【期末划重点+笔记】高电压工程基础（施围）20个考点集合

逸出功【考点1】

逸出功的概念：从金属（电极）表面逸出的电子也会进入气体间隙，参与碰撞电离过程。要使电子从金属表面逸出需要一定的能量，称为逸出功。

电子从电极表面逸出所需能量的获得途径：

（1）正离子撞击阴极：气体中的正离子撞击阴极，使阴极放出电子。

（2）光电子发射：高频光子照射阴极表面，使阴极放出电子。

（3）强场发射：阴极表面有很强的电场，使阴极放出电子。

（4）热电子发射：高温给阴极表面的电子带来很大的动能，使阴极放出电子。

 

气体放电【考点2】

在气隙的电极间施加电压时，可检测到很微小的电流。

平板电极间气体中，电流与外施电压存在关系：

OA段：气隙中电流随外施电压的提高而增大

AB段：外电离因素产生的带电质点，已经全部进入电极。 电流值仅取决于外电离的强弱。

BC段：电子在电场作用下，积累起足以引起碰撞电离的动能。此时电流为级，需要靠外电离维持，去除外电离则消失，是非自持放电。

点：放电的起始电压。气体发生击穿，气隙良好导电。电流只需靠外施电压维持，去除外电离不消失，是自持放电。

自持放电的形式：低气压下为辉光放电（如荧光灯），常压或高气压下当外回路阻抗较大时为火花放电，外回路阻抗很小时则为电弧放电。

自持放电条件【考点3】

pd＜260kPa·mm：汤逊理论，巴申定律

pd＞260kPa·mm：流注理论

汤逊理论：pd值较小时的均匀电场中自持放电条件，依靠电子崩。

二次电子的主要来源：气体中的正离子撞击阴极，使阴极放出电子。

流注放电：pd值较大时，依靠流注。当电子崩发展到一定阶段后，会产生电离特强、发展速度更快的新的放电区。流注的发展速度比电子崩的发展速度要快一个数量级，且不像电子崩沿电力线方向发展，而是常会出现曲折的分支。自持放电条件的公式和汤逊理论相同，维持放电的过程不同。

二次电子的主要来源：空间的光电离。

 

伏-秒特性【考点4】

在同一冲击电压波形下，击穿电压值与放电时延有关。

伏-秒特性曲线：指50%伏-秒特性。

绘制曲线：保持每次实验的冲击电压波形不变，击穿时间t取击穿时的值，击穿电压U取外施电压的最大值。

电气设备绝缘与避雷器伏-秒特性的正确配合：任何情况下，避雷器都会先动作（击穿电压更低，曲线在下面）从而保护电气设备的绝缘。

 

操作冲击【考点5】

操作过电压：电力系统在操作或发生事故时，因状态发生突然变化引起电感和电容回路的振荡产生过电压。

平均击穿场强与操作冲击的波前时间的关系：

(1)空气中3m的棒-棒(一棒极接地)

(2)导线-板间隙

(3)工频击穿场强

雷电冲击击穿场强（t较小时）高于工频击穿场强，但操作冲击（t较大时）的极小值低于工频击穿场强。

U形曲线：

极小值的左侧：Eb随t减小而增大，是因为放电时延（与雷电冲击的伏-秒特性相似）。

极小值的右侧：Eb随t增大而增大，是因为电压作用时间增加后，空间电荷迁移的范围扩大，更好地改善了间隙中电场分布，从而使击穿电压提高。（电场越均匀，场强极值就相对越小，越难击穿）

 

 

滑闪放电【考点6】

闪络电压较低，且放电对绝缘的危害也大。例如套管、高压电机绕组出槽口。

套管（Bushing）：将导体穿墙的绝缘装置。

1——导杆

2——法兰（Flange）：轴之间相互连接的零件。

a）电晕放电（Corona Discharge，不均匀电场的击穿前）

b）细线状辉光放电（Glow Discharge，击穿后，低气压的自持放电）

c）滑闪放电（Slip-Flashing Discharge）：U继续提高后，在不同的位置交替出现的树枝状放电。电流密度较大，压降较小，其伏-安特性下降，表面放电通道中发生热电离。

将套管型沿面放电问题简化为链形等效回路：放电只与电场分布有关，与电极的电位无关——等效为法兰高电压（HV），导杆地电位。

极化【考点7】

极性固体/液体介质，相对介电常数受频率、温度的影响：

εr-T：频率过大时，就只存在电子极化。

εr-f：低温（t<t1）时，因为分子联系紧密（黏度很大），εr很小；高温（t>t1）时，因为分子热运动阻碍极性分子，εr降低。

图片参考自：赵智大. 高电压技术 第4版[M]. 北京：中国电力出版社, 2022.09.

 

兆欧表（摇表）【考点8】

测量绝缘电阻和吸收比（反映绝缘性能的基本指标），规定所加电压60s后测得的数值为该试品的绝缘电阻。

原理：摇动直流发电机，产生电压U，电流通过线圈1、2，产生不同的转矩。最终平衡后，接地端的电流对应电阻R1，线路端的电流对应电阻(R2+Rx)，不同的电流比产生不同的指针偏转角α，反映Rx的读数。

接地端子E：被试品的接地端

保护端子G：避免表面泄漏电流的影响（用屏蔽线接在套管外侧）

线路端子L：被试品的高压端

 

西林电桥【考点9】

高压交流平衡电桥，用于测量介质损耗角正切值tanδ。

 

局部放电（PD）检测【考点10】

通常是测量视在放电量和放电能量。

参考第5章 固体介质的击穿→电化学击穿（局部放电，Partial Discharge，PD）。

测量局部放电的三种基本回路：

a）并联测试回路：适用于被试品Cx一端接地的情况，优点是流过被试品的工频电流不流过测量阻抗Zm（Zm < 低通滤波器Z以加快两个电容之间的电荷转移），在Cx较大的场合，这一优点尤其重要。

b）串联测试回路：适用于被试品Cx两端均对地绝缘的情况，如果试验变压器的入口电容和高压引线的杂散电容足够大，采用这种回路时还可省去耦合电容Ck（提供低阻抗通路，Ck > Cx以增大信号，实验时Ck内不能有局部放电）。

c）平衡法测试回路：Cx、Ck的低压端均对地绝缘，测量阻抗则分成Zm及Zm’，分别接在Cx和Ck的低压端与地之间，此时测量仪器M测得的是Zm和Zm’上的电压差。平衡法与直测法不同之处仅在于检测阻抗和接地点的布置，它的抗干扰性能好：桥路平衡时，外部干扰源在Zm和Zm’上产生的干扰信号能基本互相抵消；Cx发生局部放电时，放电脉冲在Zm和Zm’上产生的信号能互相叠加。