 2） 降低桿塔接地電阻 （ 3） 架設耦合地線 （ 4） 采用不平衡絕緣方式 （ 5） 采用中性點非有效接地方式 （ 6） 裝設避雷器 （ 7） 加強絕緣 （ 8） 裝設自動重合閘 作業(yè)布置： 審批： 小結：掌握輸電線路的防雷保護 后記： 周次： 時間： 課題： 電力系統(tǒng)防雷保護（二） 課時： 2 課時 教學目標： 掌握發(fā)電廠和變電所的防雷保護 重點、難點：發(fā)電廠和變電所 的防雷保護 教具：教材 粉筆 教學方法：講授法 時間分配：回顧 10 分鐘 授課 65 分鐘 小結 10 分鐘 作業(yè)布置 5 分鐘 教學過程： 電力系統(tǒng)防雷保護 發(fā)電廠和變電所的防雷保護 發(fā)電廠和變電所是電力系統(tǒng)的樞紐，設備相對集中，一旦發(fā)生雷害事故，往往導致發(fā)電機、變壓器等重要電氣設備的損壞，更換和修復困難，并造成大面積停電，嚴重影響國民經(jīng)濟和人民生活。因此，發(fā)電廠和變電所的防雷保護要求十分可靠。 變電所中出現(xiàn)的雷電過電壓的兩個來源： 雷過電壓的防護 直擊雷防護的措施主要是裝設避雷針或避雷線，使被保護設備處于避雷針或避雷線的保護范圍之內(nèi)，同時還必須防止雷擊避雷針或避雷線時引起與被保護物的反擊事故。 2. 侵入波過電壓的防護 變電所中限制雷電侵入波過電壓的主要措施是裝設避雷器。如果三臺避雷器分別直接連接在變壓器的三個出線套管端部，只要避雷器的沖擊放電電壓和殘壓低于變壓器的沖擊絕緣水平，變壓器就得到可靠的保護。 3. 變電所的進線段保護 保證在靠近變電所一段不長 (一般 l～ 2km)的線路上不出現(xiàn)繞擊或反擊。對于那些未沿全線架設避雷線的 35kV 及以下線路來 說，首先在靠近變電所 (l～ 2km)線段上加裝避雷線，使之成為進線段；對于全線有避雷線的 110km 及以上的線路，將靠近變電所的一段長 2km 的