高电压知识

第一章：电介质的基本电气特性

1、电介质的极化：在外加电场作用下，电介质中的正负电荷将沿着电场方向做有限的位移或者转向，形成力矩，这种现象叫做电介质的极化。 2、极化的基本形式：

（1）电子式极化（这个过程主要是由电子在电场作用下的位移所造成，故称为电子式极化）。其特点：电子式极化存在于所有电介质中；由于电子异常轻小，因此电子式极化所需时间极短，其极化响应速度最快，通常相当于紫外线的频率范围；电子式极化具有弹性；电子式极化消耗的能量可以忽略不计，因此称之为“无损极化”。 （2）离子式极化

在离子式结构的电介质中，当有外电场作用时，则除了促使各个离子内部产生电子式极化之外，还将产生正负离子的相对位移，使正负离子按照电厂的方向进行有序排列，形成极化，这种极化称为离子式极化。

其特点：不受频率影响，可在所有频率范围内发生；极化是弹性的；消耗的能量亦可忽略不计。

（3）偶极子式极化。在极性分子结构的电介质中，当有外电场作用时，偶极子受到电场力的作用而转向电场的方向，这种极化被称为偶极子式极化，或转向极化。

其特点：为有损极化，而且极化时间也较长；受频率影响很大，频率增加，εr减小；温度对极性电介质的εr 也有很大影响，在TTw时，T增大会导致分子热运动增大，从而εr下降。

（4）空间电荷极化。特点：消耗能量，为有损极化；仅在低频下发生，相当于电导。 （5）夹层极化。夹层介质在外电场作用下的极化称为夹层极化，其极化过程特别缓慢，所需时间由几秒到几十分钟，甚至更长，且极化过程伴随着有较大的能量损失，属于有损极化。 或分为两大类：有损极化和无损极化。无损极化包括电子式极化和离子式极化，有损极化包括偶极子式极化和空间电荷极化。夹层极化是空间电荷极化的一种特殊形式。 3、吸收现象：当直流电压U加在固体电介质时，通过介质中的电流将随时间而衰减，最终达到某一稳定值，这种现象称为吸收现象。 吸收现象的产生是由电介质的极化引起。

4、吸收比：工程上通过测量加上直流电压后t=15s和t=60s时流过介质的电流之比来反映吸收现象的强弱，此比值即为介质的吸收比K。即：K=I15s/I60s=R60s/R15s

5、电介质的电导与金属的电导有着本质的区别：电介质的电导属于离子式电导，随温度的升高按指数规律增大；金属的电导是电子式电导，随温度的升高而减小。R60s可作为稳态绝缘电阻值R∞。

6、电介质的能量损耗称为介质损耗，包括电导损耗和极化损耗。

电介质在电场作用下存在损耗，其中气体电介质的损耗可以忽略不计。在直流电压作用下电介质的损耗仅为由电导引起的电导损耗，而交流电压作用下电介质的损耗既有电导损耗，又有极化损耗。因此，电介质在交流电压作用下的损耗远大于其直流电压下的损耗。 7、介质损耗因数 Ψ是通过介质的电流与所加电压间的相位角，即电路的功率因数角，δ是Ψ的余角，称之为介质损耗角。

8、影响介质损耗的因素： （1）不同的介质，其损耗特性不同

（2）中性或弱性介质的损耗主要由电导引起， tgδ较小

（3）对于极性液体介质，由于偶极子转向极化引起的极化损耗较大，所以tgδ较大，而且tgδ与温度、频率均有关。

当温度tt2时，由于电导损耗随着温度的升高而急剧增加，极化损耗相对来说已不占主要部分，因此，tgδ重新又随着温度的升高而增大。 （4）电源频率增高时tgδ的极大值出现在较高的温度。

当f2>f1，当电源频率增高时，偶极子的转向来不及充分进行，要使极化进行的充分，就必须减小粘滞性，也就是说要升高温度，所以整个曲线往右移。 （5）电场对介质的tgδ有直接的影响。 第二章：气体放电的基本理论

1、气体电离的基本形式有：（在气体电离的四种形式里，碰撞电离是最基本的电离形式，而电子是碰撞电离中的最活跃因素）

（1）碰撞电离。气体中存在散在的电子和离子，在电场作用下，这些散在的带电粒子被加速而获得动能，当它们的动能积累到一定数值后，在和中性的气体分子分省碰撞时，有可能是后者发生电离，这种电离过程称为碰撞电离。

发生碰撞电离的条件为：eEx≥Wi，或x≥Ui/E，式中Ui为气体分子的电离电位。 电子是碰撞电离的主导因素。

（2）光电离。由光辐射引起的气体分子的电离称为光电离。（3）热电离。因气体热状态引起的电离过程称为热电离。（4）表面电离。气体中的电子也可以由电场作用下的金属表面发射出来，称为金属电极表面电离。

2、平均自由行程：一个质点在每两次碰撞之间自由通过的距离叫自由行程。 3、气体去电离的基本形式有：

（1）带电粒子向电极定向运动并进入电极形成回路电流，从而减小了气体中的带电粒子。（2）带电粒子的扩散（3）带电粒子的复合。（4）吸附效应。某些气体的中性分子或原子具有较强的亲合力，当电子与其碰撞时，便被吸附其上形成负离子，同时放出能量，这种现象称为吸附效应。

4、放电导致气体间隙短路时称为气隙的击穿。气体放电的形式：当气压较低，电源容量较小时，气隙间放电表现为充满整个间隙的辉光放电；在大气压下或者更高气压下，放电则表现为跳跃性的火花，称为火花放电；当电源容量较大且内阻较小时，放电电流较大，并出现高温的电弧，称为电弧放电；在极不均匀电场中，还会在间隙击穿之前，只在局部电场很强

的地方出现放电，但这时整个间隙并未发生击穿，称为局部放电（高压输电线路导线周围出现的电晕放电就属于局部放电）。在气体介质与固体介质的交界面上沿着固体介质的表面而发生在气体介质中的放电，称为沿面放电。 5、汤逊放电试验中电流与电压的关系图：

（1）线性段oa；在空间宇宙射线的作用下，大气中不断有电离产生，同时又不断有带电粒子的复合，这两种过程达到某种动态平衡时，致使大气中有一些散在的正负带电粒子存在。当极板上加上直流电压后，这些带电粒子分别向两极运动，形成电流，起初，随着电压的升高，带电粒子的运动速度增大，电流随之增大，二者基本呈线性关系。

（2）饱和段ab；a点后，在单位时间内由外界电离因素所产生的有限带电粒子已全部参与了导电，故电流无明显增加，而趋于饱和。

（3）电离段bc；汤逊认为，当到达b点以后，此间随着电压的升高，间隙中的电场强度增加，气体中电子的碰撞电离形成了电子崩，产生了大量的新的带电粒子，参与了导电。电压越高，碰撞电离越强，电子崩效果越明显，产生的电子越多，电流也越大，直到c点，因此bc段也称为汤逊放电阶段。 C点以前的放电则称为非自持放电。

（4）自持放电段（c点以后）：强烈的电离过程所产生的热和光进一步增强了气体的电离因素，以致于电离过程达到了自我维持的程度，而不是依靠外界电离因素，仅由电场的作用维持放电过程，这种放电称为自持放电，气体一旦进入自持放电，就意味着被击穿。 6、电子崩：是指电子在电场作用下从阴极奔向阳极的过程中与中性分子碰撞发生电离，电离的结果产生出新的电子，新生电子又与初始电子一起继续参与碰撞电离，从而使气体中的电子数目由1变为2，又由2变为4而急剧增加，这种迅猛发展的碰撞电离过程犹如高山上发生地雪崩，因此称为电子崩。

5、汤逊气体放电理论解释气体放电：汤逊放电理论认为气体中电子的碰撞电离引起了电子崩，产生了大量的带电粒子——电子，电压越高，产生的电子越多，电流也越大；并且电子崩发展到贯通两极时，正离子返回阴极的同时在阴极上产生了二次电离过程，取得了形成后继电子崩所需要的二次电子，从而实现了自持放电。

6、自持放电条件（γ（ead-1）≥1）的物理意义：正离子返回阴极所产生的二次电子大于等于初始电子，则初始电子就可以得到接替，使后继电子崩不需要依靠其他外界电离因素而靠放电过程自身就能自行得到发展。

7、气体和液体电介质属于自恢复绝缘，固体电介质属于非自恢复绝缘。

8、气体放电的根本原因在于气体中发生了电离的过程，在气体中产生了带电粒子；而气体具有自恢复绝缘特性的根本原因在于气体中存在去电离的过程，它使气体中的带电粒子消失。

9、放电由非自持转为自持时的电场强度称为起始放电场强，相应的电压称为起始放电电压。在均匀电场中，它们就是气隙的击穿场强和击穿电压；在不均匀电场中，起始放电电压低于击穿电压。

10、巴申定律的Ub最小点分析：

（1）设d不变，改变气压p。当p增大时，碰撞次数将增加，然而碰撞电离的概率却减小，电离不易进行，所以Ub必然增大；反之，当p减小时，这时虽然碰撞电离的概率增大了，但碰撞次数却减小了，因此Ub也会增大。所以在这两者之间总会有一个合适的p值对造成碰撞电离最为有利，此时可使Ub最小。

（2）设p不变，改变d值。d增大，想得到一定的电场强度，电压就必须增大；当d值减小时，电场强度增大，但电子在走完全程中所发生的碰撞次数减小，同样也会使Ub增大，所以在这两者之间也同样存在一个d值对造成碰撞电离最为有利，此时Ub最小。 11、流注放电理论解释气体放电：流注理论认为电子的碰撞电离和空间光电离是形成自持放电的主要因素。初始电子崩头部的空间电荷数量达到某一临界值时，使电场得到足够的畸变和加强，并造成足够的空间光电离，电离出的新生电子迅即跑向初崩的正离子群中与之汇合，形成充满正负粒子的等离子通道，这个通道称为流注。流注迅速向前发展（流注阶段），一旦把两极接通，就将导致完全击穿，这一击穿过程称为流注放电的主放电阶段。

12、流注放电的条件（自持放电的条件）是初始化电子崩头部的空间电荷数量必须达到某一临界值，才能使电场得到足够的畸变和加强，并造成足够的空间光电离。

13、汤逊理论与流注理论的不同点：流注理论认为电子的碰撞电离和空间光电离是形成自持放电的主要因素；而汤逊理论则没有考虑放电本身所引发的空间光电离对放电过程的重要作用。同时，流注理论特别强调空间电荷对电场的即便作用。

汤逊理论适用于低气压短间隙的放电过程；流注理论适用于高气压长间隙和不均匀电场中的气体放电现象。

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。

14、极不均匀电场的典型实例是“棒—板”间隙和“棒—棒”间隙。极不均匀电场气隙电压的极性是以曲率半径较小的那个电极的极性为极性，如果两个电极几何形状相同，如棒棒间隙则以不接地的那个电极的极性为极性。

15、自持放电只能局限在棒电极附近一个不大的区域中发生，把这种局部放电称为电晕放电。开始出现电晕放电的电压称为电晕起始电压。

电晕：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。

16、极不均匀电场中气隙放电的极性效应：以棒板间隙为例，（1）当棒极是正极性时：在电场强度最大的棒极附近首先形成电子崩，电子崩的电子迅速进入棒极，留下来的正空间电

荷则消弱棒极附近的电场，从而使电晕起始电压有所提高。然而正空间电荷却加强了正离子外部空间的电场，当电压进一步提高，随着电晕放电区域的扩展，强电场区域亦将逐渐向板极方向推进，一些电子崩形成流注，并向间隙深处迅速发展。因此，棒板间隙的正极性击穿电压较低，而其电晕起始电压相对较高。（2）当棒极是负极性时，电子崩将由棒极表面出发向外发展，电子崩中的电子向板极运动，滞留在棒极附近的正空间电荷虽然加强了棒极表面附近的电场，但却消弱了外面空间朝向板极方向的电场，使电晕区不易朝外扩展，放点比较困难，因此，棒板间隙的击穿电压较高，然而，正空间电荷加强了棒极附近表面附近的电场，所以使棒板间隙的电晕起始电压相对较低。 17、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。 18、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。

19、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。 第三章：气体电介质的击穿特性

1、气隙在稳态电压作用下的击穿电压也称为静态击穿电压Uo。

均匀电场气隙在稳态电压下击穿特性：无电晕、无极性效应、分散性小、波形影响小，且遵从巴申定律。

2、雷电放电所形成的电压具有单次脉冲性质，通常称为雷电冲击电压。

3、U50%：即50%冲击击穿电压，是指当击穿概率等于50%时的电压即称为气隙的50%击穿电压。

4、伏秒特性：工程上用气隙击穿期间出现的冲击电压的最大值和放电时间的关系来表征气隙在冲击电压下的击穿特性，称为伏秒特性。把这种表示击穿电压和放电时间关系的“电压-时间”曲线称为伏秒特性曲线。

5、大气条件对气隙击穿电压的影响：大气的压力、温度、和湿度都会影响空气的密度、电子自由行程、碰撞电离及吸附效应。因而应对空气密度、湿度、海拔高度进校校正。 6、提高气隙击穿电压的方法及为什么这些措施能提高气隙击穿电压：

（1）改善电场分布。电场分布越均匀，气隙的平均击穿场强越大。因此通过改进电极形状或采用屏蔽罩来增大电极的曲率半径，对电极表面进行抛光，除去毛刺和尖角等，来减小气隙中的最大电场强度，改善电场分布，使之尽可能趋于均匀，从而提高气隙的电晕起始电压和击穿电压。

（2）采用绝缘屏障。由于气隙中的电场分布和气体放电的发展过程都与带电粒子在气隙中的产生、运动、分布状态密切相关，所以在气隙中放置形状适当、位置合适、能有效阻拦带电粒子运动的绝缘屏障能有效的提高气隙的击穿电压。（屏障在均匀或稍不均匀电场的场合就难以发挥作用了）

（3）采用高气压。由巴申定规则知道，提高气体压力可以提高气隙的击穿电压。这是因为气压提高后气体的密度增大，减小了电子的平均自由行程，从而消弱了电离过程。 （4）采用高抗电强度的气体。在气体介质中，有一些含有卤族元素的强电负性气体，如SF6，氟利昂（CCL2F2）等，因其具有强烈的吸附效应，所以在相同的压力下具有比空气高得多的抗电强度，采用这些高抗电强度的气体来代替空气可以大大提高气体间隙的击穿电压。

5）采用高真空。根据巴申曲线，采用高度真空可以大大减弱间隙中的碰撞电离过程而显著地提高间隙的击穿电压。真空间隙的击穿电压大致与间隙距离的平方根成正比。

7、电晕放电的基本特点（会使波衰减及变形）：（1）具有声、光、热等效应；（2）在尖端或电极的某些突起处，电子和离子在局部强电场的驱动下高速运动并与气体分子交换能量，形成所谓的“电风”，引起电极或导线的振动；（3）电晕产生的高频脉冲电流会造成对无线电的干扰；（4）在空气中产生臭氧O3及NO或NO2，在其他气体中也会产生许多化学反应；（5）电晕的某些效应也有可利用的一面。

8、沿面闪络：在固体介质和空气的交界面上产生的沿面放电一旦发展到使整个极间发生沿面击穿时，即造成沿面闪络。

固体绝缘实际耐受电压的能力并非取决于固体介质本身的击穿电压，而是取决于它的沿面闪络电压。

9、法兰套管：（套管法兰附近电力线最密、电场最强）电晕放电——（许多平行的火花细线组成的光带）刷状放电（仍属于辉光放电）——滑闪放电（个别火花细线则会迅速伸长，转变为分叉的树枝状明亮火花通道在不同位置上交替出现）——沿面闪络（电火花伸长到另一电极）

在工频交流电压作用下，高压套管的沿面闪络常常是由“滑闪放电”引起。防止滑闪放电的有效方法是增加套管在法兰附近的直径（而不是增加套管长度）。 10、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、爬电直到延伸贯通两极等阶段。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）采用适当的爬电比距（2）选用新型的合成绝缘子（3）清扫表面积污（4）在绝缘子表面涂憎水性的防污涂料（5）采用半导体釉绝缘子（6）加强绝缘或使用大爬电距离的所谓防污绝缘子。

第四章：固体电介质和液体电介质的击穿特性

1、固体电介质的击穿形式、影响因素、提高击穿电压的方法：

形式：电击穿、热击穿、电化学击穿

影响因素：电压作用时间、电场均匀程度、温度、受潮、累积效应。

2、视在放电量、放电重复率和一次放电所消耗的能量是反映局部放电强弱的三个基本参数。 3、液体电介质中杂质小桥理论：

电极上的电晕放电使液体加热汽化或者电子的碰撞电离使介质分解都会产生有气泡，在交流电压下，气泡中的电场强度与油中的电场强度按各自的介电常数成反比分布，从而在气泡上分配到较大的场强，但气体的击穿场强又比液体介质的击穿场强低得多，所以气泡必先发生电离。气泡电离后温度上升，体积膨胀，密度减小，促使电离进一步发展。电离产生的带电粒子撞击油分子，使之又分解出气体，导致气体通道进一步扩大，如果许多电离的气泡在电场中排列成连通两电极的所谓“小桥”，击穿就可能在此通道中发生。

气泡的形成、发热膨胀、气体通道的扩大并排列成“小桥”，由于这种击穿依赖于小桥的形成，所以称为小桥理论。

4、影响液体电介质击穿电压的因素：水分及其他杂质、电压作用时间、电场的均匀程度、温度的影响、压力的影响、绝缘油的老化。 5、固体介质的老化可分为电老化和热老化。 第八章、线路和绕组波过程：

1、Zkk表示除导线k外，其余导线中的电流均为零时，单位前行电流波流过导线k时，在导线k上形成的前行电压波，称为导线k的自波阻。

Zkn表示除导线n外，其他导线的电流均为零时，导线n流过单位前行电流波时，在导线k上感应的前行电压波，称为导线n与导线k间的互波阻。 2、耦合系数

3、当直流电压Uo刚作用于绕组首端时，绕组等值电路可可简化为由对地电容Codx和匝间电容Ko/dx组成的电容链，对首端来说相当于一个等效集中电容，称为入口电容Cr。 第九章、雷电参数及防雷装置

1、一天中只要听到雷声就算作一个雷暴日。一个小时中只要听到雷声就算一个雷暴小时。一年中雷暴日的总数或者雷暴小时的总数叫做雷暴日数或雷暴小时数（简称雷暴日或雷暴小时）。

2、雷电流：雷击小接地阻抗物体时，流过该物体的电流。

雷电放电分为先导放电、主放电、余光放电三个阶段。主放电的特点是：主放电存在的时间极短，约为50—100us；电流极大，可达数十乃至数百千安。

3、地面平均落雷密度（γ）：即每雷暴日、每平方公里的地面平均落雷次数。

4、避雷针和避雷线的作用是将雷电吸引到自身上来，并将其安全导入地中，从而使其附近的建筑和设备避免遭直接雷击。

避雷针（线）的保护范围是避雷针（线）附近的部分空间，在此空间内，遭受雷击的概率极小，一般不超过0.1%。

避雷线的保护范围比避雷针小，因为避雷线对雷云先导电场的畸变作用小于避雷针。

5、避雷器的基本要求：（1）保护装置的冲击放电电压Ub（i）应低于被保护设备绝缘的冲击耐压值。（2）放电间隙应有平坦的伏秒特性曲线和尽可能高的灭弧能力。 （避雷器的伏秒特性要低于被保护设备绝缘的伏秒特性） 6、避雷器就是一种侵入波保护装置，是一种过电压限制器。

7、从特性核结构来看，避雷器分两大类：有间隙避雷器和无间隙避雷器。保护间隙、排气式避雷器、阀式避雷器（普通阀式避雷器和磁吹阀式避雷器）均属于有间隙避雷器；氧化锌避雷器一般不需串联放电间隙，所以又称无间隙避雷器。

排气式避雷器的一个重要特点是它所能熄灭的续流具有一定的上限和下限。主要缺点：（1）伏秒特性太陡，且放电分散性较大，难以和被保护设备实现合理的绝缘匹配。（2）动作后会产生高幅值的截波，对变压器的纵绝缘不利。

阀式避雷器的工作原理：当避雷器上过电压的瞬时值达到放电间隙的冲击放电电压Ub（i）时，间隙击穿，过电压波即被截断，这时避雷器呈现为小电阻，（它在最大允许冲击电流下的压降称为残压Ur，此残压应比被保护设备绝缘的冲击强度低20%—40%）冲击电流通过后将产生工频续流，此时工作电压远低于冲击电压，阀片电阻急剧增大，续流受到限制，电弧迅速熄灭。

8、氧化锌避雷器的优点：结构简单，并具有优异的保护特性；耐重复动作能力强；通流容量大；造价较低，技术经济效益显著。

9、额定电压Ube：加到避雷器端部的最大允许的工频电压的有效值。

残压Ur（峰值）：放电电流通过避雷器时，其端子间的最大电压值称为避雷器的残压。 冲击放电电压Ub（i）（峰值）：指雷电压（1.2/50us）作用下避雷器的放电电压的峰值。 荷电率（AVR）：持续运行电压的峰值与直流参考电压的比值称为避雷器的荷电率。高时容易老化，降低荷电率时，暂时过电压的耐受能力也会提高，但过低会使避雷器的保护性能变坏。

荷电率=持续运行电压峰值/直流参考电压

10、将电力系统及其电气设备的某些部分与大地相连接，这就是接地。埋入大地并直接与土壤接触的金属导体称为接地体，电气设备的接地部分同接地体相连接的金属导体称为接地引下线，接地体和接地引下线合成接地装置。 接地可分为：工作接地、保护接地、防雷接地。

接地电阻是电流I经接地电极流入大地时，接地体对地电压U与电流I的比值。即R=U/I

忽略接地体金属的电阻（R1）、接地引下线的电阻（R2）、接地体与土壤的接触电阻（R3）等，接地电阻主要是指接地体与零电位之间的土壤的电阻（R4）。 第十章、输电线路的防雷保护：

1、输电线路防雷性能的重要指标是耐雷水平和雷击跳匝率。耐雷水平是指雷击时，线路绝缘不发生冲击闪络的最大雷电流幅值。雷击跳闸率是指取标准雷暴日数为40时，每年每100km线路的雷击跳闸次数。

2、输电线路出现的雷电过电压有两种形式：（1）雷击线路附近地面或线路杆塔时由于电磁感应在导线上引起的过电压，称为感应雷过电压（2）雷直接基于线路引起的过电压，称为直击雷过电压。

感应雷过电压包括静电分量和电磁分量。

感应过电压的产生过程：以负雷云为例，在雷电放电的先导阶段，先导通道充满了负电荷，在先导产生的空间电场E的水平分量Ex作用下导线上感应出异号的电荷（正电荷），及束缚电荷。因为先导发展速度较慢，所以导线上束缚电荷聚集也缓慢，电流不大。当雷击大地后，主放电开始，先导路径中的电荷被迅速中和，它们所造成的电场迅速消失，导线上的束缚电荷变成自由电荷向导线两侧流动。由于主放电速度很快，所以导线中的电流很大，即形成向导线两侧运动的静电感应过电压波。 （感应过电压的极性与雷电流极性相反）

3、Utop=βI（Ri+Lt/2.6） ，式中I为雷电流幅值，Ri为杆塔冲击接地电阻，Lt为杆塔电感。 4、输电线路的防雷措施：

（1）架设避雷线。架设避雷线是高压、超高压线路最基本的防雷措施，其主要作用是防止雷直击于导线，同时还有以下作用：在雷击塔顶时起分流作用，可以减小塔顶电位；对导线有耦合作用，可以降低绝缘子串上的电压；对导线有屏蔽作用，可以降低导线上的感应过电压。

（2）降低杆塔接地电阻。对一般高度杆塔，降低杆塔冲击接地电阻是提高线路耐雷水平、降低雷击跳匝率的最经济而有效的措施。

（3）架设耦合地线。作用是连同避雷线一起来增大它们与导线间的耦合系数（耦合作用），增大杆塔向两侧的分流作用，使雷击塔顶时使线路绝缘承受的过电压显著减小，从而提高线路的耐雷水平和降低雷击跳匝率

（4）采用中性点非有效接地方式。雷击引起的大多数单相接地故障自动消除，不致使造成雷击跳闸。在两相或三相闪络时，因先对地闪络相的导线相当于一条避雷线，由于它对未闪络相的耦合作用，使未闪络相绝缘上的过电压下降，提高耐雷水平。 （5）加强线路绝缘。 （6）采用不平衡绝缘方式。

（7）装设自动重合闸。由于线路绝缘具有自恢复性能，大多数雷击造成的绝缘闪络在线路跳匝后能够自行消除，因此安装自动重合闸装置对降低线路的雷击事故率具有较好的效果。 （8）采用线路用避雷器。安装线路用避雷器后，当串联间隙放电后，由于非线性电阻的限流作用，通常能在1/4周期内把工频电弧切断，断路器不必动作，可减少雷击跳闸率；另外，在双回路输电线路的一回路上装上线路用避雷器后，可大大减少双回路同时闪络的事故率。在配电线路上加装避雷器，能有效的避免绝缘导线的断线现象。 第十一章、发电厂和变电站的防雷保护：

1、发电厂和变电站的雷害来源有两种：（1）雷电直接击于发电厂和变电站内的建筑物及其屋外配电装置上（2）输电线路上发生感应过电压或直接落雷，雷电波将沿导线袭入变电站或发电机（直配电机），该雷电波称为侵入波。

2、避雷器的保护范围：变电站中限制侵入波的主要设备是避雷器，它接在变电站母线上，

与被保护设备相并联，并使所有设备受到可靠地保护。

避雷器的保护距离：lm=（Uj-U5）/（2α/v）=(Uj-U5)/(2α’),Uj为变压器的冲击耐压强度；U5为避雷器的残压；α’＝α／ｖ，α’为电压沿导线升高的空间陡度。

3、进线保护的工作原理：对于35—110kv全线无避雷线的线路，在紧靠变电站的1—2km进线上架设避雷线；对于全线有避雷线的线路，则在1—2km进线上加强保护措施，如减小避雷线的保护角 α及杆塔的接地电阻Ri，提高这段进线的耐雷水平，以减少在这段进线内绕击和反击导线的概率，这段进线为进线段。有了进线段以后，在进线段首端及以外遭受雷击时，由于进线段导线波阻抗的作用，限制了流过避雷器的雷电流幅值IFV；此外，由于导线上冲击电晕的作用，使沿导线的来波陡度大为降低。

4、电机防雷的特点：电极的冲击绝缘强度低；保护电机用的磁吹阀式避雷器FCD的冲击放电电压及残压不够低；要求限制来波陡度。

5、直配电机防雷的主要措施：（1）发电机出线母线上装一组氧化锌避雷器或FCD型避雷器，以限制侵入波幅值，取其3KA下的残压与电机的绝缘水平相配合（2）在发电机的电压母线上装一组并联电容器C，以限制侵入波陡度α和降低感应过电压（3）采用进线段保护，限制流经FCD中的雷电流，使之小于3KA。（4）发电机中性点有引出线时，中性点加装避雷器保护，否则需要加大母线并联电容以进一步降低侵入波的陡度。 6、图11-8 的作用：

并联电容器C作用：（1）限制母线上冲击波陡度，（2）降低感应过电压。因为不用并联电容时，感应电荷作用于线路（架空导线及电缆段）的对地电容上，所加并联电容C能起到分担部分感应电荷的作用。

电缆段的作用：当雷电流使排气式避雷器FE放电后，由于FE无残压，使电缆芯线与金属护层短路，由于高频趋肤效应，使雷电流从芯线转移到金属护层上，从而大大减低了母线冲击电压和流过FCD的冲击电流。

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