电子式极化应用范围 高电压技术重点知识整理

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发布于:2026年04月14日

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高电压技术重点知识整理

1.电介质的极化: 1.)电子位移极化 电介质中的带点质点在电场作用下沿电场方向做有限位移,无能量损耗 2.)离子位移极化 有极微量的能量损耗 3.)转向极化 4.)空间电荷极化 2.电介质的介电常数代表电介质极化程度(气体D=1 水D=81 蓖麻油 D=4.2) 3.电介质的电导与金属电导的区别: 1.)形成电导电流的带电粒子不同(金属导体:自由电子,电介质:离子) 2.)带电粒子数量上的区别 4.影响液体介质电导的因素:温度,电场强度。 5.电介质中的能量损耗:

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13.流柱放电流程:有效电子(经碰撞游离)——电子崩(畸变电场)——发射光子(在强电场作用下)——产生新的电子崩(二次崩)——形成混质通道(流柱)——由阳极向阴极(阳极流柱)或由阴极向阳极(阴极流柱)击穿 14.电晕放电:电晕放电是极不均匀电场所特有的一种自持放电形式,他与其他形式的放电有本质的区别,电晕放电的电流强度并不取决于电源电路中的阻抗,而取决于电极外气体空间的电导,即取决于外施电压的大小,电极形状,极间距离,气体的性质和密度等。 15.不均匀电场气隙的击穿:短气隙击穿(极性效应)长气隙的击穿(先导放电) 16.先导过程:当气隙距离较长时,(约1m以上),存在某种新的,不同性质的放电过程,称为先导过程 17.雷电放(长气隙放电)电包括雷云对大地,雷云对雷云和雷云内部放电现象 18.下行的负极性雷通常可以分为三个主要阶段,即先导放电,主放电和余光放电 19.击穿时间:

20.

1.)升压时间t0——电压从0升到静态击穿电压U0所需时间

2.)统计时延ts——从电压达到U0的瞬时起到气隙中形成第一个有效电子为止的时间

3.)放电发展时间tf——从形成第一个有效电子的瞬时起到气隙完全被击穿为止的时间

20.影响平均统计延时的因素:

1.)电极材料

2.)外施电压

3.)短波光照射

4.)电场情况

21.影响放电发展时间的因素:

1.)间隙长度

2.)电场均匀度

3.)外施电压

22.击穿电压公式:

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[KV (peak)]

23.提高气隙击穿电压的方法:

1.)改善电场分布

2.)采用高度真空

3.)增高气压

4.)产用高耐电强度气体

5.)SF6气体的应用

24.电击穿:由于电场的作用使介质中的某些带电质点积聚的数量和运动的速度达到一定程度,使介质失去了绝缘性能,形成导电通道,这样的击穿称为电击穿。

25.热击穿:在电场的作用下,介质内的损耗发出的热量多于散逸的热量,使介质温度不断上升,最终照成介质本身的破坏,形成导电通道,这样的击穿称为热击穿。

26.影响固体电介质击穿电压的因素

1.)电压作用时间的影响

2.)温度的影响

3.)电场均匀度和介质厚度的影响

4.)电压频率的影响

5.)受潮度的影响

6.)机械力的影响

7.)多层行的影响

8.)累积效应的影响

27.固体介质的老化中最主要的是:电老化,热老化和综合性的环境老化

28.影响液体电介质击穿电压的因素

1.)液体介质本身品质的影响

2.)电压作用时间的影响

3.)电场情况的一影响

4.)温度的影响

5.)压强的影响

29.油本身的某些品质因素对耐电压强度的影响

1.)化学成分

2.)含水量

3.)含纤维量

4.)含炭量

5.)含气量

30.提高液体电介质击穿电压的方法

1.)提高并保持油的品质

2.)覆盖

3.)绝缘层

4.)极间障

31.提高并保持油的品质的方法

1.)压力过滤法

2.)真空喷雾法

3.)吸附剂法

32.电气设备绝缘试验:

1.)耐压试验(破坏性试验)模范设备绝缘在运行中可能受到的各种电压,对绝缘施加与之相等的或更为严峻的电压,从而考验绝缘耐受这i类电压的能力。

2.)检查性试验(非破坏性试验)测定绝缘某些方面的特性,并据此间接地判断绝缘状况

33.绝缘电阻是反映绝缘性能的最基本的指标之一,通常都用兆欧表来测量绝缘电阻

34.测量绝缘电阻能有效的发现下例缺陷:

1.)总体绝缘质量欠佳

2.)绝缘受潮

3.)两极间有贯穿性的导电通道

4.)绝缘表面情况不良

测量绝缘电阻不能发现下例缺陷:

1.)绝缘中的局部缺陷(入非贯穿性的局部损伤,含有气泡等)

2.)绝缘的老化(因为老化了的绝缘其绝缘电阻 还可能是相当高的)

35.测定泄露电流于兆欧表相比具有以下特点:

1.)所加直流电压较高,能揭示兆欧表不能发现的某些绝缘缺陷

2.) 所加直流电压是逐渐升高的,则在升压过程中,从所测电流与电压关系的线性度,即可指示绝缘情况

3.)兆欧表刻度的非线性度很强,尤其在接近高量程段,刻度甚密,难以精确分辨,微安表的刻度则是基本上是线性的,能精确读取。

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1.)受潮

2.)穿透性导电通道

3.)绝缘能含气泡的电离,绝缘分层,脱壳

4.)绝缘老化劣化,绕组上附积油泥

5.)绝缘油脏污,劣化等

但是对于下例缺陷,

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法是很少有效果的:

1.)非穿透性的局部损坏

2.很小部分绝缘的老化,劣化

3.个别的绝缘弱点

38.局部放电的测试分为:直接法和平衡法

39.较准确的测压法是直接测被试品两端的高压,主要有:

1.)测量球隙

2.)静电电压表(s.v)

3.)分压器配用低压仪表

4.)高压电容器配用整流装置

40.直流高压的测量

1.)棒隙或球隙

2.)电阻分压器配合低压仪表

3.)用高值电阻与直流电流表串联

4.)静电电压表

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44.无限长直角波通过电感后改变为一指数波头的行波,串联电感起了来波上升速率的作用。

45.为了降低入侵波的陡度可以使用串联电感或并联电容的措施,对于波阻抗很大的设备(如发电机)要想用串联电感来降低入侵波陡度一般是有困难的,通常用并联电容的方法。

46.雷电流:流经被击物体的电流iz与被击物体的阻抗zj有关,zj越大则iz越小,反之则iz越大,当zj=0时,流经被击物体的电流呗定义为雷电流,用iL表示。(雷电通道波阻抗z0=300欧姆)

47.描述脉冲波形的主要参数有:峰值,波前时间和半峰值时间。

48.雷暴日是一年中有雷电的日数,雷暴小时是一年中有雷电的小时数。

49.避雷针保护范围

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50.避雷器的作用是限制过电压以保护电气设备

51.避雷线的作用是保护输电线路

52.避雷针的作用是保护集中场所的设备

53.阀型避雷器的基本元件为间隙和非线性电阻,阀片的电阻值与流过的电流有关,具有非线性特征,电流越大电阻越小。

54.避雷器的选用:选用避雷器时,应是避雷器的额定电压与安装该避雷器的电力系统的电压等级相同,并且应是避雷器的灭弧电压大于其安装处母线上可能出现的最高工频电压。

55.避雷器的保护性能一般以保护比(残压/灭弧电压)来说明,保护比越小,说明残压越低或灭弧电压越高,则避雷器的保护性能越好。

56.接地可以分为工作接地、保护接地和防雷接地。

57.输电线路上出现的大气过电压有两种:一种是雷直击于线路引起的,称为直击雷过电压;一种是雷击线路附近地面,由于电磁感应所引起的,称为感应雷过电压。

58.雷击线路时线路绝缘不发生闪络的最大雷电电流幅值称为“耐雷水平”,以kV为单位。

59.每100km线路每年由雷击引起的跳闸次数称为“雷击跳闸率。”

60.输电线路的感应雷过电压分为:雷击线路附近大地时,线路上的感应雷过电压和雷击线路杆塔时,导线上的感应过电压。

61.雷直击于有避雷线线路的情况可以分为三种,即雷击杆塔塔顶、雷击避雷线档距中间和雷绕过避雷线击于导线——称为“绕击”。

62.雷击杆塔塔顶次数与雷击线路总次数的比值称为击杆率g。

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66.输电线路的防雷措施有:架设避雷线,降低杆塔接地电阻,架设耦合地线,采用不平衡绝缘方式,装设自动重合闸,采用消弧线圈接地方式,装设管型避雷器,加强绝缘。

67.发电厂和变电所的主要防雷措施:在发电厂、变电所内装设阀型避雷器以限制入侵雷电波的幅值,使设备上的过电压不超过其冲击耐压幅值;在发电厂、变电所的进线上设置进线保护段,以限制流经避雷器的雷电流和限制入侵雷电波的陡度;对直接与架空线相连的旋转电机(称直配电机)在电机母线上装设电容器,限制入侵雷电波陡度以保护电机匝间和中性点绝缘。

67.避雷线的保护角应为

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左右。

68.进线段的耐雷水平

额定电压

35kV

66kV

110kV

220kV

330kV

500kV

耐雷水平

30kA

60kA

75kA

110kA

150kA

175kA

69.发电厂厂房一般不装设避雷针,以免发生反击事故和引起继电保护的误动作。

70.

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71.比较电介质中各种极化的性质和特点

极化种类

产生场合

所需时间

能量损耗

产生原因

电子式极化

任何电介质

10-15 s

无

束缚电子运行轨道偏移

离子式极化

离子式结构电介质

10-13 s

几乎没有

离子的相对偏移

偶极子极化

极性电介质

10-10~10-2 s

有

偶极子的定向排列

夹层极化

多层介质的交界面

10-1 s~数小时

有

自由电荷的移动

72.电介质电导与金属电导的本质区别:

1‐4

电导形式 电导率

金属导体 (自由电子)电子电导 γ很大

气体,液体,固体(自由电子、正离子、负离子、杂质电导、自身离解、杂质、离子)

离子电导

γ很小

ρ很大

73.总结比较各种检查性试验方法的功效:

非破坏性试验,即检查性试验,包含的种类:绝缘电阻试验、介质损耗角正切试验、局部放电试验、绝缘油的气相色谱分析等

高电压技术学习总结

高电压技术学期学习总结 通过一学期对高电压技术的学习,有一下重点难点总结: 第一章 气体的绝缘强度 1、 气体放电的基本物理过程 ⑴带电粒子的产生 气体分子或原子产生的三种状态

原态(中性) 激发态(激励态)从外界获得能量,电子发生轨道跃迁。 电离态(游离态)当获得足够能量时,电子变带电电子,原来变正离子。

电离种类:

A:碰撞电离

B:光电离

C:热电离

D:表面电离

⑵带电离子的消失

A:扩散,会引起浓度差。

B:复和(中和)正负电荷相遇中和,释放能量。

C:附着效应,部分电负性气体分子对负电荷有较强吸附能力,使之变为负离子。

⑶汤逊理论的使用条件和自持放电条件

使用条件:均匀电子,低电压

自持放电条件:

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⑷巴申定律的物理意义及应用

A:巴申定律的物理意义

① p s(s一定)p增大,Uf 增大。

② p s(s一定)p减小,Uf 减小。

③ p s不变:p增大,密度增大,无效碰撞增加,提高了电量的强度,Uf 增大。

P减小,密度减小,能碰撞的数量减小,能量提高,Uf 增大。

P s不变,Uf 不变。

B:巴申定律的应用

通过增加或者减少气体的压力来提高气体的绝缘强度。如:高压直流二极管(增加气体的压力)

减小气体的压力用真空断路器。

⑸流柱理论的使用范围及与汤逊理论的关系

流柱理论的使用范围:

a、 放电时间极短

b、 放电的细分数通道

c、 与阴极的材料无关

d、 当ps增大的时候,Uf 值与实测值差别大。

流柱理论与汤逊理论的关系:

a、 流柱理论是对汤逊理论的一个补充

b、 发生碰撞电离

c、 有光电离,电场

⑹极不均匀电场的2个放电特点(电晕放电,极性效应)

电晕放电的特点:

a、 电晕放电是极不均匀电场所持有的一种自持放电形式,是极不均匀电场的特征之一。

b、 电晕放电会引起能量消耗。

c、 电晕放电的脉冲现象会产生高频电磁波,对无线电通讯造成干扰。

d、 电晕放电还使空气发生化学反应,生成臭氧、氮氧化物是强氧化剂和腐蚀剂,会对气体中的固体介质及金属电极造成损伤或腐蚀。

极性效应的特点:

a、 棒为正,极为负特点:电晕放电起始电压高。间隙击穿电压低。

b、 棒为负,极为正特点:电晕放电起始电压低,间隙击穿电压高。

⑺冲击电压、伏秒特性、U50%的概念及应用

冲击电压:持续时间极短,非周期性,幅值极高的电压。

冲击击穿电压气隙击穿的冲要条件:

a、 必须具有足够高的电压幅值

b、 必须有有效电子存在

c、 必须有电子放电通道的时间

伏秒特性:对于同一间隙,多次施加同一形状但幅值不同的冲击电压作用,其击穿电压幅值与击穿时间关系(曲线)称为伏秒特性。

U50%的概念:对于同一间隙,多次施加同一电压,其击穿的概率为U50% ,对应的电压幅值是U50% 。

U50% 表征绝缘冲击击穿特性。

2、 了解影响气体放电的因素

a、 电场形式对放电电压的影响

b、 电压波形对击穿电压的影响

c、 气体的性质和状态对放电电压的影响

3、 提高气隙间隙击穿电压(绝缘强度)的措施

⑴改善电场分布

a、 改善电极的形状及电场分布

b、 采用极间障

⑵消弱电离

a、 采用压缩气体

b、 采用真空

c、 采用电负性气体(SF6)

4、 沿面放电的概念、污秽沿面放电的过程

概念:悬挂在击穿导线(导体),支柱、套管、悬式绝缘子暴露在空气中与空气形成交接面。

污秽绝缘子沿面放电的过程:是脏污表面气体电离,电弧产生,发展,熄灭,重燃的过程。

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第二章 液体和固体介质的绝缘强度

第一节 介质的极化、电导和损耗

1、 极化的形式

1) 电子式位移极化

2) 离子式位移极化

3) 偶极子极化

4) 夹层极化

2、 了解电导

电介质在电场作用下,少量带电粒子作定向运动,产生电流的现象。

电导表征导电能力。

电导决定电流(泄漏电流)

电子的导数叫绝缘电阻。

3、 介质损耗 tanδ

介质损耗分为电导损耗饿极化损耗。

直流:电导损耗

交流:电导损耗和极化损耗

tanδ:介质损耗角正切。

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① 损耗与ω、с、U2 成正比。

高频、高压、大容量,损耗p增大。

② 外加条件一定时,介质损耗与tanδ成正比。

同一材料,同一时期tanδ不一样,tanδ反映不同时期的性能及缺陷。

4、 影响tanδ的因素

a、 f(频率)的影响

f<f0

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b、 温度影响

0~t1

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0~t2

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0~t3

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c、 电压的影响

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第二节 液体介质的击穿

1、 小桥理论

液体分子由电子碰撞而发生气泡,或者在电场作用下因其他原因发生气泡,由气泡内气体放电而引起液体介质的热击穿。

2、 油的击穿过程

a、 当油中含有气泡

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b、 油中有杂质

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3、 影响液体(油)介质击穿的因素

① 杂质 :a、气体,水份,若充分溶解于油中,影响不大。

b、若形成气泡,水清,影响较大。

②温度影响

a、 干燥油,影响不大。

b、 受潮的油:0~60℃ 温度增大,有利于充分溶解

t>80℃以上,温度增大,水分汽化,气泡出现,影响大。

③ 电场形式

a、 均匀电场

b、 不均匀电场

④ 电压作用时间

静态电压,时间长,容易形成桥,有影响。

冲击电压,时间短,不易形成桥,无影响。

第三节 固体介质的击穿

固体击穿的形式,特点。

1、 电击穿(依据电子崩理论)

特点:a、击穿时间极短

b、击穿电压值高

2、热击穿(依据固有击穿理论)

特点:a、击穿时间较长

b、击穿电压不高

3、电化学击穿

特点:a、击穿时间长

b、击穿电压相对较低

第三章 电气设备绝缘试验

1、性能试验(非破坏性试验)

在较低电压作用下,测量设备一些电气性能参数,对设备无损伤,判定缺陷。

2、 耐压试验(破坏性试验)

对设备电压耐受能力考验,所加的电压为设备可能承受的各种电压。

交流耐压试验:是考核电气设备绝缘裕度的主要方法,能有效地发现较危险的集中性缺陷,这是非破坏性试验不能相比。

直流耐压试验:直流试验耐压电压值的选择是参考交流耐压试验电压和交直流下击穿场强之间,并主要根据运行经验来确定。

直流耐压试验的接线图与直流泄露电流相同,只是所加电压更高,可确定电气设备的绝缘水平。

冲击高压试验:冲击高压是由冲击电压发生器产生的。

第五章 雷电及防雷设备

1、雷电的参数(了解)

a、雷击时计算雷电流的等值电路和雷电流幅值

b、雷电流波形

c、雷电日与雷电小时

d、地面落雷密度和输电线路落雷次数

2、避雷针、线的作用及保护范围的计算,特别说明避雷线的作用

避雷针、线的作用:为使设备建筑物线路免遭直击雷,安全将雷电流引入大地而设置。

避雷线的作用:主要用于保护线路,也可用于保护发、变电所。

避雷针保护范围的计算 :(单支避雷针)①

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②

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外侧:按单针计算

内侧:作低针等高水平线,与高针保护线相交于一点,作该点的虚拟避雷针。按等高双支避雷针计算。

(3针及以上保护范围):

△ 外侧:分别按两针两两计算

△ 内侧:当上述计算在hx处,所有

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,则在hx处,△ 区域内均能保护。

(四针保护范围):

顶点形成方形区域。

外侧:分别按两两针计算。

内侧:分别做成两个△ 区域,按△ 计算。

注:要确保对角线bx>0,若bx<0,则保护存在漏洞。

避雷线保护范围计算:

(单线) :

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(双线等高)

外侧:按单线计算

内侧:最低保护高度

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3、避雷器的作用,分类,特点(氧化锌避雷器的特点重要)

作用:防入侵雷电波(过电压波),它与被保护设备并联,入侵波来时,避雷器优先动作。

分类:间隙类避雷器又分为:保护间隙(火花间隙)和管型避雷器。

阀型类避雷器又分为:阀型避雷器和金属氧化物避雷器(氧化锌避雷器)。

①保护间隙特点:

优点:结构简单,价格便宜。

缺点:不能灭弧,断路器跳闸,容易造成停电事故。存在截波,对绕组类设备极不利(有可能造成绕组绝缘击穿,致命缺点)。

只适用于线路保护。

② 管型避雷器特点

优点:能灭弧

缺点:存在截波

只能用于线路保护。

③阀型避雷器特点

a、 非线性绕组

b、 电流小,电阻大

c、 电流大,电路小

④金属氧化物避雷器(氧化锌避雷器)的特点

a、 无间隙

b、 无续流(≤1mA)工频续流(≥100A)

c、 使设备过电压降低,通流能力大

d、 多雷区

e、 直流防雷保护及SF6设备保护

第六章 输电线路的防雷保护

1、防雷的指标,耐雷水平,雷击跳闸率的概念,感应过电压及计算。

防雷的指标:耐雷水平和雷击跳闸率。

耐雷水平:雷击线路时线路绝缘不发生冲击闪络的最大雷电流幅值称为耐雷水平。

雷击跳闸率:每100km线路每年由雷击引起的跳闸次数称为雷击跳闸率。

感应过电压:雷击线路附近地面,由于电磁感应所引起的称为感应雷过电压。

感应过电压及其计算:

①避雷线不接地

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3、现代防雷的措施

①架设避雷线

②降低杆塔接地电阻

③ 架设加强耦合地线

④ 中性点非有效接地

⑤ 加强线路绝缘

⑥ 加强自动重合闸装置

⑦ 加装线路用管型避雷器

第七章 发电厂和变电所的防雷保护

1、反击

雷击避雷针(线),使避雷针(线)与设备之间形成放电或者避雷针(线)接地点与设备接地点之间放电。

2、对入侵雷的防护措施

a、加装避雷器

b、串电感,并电容

c、降低陡度

3、阀型避雷器对入侵雷的防护

阀型避雷器主要是限制过电压波的幅值。

在任何可能的运行方式下,变电所的变压器和各设备距避雷器的电气距离皆应小于最大允许电气距离L。避雷器一般安装在母线上,若一组避雷器不能满足要求,则应考虑增设。

4、进线段保护

作用:降低入侵波的幅度及陡度,限制流经避雷器的电流幅值。

第八章 电力系统稳态过电压

1、过电压的分类

外部过电压分为:直击雷过电压和感应雷过电压

内部过电压分为:稳态过电压和操作过电压

稳态过电压分为:工频电压升高和谐振过电压

工频电压升高分为:空载线路的电容效应、不对称短路引起的工频电压升高和发电机甩负荷。

谐振过电压分为:线性谐振过电压、参数谐振过电压和铁磁谐振过电压。

操作过电压分为:切除空载线路过电压、空载线路合闸过电压、切除空载变压器过电压和断续电弧接地过电压。

2、了解各种内部过电压的产生及防护办法

①空载线路容升现象引起的过电压

防护办法:并联电抗器

②接地故障引起的工频电压升高

防护办法:中性点加装避雷器

③发电机甩负荷

防护办法:并电抗器,加电压速断保护。

④谐振过电压

防护办法:a、改善电磁式电压互感器的激磁特性,或改用电容式电压互感器。

b、在电压互感器开口三角形绕组中接入阻尼电阻,或在电压互感器一次绕组的中性点对地接入电阻。

c、在有些情况下,可在10kv及以下的母线上装设一组三相对地电容器,或用电缆段代替架空线段,以增大对地电容,从参数搭配上避开谐振。

d、在特殊情况下,可将系统中性点临时经电阻接地或直接接地,或投入消弧线圈,也可以按事先规定投入某些线路或设备以改变电路参数,消除谐振过电压。

⑤切除空载线路产生过电压

防护办法:改善断路器的结构,绝缘强度提高,灭弧能力提高。端口并R。

⑥合闸空载线路

防护办法:增加R

⑦切空载变压器

防护办法:加装阀型避雷器

⑧电弧接地过电压

防护办法:加装消弧线圈,用以消弱电容电流,起到消弧作用。

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