电机工程手册 试用本 第3篇 高电压技术PDF电子书下载

第1章 概述 1

1 高电压技术的主要内容 1

1.1 绝缘特性的研究 1

1.2 过电压及其保护措施的研究 1

1.3 高电压试验设备和高电压测量技术的研究 1

1.4 试验方法的研究 1

1.5 高电压技术在其他技术领域的应用 1

2 高电压的类型和特点 1

2.2.2 电力系统中的雷电过电压 2

2.2.1 雷电的基本特征 2

2.2 雷电高电压 2

2.1 直流和工频交流高电压 2

2.2.3 冲击高电压 3

2.3 电力系统的内部过电压 3

2.3.1 单相故障接地过电压 4

2.3.2 甩负荷过电压 4

2.3.3 电弧接地过电压 4

2.3.4 谐振过电压 4

2.3.5 开断电感性负荷的过电压 5

2.3.6 合空载线路的过电压 5

1 工程上常遇到的静电场问题 6

第2章 高压静电场 6

1.1 均匀电场与不均匀电场 6

2.3.7 切断空载线路的过电压 6

2.4 其他类型高电压 6

2.3.8 操作波电压 6

1.2 边缘效应与尖端效应 7

1.3 多层电介质中的电场分布 7

1.4 静电感应 7

2 常用电介质的临界电场强度 7

3 电场强度的计算 7

3.1.1 最大场强计算式 8

3.1 最大电场强度的分析计算法 8

3.1.2 最大场强的计算曲线 11

3.2 静电场的数值计算法 11

3.2.1 网格结点电位法 11

3.2.2 电荷分布法 12

4 静电场的模拟研究 12

4.1 电解槽法 12

4.1.1 电解槽的组成部分 12

4.1.2 单一电介质中电场的模拟 12

4.1.4 电解槽的测试系统 13

4.1.3 多层电介质中电场的模拟 13

4.2 导电纸法 14

5 静电场实测 14

5.1 小球隙法测量电压分布 14

5.2 平衡法（探针法）测量电压分布 14

5.3 电容充电法（习称“抓”电压法）测量电压分布 15

6 电场的调整 15

1 气体放电的基本形式 17

1.1 火花放电 17

第3章 气体绝缘的放电特性 17

1.2 局部放电 18

1.3 沿面放电（闪络） 18

2 气体放电的物理过程 18

2.1 带电粒子的产生和消失 18

2.2 火花放电的基本过程 18

2.2.1 电子崩（在电场作用下自由电子倍增） 18

2.2.2 从流注到火花放电 19

2.2.3 从流注经先导放电至火花放电 19

2.3.5 避雷装置 20

2.3.4 雷电流 20

2.3.3 多重雷闪 20

2.3.1 阶段形先导 20

2.3 雷闪放电 20

2.3.2 主放电 20

3 空气间隙的火花放电电压 21

4 影响火花放电电压的主要因素 24

4.1 气体状态 24

4.1.1 空气密度 24

4.1.2 湿度 24

4.2 电压作用时间 24

4.2.1 放电迟延时间 24

4.2.2 伏-秒特性 24

4.4 电场均匀程度 25

4.3 极性 25

4.5 其他影响因素 26

4.5.1 电极材料 26

4.5.2 杂质 26

4.5.3 照射 26

4.5.4 接地体 26

5 压缩空气、六氟化硫与高真空间隙的放电特性 26

5.1 压缩空气的放电特性 26

5.1.1 特点 26

5.1.2 主要影响因素 27

5.2.2 放电过程 28

5.2.3 主要影响因素 28

5.2 六氟化硫气体间隙的放电特性 28

5.2.1 特点 28

5.3 高真空间隙的放电特性 29

5.3.1 特点 29

5.3.2 放电过程 29

5.3.3 主要影响因素 30

6 电晕放电 30

6.1 形成条件 30

6.2.2 横向衰减特性 31

6.2.3 影响因素 31

6.2.1 频谱特性 31

6.2 电晕噪音及无线电干扰 31

6.3 电晕放电的防止与应用 32

6.3.1 电晕放电的防止 32

6.3.2 电晕放电的应用 32

7 气体中的沿面放电 32

7.1 沿面放电 32

7.1.1 均匀电场 32

7.1.2 不均匀电场、平放式 32

7.2.1 滑闪放电 33

7.2 滑闪放电及其防止 33

7.1.3 不均匀电场、插入式 33

7.2.2 防止表面滑闪放电的方法 34

7.3 淋雨状态的沿面放电（湿闪） 34

7.4 污秽表面的沿面放电（污闪） 35

第4章 液体绝缘的击穿特性 36

1 液体绝缘的击穿过程 36

2 液体绝缘的击穿电压 36

2.1 工频击穿电压 36

3.1.1 杂质的影响 37

3.1 杂质 37

3 影响击穿电压的主要因素 37

2.2 冲击击穿电压 37

3.1.2 减少杂质影响的措施 38

3.2 压力 38

3.3 温度 38

3.4 电场均匀程度 39

3.5 电压作用时间 39

4 油中沿面放电 39

4.1 电力线与分界面平行 40

4.2 电力线与分界面斜交 40

5.2 绝缘层 41

5.3 屏障 41

5 油—屏障绝缘 41

5.1 覆盖层 41

5.4 多重屏障 42

第5章 固体绝缘的击穿特性 42

1 固体绝缘的击穿过程 42

1.1 电击穿 42

1.2 热击穿 42

1.3 电化学击穿 42

2 影响固体绝缘击穿电压的主要因素 43

2.1 电压作用时间 43

2.2 温度 43

2.6 电压的种类 44

2.8 电极面积、周围媒质 44

2.7 累积效应 44

2.3 电场均匀程度 44

2.5 机械负荷 44

2.4 潮湿 44

3 油纸绝缘的击穿电压 45

4 影响油纸绝缘击穿电压的主要因素 45

4.1 电压作用时间 45

4.2 电压类型 45

4.3 介质厚度 45

4.8 潮湿 46

4.7 温度 46

4.9 局部放电 46

4.5 电极面积 46

4.4 油压 46

4.6 频率 46

第6章 高电压试验设备 47

1 工频电压试验设备 47

1.1 工频试验设备的输出电压 47

1.2 工频试验设备的输出电流 47

1.5 滤波装置 48

1.6 调压设备 48

1.6.1 调压器 48

1.4 保护电阻 48

1.3 工频试验设备运行时间 48

1.6.2 同步电动机发电机组 49

1.7 工频电压试验设备实例（表3.6-4） 50

1.8 串联谐振试验设备 50

1.8.1 工作原理 50

1.8.2 参数选择 51

1.8.3 调整 51

2 冲击电压发生器 51

2.1 冲击电压的波形 51

2.2 工作原理 52

2.6 发生器效率η 53

2.7 级电压U＇和电容C 53

2.5 1.5/40微秒波形的经验公式 53

2.8 绝缘 53

2.9 波前电阻和波长电阻 53

2.3.2 充电电阻R及R＇和保护电阻Rp 53

2.3.1 充电时间 53

2.3 充电回路 53

2.4 放电等值回路 53

2.10 充电变压器参数 54

2.11 整流阀 54

2.12 启动间隙 54

2.12.1 敞露式启动球隙 54

2.14 截波产生方法 55

2.15 调整要点 55

2.12.3 多极间隙 55

2.13 示波器启动方法 55

2.12.2 密封充气式启动球隙 55

2.15.1 波形调整 56

2.15.2 减小振荡 56

2.15.3 截波过零系数K2的调整 56

2.15.4 同步动作调整 56

2.16 冲击电压发生器实例 56

3.2 用冲击电压发生器产生操作波 57

3.2.1 回路及参数计算 57

3 操作波电压发生器 57

3.1 操作波电压的波形 57

3.2.2 设计操作波电压发生器时应注意的问题 58

3.3 用变压器产生操作波 58

3.3.1 用冲击电压发生器对变压器低压侧激磁 58

3.3.2 用振荡回路对变压器低压侧激磁 58

4.2 电源频率f 59

4.5 级电容C 59

4.3 电压降△U 59

4.4 倍压级数n 59

4.1 主回路方案 59

4 直流电压发生器 59

3.4 复合波形操作波产生方法 59

4.6 变压器的高压侧电压Ur 60

4.7 保护电阻Rp 60

4.8 高电压硅串 60

4.8.1 对高压硅堆的主要要求 60

4.8.2 保证高电压硅串可靠工作的措施 62

4.8.3 采用的元件 62

4.8.4 结构 62

4.9 直流电压发生器实例 62

5 冲击电流发生器 62

5.4 回路电感L 64

5.3 回路电阻R 64

5.2 工作原理及计算 64

5.1 冲击电流的波形 64

5.5 回路电容C值和充电电压Uc值 65

5.6 充电时间 65

5.7 电容器安装布置 65

5.8 热和机械力的考虑 65

5.9 点火间隙 65

5.10 充电变压器参数 65

5.11 整流阀 65

5.13 调整要点 66

5.12 示波器启动方法 66

5.13.1 波形大调整 67

5.13.2 波形小调整 67

5.13.3 幅值Im的调整 67

5.14 冲击电流发生器实例 67

第7章 高电压测量技术 67

1 工频电压测量 67

1.1 球隙测量 67

1.1.1 球隙装置及其安装尺寸 67

1.1.2 对球极的基本要求 67

1.4 利用变压器校正曲线测量 68

1.3 电压互感器测量 68

1.2 静电电压表测量 68

1.1.4 气象条件校正 68

1.1.3 保护电阻的选择 68

1.5 电容分压器测量 71

1.6 利用电容电流测量 71

2 冲击电压的测量 71

2.1 球隙测量 71

2.2 分压器测量系统 72

2.2.1 电阻分压器示波器测量系统 72

2.2.2 电容分压器示波器测量系统 73

2.2.3 阻容分压器示波器测量系统 74

2.2.4 分压器测量系统的校正 75

2.2.5 对高压示波器的要求 76

3 操作波电压的测量 76

4 冲击电流测量 76

4.1 分流器示波器测量系统 77

4.1.1 对分流器的要求 77

4.1.2 绞线式分流器 77

4.1.3 片式分流器 77

4.1.4 管式分流器 77

4.1.5 分流器的计算 77

4.1.6 分流器的校正 77

5.1.2 用直流毫安表和高欧姆电阻串联测量 78

5.1.1 静电电压表测量 78

5.1.3 双臂桥式电阻分压器 78

5.1.4 球隙测量 78

5 直流高压测量 78

4.2 交流线圈、示波器测量系统 78

5.1 直流电压平均值的测量 78

1.2 接地体的影响 79

2 高压电气设备绝缘试验电压标准 79

1.4 建设高压试验室需注意的其他问题 79

1.3 高压试验室的接地和屏蔽 79

2.1 绝缘试验电压标准 79

1.1 试品布置 79

1 一般试验条件 79

第8章 高电压试验 79

5.2 电压脉动系数测量 79

2.2 国际电工委员会绝缘配合标准 81

3 气象校正系数 81

3.1 国家标准GB 311-64规定 81

3.1.1 海拔校正系数 81

3.1.2 空气湿度和密度校正系数 82

3.1.3 气温的校正 82

3.2 校正系数的参考数据 82

3.2.1 相对空气密度和海拔高度的关系 82

3.2.2 海拔校正系数 82

4.3 加压次数 83

4.2 升压速度 83

4.1 耐压时间 83

3.2.4 空气绝对湿度对外绝缘放电电压的影响 83

3.2.3 相对空气密度校正系数 83

4 工频电压试验方法 83

5 冲击电压试验方法 84

5.1 冲击电压试验要点 84

5.2 确定50%放电电压的方法 84

5.2.1 插入法 84

5.2.2 升降法 84

5.3 耐受电压Uw的确定 85

5.3.1 由U50%和σ计算Uw 85

5.3.2 由试验确定Uw 85

6.1.1 短路电流 86

6.1.5 加压方式 86

6.1.4 预淋时间 86

6.1.3 雨量测量 86

6.1.2 淋雨参数 86

5.4.1 标准波伏-秒特性试验 86

6.1 国家标准规定 86

6 淋雨试验方法 86

5.4.3 全伏-秒特性试验 86

5.4.2 斜角波伏-秒特性 86

5.4 伏-秒特性试验 86

7.1 试验目的及原理 87

7 绝缘电阻和吸收比试验 87

6.3 校正系数的参考数据 87

6.2 常用喷嘴 87

6.1.6 气象校正 87

6.1.7 雨水电阻率温度校正系数 87

7.2 试验方法 88

7.2.1 测试议器 88

7.2.2 测试方法 88

7.2.3 试验结果的判断 88

8.3 试验结果的判断 89

9.1 测试仪器和测试方法 89

9 介质损耗角正切（tgσ）试验 89

8.2 测试方法 89

8.1 测试线路 89

8 泄漏电流试验 89

9.2 保护电压 90

9.3 试验注意事项 90

9.4 试验结果的判断 90

10.3.3 放电重复率n 91

10.3.4 局部放电起始电压Us 91

10.3.2 平均放电电流Iav 91

10.4 局部放电测试回路 91

10.5 测试阻抗Z上的脉冲电压Uz 91

10.3.5 局部放电终止电压Ur 91

10.3 常用测试参数 91

10.2 真实放电量q和视在放电量Q 91

10.1 局部放电产生的原因 91

10 局部放电试验方法 91

10.3.1 视在放电量Q 91

10.6 单个脉冲电压Uz的持续时间T 92

10.7 测试回路的校正 92

10.8 校正电容Co值的选择 93

10.9 对校正用方波发生器的要求 93

10.10 测试仪器 93

10.13.1 Us和Ur的测试方法 94

10.13.3 互感器局部放电试验 94

10.13.2 套管局部放电试验 94

10.13 产品的局部放电试验 94

10.12 抗干扰措施 94

10.11 刻度系数校正 94

10.13.4 变压器局部放电试验 95

10.13.5 电缆局部放电试验 95

11 高电压试验的安全技术 95

11.1 人身安全 95

11.1.1 试验前准备工作 95

11.1.2 接地放电措施 96

11.1.3 绝缘胶垫防护措施 96

11.1.4 有害介质和射线的防护措施 96

11.2 设备安全措施 96

11.3 安全距离 96