高電壓技術

《高電壓技術》共分13章，主要介紹電介質極化、電導和損耗特性；氣體放電機理、擊穿特性及提高擊穿電壓的方法；固體、液體和組合絕緣的電氣性能；電氣設備絕緣特性試驗原理及方法；電氣設備絕緣耐壓試驗原理及方法；波過程的基本理論及其在過電壓分析中的應用；防雷裝置及輸電線路、發電廠、變電站的防雷保護；電力系統內部過電壓及其防護措施和電力系統絕緣配合的基本方法等。 ^[1] 

第1章 電介質的極化、電導與損耗 1

1.1 電介質的極化 1

1.1.1 電介質物質結構的基本知識 1

1.1.2 電介質的極化和相對介電常數 2

1.1.3 極化的基本形式 4

1.2 電介質的電導 7

1.2.1 電介質的吸收現象 7

1.2.2 電介質的電導 8

1.3 電介質的損耗 10

1.3.1 電介質損耗的基本概念 10

1.3.2 介質損耗因數 10

1.3.3 影響電介質損耗的因素 12

習題 13

第2章 氣體放電理論 15

2.1 帶電質點的產生和消失 15

2.1.1 帶電質點的產生 15

2.1.2 氣體中帶電質點的消失 20

2.2 均勻電場下氣體的放電機理 20

2.2.1 湯遜放電理論 21

2.2.2 流注放電理論 27

2.3 不均勻電場中的氣體放電特性 30

2.3.1 電場不均勻程度的劃分 30

2.3.2 電暈放電 30

2.3.3 極不均勻電場中氣隙放電的極性效應 34

2.3.4 極不均勻電場長間隙的擊穿過程 36

2.3.5 長氣隙的預放電 36

2.4 雷電放電 37

2.4.1 概述 37

2.4.2 雷電的先導過程 38

2.4.3 雷電的主放電過程 39

2.4.4 雷電的後續分量 40

習題 41

第3章 氣隙的電氣強度 42

3.1 氣隙的擊穿時間 42

3.2 氣隙的伏秒特性和擊穿電壓的概率分佈 43

3.2.1 電壓波形 43

3.2.2 伏秒特性 46

3.2.3 氣隙擊穿電壓的概率分佈 49

3.3 大氣條件和海拔對氣隙擊穿電壓的影響 49

3.3.1 大氣條件對放電電壓的影響 49

3.3.2 海拔對放電電壓的影響 52

3.4 電場均勻程度對氣隙擊穿電壓的影響 52

3.4.1 均勻電場氣隙的擊穿特性 52

3.4.2 稍不均勻電場的擊穿特性 53

3.5 極不均勻電場氣隙的擊穿電壓 53

3.5.1 直流電壓作用下 54

3.5.2 工頻電壓作用下 54

3.5.3 雷電衝擊電壓 55

3.5.4 操作衝擊電壓作用下 56

3.5.5 疊加性電壓作用下 59

3.6 提高氣隙擊穿電壓的方法 60

3.6.1 改善電場分佈 60

3.6.2 採用高度真空 61

3.6.3 增高氣壓 61

3.6.4 採用高耐電強度氣體 61

3.7 SF6氣體的特性 62

3.7.1 SF6氣體的理化特性 62

3.7.2 SF6氣體的絕緣特性 63

3.7.3 SF6氣體與其他氣體混合時的特性 63 ^[1] 

3.7.4 氣體絕緣全封閉組合電器 65

3.7.5 SF6氣體的運行和維護 65

3.8 氣隙的沿面放電 66

3.8.1 界面電場分佈的典型情況 67

3.8.2 均勻電場中的沿面放電 67

3.8.3 極不均勻電場中的沿面放電 68

3.8.4 固體表面有水膜時的沿面放電 70

3.8.5 覆冰時的沿面放電 72

3.9 絕緣子表面污穢時的沿面放電 72

3.9.1 污閃的基本概念 72

3.9.2 污閃的基本過程 73

3.9.3 污穢程度的評價 74

3.9.4 防治污閃的措施 75

3.10 提高氣隙沿面閃絡電壓的方法 76

3.10.1 屏障 76

3.10.2 屏蔽 77

3.10.3 消除窄氣隙 77

3.10.4 絕緣表面處理 77

3.10.5 附加金具 77

3.10.6 阻抗調節 78

習題 78

第4章 固體、液體和組合絕緣的電氣強度 79

4.1 固體電介質的擊穿特性 79

4.1.1 固體電介質擊穿的機理 79

4.1.2 影響固體電介質擊穿電壓的因素 82

4.1.3 提高固體電介質擊穿電壓的方法 85

4.2 固體電介質的老化 85

4.2.1 固體介質的環境老化 85

4.2.2 固體介質的電老化 86

4.2.3 電老化對絕緣壽命的影響 88

4.2.4 固體介質的熱老化 89

4.3 液體電介質的擊穿 91

4.3.1 液體電介質的擊穿機理 91

4.3.2 影響液體電介質擊穿電壓的因素 92

4.3.3 提高液體電介質擊穿電壓的方法 96

4.4 組合絕緣的電氣強度 97

4.4.1 組合絕緣介質的配合特性 97

4.4.2 組合絕緣中的電場 99

習題 102

第5章 電氣設備絕緣特性試驗 103

5.1 絕緣電阻和吸收比的測量 103

5.1.1 兆歐表的工作原理 104

5.1.2 絕緣電阻的測試方法 105

5.1.3 吸收比的測量 105

5.1.4 影響因素 106

5.1.5 測量絕緣電阻時的注意事項 106

5.2 直流泄漏電流的測量 107

5.2.1 試驗接線 107

5.2.2 直流電源的輸出參數的要求 108

5.2.3 微安表的保護 109

5.2.4 測量時的注意事項 109

5.2.5 與絕緣電阻測量方法的比較 109

5.3 介質損耗角正切值的測量 110

5.3.1 QS1型電橋原理 110

5.3.2 接線方式 111

5.3.3 影響電橋準確度的因素 111

5.3.4 測試時應注意的事項 112

5.3.5 測量結果的分析判斷 114

5.4 局部放電的測量 115

5.4.1 測量原理 115

5.4.2 測量回路 116

5.4.3 注意事項 118

5.5 絕緣油中溶解氣體分析 118

5.5.1 特徵氣體的組分分析 119

5.5.2 特徵氣體的含量分析 119

5.5.3 特徵氣體含量隨時間的增長率 120

習題 122

第6章 電氣設備絕緣耐壓試驗 123

6.1 工頻耐壓試驗 123

6.1.1 工頻耐壓試驗接線 123

6.1.2 工頻高壓試驗變壓器 124

6.1.3 調壓方式 126

6.1.4 串聯諧振試驗裝置 128

6.1.5 工頻高壓的測量 129

6.1.6 試驗分析及注意事項 133

6.2 直流耐壓試驗 134

6.2.1 直流耐壓試驗的特點 134

6.2.2 直流高壓的產生 134

6.2.3 直流高壓的測量 140

6.3 衝擊耐壓試驗 141

6.3.1 衝擊電壓波形近似計算 142

6.3.2 雷擊衝擊電壓的獲得 144

6.3.3 衝擊高電壓的測量 145

習題 148

第7章 線路和繞組的波過程 149

7.1 無損耗單導線線路中的波過程 149

7.1.1 波過程的一些物理概念 149

7.1.2 波動方程 152

7.2 行波的折射和反射 154

7.2.1 折射波和反射波的計算 155

7.2.2 幾種特殊條件下的折、反射波 156

7.2.3 計算折射波的等值電路（彼德森法） 157

7.3 行波通過串聯電感和並聯電容 159

7.3.1 無限長直角波通過串聯電感 159

7.3.2 無限長直角波通過並聯電容 161

7.4 行波的多次折、反射 164

7.4.1 用網格法計算波的多次折、反射 164

7.4.2 串聯三導線典型參數配合時波過程的特點 165

7.5 行波在平行多導線系統中的傳播 166

7.5.1 平行多導線系統中的傳播方程 167

7.5.2 典型實例 168

7.6 衝擊電暈對線路波過程的影響 171

7.6.1 衝擊電暈的形成和特點 171

7.6.2 電暈對導線上波過程的影響 171

7.7 變壓器繞組中的波過程 173

7.7.1 變壓器繞組的簡化等值電路 173

7.7.2 繞組中的初始電壓分佈 174

7.7.3 繞組中的穩態電壓分佈 176

7.7.4 繞組中的振盪過程 177

7.7.5 侵入波波形對振盪過程的影響 177

7.7.6 改善繞組中電壓分佈的方法 178

7.7.7 三相繞組中的波過程 180

7.7.8 衝擊電壓在繞組間的傳遞 181

7.8 旋轉電機繞組中的波過程 182

習題 183

第8章 雷電及防雷裝置 184

8.1 雷電參數 184

8.1.1 雷電放電的等值電路 184

8.1.2 雷電流波形和極性 186

8.1.3 雷暴日與雷暴小時 189

8.1.4 地面落雷密度和輸電線路落雷次數 190

8.2 避雷針、避雷線的保護範圍 190

8.2.1 避雷針的保護範圍 191

8.2.2 避雷線（又稱架空地線）的保護範圍 193

8.2.3 電氣幾何模型法 195

8.3 避雷器 196

8.3.1 保護間隙 196

8.3.2 管型避雷器 197

8.3.3 閥型避雷器 198

8.3.4 金屬氧化物避雷器 203

8.4 接地裝置 206

8.4.1 接地裝置和接地 206

8.4.2 輸電線路杆塔接地 209

8.4.3 發電廠、變電站接地裝置 211

8.4.4 降低接地電阻的措施 214

8.4.5 土壤電阻率的測量 215

8.4.6 接地電阻的測量 217

習題 219

第9章 輸電線路的防雷保護 220

9.1 輸電線路的感應雷過電壓 220

9.1.1 雷擊線路附近大地時，線路上的感應過電壓 220

9.1.2 雷擊線路杆塔時，導線上的感應過電壓 222

9.2 輸電線路的直擊雷過電壓和耐雷水平 223

9.2.1 雷擊杆塔塔頂 223

9.2.2 雷擊避雷線檔距中央 226

9.2.3 雷繞過避雷線擊於導線或直接擊於導線 227

9.3 輸電線路的雷擊跳閘率 228

9.3.1 建弧率 228

9.3.2 有避雷線線路雷擊跳閘率的計算 229

9.4 輸電線路的防雷措施 232

習題 234

第10章 發電廠和變電站的防雷保護 235

10.1 發電廠、變電站的直擊雷保護 235

10.1.1 獨立避雷針 235

10.1.2 構架避雷針 237

10.2 變電站的侵入波保護 237

10.2.1 閥式避雷器的保護作用分析 237

10.2.2 變壓器承受雷電波能力 242

10.2.3 變電站中變壓器距避雷器的*大允許電氣距離lm 243

10.3 變電站的進線段保護 245

10.3.1 變電站的進線段保護作用 245

10.3.2 雷電侵入波經進線段後的電流和陡度的計算 245

10.3.3 35kV及以上變電站的進線段保護 247

10.3.4 35kV小容量變電站的簡化進線保護 248

10.4 變壓器防雷保護的幾個具體問題 248

10.4.1 三繞組變壓器的防雷保護 248

10.4.2 自耦變壓器的防雷保護 249

10.4.3 變壓器中性點保護 250

10.5 旋轉電 ^[1] 

第1章電介質的極化、電導與損耗

第2章氣體放電理論

第3章氣隙的電氣強度

第4章固體、液體和組合絕緣的電氣強度

第5章電氣設備絕緣特性試驗

第6章電氣設備絕緣耐壓試驗

第7章線路和繞組的波過程

第8章雷電及防雷裝置

第9章輸電線路的防雷保護

第10章發電廠和變電站的防雷保護

第11章電力系統暫時過電壓

第12章電力系統操作過電壓

第13章電力系統絕緣配合

參考文獻

附錄1一球接地時，球隙放電標準電壓表

附錄2高壓電氣設備絕緣的耐壓試驗電壓標準

附錄3閥式避雷器電氣特性 ^[2]