放电管特性及选用 吴清海 放电管的分类 放电管主要分为气体放电管和半导体放电管，其中气体放电管由烧结的材料不同分为玻璃气体放电管和陶瓷气体放电管，玻璃气体放电管和陶瓷气体放电管具有相同的特性。 气体放电管主要有密封的惰性气体组成，由金属引线引出，用陶瓷或是玻璃进行烧结。其工作原理为，当加在气体放电管两端的电压达到气体电离电压时，气体放电管由非自持放电过度到自持放电，放电管呈低阻导通状态，可以瞬间通过较大的电流，气体放电管击穿后的维持电压可以低到30V以内。气体放电管同流量大，但动作电压较难控制。 半导体放电管由故态的四层可控硅结构组成，当浪涌电压超过半导体放电管的转折电压V BO时放电管开始动作，当放电管动作后在返送装置，的作用下放电管两端的电压维持在很低（约20V以下）时就可以维持其在低阻高通状态，起到吸收浪涌保护后级设备的作用。半导体放电管的保护机理和应用方式和气体放电管相同。半导体放电管动作电压控制精确，通流量较小。 放电管动作后只需要很低的电压即可维持其低阻状态，所以放电管属于开关型的SPD。当正常工作时放电管上的漏电流可忽略不计；击穿后的稳定残压低，保护效果较好；耐流能力较大；在使用中应注意放电管的续流作用遮断，在适当场合中应有有效的续流遮断装置。 气体放电管 气体放电管：气体放电管由封装在小玻璃管或陶瓷管中相隔一定距离的两个电极组成；其电气性能主要取决于气体压力，气体种类，电极距离和电极材料；一般密封在放电管中的气体为高纯度的惰性气体。放电管主要由：电极、陶瓷管(玻璃管)、导电带、电子粉、Ag-Cu 焊片和惰性气体组成。 在放电管的两电极上施加电压时，由于电场作用，管内初始电子在电场作用下加速运动，与气体分子发生碰撞，一旦电子达到一定能量时，它与气体分子碰撞时发生电离，即中性气体分子分离成电子和阳离子，电离出来的电子与初始电子在行进过程中还要不断地再次与气体分子碰撞发生电离，从而电子数按几何级数增加，即发生电子雪崩现象，另外，电离出来的阳离子也在电场作用下向阴极运动，与阴极表面发生碰撞，产生二次电子，二次电子也参加电离作用，一旦满足： r(ead-1)=1 时放电管由非自持放电过渡到自持放电，管内气体被击穿，放电管放电，此时放电电压称为击穿电压Vs。其中，r表示一个正离子轰击阴极表面而
第二章 气体动理论 1-2-1选择题： 1、处于平衡状态的一瓶氦气和一瓶氮气的分子数密度相同，分子的平均平动动能也相同，都处于平衡态。以下说法正确的是： （A ）它们的温度、压强均不相同。 （B ）它们的温度相同，但氦气压强大于氮气压强。 （C ）它们的温度、压强都相同。 (D) 它们的温度相同，但氦气压强小于氮气压强。 2、三个容器A 、B 、C 中装有同种理想气体，其分子数密度n 相同，方均根速率之比4:2:1: : 2 2 2 C B A v v v ， 则其压强之比C B A p p p ::为： (A) 1 : 2 : 4 (B) 1 : 4 : 8 (C) 1 : 4 : 16 (D) 4 : 2 : 1 3、一定量的理想气体贮于某一容器中，温度为T ，气体分子的质量为m . 根据理想气体的分子模型和统计假设，分子速度在x 方向的分量平方的平均值为: (A) 2x v = m kT 3 (B) 2 x v = m kT 331 (C) 2 x v = m kT 3 (D) 2 x v = m kT 4、关于温度的意义，有下列几种说法： (1) 气体的温度是分子热运动平均平动动能的量度. (2) 气体的温度是大量气体分子热运动的集体表现，具有统计意义. (3) 温度的高低反映物质内部分子热运动剧烈程度的不同. (4) 从微观上看，气体的温度表示每个气体分子的冷热程度. 上述说法中正确的是 （A ） (1)、(2)、(4) （B ） (1)、(2)、(3) （C ） (2)、(3)、(4) (D) (1)、(3)、(4)
5、两容器内分别盛有氢气和氦气，若它们的温度和质量分别相等，则： (A) 两种气体分子的平均平动动能相等. (B) 两种气体分子的平均动能相等. (C) 两种气体分子的方均根速率相等. (D) 两种气体的内能相等. 6、一容器内装有N 1个单原子理想气体分子和N 2个刚性双原子理想气体分子，当该系统处在温度为T 的平衡态时，其内能为 (A) ??? ??++kT kT N N 2523)(21 (B) ??? ??++kT kT N N 252 3 )(2121 (C) kT N kT N 252321+ (D) kT N kT N 2 3 2521+ 7、有一截面均匀的封闭圆筒，中间被一光滑的活塞分割成两边，如果其中的一边装有0.1kg 某一温度的氢气，为了使活塞停留在圆筒的正中央则另一边应装入同一温度的氧气质量为： （A ） kg 16 1 (B) 0.8 kg (C ) 1.6 kg (D) 3.2 kg 8、若室内生火炉以后，温度从15°C 升高到27°C ，而室内的气压不变，则此时室内的分子数减少了： (A) 0.5% (B) 4% (C) 9% (D) 21% 9、有容积不同的A 、B 两个容器，A 中装有单原子分子理想气体，B 中装有双原子分子理想气体。如果两种气体的压强相同，那么这两种气体的单位体积的内能A V E ??? ??和B V E ??? ??的关系为： （A ）B A V E V E ??? ????? ??
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tan δ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
第二章参考气隙的伏秒特性是怎样绘制的？研究气隙的伏秒特性有何实用意义？、1，从示波图求答：气隙伏秒特性用实验方法来求取：保持一定的波形而逐级升高电压取。电压较低时，击穿发生在波尾。电压甚高时，放电时间减至很小，击穿可发生在被头。在波尾击穿时，以冲击电压幅值作为纵坐标，放电时间作为横坐标。在波头击穿时，还以放电时间作为横坐标，但以击穿时电压作为纵坐标。把相应的点连成一条曲线，就是该气隙在该电压波形下的伏秒特性曲线。伏秒特性对于比较不同设备绝缘的冲击击穿特性具有重要意义，例如，在考虑不同绝缘强度的配合时，为了更全面地反映绝缘的冲击击穿特性，就必须采用伏秒特性。和球－球气S/D>10）试说明在雷电冲击电压作用下，导线对平行平板气隙（2、S/D<0.5）的伏秒特性形状有何不同，并解释其原因。隙（）的伏秒特性答：两种情况反映在伏秒特性的形状上，导线对平行平板气隙（S/D>10）的伏秒特性在很小的S/D<0.5在相当大的范围内向左上角上翘，而球－球气隙（时间范围内向上翘。，电场分布极不均匀，在最低）原因可以解释为：导线对平行平板气隙（S/D>10击穿电压作用下，放电发展到完全击穿需要较长的时间，如不同程度地提高电压，电场分布较为均匀，）峰值，击穿前时间将会相应减小。球－球气隙（S/D<0.5（不故击穿前时间较短当某处场强达到自持放电值时，沿途各处放电发展均很快，。s）超过2~3? 50试解释％击穿电压。、3的冲击电压峰值。该值已很接近伏秒击穿电压是指气隙被击穿的概率为50%答：50％，能反映该气隙的基本耐电强度，但由于气隙的击穿电压与电特性带的最下边缘50％击穿电压并不能全面地代表该气隙的耐电强度。压波形相关，因此 ，电m标准大气条件下，下列气隙的击穿场强约为多少（气隙距离不超过２、4压均为峰值计）？答：均匀电场，各种电压。、a??S.653?U24.4S?b?——空气的相对密度；S——气隙的距离，式中cm。 1 b、不均匀电场，最不利的电场情况，最不利的电压极性，直流、雷电冲击、操作冲击、工频电压。 直流：4.5kV/cm；棒板间隙（正棒负板） 雷电冲击：6kV/cm棒板间隙（正棒负板） 操作冲击：3.7kV/cm棒板间隙（正棒负板） 工频电压：4.4kV/cm棒板间隙（正极性） 为什么压缩气体的电气强度远较常压下的气体为高？又为什么当大气的湿、5度增大时，空气间隙的击穿电压增高。 答：压缩气体中的电子的平均自由行程大为减小，削弱电离过程，从而提高气体的电气强度。当大气的湿度增大时，大气中有较多的水蒸气，其电负性较强，易俘获自由电子以形成负离子，使最活跃的电离因素即自由电子的数目减少，阻碍电离的发展。 某110kv电气设备如用于平原地区，其外绝缘应通过的工频试验电压有效值、6为240kv，如用于海拔4000m地区，而试验单位位于平原地带，问该电气设备的外绝缘应通过多大的工频试验电压值？ U?U?K?K试验电压修正经验公式：hd0b其中：K为湿度修正系数，这里不考虑，可取1；hm??K，指数m一般情况下取1。为空气相对密度修正系数，K dd??273p0???
第二章?????气体分子运动论的基本概念2013-7-22崎山苑工作室1 2.1物质的微观模型分子运动论是从物质的微观结构出发来阐明热现象的规律的。 一、宏观物体是由大量微粒－－分子（或原子）组成的宏观物体是由分子组成的，在分子之间存在着一定的空隙。例如气体很容易被压缩，又如水和酒精混合后的体积小于两者原有体积之和，这都说明分子间有空隙。用20000atm的压强压缩钢筒中的油，结果发现油可以透过筒壁渗出，这说明钢的分子间也有空隙。目前用高分辨率的扫描隧道显微镜已能观察晶体横截面内原子结构的图像，并且能够操纵原子和分子。2013-7-22崎山苑工作室2 2013-7-22崎山苑工作室
二、物体内的分子在不停地运动着，这种运动是无规则的，其剧烈程度与物体的温度有关扩散现象说明：一切物体（气体、液体、固体）的分子都在不停地运动着 在显微镜下观 察到悬浮在液 体中的小颗粒 都在不停地作 无规则运动，
该运动由布朗 最早发现，称 为布朗运动。 2013-7-22崎山苑工作室4 布朗运动的无规则性，实际上反映了液体内部分子运动的无规则性。 所谓“无规则”指的是： 1。由于分子间的相互碰撞，每个分子的运动方向和速率都在不断地改变； 2。任何时刻，在液体或气体内部，沿各个方向运动的分子都有，而且分子运动的速率有大有小。 实验结果：扩散的快慢和布朗运动的剧烈程度都与温度的高低有显著的关系。随着温度的升高，扩散过程加快，悬浮颗粒的运动加剧。 结论：分子无规则运动的剧烈程度与温度有关，温度越高，分子的无规则运动就越剧烈。通常把分子的这种运动称为热运动。 2013-7-22崎山苑工作室5 三、分子之间有相互作用力吸引力：由于固体与液体的分子之间存在着相互的吸引力使固体能够保持一定的形状与体积而液体能保持一定的体积。 右图演示实验说明分子之间存在着相互的吸引力 排斥力：固体和液体的很难压缩说明分子之间存在着斥力结论：一切宏观物体都是由大量分子（或原子）组成的；所有的分子都处在不停的、无规则热运动中；分子之间有相互作用力。 2013-7-22崎山苑工作室6 三、分子之间有相互作用力吸引力：由于固体与液体的分子之间存在着相互的吸引力使固体能够保持一定的形状与体积而液体能保持一定的体积。 右图演示实验说明分子之间存在着相互的吸引力
2RXXXL-5.5×6 Series Features ●Size:5.5mm*6mm ●Stable breakdown voltage. ●High insulation resistance. ●Low capacitance (≤1pF) ●High holdover voltage ●Storage and operational temperature: -40℃~ +90℃●UL Certificate Number：E511538Applications ●Transient Voltage Surge Suppression(TVSS) ●Cable Telephone Product ●Modems/Cable Modems ●Broadband/CATV/Coaxial Protectors ●Communication Lines ●Power Supplies Specification Status:Draft （mm） Electrical Characteristics (TA = 25 °C unless otherwise noted) Part Number DC Breakdown Voltage Tolerance Impulse Spark-over Voltage Impulse Discharge Current 10hits(5hits each polarity) AC Discharge Current 5 hits Insulation Resistance* Capacitance 100V/s of Vs 1kv/μs8/20μs50Hz GΩ1MHz 2R075L-5.5×6 75V ±20% ≤600V 5KA 5A ≥10 ≤1pF 2R090L-5.5×6 90V ±20% ≤600V 5KA 5A ≥10 ≤1pF 2R150L-5.5×6 150V ±20% ≤600V 5KA 5A ≥10 ≤1pF 2R200L-5.5×6 200V ±20% ≤700V 5KA 5A ≥10 ≤1pF 2R230L-5.5×6 230V ±20% ≤700V 5KA 5A ≥10 ≤1pF 2R300L-5.5×6 300V ±20% ≤900V 5KA 5A ≥10 ≤1pF 2R350L-5.5×6 350V ±20% ≤1000V 5KA 5A ≥10 ≤1pF 2R400L-5.5×6 400V ±20% ≤1000V 5KA 5A ≥10 ≤1pF 2R470L-5.5×6 470V ±20% ≤1200V 5KA 5A ≥10 ≤1pF 2R600L-5.5×6 600V ±20% ≤1400V 5KA 5A ≥10 ≤1pF 2R1000L-5.5×6 1000V ±20% ≤2000V 3KA 3A ≥1 ≤1pF 2R2000L-5.5×6 2000V ±20% ≤2700V 2KA 2A ≥1 ≤1pF 1)At delivery AQL 0.65 leave ⅡMilitary Standard 105 E. 2)In ionized mode 3)Test according to ITU-T Rec.k.12 1
第二章 气体分子运动论的基本概念 2-1 目前可获得的极限真空度为10-13 mmHg 的数量级，问在此真空度下每立方厘米内有多少空气分子，设空气的温度为27℃。 解： 由P=n K T 可知 n =P/KT=) 27327(1038.11033.1101023 213+?????-- =3.21×109(m –3 ) 注：1mmHg=1.33×102 N/m 2 2-2 钠黄光的波长为5893埃，即5.893×10-7 m ，设想一立方体长5.893×10-7 m ， 试问在标准状态下，其中有多少个空气分子。 解：∵P=nKT ∴PV=NKT 其中T=273K P=1.013×105 N/m 2 ∴N=6 23375105.5273 1038.1)10893.5(10013.1?=?????=--KT PV 个 2-3 一容积为11.2L 的真空系统已被抽到1.0×10-5 mmHg 的真空。为了提高其真空度， 将它放在300℃的烘箱内烘烤，使器壁释放出吸附的气体。若烘烤后压强增为1.0×10-2 mmHg ，问器壁原来吸附了多少个气体分子。 解：设烘烤前容器内分子数为N 。，烘烤后的分子数为N 。根据上题导出的公式PV = NKT 则有： )(0 110011101T P T P K V KT V P KT V P N N N -=-= -=? 因为P 0与P 1相比差103 数量，而烘烤前后温度差与压强差相比可以忽略，因此 T P 与 1 1 T P 相比可以忽略 1823 2 23111088.1) 300273(1038.11033.1100.1102.11??+???????=?=?---T P K N N 个 2-4 容积为2500cm 3 的烧瓶内有1.0×1015 个氧分子,有4.0×1015 个氮分子和3.3×10-7 g
[高电压试验]高电压试验技术张仁豫 工作任务六——高电压技术实验实验一绝缘电阻的测量一、接线图二、实验步骤 1．将摇表的L端接至试品的高压端，E端接至低压端和外壳上。 2．平稳放置摇表，并用左手按定不动，以120转／分钟的速度摇动转把，经15秒，60秒分别读记兆欧表读数，将三次结果填人下表： 3．先断开L端，然后停止摇动，用绝缘棒对试品放电。 吸收比=R"60／R"15 式中：R"60——测量60秒时的读数； R"15一一测量15秒时的读数。 三、实验注意事项 1．测量前试品的绝缘表面要擦干净，潮湿天气测量时绝缘表面应加屏敝。 2．连接至试品的火线和屏蔽线应用同芯屏蔽线。被试品应充分放电。 3．对电流较大的设备，每次测量后应先断开被试品，后停兆欧表。 附录一交流电动机的绝缘电阻标准［1］在交接、大修、小修时都要做绝缘电阻的测量。
［2］标准： 1．额定电压为1000V以下的电机，常温下绝缘电阻值应不低于1兆欧；额定电压为1000V以上的电机，在75度时定子绕组绝缘电阻不应低于1兆欧／1kV，转子绕组一般不低干0.5兆欧。 2．吸收比不作规定。 实验二直流泄漏电流及耐压试验一、实验目的 1．掌握对电气设备进行直流泄漏电流及直流耐压试验的实验方法。 2．孰悉直流高压泄漏实验仪器的使用。 二、ZGF超轻型直流高压发生器使用说明⑴高频输出及电压、电流测量电缆快速联接多芯插座：用于机箱与倍压部分的联接。联接时只需将电缆插头上的白点对准插座上的白点顺时针方向转动到位即可。拆卸时只需逆时针转动电缆插头即可。注意：安装、拆卸插头时,请握紧插头的金属圆环处旋转。严禁手握电缆线旋转及拉拨电缆线旋转,以免造成插头与电缆线之间断线。 ⑵数显电压表：LCD液晶数字显示直流高压输出电压，单位为kV，最小分辨率为±0.1kV。
关于陶瓷气体放电管及其主要参数 放大器和光接收机的信号输入、输出接线柱上，通常都和“地”之间接一只陶瓷气体放电管，用以避雷和防止干扰脉冲损坏放大模块、光接收组件。当发生钢绞线和电源线相碰的事故以后，由于陶瓷气体放电管击穿放电持续时间比较长，内部的电极往往融化失效，损坏的比例极高；遭雷击时，也会有较高比例的陶瓷气体放电管损坏。损坏的陶瓷气体放电管有一部分引脚烧断、或短路，比较容易发现和检出，但是有相当一部分从外表上看不出来，也没有短路，维修人员往往以为好的而没有将其更换。 损坏的陶瓷气体放电管在修理时必须更换新管，否则，这些光光接收机和放大器极容易遭雷击和脉冲干扰危害而引起放大模块和光接收组件损坏！许多各地同仁反应，修理过的光接收机和放大器比较容易再次损坏，其中最主要的原因就可能就是损坏的陶瓷气体放电管没有更换！ 更换陶瓷气体放电管时必须注意换进原来型号的管子，因为不同型号的陶瓷气体放电管的性能参数是不一样的。 下面简要介绍陶瓷气体放电管的基本结构和基本特性，并附表列出两个厂家的产品参数供同仁参考。 陶瓷气体放电管内部有二个相对的针柱形金属电极，每个电极由支架和敷了钡（容易发射电子）的钨丝所组成，极间距离1.2mm左右（因此是互相绝缘的），放电管内部涂有氧化钠和消气剂，充有80～200毫米汞柱的氖气或氩气。有线电视上用的陶瓷放电管的极间电容通常≤2pf，因此它接在光接收机、放大器的信号输出、输入端子上对信号影响极微；陶瓷放电管的击穿放电时间通常≤2微妙（10-6s级），比雷击电流数十微妙的波头时间要短些，因此能保护器件免遭雷击。但是两者的时间处于同一个数量级，而且差距很小，因此陶瓷放电管一定要直接接在光接收机、放大器的信号输出、输入端子上，中间不可有电感线圈隔着，否则会造成延时，致使雷击电流波头电流到达之前不能导通放电，达不到防雷保护的作用。 另一种防雷器件叫“压敏电阻”，它的击穿放电时间通常达到10-8s级，比陶瓷气体放电管要快二个数量级，因此是很好的防雷器件，广泛用于交流电源电路的防雷保护。但是它不能代替接在光接收机、放大器信号输入、输出接线柱上的陶瓷气体放电管。因为压敏电阻存在几十微安的漏电流，极间电容也大，取代进去会造成信号损失等问题。 陶瓷气体放电管规格型号和参数 主要用于有线电视、长话、市话程控交换设备及各种电子、电器设备的防雷、防过电压保护。
高电压技术考题及答案 一、选择题 (1) 流注理论未考虑 B 的现象。 A．碰撞游离B．表面游离C．光游离D．电荷畸变电场 (2) 先导通道的形成是以 C 的出现为特征。 A．碰撞游离B．表面游离C．热游离D．光游离 (3) 电晕放电是一种 A 。 A．自持放电 B．非自持放电 C．电弧放电 D．均匀场中放电 (4) 气体内的各种粒子因高温而动能增加，发生相互碰撞而产生游离的形式称 为 C 。 A.碰撞游离 B.光游离 C.热游离 D.表面游离 (5) 以下哪个不是发生污闪最危险的气象条件？ D 。 A.大雾 B.毛毛雨 C.凝露 D.大雨 气体具有较高绝缘强度的主要原因之一是__ D _。 (6) SF 6 A．无色无味性B．不燃性C．无腐蚀性D．电负性 (7) 冲击系数是____B__放电电压与静态放电电压之比。 A．25% B．50% C．75% D．100% (8) 在高气压下，气隙的击穿电压和电极表面__ A___有很大关系 A．粗糙度 B．面积C．电场分布D．形状 (9) 雷电流具有冲击波形的特点：___C__。 A．缓慢上升，平缓下降 B．缓慢上升，快速下降 C．迅速上升，平缓下降D．迅速上升，快速下降 (10) 在极不均匀电场中，正极性击穿电压比负极性击穿电压___A__。 A. 小 B．大 C．相等 D．不确定 (11)下面的选项中，非破坏性试验包括_ ADEG__，破坏性实验包括__BCFH__。 A. 绝缘电阻试验 B.交流耐压试验 C.直流耐压试验 D.局部放电试验 E.绝缘油的气相色谱分析 F.操作冲击耐压试验 G.介质损耗角正切试验 H.雷电冲击耐压试验 (12) 用铜球间隙测量高电压，需满足那些条件才能保证国家标准规定的测量不确定度？ ABCD A 铜球距离与铜球直径之比不大于0.5 B 结构和使用条件必须符合IEC的规定 C 需进行气压和温度的校正 D 应去除灰尘和纤维的影响
1 高压试验规定要求 1.1高压试验应填用变电站第一种工作票。在一个电气连接部分同时有检修和试验时，可用一张工作票，但在试验前应得到检修负责人的许可。在同一个电气连接部分，高压试验'>高压试验工作票发出时，应先将已发出的检修工作票收回，禁止再发出第二张工作票。如果试验过程中，需要检修配合，应将检修人员填写在高压试验'>高压试验工作票中。 1.2试验现场应装设遮栏或围栏，遮栏或围栏与试验设备高压部分应有足够的安全距离，向外悬挂“止步，高压危险”标示牌，并派人看守。 1.3使用携带型仪器在高压回路上进行工作，至少由两人进行。需要高压设备停电或做安全措施者，应填用变电站第一种工作票。 1.4变电站发现有系统接地故障时，禁止进行接地网接地电阻的测量。雷电时，严禁测量线路绝缘。 2 高压绝缘试验加压方式与有关要求 2.1空载试验以额定频率、额定电压向低压绕组激磁时会有激磁涌流故一般以不超过三分之一额定电压合闸，随后逐步升压。这样，也可提前发现一些缺陷，如匝间短路。降压时也逐步降低，在低于三分之一额定电压时切断电源。这样，铁心中剩磁最低，也无过电压。全电压切断电源时，变压器电感中能量变为电容中过电压。在做空载试验前，要消除测量电阻与操作波试验后产生的剩磁。但变压器在实际运行时一般做不到零起升压，故变压器应承受住三相不同期合闸产生的过电压。尤其在有效接地系统中，不接地变压器中点上的过电压。变压器也应承受住全电压合闸时产生的激磁涌流的作用。 2.2负载试验与温升试验在负载试验与用短路法作温升试验时，施加的电
压仅为阻抗电压，故合闸时电压可为阻抗电压。但电流值要足够大。测负载损耗与阻抗电压时电流值要大于50%变压器额定电流或最大分接电流。作温升试验时要大于90%变压器最大分接电流。发电机容量不足时可用电容器组补偿。 2.3工频耐压作全绝缘变压器工频耐压或绝缘变压器中点工频耐压的加压方式与空载试验加压方式相同，逐步升压与逐步降低。在工频耐压值的三分之一以下可合闸与分闸。因被试变压器相当于一个电容，故要防止励磁现象，尤其同期发电机时更要注意。另外，当工频耐压值超过95kV时，必须在高压侧测电压，不能以低压侧电压按电压比折算高压电压。可用电容分压器或用球隙校高压电压。 2.4感应耐压包括短时与长时感应耐压并测局部放电的感应耐压也要逐步升压与逐步降压。试验中要选用高频发电机，尤其选择试三相五柱铁心的变压器时发电机频率。要防止发电机的自励磁现象，及变压器上产生谐振过电压，必要时可在发电机出口端联上并联电抗器，或选用200Hz及以上发电机。 2.5短路试验一般以预先短路法作短路试验。对靠近铁心柱的绕组先加以短路，在远离铁心柱的绕组上突然施加全电压。用选相开关在电压正弦波形正好过零时合全电压。 2.6冲击试验包括全波雷电冲击，截波雷电冲击与操作波冲击试验，先调好规定的电压波形与幅值后对变压器施加全冲击试验电压。冲击电压发生器的主电容要足够大，否则无法调出规定的波形。在作中点冲击试验时，可将多级的冲击电压发生器改变接法，将几级并联，这样可增大主电容，易于满
高电压技术实验参考资料-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
高电压技术实验参考资料 一、高电压实验课的目的和任务 1.熟悉和掌握高电压试验的基本技术。 2.通过实验，培养同学分析问题和解决问题的能力，使同学们初步掌握进行实验研究的一些基本方法。 3.树立安全第一的观点，保证人身和设备的安全是进行高压试验特别强调的问题，思想上必须自始至终保持高度的重视。 4.培养同学重视实际、遵守制度、爱护国家财产和严谨踏实的工作作风。 二、高电压试验的基本技术 1.掌握高电压试验的基本安全技术。 通过实验，同学们不仅在思想上要树立安全第一的观点，而且在实际工作中要养成严格的安全习惯。所以，要求同学们正确而熟练的掌握以下的基本安全技术。 a、掌握高压实验中必须的安全措施(防护栏、联锁、接地和安全距离)以及试验前的安全检查内容。 b、按照实验规则的要求，呼叫口令，并按实验程序进行操作。 c、掌握基本安全工具——接地杆的使用和检查。 2.学会安排试验条件和掌握工频试验变压器的正确使用。 3.掌握高电压试验的基本方法和典型仪器的使用。 a、掌握主要电力设备(套管、避雷器、电力变压器、线路绝缘子、电缆、电容器等)绝缘的基本检查和试验方法，包括绝缘电阻、泄漏电流、介质损耗因数、局部放电等的测量。以及击穿试验、耐压试验等。 b、掌握测量球隙、静电电压表、多种分压器、兆欧表、以及数字量的测量和使用方法。
三、对同学们的要求 1.预习：要求掌握实验内容、方法及基本原理，并选择试验所需设备、元件、仪器、仪表(包括使用方法)及试验点。画出试验线路图和原始记录表格。 2.实验：必须认真操作，观察实验中发生的现象，记录每次数据，注意安全，严格遵守实验规则，听从教师指导，实验后清理现场。 3.写出实验报告： 格式如下： a、实验目的 b、实验线路图，线路图要整齐、清楚(不得徒手画)，并对图中设备的符号列表说明 c、实验内容及数据整理：数据应列表，对所用符号的含义和单位应加以说明，需计算部分应列出引用的公式和说明计算方法。必要时，应绘曲线。 d、现象描述：主要是放电现象，或在实验中遇到的其它现象(如故障现象)，若无此内容，可省略。 e、分析讨论：对整个实验的数据、波形、实验现象用所学的知识进行分析讨论，并加以总结。 f、.严格遵守课堂纪律，不得迟到、早退。按时交报告。 四、高压实验室学生实验规则： (一) 实验前： 1.预习与组织： a、同学必须认真预习实验内容，教师要提问检查，不预习者不得参加实验，实验前应交前次实验报告。 b、每实验组推选组长一人，组内可轮流担任，并兼安全监护人。 2.实验前的检查：
放电管介绍及选型(详解)
放电管特性及选用 吴清海 放电管的分类 放电管主要分为气体放电管和半导体放电管，其中气体放电管由烧结的材料不同分为玻璃气体放电管和陶瓷气体放电管，玻璃气体放电管和陶瓷气体放电管具有相同的特性。 气体放电管主要有密封的惰性气体组成，由金属引线引出，用陶瓷或是玻璃进行烧结。其工作原理为，当加在气体放电管两端的电压达到气体电离电压时，气体放电管由非自持放电过度到自持放电，放电管呈低阻导通状态，可以瞬间通过较大的电流，气体放电管击穿后的维持电压可以低到30V以内。气体放电管同流量大，但动作电压较难控制。 半导体放电管由故态的四层可控硅结构组成，当浪涌电压超过半导体放电管的转折电压V BO 时放电管开始动作，当放电管动作后在返送装置，的作用下放电管两端的电压维持在很低（约20V以下）时就可以维持其在低阻高通状态，起到吸收浪涌保护后级设备的作用。半导体放电管的保护机理和应用方式和气体放电管相同。半导体放电管动作电压控制精确，通流量较小。
放电管动作后只需要很低的电压即可维持其低阻状态，所以放电管属于开关型的SPD。当正常工作时放电管上的漏电流可忽略不计；击穿后的稳定残压低，保护效果较好；耐流能力较大；在使用中应注意放电管的续流作用遮断，在适当场合中应有有效的续流遮断装置。 气体放电管 气体放电管：气体放电管由封装在小玻璃管或陶瓷管中相隔一定距离的两个电极组成；其电气性能主要取决于气体压力，气体种类，电极距离和电极材料；一般密封在放电管中的气体为高纯度的惰性气体。放电管主要由：电极、陶瓷管(玻璃管)、导电带、电子粉、Ag-Cu焊片和惰性气体组成。 在放电管的两电极上施加电压时，由于电场作用，管内初始电子在电场作用下加速运动，与气体分子发生碰撞，一旦电子达到一定能量时，它与气体分子碰撞时发生电离，即中性气体分子分离成电子和阳离子，电离出来的电子与初始电子在行进过程中还要不断地再次与气体分子碰撞发生电离，从而电子数按几何级数增加，即发生
习题1 第36页 1.简要分析汤逊理论与流注理论对气体放电过程、电离因素以及自持放电条件 的观点有何不同？ 答：汤逊理论理论实质：电子碰撞电离是气体放电的主要原因，二次电子来源于正离子撞击阴极使阴极表面逸出电子，逸出电子是维持气体放电的必要条件。所逸出的电子能否接替起始电子的作用是自持放电的判据。流注理论认为形成流注的必要条件是电子崩发展到足够的程度后，电子崩中的空间电荷足以使原电场明显畸变，流注理论认为二次电子的主要来源是空间的光电离。 2.解释α、β、γ、η系数的定义。 答：α系数：它代表一个电子沿着电场方向行径1cm长度，平均发生的碰撞电离次数。 β系数：一个正离子沿着电场方向行径1cm长度，平均发生的碰撞电离次数。 γ系数：表示折合到每个碰撞阴极表面的正离子，使阴极金属平均释放出的自由电子数。 η系数：即一个电子沿电场方向行径1cm时平均发生的电子附着次数。 3.均匀电场和极不均匀电场气隙放电特性有何不同？ 答：在均匀电场中，气体间隙内流注一旦形成，放电达到自持的程度，气隙就被击穿。不均匀电场分稍不均匀和极不均匀，在同样极间距离时稍不均匀电场的击穿电压比均匀电场的均匀电场气隙的要低，在极不均匀电场气隙中自持放电条件即是电晕起始条件，由发生电晕至击穿的过程还必须升高电压才能完成。 4.对极间距离相同的正极性棒-板、负极性棒-板、板-板、棒-棒四种电极布局的 气隙直流放电电压进行排序？ 答：负极性棒-板最高，其次是棒-棒和板-板，最小的是正极性棒-板。 5.气隙有哪些放电现象？ 答：在极不均匀电场中，气隙完全被击穿以前，电极附近会发生电晕放电，产生暗蓝色的晕光，这种特殊的晕光是电极表面电离区的放电过程造成的。在外电离因素和电场作用下，产生了激发、电离、形成大量的电子崩，在此同时也产生激发和电离的可逆过程-复合，这就是电晕。 6.如何提高气隙的放电电压？ 答：一是改善气隙中的电场分布，使之均匀化，二是设法削弱或抑制气体介质中的电离过程。 7.简述绝缘污闪的发展过程及防污措施。 答：绝缘子污闪是一个复杂的过程，大体可分为积污、受潮、干区形成、局部电弧的出现和发展等阶段，采用措施抑制或阻止各阶段的形成和转化，就能有效地阻止污闪事故。 防污措施：1.增大爬电比距 2.清扫表面积污 3.用防污闪涂料处理表面 4.采用半导体釉和硅橡胶的绝缘子。 8.雷击放电过程与实验室的长气隙放电过程有何主要区别？
第二章参考 1、 气隙的伏秒特性是怎样绘制的？研究气隙的伏秒特性有何实用意义？ 答：气隙伏秒特性用实验方法来求取：保持一定的波形而逐级升高电压，从示波图求取。电压较低时，击穿发生在波尾。电压甚高时，放电时间减至很小，击穿可发生在被头。在波尾击穿时，以冲击电压幅值作为纵坐标，放电时间作为横坐标。在波头击穿时，还以放电时间作为横坐标，但以击穿时电压作为纵坐标。把相应的点连成一条曲线，就是该气隙在该电压波形下的伏秒特性曲线。 伏秒特性对于比较不同设备绝缘的冲击击穿特性具有重要意义，例如，在考虑不同绝缘强度的配合时，为了更全面地反映绝缘的冲击击穿特性，就必须采用伏秒特性。 2、 试说明在雷电冲击电压作用下，导线对平行平板气隙（S/D>10）和球－球气隙（S/D<0.5）的伏秒特性形状有何不同，并解释其原因。 答：两种情况反映在伏秒特性的形状上，导线对平行平板气隙（S/D>10）的伏秒特性在相当大的范围内向左上角上翘，而球－球气隙（S/D<0.5）的伏秒特性在很小的时间范围内向上翘。 原因可以解释为：导线对平行平板气隙（S/D>10），电场分布极不均匀，在最低击穿电压作用下，放电发展到完全击穿需要较长的时间，如不同程度地提高电压峰值，击穿前时间将会相应减小。球－球气隙（S/D<0.5），电场分布较为均匀，当某处场强达到自持放电值时，沿途各处放电发展均很快，故击穿前时间较短（不超过2~3μs ）。 3、 试解释50％击穿电压。 答：50％击穿电压是指气隙被击穿的概率为50%的冲击电压峰值。该值已很接近伏秒特性带的最下边缘，能反映该气隙的基本耐电强度，但由于气隙的击穿电压与电压波形相关，因此50％击穿电压并不能全面地代表该气隙的耐电强度。 4、 标准大气条件下，下列气隙的击穿场强约为多少（气隙距离不超过２m ，电压均为峰值计）？ 答： a 、 均匀电场，各种电压。 S S U b δδ53.64.24+= 式中δ——空气的相对密度；S ——气隙的距离，cm 。
第10章 气体动理论题目无答案 一、选择题 1. 一理想气体样品, 总质量为M , 体积为V , 压强为p , 绝对温度为T , 密度为?, 总分子数为N , k 为玻尔兹曼常数, R 为气体普适常数, 则其摩尔质量可表示为 [ ] (A) MRT pV (B) pV MkT (C) p kT ρ (D) p RT ρ 2. 如T10-1-2图所示，一个瓶内装有气体, 但有小孔与外界相通, 原来瓶内温度为300K ．现在把瓶内的气体加热到400K (不计容积膨胀), 此时瓶内气体的质量为 原来质量的______倍． [ ] (A) 27／127 (B) 2／3 (C) 3／4 (D) 1／10 3. 相等质量的氢气和氧气被密封在一粗细均匀的细玻璃管内, 并由一 水银滴隔开, 当玻璃管平放时, 氢气柱和氧气柱的长度之比为 [ ] (A) 16:1 (B) 1:1 (C) 1:16 (D) 32:1 4. 一容器中装有一定质量的某种气体, 下列所述中是平衡态的为 [ ] (A) 气体各部分压强相等 (B) 气体各部分温度相等 (C) 气体各部分密度相等 (D) 气体各部分温度和密度都相等 5. 一容器中装有一定质量的某种气体, 下面叙述中正确的是 [ ] (A) 容器中各处压强相等, 则各处温度也一定相等 (B) 容器中各处压强相等, 则各处密度也一定相等 (C) 容器中各处压强相等, 且各处密度相等, 则各处温度也一定相等 (D) 容器中各处压强相等, 则各处的分子平均平动动能一定相等 6. 理想气体能达到平衡态的原因是 [ ] (A) 各处温度相同 (B) 各处压强相同 (C) 分子永恒运动并不断相互碰撞 (D) 各处分子的碰撞次数相同 7. 理想气体的压强公式 k 3 2 εn p = 可理解为 [ ] (A) 是一个力学规律 (B) 是一个统计规律 (C) 仅是计算压强的公式 (D) 仅由实验得出 8. 一个容器内贮有1摩尔氢气和1摩尔氦气，若两种气体各自对器壁产生的压强分别为p 1和p 2，则两者的大小关系是： [ ] (A) p 1> p 2 (B) p 1< p 2 (C) p 1＝p 2 (D)不确定的 9. 在一密闭容器中，储有A 、B 、C 三种理想气体，处于平衡状态．A 种气体的分子数密度为n 1，它产生的压强为p 1；B 种气体的分子数密度为2n 1；C 种气体的分子数密度为3 n 1．则混合气体的压强p 为 [ ] (A) 3 p 1 (B) 4 p 1 (C) 5 p 1 (D) 6 p 1 10. 若室内生起炉子后温度从15?C 升高到27?C, 而室内气压不变, 则此时室内的分子数减少了 [ ] (A) % (B) 4% (C) 9% (D) 21% 11. 无法用实验来直接验证理想气体的压强公式, 是因为 T10-1-2图 T 10-1-3图
----高电压技术实验报告 高电压技术实验报告 学院电气信息学院
专业电气工程及其自动化
实验一．介质损耗角正切值的测量 一．实验目的 学习使用QS1型西林电桥测量介质损耗正切值的方法。 二．实验项目 1．正接线测试 2．反接线测试 三．实验说明 绝缘介质中的介质损耗（P=ωC u2 tgδ）以介质损耗角δ的正切值(tgδ)来表征,介质损耗角正切值等于介质有功电流和电容电流之比。用测量tgδ值来评价绝缘的好坏的方法是很有效的，因而被广泛采用，它能发现下述的一些绝缘缺陷： 绝缘介质的整体受潮； 绝缘介质中含有气体等杂质； 浸渍物及油等的不均匀或脏污。 测量介质损耗正切值的方法较多，主要有平衡电桥法（QS1），不平衡电桥法 及瓦特表法。目前，我国多采用平衡电桥法，特别是 工业现场广泛采用QS1型西林电桥。这种电桥工作电 压为10Kv，电桥面板如图2-1所示，其工作原理及操 作方法简介如下： ⑴．检流计调谐钮⑵．检流计调零钮 ⑶．C4电容箱（tgδ）⑷．R3电阻箱 ⑸．微调电阻ρ（R3桥臂）⑹．灵敏度调节钮 ⑺．检流计电源开关⑻．检流计标尺框
⑼．+tgδ/-tgδ及接通Ⅰ/断开/接通Ⅱ切换钮
⑽．检流计电源插座 ⑾．接地 ⑿．低压电容测量 ⒀．分流器选择钮 ⒁．桥体引出线 1）工作原理： 原理接线图如图2-2所示，桥臂BC 接入标准电容C N （一般C N =50pf ），桥臂BD 由固定的无感电阻R 4和可调电容C 4并联组成，桥臂AD 接入可调电阻R 3，对角线AB 上接入检流计G ，剩下一个桥臂AC 就接被试品C X 。 高压试验电压加在CD 之间，测量时只要调节R 3 和C 4就可使G 中的电流为零，此时电桥达到平衡。由电桥平衡原理有： BD CB AD CA U U U U = 即： BD CB AD CA Z Z Z Z = （式2-1） 各桥臂阻抗分别为： X X X X CA R C j R Z Z ?+= =?1 44441R C j R Z Z BD ?+==? 33R Z Z AD == N N CB C j Z Z ?1= = 将各桥臂阻抗代入式2-1，并使等式两边的实部和虚部分别相等，可得： 3 4 R R C C N X ? = 44R C tg ??=?δ （式2-2） 在电桥中，R4的数值取为=10000/π=3184（Ω），电源频率ω=100π，因此： tg δ= C 4（μf ） （式2-3） 即在C 4电容箱的刻度盘上完全可以将C 4的电容值直接刻度成tg δ值（实际上是刻度成tg δ（%）值），便于直读。 2）接线方式： QS1西林电桥面板图