高电压技术期末复习资料

1、平均自由行程长度影响因素：半径、温度、气压

kTe2rp碰撞电离：受的影响，进而受半径、温度、气压影响

自由电子是碰撞电离的主导因素 光电离 热电离 阴极表面电离

正离子碰撞阴极表面（动能大于2倍逸出功）

2、电离（需满足外界能量大于电离能）

3、负离子的形成

附着过程：有时电子和气体分子碰撞非但没有电离出新电子，反而是碰撞电子附着分子，形成了负离子

负离子作用：负离子的形成并没有使气体中带电粒子数改变，但却能使自由电子数减少，因此对气体放电的发展起抑制作用 为什么SF6比空气易电离

空气中的氧气和水汽分子对电子都有一定的亲合性，但还不是太强；而SF6对电子具有很强的亲合力，其电气强度远大于一般气体，被称为高电气强度气体 4、带电质点的复合

 正离子和负离子或电子相遇，发生电荷的传递而互相中和、还原为分子的

过程

 在带电质点的复合过程中会发生光辐射，这种光辐射在一定条件下又可能成为导致电离的因素

 正、负离子间的复合概率要比离子和电子间的复合概率大得多。通常放电过程中离子间的复合更为重要

 一定空间内带电质点由于复合而减少的速度决定于其浓度 （二）

1、电子崩及其过程中带电粒子分布的特点

电子崩：设外界电力因子在阴极附近产生了一个初始电子，如果空间的电场强度足够大，该电子在向阳极运动时就会引起碰撞电离，产生出一个新电子，初始电子和新电子继续向阳极运动，又会引起新的碰撞电离，产生出更多的电子，依此类推，电子数目不断增加，像雪崩似地发展，这种急剧增大的空间电子流称为电子崩

电子崩崩尾为正离子，崩尾有大量的自由电子和少量的正离子 2、电离碰撞电离系数的影响因素（公式1-11） 气体温度不变时，碰撞电离系数：

ApeBpE结论：（1）电场强度E增大时，急剧增大

（2）在气压p较大或较小时，都较小

原因：e很小（高气压）时，单位长度上的碰撞次数很多，但能引起电离的概率很小；反之，当e很大（低气压或真空）时，虽然电子很易积累到足够的动

能，但总的碰撞次数很少，因而也不大。可见在高气压和高真空的条件下，气隙都不易发生放电现象，即具有较高的电气强度。 2、图1-4 如何畸变，带电粒子的分布特点 3、公式1-7，与什么有关

0 （抵达阳极的电子数） d为极间距离

nnedn0为外界电离因子每秒钟使阴极表面发射出来的初始电子数

而途中新增加的正离子数为：

nn(ead-1)

0

（三）

1、自持放电条件

e11d2、汤逊放电过程的描述

（四）不考 （五）

为什么气隙间距较大时将会发生流注放电过程（不考流注放电过程）

答：由公式 n n 0 e 可知间隙d较大时将会导致带电离子数n增多，从而畸变外电场，使得崩头尾电场增强，内部电场减弱，使带电粒子更容易发生复合，发射出光子，产生空间光电离，产生二次电子崩，发生流注放电 （六）

1、电场不均匀系数对击穿电压、起始电压的影响

dEmax电场不均匀系数 fEav均匀电场f=1

（1）（稍不）均匀电场：起始电压=击穿电压 f>2 （2）不均匀电场：起始电压<击穿电压 电场越不均匀，击穿电压

f>4

Ub和电晕起始电压Uc的差别也就越大  极性相同时，电场越均匀，起始电压uo越大

2、极性效应（现象、原因） （1）棒为正极性时电晕起始电压

Uc比负极性时高

（2）棒为负极性时击穿电压（七）不考 第二章 （一）

Ub比正极性时高

1、稍不均匀电场的击穿特性（图2-2，能够说明原因）

（不同直径D的球隙击穿电压峰值Ub与球间距离d的关系）

（1）当d＜D/4，电场相当均匀，直流电压、工频电压及冲击电压作用下，击穿

电压都相同

（2）当d＞D/4，大地对电场的畸变作用使间隙电场分布不对称，

效应

Ub有极性

Ub略低于正极性时的数值

（4）同一间隙距离下，球电极直径越大，由于电场均匀程度增加，击穿电压Ub（3）电场最强的电极为负极性时的击穿电压

也越高 （二）不考（三）

解释气温T、气压P如何影响气体的击穿特性

气温T下降或气压P上升→空气相对密度 增大→e减小→碰撞 离条件 e i i ↓→碰撞电离系数减小→击穿电压Ub增大 空气相对密度和湿度对气隙击穿电压

EqxWUb的影响

Ub随空气相对密度δ增大而提高 大气湿度越大，气隙的击穿电压Ub也会增高

（四）

提高气体电气强度的方法

（1）改进电极形状以改善电场分布 （减小最大电场强度、改善电场分布、提

高气隙的

Ub）

（2）利用空间电荷畸变电场的作用 （细线效应）

（3）极不均匀电场中屏障的采用 （屏障拦住与电晕电极同号的空间电荷，使

得电晕电极与屏障间的空间电场强度减小，使整个气隙电场分布均匀化） （4）采用高气压（分子密度增大，提高气压减小电子的自由行程长度，不利于

分子动能的累积，削弱和抑制电离过程）

（5）采用高真空（使电子自由行程长度减小且分子密度减小，碰撞技次数减少，

也削弱和抑制了电离过程）

（6）采用高电气强度气体（直径大，附着能力强） 第三章 （一）

1、极化的几种表现形式（主要是偶极子极化及其影响因素）

极化概念：电场中有电介质时，由于电场的作用电介质内部发生变化，结果导

致电介质内部电荷分布的变化。这个过程称作极化

电介质的极化有四种基本形式：

电子位移极化、离子位移极化、偶极子极化、夹层极化 偶极子极化影响因素： （1） 电场强度 （2） 电源频率

（3） 温度（温度较高时降低，低温段随温度增加） 2、相对介电常数εr是反映电介质极化程度的物理量

εr = (Q+Q ′)/Q= ε/ε0

气体介质εr接近1，而液体和固体介质εr大多在2到6间 3、公式3-6 B电导率： AeT电介质的电导率主要受温度影响 4、介质损耗包括:

（1）电导引起的损耗 （2）极化引起的损耗 表征介质损耗的物理量：

介质损耗角： （功率因数角 的余角）

介质损耗因数：tg （如同r 一样，取决于材料的特性，而与材料尺寸无关，可以方便地表示介质的品质 ） 介质损耗的影响因素：极性？非极性？ （二）

1、液体介质的气泡击穿理论（小桥理论）

当外加电场较高时，液体介质内由于各种原因产生气泡 1）电子电流加热液体，分解出气体； 2）电极凸起处的电晕引起液体气化。

气泡r=1，小于液体的r，承担比液体更高的场强，而气体电气强度却低，因此，气泡先行电离。当电离的气泡在电场中堆积成气体通道，击穿在此通道内发生

2、液体介质中如果有水或者纤维时，导致其击穿电压降低的原因

答：由于水和纤维的εr很大→极化增强→产生电荷→电场增强→局部放电→产

生气泡→击穿电压降低

3、图3-18 为什么含水分的随温度变化的曲线会是曲线2

Ub，千伏（有效值）

604020122.5毫米-4004080120t,℃标准油杯中变压器油工频击穿电压与温度的关系

1-干燥的油； 2-受潮的油

答：曲线2为潮湿的油，当温度由0℃开始上升时，一部分水分从悬浮状态转化为害处较小的溶解状态，使击穿电压上升；但在温度超过80℃时，水开始汽化，产生气泡，引起击穿电压下降从而在60~80℃的范围内出现最大值；在0~5℃时，全部水分转为乳浊状态，导电小桥最容易形成，出现击穿电压的最小值；再降低温度，水滴冻结成冰粒，油也将逐渐凝固，使击穿电压提高。 曲线1是干燥的油，随油温升高，击穿电压略有下降 （三）

1、固体介质的击穿理论（简单描述） 电击穿理论 热击穿理论 电化学击穿

2、固体介质热击穿电压的影响因素（P63） （1）热击穿电压随周围温度的上升而下降

（2）热击穿电压并不随介质厚度成正比增加，因厚度越大，介质中心附近的热

量逸出越困难，所以固体介质的击穿场强随h的增大而降低 （3）如果介质的导热系数大，散热系数也大，则热击穿电压上升 （4）不均匀程度和介质损耗的增加，都会使热击穿电压下降 3、影响固体介质击穿电压的主要因素 （1） 电压作用时间

（2） 电场均匀程度（同时受到均匀程度和厚度的影响） （3） 温度

电击穿电压不受温度影响

热击穿电压受本身温度和外界温度影响 （4） 累积效应 （5） 受潮 第四章 （一）不考 （二）

绝缘电子吸收电流吸收比，如何判别其绝缘性能以及原因

吸收比原理：令t=15s和t=60s瞬间的两个电流值的I15 和I60比值

R60I15K1R15I60一般情况下，R60已经接近于稳态绝缘电阻值R∞

K1恒大于1，K1越大表示吸收现象越显著，绝缘性能越好。 （三）

介质损耗角正切 tg  测量的影响因素（理论不考） （1）外界电磁场的干扰 有磁场干扰和电场干扰两种

磁场干扰指外界磁场对电桥的感应所造成的干扰 电场干扰指外界带电部分通过与电桥臂的电容耦合

（减少电场干扰的措施：加设屏蔽、采用移相电源、采用倒相法） （2）温度的影响

tg的测量应尽可能在10~30℃的条件下进行

（3）试验电压的影响（5~10V） （4）电气设备电容量的影响 （5）设备表面泄漏的影响 （四）（五）不考

第五章不考 第六章 （一）

1、波传播过程的波阻抗、波速与电感、电容间的关系 波阻抗： Z

L0C0v 波速：

1L0C02、电压波与电流波的符号规定

3、电压波与电流波的关系

 电压波与电流波通过波阻抗Z相互联系  电压波符号只与地电容电荷的符号有关  电流波符号由电荷符号和运动方向决定 4、波阻抗Z与电阻R的区别

（1）波阻抗只是一个比例常数，完全没有长度的概念，线路长度的大小并不影响波阻抗Z的数值；而一条长线的电阻是与线路长度成正比的

（2）波阻抗从电源吸收的功率和能量是以电磁能的形式储存在导线周围的媒介中，并未消耗掉；而电阻从电源吸收的功率和能量均转化为热能而散失掉了。 （二）

用两个方法求取折射、反射电压、电流波 （1）直接求折射和反射系数

2Z2 折射系数： Z1Z2 反射系数：

Z2Z1Z1Z21（2）集中参数等值电路（彼德逊法则）

适用范围：入射波必须沿一条分布参数线路传 播而来，节点相连的线路必须

无穷长 （三）

P130公式6-39 公式6-41

当发生第n次折射后，节点B上的电压：

1(12)2n1 UBu12[112(12)(12)]u12

n112n()0 ，所以节点B上的电压最终幅值为： 当 t   时， 1 2 

2Z2UBu12uZ1Z2 10,20,11,21

1 0,20,11,2110,20,11,2110,20,11,21 （四）

1、互波阻抗与自波阻抗的关系（P132）（公式不用记） 自波阻抗永远大于互波阻抗

ZkkZkn导线k和导线n靠的越近，则 Z k n越大 2、耦合系数及其的特点

Z12耦合系数： k 0  （导线1对导线2的耦合系数）

Z11所以0相邻导线波传播的特点（耦合系数）

（1）随导线之间距离的减小而增大，两根导线越靠近，其耦合

越大

（2）由于耦合作用，当导线1上有电压波作用时，导线1、2之间的电位差不

再等于E，而是比E小

（3）U1和U2是同时产生同时消失的，是同极性的 （4）U1和U2的波形也基本相同  （耦合系数特点）

（1）（2）+（3）导线之间的耦合系数越大，其电位差越小，这对线路防雷是有利的

（4）耦合系数是输电线路防雷计算的一个重要参数 （五）

冲击电晕对导线波传播的影响（P136） （1） 导线波阻抗减小 （2） 波速减小 （3） 耦合系数增大

（出现冲击电晕后，导线的有效半径增大了，导线的自波阻抗减小，而与相邻导线间的互波阻抗略有增大，所以线间的耦合系数变大） （4）引起波的衰减与变形

第七章 （一）

1、雷道波阻抗Z=300

2、为什么会产生雷电感应过电压

 在雷电放电的先导阶段（假设为负先导），线路处于雷云及先导通道与大地构成的电场之中。由于静电感应，最靠近先导通道的一段导线上感应形成形成束缚电荷

 主放电开始以后，先导通道中的负电荷自下而上被迅速中和。相应电场迅速减弱，使导线上的正束缚电荷迅速释放，形成电压波向两侧传播  由于主放电的平均速度很快，导线上的束缚电荷的释放过程也很快，所以形成的电压波u＝iZ幅值可能很高。这种过电压就是感应过电压的静电分量

3、感应雷电过电压与相邻导线间的过电压的区别

（1）感应雷电过电压的极性与雷云的极性相反，而相邻导线间的感应过电压的极性与感应源极性相同

（2）感应雷电过电压发生在主放电阶段，而相邻导线间的感应过电压与感应源同生同灭

（3）感应雷电过电压的波前平缓、波长较长

（4）感应雷电过电压在三相导线上同时出现，且数值基本相等 （二）不考 第八章

（一）

1、输电线路上采用的各种防雷保护措施 （1）装设避雷线（架空地线） （2）降低杆塔接地电阻 （3）加强线路绝缘

（4）在导线下方加装耦合地线 （5）装设消弧线圈 （6）装设管式避雷器 （7）装设线路阀式避雷器 （8）不平衡绝缘 （9）装设自动重合闸

2、雷击档距中央的避雷线的计算（斜角平顶波，书例8-2） 雷电压受哪些因素影响 避雷线与导线间压差