第一篇 绝缘的基本理论 第一章气体的绝缘特性
1、气体中带电质点产生的方式: 热电离、光电离、碰撞电离、表面电离 2、气体中带电质点消失的方式: 流入电极、逸出气体空间、复合
3、电子崩与汤逊理论:电子崩的形成、汤逊理论的基本过程及适用范围
4、巴申定律及其适用范围: 击穿电压与气体相对密度和极间距离乘积之间的关系。两者乘积大于0.26cm时,不再适用 5、流注理论: 考虑了空间电荷对原有电场的影响和空间光电离的作用，适用两者乘积大于0.26cm时的情况 6、均匀电场与不均匀电场的划分: 以最大场强与平均场强之比来划分。
7、极不均匀电场中的电晕放电: 电晕放电的概念、起始场强、放电的极性效应 8、冲击电压作用下气隙的击穿特性:a. 雷电和操作过电压波的波形 b. 冲击电压作用下的放电延时与伏秒特性 c.50%击穿电压的概念
9、电场形式对放电电压的影响: 均匀电场无极性效应、各类电压形式放电电压基本相同、分散性小 极不均匀电场中极间距离为主要影响因素、极性效应明显。
10、电压波形对放电电压的影响: a.电压波形对均匀和稍不均匀电场影响不大b.对极不均匀电场影响相当大 c.完全对称的极不均匀场： 棒棒间隙d.极大不对称的极不均匀场：棒板间隙 11、气体的状态对放电电压的影响: 湿度、密度、海拔高度的影响 12、气体的性质对放电电压的影响：
在间隙中加入高电强度气体,可大大提高击穿电压，主要指 一些含卤族元素的强电负性气体，如SF6 13、提高气体放电电压的措施 ：a.电极形状的改进b.空间电荷对原电场的畸变作用
c.极不均匀场中屏障的采用d.提高气体压力的作用e.高真空f.高电气强度气体SF6的采用
14、沿面放电的概念 ：沿着固体介质表面发展的气体放电现象。多发生在绝缘子、套管与空气的分界面上。 15 提高沿面放电电压的措施：a.屏障b.屏蔽c.表面处理d.应用半导体材料e.阻抗调节 习题 1.1 1.3 1.4 1.9 1.13 1.14 1.16 第2章 液体和固体介质的绝缘特性 1、电介质的极化
极化：在电场的作用下，电荷质点会沿电场方向产生有限的位移现象，并产生电矩（偶极矩）。 介电常数： 电介质极化的强弱可用介电常数的大小来表示，与电介质分子的极性强弱有关。 极性电介质和非极性电介质：具有极性分子的电介质称为极性电介质。 由中性分子构成的电介质。 极化的基本形式:电子式、离子式（不产生能量损失）
转向、夹层介质界面极化（有能量损失）
2、电介质的电导 泄漏电流和绝缘电阻
气体的电导:主要来自于外界射线使分子发生电离和强电场作用下气体电子的碰撞电离 液体的电导:离子电导和电泳电导 固体的电导离子电导和电子电导
3、电介质的损耗 a.介质损耗针对的是交流电压作用下介质的有功功率损耗b.介质损耗一般用介损角的正切值来表示 4、提高液体电介质击穿电压的措施:提高油品质，采用覆盖、绝缘层、极屏障等措施 5、固体电介质的击穿 : 电击穿、热击穿、电化学击穿的击穿机理及特点
6、影响固体电介质击穿电压的主要因素: 电压作用时间 温度 电场均匀程度 受潮 累积效应 机械负荷 第二篇 电气设备试验
第3章电气设备的绝缘试验 电气绝缘非破坏性试验
1、绝缘电阻与吸收比的测量：a.用兆欧表来测量电气设备的绝缘电阻
b.吸收比K定义为加压60s时的绝缘电阻与15s时的绝缘电阻比值。c.K恒大于1，且越大表示绝缘性能越好。 d.大容量电气设备中，吸收现象延续很长时间，吸收比不能很好地反映绝缘的真实状态，可用极化指数再判断。 e.测量绝缘电阻能有效地发现总体绝缘质量欠佳；绝缘受潮；两极间有贯穿性的导电通道；绝缘表面情况不良。
2、泄漏电流的测量：测量泄漏电流从原理上来说，与测量绝缘电阻是相似的，能发现一些尚未完全贯通的集中性缺陷，原因在于:a.在试品上的直流电压要比兆欧表的工作电压高得多，故能发现兆欧表所不能发现的某些缺陷.b.加在试品上的直流电压是逐渐增大的，可以在升压过程中监视泄漏电流的增长动向。
3、介质损耗角正切的测量 ：a.tanδ能反映绝缘的整体性缺陷(例如全面老化)和小电容试品中的严重局部性缺陷。根据tanδ随电压而变化的曲线，可判断绝缘是否受潮、含有气泡及老化的程度。b.西林电桥法测量的基本原理
4、局部放电的测量
局部放电:高压电气设备的绝缘内部总是存在一些缺陷,如气泡空隙、杂质等。由于这些异物的电导和介电常数不同于绝缘物，故在外加电场作用下，这些异物附近将具有比周围更高的场强，有可能引起该处物质产生电离放电现象，称为局部放电。
5 绝缘状态的综合判断
三比较方法 若个别试验项目不合格，达不到规程的要求，可使用三比较方法。
a.与同类型设备作比较:同类型设备在同样条件下所得的试验结果应该大致相同,若差别很大就可能存在问题 b.在同一设备的三相试验结果之间进行比较:若有一相结果相差达50%以上,该相很可能存在缺陷 c.与该设备技术档案中的历年试验数据进行比较:若性能指标有明显下降情况,即可能出现新的缺陷 电气绝缘破坏性试验
绝缘的高电压试验:在高压试验室用工频交流高压、直流高压、雷电冲击高压、操作冲击高压等模拟电气设备的绝缘在运行中受到的工作电压，用以考验各种绝缘耐受这些高电压作用的能力。
特点:a.具有破坏性试验的性质b.一般放在非破坏性试验项目合格通过之后 进行，以避免或减少不必要的损失。 1 工频高电压试验
工频高电压的产生:a.通常采用高压试验变压器或其串级装置来产生。
b.对电缆、电容器等电容量较大的被试品，可采用串联谐振回路来获得试验用的工频高电压。 c.工频高压装置是高压试验室中最基本的设备，也是产生其他类型高电压的设备基础部件。
高压试验变压器的特点:a.试验变压器本身应有很好的绝缘，但绝缘裕度小，试验过程中要严格限制过电压。 b.试验变压器容量一般不大c.外观上的特点：油箱本体不大而其高压套管又长又大。 d.试验变压器与连续运行时间不长，发热较轻，因而不需要复杂的冷却系统。 e.漏抗大，短路电流较小，可降低机械强度方面的要求,节省制造费用。
绝缘的工频耐压试验:a.工频交流耐压试验是检验电气设备绝缘强度的最有效和最直接的方法。b.工频耐压试验可用来确定电气设备绝缘耐受电压的水平，判断电气设备能否继续运行，是避免其在运行中发生绝缘事故的重要手段。
c.工频耐压试验时，对电气设备绝缘施加比工作电压高得多的试验电压，这些试验电压反映了电气设备的绝缘水平。 工频高压试验的基本接线图
以试验变压器或其串级装置作为主设备的工频高压试验（包括耐压试验）的基本接线如下图所示。试验变压器的输出电压必须能在很大的范围内均匀地加以调节，所以它的低压绕组应由一调压器来供电。
AV一调压器 PV1一低压侧电压表 T一工频高压装置 R1一变压器保护电阻 TO一被测试品 R2一测量球隙保护电阻 PV2一高压静电电压表 F一测量球隙 Lf一Cf一谐波滤波器
工频高压试验的实施方法a.按规定的升压速度提升作用在被测试品TO上的
电压，直到等于所需的试验电压U为止，这时开始计算时间。b.为了让有缺陷的试品绝缘来得及发展局部放电或完全击穿，达到U后还要保持一段时间，一般取一分钟。c.如果在此期间没有发现绝缘击穿或局部损伤（可通过声响、分解出气体、冒烟、电压表指针剧烈摆动、电流表指示急剧增大等异常现象作出判断）的情况，即可认为该试品的工频耐压试验合格通过。 2 直流高电压试验 直流高电压的产生
a.将工频高电压经高压整流器而变换成直流高电压。
b.利用倍压整流原理制成的直流高压串级装置（或称串级直流高压发生器)能产生出更高的直流试验电压 直流高压试验的基本接线
若高压静电电压表PV2量程不够,可改为球隙、高值电阻串接微安表或高阻值直接分压器来测量高压
直流高压试验的特点:最常见的直流高压试验为某些交流电气设备（油纸绝缘高压电缆、电力电容器、旋转电机等）的绝缘预防性试验。
和交流耐压试验相比主要有以下一些特点：a.只有微安级泄漏电流，试验设备不需要供给试品的电容电流，试验设备的容量较小，b.试验时可同时测量泄漏电流，由所得
得“电压－电流”曲线能有效地显示绝缘内部的集中性缺陷或受潮。C.在直流高压下，局部放电较弱，不会加快有采购绝缘材料的分解或老化变质，一定程度具有非破坏性试验的性质。 D. 直流电压下，绝缘内的电压分布由电导决定，因而与交流运行电压下的电压分布不同，所以交流电气设备的绝缘考验不如交流耐压试验那样接近实际。 3 冲击高电压试验:a.研究电气设备在运行中遭受雷电过电压和操作过电压的作用时的绝缘性能。
b.许多高压试验室中都装设了冲击电压发生器，用来产生试验用的雷电冲击电压波和操作冲击电压波。 c.高压电气设备在出厂试验、型式试验时或大修后都必须进行冲击高压试验。 标准雷电冲击全波采用的是非周期性双指数波。 4冲击高电压的产生
tt ???1?22u(t)?A(e?e)? —波尾时间常数 ?—— 前时间常数 1实际冲击电压发生器回路 R11为阻尼电阻
UC1R2放电回路的利用系数
??2m?? U0C1?C2R11?R2
多级冲击电压发生器
a.单级冲击电压发生器能产生的最高电压一般不超过200～300kV。
b.因而采用多级叠加的方法来产生波形和幅值都能满足需要的冲击高电压波。 多级冲击电压发生器原理接线图
基本原理:并联充电，串联放电
内绝缘冲击耐压试验
a.电气设备内绝缘的雷电冲击耐压试验采用三次冲击法，即对被试品施加三次正极性和三次负极性雷电冲击试验电压。（1.2/50us全波）。
b.对变压器和电抗器类设备的内绝缘，还要进行雷电冲击截波（1.2/2～/2-5us)耐压试验,其对绕组绝缘(特别是纵绝缘)的考验往往更加严格。 外绝缘冲击耐压试验
a.可采用15次冲击法，即对被测试品施加正、负极性冲击全波试验电压各16次，相邻两次冲击的时间间隔应不小于1min。在每组15次冲击的试验中，如果击穿或闪络的闪数不超过2次，即可认为该外绝缘试验合格。 b.内、外绝缘的操作冲击高压试验的方法与雷电冲击全波试验完全相同。 4 高电压的测量技术
a.高电压试验除了要有产生各种试验电压的高压设备，还必须要有能测量这些高电压的仪器和设备。
b.电力系统中，广泛应用电压互感器配上低电压表来测量高电压；但此法在试验室中用得很少。试验室条件下广泛应用高压静电电压表、峰值电压表、球隙测压器、高压分压器等仪器测量高电压。 c.国标规定，高电压的测量误差一般应控制在±3％以内。
静电电压表a.静电电压表测交流时为其电压有效值,测带脉动的直流时近似为其平均值。
b.静电电压表不能用于测量冲击电压。c.静电电压表的内阻很高，在测量时几乎不会改变被测试样上的电压
d.大气中工作的高压静电电压表量程上限在50-250kV;SF6气体中可达500-600kV。更高的电压需配合分压器使用 峰值电压表 峰值电压表的制成原理通常有两种，一种是利用整流电容电流测量，
另一种是利用整流充电电压测量。峰值电压表可分为交流峰值电压表和冲击峰值电压表。
球隙测压器:a.测量球隙由一对相同直径的金属球构成，测量误差2%-3%,满足大多数工程测试的要求。 b.当球隙距离d与直径D之比不大时，球隙间的电场为稍不均匀电场，其击穿电压决定于球隙间的距离。 c.能直接测量高达数兆伏的各类高电压峰值。
球隙的优点:a.击穿时延小，放电电压分散性小，具有比较稳定的放电电压值和较高的测量精度 b.50%冲击放电电压与静态（交流或直流）放电电压的幅值几乎相等。 c.由于湿度对稍不均匀场的影响较小，可不必对湿度进行校正。 高压分压器
被测电压很高时，采用高压分压器来分出一小部分电压，然后利用静电电压表、峰值电压表、高压示波器等来测量。
对分压器的技术要求:a.要求分压比具有一定的准确度和稳定性(幅值误差要小);每一个分压器均由高压臂和低压臂组成，在低压臂上得到的就是分给测量仪器的低电压，总电压与该低电压之比称为分压比K b.分出的电压与被测高电压波形的相似性 (波形畸变要小);
各类测量方式的应用场合a.静电电压表可测交流和直流,但不能测冲击电压。 b.峰值电压表可用来测交流电压和冲击电压峰值
c.球隙可用来测高达数兆伏的交流、冲击峰值和直流电压。 d.电压特别高时，需配合分压器使用。直流高压测量只能使用电阻分压器。交流和冲击高压可使用电阻、电容和阻容分压器。 第三篇 过电压防护与绝缘配合
过电压的概念：指电力系统中出现的对绝缘有危险的电压升高和电位差升高。 过电压的概念与分类 过电压的分类：
第4章 输电线路和绕组中的波过程
1 无损耗单导线上的波过程a.波速和波阻抗的计算公式b.前行波(反行波)电压、电流之间的关系
c.线路中任意一点的电压(电流)等于前行波电压(电流)和反行波电压(电流)之和。d.波阻抗与电阻的区别 线路末端的折射、反射
a.末端开路反射，在反射波所到之处电压提高1倍，而电流降为0。 b.末端短路反射在反射波所到之处电流提高1倍，而电压降为0。
c.末端接集中负载时的折反射当R和z1不相等时，来波将在集中负载上发生折反射。 集中参数等效电路(彼德逊法则) 3 行波通过串联电感和并联电容
a.波通过电感（电容)时的最大陡度公式
b.波穿过电感初瞬，在电感前发生电压正的全反射，使电感前电压提高1倍 c.波旁过电容初瞬，则在电容前发生电压负的全反射，使电容前的电压下降为0 d.由于反射波会使电感前电压提高，可能危及绝缘，所以常用并联电容降低波陡度 4 波在多导线系统中的传播 a.自波阻抗、互波阻抗的公式 b.多导线中电压、电流之间的关系方程c.耦合系数的重要概念 5 绕组中的波过程
a.变压器在雷电冲击波作用瞬间，可等值为一个电容，称为入口电容
b.在末端接地的单相绕组中，最大电压将出现在绕组首端附近，其值可达1.4U0 c.在末端不接地的单相绕组中，最大电压将出现在中性点附近，其值可达1.9U0 d.通过在绕组首端部位加一些电容环和电容匝以及增大纵向电容可降低电位梯度 e.三相变压器多相进波时的最大电位（星形接线、三角形接线） f.变压器绕组之间的波过程通过静电耦合和电磁耦合传递 g.旋转电机匝间绝缘上的电压与入侵波陡度成正比 第5章 雷电及防雷设备 1 雷电放电和雷电过电压 雷电的放电过程：
先导放电阶段 主放电阶段 余辉放电阶段 主要的雷电参数：
雷电日及雷电小时、地面落雷密度、雷电流幅值、雷电流等值波形及陡度。 雷电过电压的分类:a.直击雷过电压b.感应雷过电压
2 防雷保护设备
避雷针防雷原理及保护范围
a.作用是吸引雷电击于自身，并将雷电流迅速泄入大地，从而使被保护物体免遭直接雷击。 b.避雷针需有足够截面的接地引下线和良好的接地装置，以便将雷电流安全可靠地引入大地。 c.单根和双根等高避雷针的保护范围
避雷线（地线）防雷原理及保护范围:a.避雷线的防雷原理与避雷针相同，主要用于输电线路的保护 b.可用来保护发电厂和变电所，近年来许多国家采用避雷线保护500kV大型超高压变电所。
c.用于输电线路时，避雷线除了防止雷电直击导线外，同时还有分流作用，以减少流经杆塔入地的雷电流从而降低塔顶电位 e.避雷线对导线的耦合作用还可以降低导线上的感应雷过电压。 f.单根及双根避雷线的保护原理 避雷器工作原理及常用种类
a.避雷针(线)不能完全避免设备不受雷击;从输电线路上也可能有危及设备绝缘的过电压波传入发电厂和变电所。
b.避雷器实质上是一种过电压限制器，与被保护的电气设备并联连接，当过电压出现并超过避雷器的放电电压时，避雷器先放电，从而限制了过电压的发展，使电气设备免遭过电压损坏。
c.避雷器的常用类型有：保护间隙、管型避雷器、阀式避雷器和金属氧化物避雷器。
对避雷器的基本要求a.绝缘强度的合理配合: 避雷器与被保护设备的伏秒特性应有合理的配合。在绝缘强度的配合中，要求避雷器的伏秒特性比较平直、分散性小。
b.绝缘强度的自恢复能力:避雷器一旦在冲击电压作用下放电，就造成对地短路。随之工频短路电流（工频续流）要流过此间隙，避雷器应当具有自行截断工频续流，恢复绝缘强度的能力，使电力系统得以继续正常工作 c.阀型避雷器的保护原理及阀片的作用d.残压、灭弧电压的重要概念 第6章 输电线路的防雷保护
输电线路落雷次数:每100km线路每年的雷击次数
耐雷水平：雷击线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值,以kA为单位。
雷击跳闸率：每100km线路每年由雷击引起跳闸次数。这是衡量线路防雷性能的综合指标。 输电线路的直击雷过电压和耐雷水平
我国110kV及以上线路一般全线都装设避雷线，而35kV及以下线路一般不装设避雷线，中性点直接接地系统有避雷线的线路遭受直击雷一般有三种情况：a.雷击杆塔塔顶；b.雷击避雷线档距中央； c.雷电绕过避雷线击于导线
线路跳闸需满足的条件：a.线路落雷
b.雷电流超过线路耐雷水平，线路绝缘发生冲击闪络，雷电流沿闪络通道流入大地，但作用时间很短，线路开关来不及动作
c.当闪络通道流过的工频短路电流的电弧持续燃烧时，才会跳闸停电
雷击跳闸率计算
雷击杆塔时的跳闸率 n1?NgP1?n?n1?n2绕击跳闸率 n2?NP?P2??N(gP1?P?P2)?输电线路雷击跳闸率
输电线路的防雷保护措施
a.架设避雷线、降低杆塔接地电阻、架设耦合地线、采用不平衡绝缘、装设自动重合闸、采用消弧线圈、装设避雷器、加强绝缘是主要的防雷方式 b. 确定输电线路防雷方式时，还应全面考虑线路综合因素，因地制宜地采取合理的保护措施。 第7章 发电厂变电所的防雷保护
发电厂、变电所遭受雷害的两个方面：a.雷直击于发电厂、变电所: 防护措施是采用避雷针或避雷线 b.雷击输电线后产生的雷电波侵入发电厂、变电所: 防护措施是装设避雷器，同时还应限制流过避雷器的雷电流幅值和陡度。 发电厂、变电所的直击雷保护a.110kV及以上的配电装置,一般将避雷针装在构架上.但在土壤电阻率 的地区,仍宜装设独立避雷针,以免发生反击b.35kV及以下的配电装置仍宜采用独立避雷针 c.60kV的配电装置,在 ? ? 500 ? ? m 地区宜采用独立避雷针?, ? 500 ? ? m 的地区采用构架避雷针
l阀式避雷器的保护作用
Uj:多次截波耐压值 Ub.5?2??Uj ?lm?Uj?Ub.52?/?