高电压技术讲解（下）(3)

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?绕组中初始电位分布是按照指数规律衰减的。

1）绕组末端接地时 2）绕组末端开路 x=0时，u=U0; x=0时，u=U0;

X=L时，u=0 X=L时u → 0

2 2 1 1 初始电位分布不均匀的原因是：对地电容的存在，对地电容越大，通过它流入大地的杂散电流越大，电位分布越不均匀。

二、 稳态电位分布：电路中，当时间趋于无穷时，电路中稳态电位分布是：

1、末段开路时、 2、末端接地时、

三、 过渡过程

1、末段开路时、 2、末端接地时

1 2 2 1 1 2 2 1 武汉华中华能高电压科技发展有限公司 www.china-hzhn.com Tel:027-86839376

末端开路时、最大电位出现在绕组尾端、最大电位梯度出现在绕组首端，所以尾端的主绝缘、首端的纵绝缘要加强；末端接地时，最大电位、最大电位梯度都出现在绕组首端，首端的主绝缘、纵绝缘都要加强。 四、改善电位分布的措施

造成电位分布不均匀的原因是对地杂散电容的存在，要改善绕组中电位的分布可以采取补偿对地电容或增大纵向电容的影响而减小对地电容的影响的措施，即采用静电补偿和纠结式接线。

§4.8 三相变压器绕组中波过程一、星形接线中性点接地时：

星形接线中性点接地时，三相绕组可看成三个独立的绕组，不论一相、两相或三相进波，均与单相绕组的波过程相同二、星形接线中性点不接地时：

星形接线中性点不接地时，由于绕组对冲击波的阻抗远大于线路波阻抗，故当一相进波时，其他两相首端可视为接地，如图所示：

过渡过程中中性点出现的最大电位为2/3U0 武汉华中华能高电压科技发展有限公司 www.china-hzhn.com Tel:027-86839376

?两相进波时，可用叠加法估计各点对地电压，此时中性点稳态电位可升至2/3U0。中性点最大对地电位不超过4/3U0。

三相进波时，其电位分布与末端不接地的单相绕组相同。 三、三角形接线时

三角形接线时，因绕组对冲击波阻抗远大于线路不阻抗，故当一相进波时，变压器其他两相绕组端点可视为接地，所以这种情况与单相绕组末端接地相同。如图所示： ?三相同时进波时：绕组中部对地最高电位可达2U0左右。

§4.9 冲击电压在变压器绕组间的传递

?当冲击电压波侵入变压器的高压绕组时，由于绕组间的电磁耦合，该变压器的低压绕组也会出现电压。在冲击电压作用下，绕组间电压的传递有两个分量，一个是静电感应分量，一个是电磁感应分量。 1、静电感应分量

在冲击电压波入侵的初始时刻，由于绕组间的电容耦合产生静电感应分量。

u2?C12C12?C2U0?2、电磁感应分量

电磁感应分量是电压在初始时刻过后，电流通过绕组，因电磁感应而产生的。所以电磁分量的大小与两个线圈的变比有关。

电压较低的绕组，其相对的冲击强度（冲击试验电压与额定电压之比）较高压绕组大得多，故凡高压绕组可以耐受的电压、依靠电磁感应在低压绕组产生的电磁分量电压对低压绕组是没有什么危险的。

但当冲击电压作用于低压绕组时，静电感应分量在高压绕组中失去它的严重性，此时高压绕组中的电磁感应分量变得较大，且变比越大，电磁感应分量电压也越高。这时，如果高压绕组开路，对高压绕组的主绝缘和纵绝缘都会造成严重的威胁。§4.10 旋转电机绕组中的波

过程旋转电机（包括发电机、调相器、大型电动机等）如通过变压器与电网相连，则当雷击

电网时，雷电波将通过变压器绕组间的传递再传到旋转电机，这时雷电波对旋转电机的危险

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性是不大的。如旋转电机直接与架空线路相连，则在雷击架空线路时，冲击电压将直接由线路传至电机，对电机的危害性是很大的，需进行保护。

1、旋转电机的电路特点旋转电机可分为单匝和多匝两大类，一般大功率高速电机通常是单匝的；小功率低速电机或高压电机是多匝的。在单匝电机中，匝间电容K0要比变压器小得多，只在绕组的首端才有电容耦合，因此K0可以略去。在多匝电机中，各匝间电容耦合较强，对于波头很陡的冲击电压应考虑匝间电容K0的作用这样，在冲击波入侵电机绕组开始时，第一匝间绝缘上的电压几乎等于全部入射波电压，很容易造成匝间绝缘击穿，所以要限制入侵波的陡度，一般认为入侵波的陡度应限制在5kV/us以下。

电机绕组是由绕组的槽内部分和端接部分交替连成的，槽内部分的绕组离接地的定子铁芯很近，由于冲击波频率很高，在定子铁芯中基本不会产生磁通，所以它的单位长度的电感要比端接部分小。同时在槽内的绕组与铁芯之间是介电常数为2.5~7.5的电介质，所以单位长度的绕组的对地电容要比端接部分的大得多，所以槽内部分绕组的波阻抗要比端接部分的波阻抗小得多。同时冲击波在槽内部分的速度也比端接部分的小得多。

冲击波在电机绕组中传播时，由于存在损耗，所以行波将很快衰减与变形。当冲击波到达中性点时其幅值已很小，所以计算绕组中最大纵向电位差时不用考虑反射波。

第五章 雷电参数和防雷设备 §5.1雷电放电 案例1

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utn?alwv2000年6月17日、上海明珠线发生雷击事故，这是明珠线试运行以来，首次遭到的雷电袭击。当天下午1时，明珠线5号列车在漕溪路驶向龙漕路途中，突遭雷击。雷电窜入机车使机车掉电，起用电池供电后列车只能限速，以每小时5公里的速度行驶。到站后，遭电击的列车当场退出了行驶，营运公司对其保护装置进行了紧急抢修。下午4时，修复后的列车又重新上线运行。

案例2

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2000年6月17中午12时50—55分，上海市郊一村民顾某和妻子在水稻田正在插秧时遭雷击，顾某当场身亡，距其3—4米处的妻子双脚有发麻的感觉，据对雷击发生现场观察，雷击点四周空旷，在周围150—200米范围内无任何建筑物和高大的物体（如树木等）。另据死者妻子讲述，雷击发生时在死者身上有一团火光出现，除衣服湿透外，其他雷击痕迹不明显。调查认为，雷击点附近无适当防雷电的保护区（如建筑物和高大的物体），死者本人又缺乏基本的雷电防护知识，在四周空旷的田间坚持插秧作业，是造成这次被雷击而身亡惨剧的主要原因。

一、雷电的形成

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当空中的尘埃、冰晶等物质在云层中翻滚运动的时候，经

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过一些复杂过程，使这些物质分别带上了正电荷与负电荷。一般在云层的下部积聚的是负电荷，而正电荷一般积聚在云层的上部。这样，同极性电荷的汇集就形成了一些带电中心，带有这些电荷中心的云称为雷云。雷云与雷云、雷云内部、雷云与大地之间发生的气体放电称为雷电放电。

? ?

雷电分上行雷和下行雷，以下行雷为例进行分析。

流注停顿形成先导，先导分级向前发展，流注最后一次停顿后形成主放电，主放电阶段形成闪电和雷声，但仅有30%的电荷复合掉，70%的电荷在余辉阶段复合。

雷击人的主要形式

? 1、历史的回顾 ? 2、直接雷击 ? 3、接触电压 ? 4、旁侧闪络 ? 5、跨步电压

历史的回顾

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关于雷电的描述，直到二百年以前，一般还只有在诗文中能够读到，而且停留在神话解释。由于实验科学的出现，随之电容器的发明才使我们对闪电的认识进入自然科学领域。实验证明，雷电显示了与静电相类似的特性。与此同时，关于雷电对动物和人的各种效应，也进行了研究。

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早期研究工作的记载是引人入胜的，其意义并不仅仅在于“历史”价值，而是在于许多重要的原理得到验证。这些原理也正是我们今日理解雷电对人体效应的依据。

例一 对“小鸡”呼吸

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富兰克林曾对着一只小鸡的头部施以“电击”后，小鸡出现了死亡现象。但是经过不断地向肺里吹气，小鸡又复苏了。这是对触电者进行人工呼吸最早的一次成就。假定

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