2025国家电网电工备考知识点:电介质的电气特性与电气强度

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　　知识点1：巴申定律

　　在均匀电场中，当极间距离 d 不变时提高气压或降低气压到真空，都可以提高气隙的击穿电压。

　　知识点2：汤逊理论

　　汤逊理论是在均匀电场、低气压、短间隙(pd 较小)条件下建立起来的。汤逊理论适用于pd<26.66kPa·cm。

　　(1)将电子崩和阴极上的γ过程作为气体自持放电的决定因素是汤逊理论的基础。

　　(2)汤逊理论的实质是：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表面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。

　　(3)逸出电子能否接替起始电子的作用是自持放电的判据。

　　知识点3：流注理论

　　以汤逊理论的碰撞电离为基础，强调空间电荷对电场的畸变作用，着重于用气体空间光电离来解释气体放电通道的发展过程;放电从起始到击穿并非碰撞电离连续量变的过程，而是初始电子崩中离子数达 10 8以上时，引起空间光电离质变，电子崩汇合成流注。

　　放电与阴极材料关系不大。

　　知识点4：电晕放电

　　定义：电场极不均匀时，在大曲率电极附近很薄一层空气中具备自持放电条件，放电仅局限在大曲率电极周围很小范围内，而整个气隙尚未击穿。电晕放电也就是局部流注放电。

　　特点：电晕放电是极不均匀电场特有的自持放电形式，电晕起始电压低于击穿电压，电场越不均匀其差值越大。措施：增大电极曲率半径、采用扩径导线降低电晕放电的影响。

　　知识点5：极性效应

　　在极不均匀电场中，整个的放电过程与电极的极性有很大的关系，这个称为极性效应。

　　在两个电极几何形状不同时，极性取决于曲率半径较小的那个电极的电位符号。

　　起晕电压：正极性大于负极性

　　击穿电压：负极性大于正极性

　　知识点6：持续电压下极不均匀电场对击穿电压的影响

　　(1)电场不均匀度对击穿电压的影响减弱;

　　(2)极间距离对击穿电压的影响增大;

　　(3)在直流电压中直流击穿电压的极性效应非常明显;

　　(4)工频电压下无论是棒—棒电极还是棒—板电极，击穿总发生在正半波。且棒—棒的击穿电压要高于棒板，在间距超过 2.5m 时越发明显。

　　(5)当间隙距离不大时，击穿电压基本上与间隙距离呈线性上升的关系;当间隙距离很大时，平均击穿场强明显降低，即击穿电压不再随间隙距离的增大而线性增加，呈现出饱和现象。

　　(6)在电气设备上，希望尽量采用棒—棒类型对称的电极结构，而避免棒—板类不对

　　称的电极结构。

　　(7)雷电冲击电压下，导线—平板的 50%冲击击穿电压与棒—板接近。两平行导线的

　　50%则比棒—棒要高。

　　(8)操作冲击电压下，正极性的击穿电压比负极性低。

　　知识点7：电介质极化的类型

　　电子式位移极化、离子式位移极化、偶极子极化、夹层介质界面极化。前三种极化是由

　　带电质点(电荷)的弹性位移或转向形成的，夹层介质界面的极化则是有带电质点的移动形

　　成的。

　　知识点8：提高气体介质电气强度的方法

　　1、影响气体介质电气强度的因素

　　(1)电场型式(均匀电场、不均匀电场)

　　(2)电压种类(持续电压、冲击电压)

　　(3)大气条件(密度、湿度)

　　(4)气体种类(空气、SF6)

　　(5)气隙长度

　　2、提高气体介质电气强度的两大途径

　　(1)改善气隙中的电场分布，使之尽量均匀

　　(2)削弱或抑制气体介质中的电离过程

　　3、改善电场分布的具体措施

　　(1)改进电极形状：增大电极曲率半径、改善电极边缘、使电极具有最佳外形

　　(2)利用空间电荷畸变电场：“细线效应”(雷电冲击电压下无细线效应)

　　(3)采用屏障：极不均匀电场的空气间隙中放入薄片固体绝缘材料(纸或纸板)

　　知识点9：相对介电常数的选择

　　知识点10：固体介质的击穿

　　固体介质被击穿后，其绝缘性能不能自行恢复。因而称非自恢复绝缘。

　　知识点11：热击穿与电化学击穿

　　固体介质会因介质损耗而发热，介质温度将不断上升而导致绝缘的破坏，从而引起热击穿。

　　固体介质在电场长时间作用下，逐渐使介质的物理、化学性能发生不可逆的劣化，电气强度逐步下降并引起击穿的现象称为电化学击穿。

　　知识点12：组合绝缘的电气强

　　度1、组合绝缘

　　工程实际中通常由多种电介质组合形成绝缘。变压器的内绝缘由油纸绝缘层、油间隙、聚合物等固体和液体电介质联合组成;套管的绝缘由电瓷、油间隙、胶纸层或油纸层等组合构成。

　　2、组合绝缘的电场分布

　　(1)直流电压：绝缘等效为电阻，各层绝缘分担的电压与其电导率成反比，所以应该把电气强度高、电导率大的材料用在电场最强的地方。

　　(2)交流和冲击电压：绝缘等效为电容，各层绝缘分担的电压与其介电常数成反比，所以应该把电气强度高、介电常数大的材料用在电场最强的地方。

　　3、分阶绝缘

　　超高压交流电缆常为单相圆芯结构，由于其绝缘层较厚，一般采用分阶结构，以减小缆芯附近的最大电场强度。原则：越靠近缆芯的内层绝缘选用介电常数越大的材料，以达到电场均匀化的目的。

　　4、“油-屏障”式绝缘

　　电力变压器、油断路器、充油套管等设备中广泛采用“油-屏障”式组合绝缘，这种组 合绝缘中以油作为主要的电介质，在油隙中放置若干个屏障以改善电场分布并阻止贯通性杂

　　质小桥的形成。 “油-屏障”式绝缘结构中应用的固体介质有三种不同的形式：覆盖层、绝缘层、极间 障。

　　5、油纸绝缘

　　电缆、电容器、电容式套管等设备中广泛采用油纸绝缘，这种组合绝缘中以固体介质为 主要的电介质，液体介质只是用作充填空隙的浸渍剂。油纸绝缘在直流电压下的击穿电压为 工频电压(幅值)下的 2 倍以上。 油纸绝缘缺点：易受污染(包括受潮)，散热条件差，使用温度不能太高。

（编辑：宁夏华图）