高电压工程课后答案

1 1 以空气作为绝缘的优缺点如何 以空气作为绝缘的优缺点如何 答 优点 空气从大气中取得 制取方便 廉价 简易 答 优点 空气从大气中取得 制取方便 廉价 简易 对轴密时要求不高 缺点 空气比重较大 摩擦损失大 对轴密时要求不高 缺点 空气比重较大 摩擦损失大 导热散热能力差 空气污染大 易使绝缘物脏污 且空气导热散热能力差 空气污染大 易使绝缘物脏污 且空气 是助燃物当仿生电流时 易烧毁绝缘 电晕放电时有臭氧是助燃物当仿生电流时 易烧毁绝缘 电晕放电时有臭氧 生成 对绝缘有破坏作用 生成 对绝缘有破坏作用 1 2 为什么碰撞电离主要是由电子而不是离子引起 为什么碰撞电离主要是由电子而不是离子引起 答 由于电子质量极小 在和气体分子发生弹性碰撞时 答 由于电子质量极小 在和气体分子发生弹性碰撞时 几乎不损失动能 从而在电场中继续积累动能 此外 一几乎不损失动能 从而在电场中继续积累动能 此外 一 旦和分子碰撞 无论电离与否均将损失动能 和电子相比 旦和分子碰撞 无论电离与否均将损失动能 和电子相比 离子积累足够造成碰撞电离能量的可能性很小离子积累足够造成碰撞电离能量的可能性很小 1 5 负离子怎样形成 对气体放电有何作用 负离子怎样形成 对气体放电有何作用 答 在气体放电过程中 有时电子和气体分子碰撞 非但答 在气体放电过程中 有时电子和气体分子碰撞 非但 没有电离出新电子 碰撞电子反而别分子吸附形成了负离没有电离出新电子 碰撞电子反而别分子吸附形成了负离 子 离子的电离能力不如电子 电子为分子俘获而形成负子 离子的电离能力不如电子 电子为分子俘获而形成负 离子后电离能力大减 因此在气体放电过程中 负离子的离子后电离能力大减 因此在气体放电过程中 负离子的 形成起着阻碍放电的作用 形成起着阻碍放电的作用 1 7 非自持放电和自持放电主要差别是什么 非自持放电和自持放电主要差别是什么 答 非自持放电必须要有光照 且外施电压要小于击穿电答 非自持放电必须要有光照 且外施电压要小于击穿电 压 自持放电的外施电压要大于击穿电压 且不需要光照压 自持放电的外施电压要大于击穿电压 且不需要光照 条件条件 1 13 电晕会产生哪些效应 工程上常用哪些防晕措施 电晕会产生哪些效应 工程上常用哪些防晕措施 答 电晕放电时能够听到嘶嘶声 还可以看到导线周围有答 电晕放电时能够听到嘶嘶声 还可以看到导线周围有 紫色晕光 会产生热效应 放出电流 也会产生化学反应 紫色晕光 会产生热效应 放出电流 也会产生化学反应 造成臭氧 造成臭氧 工程上常用消除电晕的方法是改进电极的形状 增大电极工程上常用消除电晕的方法是改进电极的形状 增大电极 的曲率半径 的曲率半径 1 14 比较长间隙放电击穿过程与短间隙放电放电击穿过程比较长间隙放电击穿过程与短间隙放电放电击穿过程 各有什么主要特点 各有什么主要特点 答 长时间放电分为先导放电和主放电两个阶段 在先导答 长时间放电分为先导放电和主放电两个阶段 在先导 放电阶段中包括电子崩和流注的形成和发展过程 短间隙放电阶段中包括电子崩和流注的形成和发展过程 短间隙 的放电没有先导放电阶段 只分为电子崩流注和主放电阶的放电没有先导放电阶段 只分为电子崩流注和主放电阶 段 段 2 1 雷电放电可分为那几个主要阶段 雷电放电可分为那几个主要阶段 答 主要分为先导放电过程 主放电过程 余光放电过程 答 主要分为先导放电过程 主放电过程 余光放电过程 2 4 气息常见伏秒特性是怎样制定的 如何应用伏秒特性 气息常见伏秒特性是怎样制定的 如何应用伏秒特性 答 制定的前提条件是答 制定的前提条件是 同一间隙同一间隙 同一波形电压同一波形电压 上升上升 电压幅值 当电压较低时击穿发生在波尾 取击穿时刻电压幅值 当电压较低时击穿发生在波尾 取击穿时刻 t1t1 作垂线与此时峰值电压横轴的交点为作垂线与此时峰值电压横轴的交点为 1 1 当电压升高时 击 当电压升高时 击 穿也发生在峰值 取击穿时刻的值穿也发生在峰值 取击穿时刻的值 t2t2 作垂线与此时峰值电作垂线与此时峰值电 压横轴的交点为压横轴的交点为 2 2 当电压进一步升高时 击穿发生在波前 当电压进一步升高时 击穿发生在波前 取此时击穿时刻取此时击穿时刻 t3t3 作垂线与击穿电压交点为作垂线与击穿电压交点为 3 3 连接 连接 123123 如图 如图 应用 伏秒特性对于比较不同设备绝缘的冲击击穿特性有应用 伏秒特性对于比较不同设备绝缘的冲击击穿特性有 重要意义 如果一个电压同时作用于两个并联气隙重要意义 如果一个电压同时作用于两个并联气隙 s1s1 和和 s2s2 上 若某一个气隙先击穿了 则电压被短接截断 另一个上 若某一个气隙先击穿了 则电压被短接截断 另一个 气隙就不会击穿 气隙就不会击穿 2 22 2 国家标准对雷电冲击全波 雷电冲击截波 操作冲击的国家标准对雷电冲击全波 雷电冲击截波 操作冲击的 波形是怎样规定的 波形是怎样规定的 答 国家规定雷电冲击电压标准波形分为全波和截波两种 答 国家规定雷电冲击电压标准波形分为全波和截波两种 全波的波形先是很快上升到峰值 然后逐渐下降到零 截全波的波形先是很快上升到峰值 然后逐渐下降到零 截 波是模拟雷电冲击波被某处放电而截断的波形 我国规定波是模拟雷电冲击波被某处放电而截断的波形 我国规定 波前时间波前时间 允许偏差 允许偏差 视在半峰值时间视在半峰值时间 允 允 许偏差许偏差 峰值允许偏差峰值允许偏差 截断时间 截断时间 2 72 7 为什么高真空和高压力都能提高间隙的击穿电压 简述为什么高真空和高压力都能提高间隙的击穿电压 简述 各自运用的局限性 各自运用的局限性 答 在高气压条件下 气压增加会使气体密度增大 电子答 在高气压条件下 气压增加会使气体密度增大 电子 的自由行程缩短 削弱电离工程从而提高击穿电压 但高的自由行程缩短 削弱电离工程从而提高击穿电压 但高 气压适用于均匀电场的条件下而且要改进电极形状 点击气压适用于均匀电场的条件下而且要改进电极形状 点击 应仔细加工光洁 气体要过滤 滤去尘埃和水分应仔细加工光洁 气体要过滤 滤去尘埃和水分 在高真空条件下虽然电子的自由行程变得很大 但间隙中在高真空条件下虽然电子的自由行程变得很大 但间隙中 已无气体分子可供碰撞 故电离过程无从发展 从而可以已无气体分子可供碰撞 故电离过程无从发展 从而可以 显著提高间隙的击穿电压 但是在电气设备中气固液等几显著提高间隙的击穿电压 但是在电气设备中气固液等几 种绝缘材料往往并存 而固体液体绝缘材料在高真空下会种绝缘材料往往并存 而固体液体绝缘材料在高真空下会 逐渐释放出气体 因此在电气设备中只有在真空断路器等逐渐释放出气体 因此在电气设备中只有在真空断路器等 特殊场合下才采用高真空作为绝缘 特殊场合下才采用高真空作为绝缘 2 82 8 什么是细线效应 什么是细线效应 答 当导线直径很小时 导线周围容易形成比较均匀的电答 当导线直径很小时 导线周围容易形成比较均匀的电 晕层 电压增加 电晕层逐渐扩大 电晕放电所形成的空晕层 电压增加 电晕层逐渐扩大 电晕放电所形成的空 间电荷使电场与均匀电场类似 这种现象成为细线效应 间电荷使电场与均匀电场类似 这种现象成为细线效应 3 23 2 均匀电场中污面闪络电压比纯空气间隙的击穿电压要低 均匀电场中污面闪络电压比纯空气间隙的击穿电压要低 原因是什么 原因是什么 答 答 固体介质表面吸附水分形成水膜 水膜中的离子在固体介质表面吸附水分形成水膜 水膜中的离子在 电场中沿介质表面移动 电极附近逐渐累积电荷 使介质电场中沿介质表面移动 电极附近逐渐累积电荷 使介质 表面电压分布不均匀 从而使沿面闪络电压低于空气间隙表面电压分布不均匀 从而使沿面闪络电压低于空气间隙 的击穿电压的击穿电压 介质表面电阻不均匀以及介质表面有伤痕裂介质表面电阻不均匀以及介质表面有伤痕裂 纹也会畸变电场的分布 使闪络电压降低 纹也会畸变电场的分布 使闪络电压降低 若电极和固若电极和固 体介质端面间存在气隙 气隙处场强大 极易发生电离 体介质端面间存在气隙 气隙处场强大 极易发生电离 产生的带电质点到达介质表面会畸变原电场分布 从而使产生的带电质点到达介质表面会畸变原电场分布 从而使 闪络电压降低闪络电压降低 3 63 6 介质材料 作用电压种类 大气环境温度等对沿面闪络介质材料 作用电压种类 大气环境温度等对沿面闪络 电压有何影响 电压有何影响 答 介质材料 对不易吸潮的介质沿面闪络电压较高 易答 介质材料 对不易吸潮的介质沿面闪络电压较高 易 吸潮介质沿面闪络电压较低 烘干介质表面 可提高沿面吸潮介质沿面闪络电压较低 烘干介质表面 可提高沿面 闪络电压 闪络电压 在均匀电场中 工频和直流电压作用下的沿面闪络电压要在均匀电场中 工频和直流电压作用下的沿面闪络电压要 低于高频和冲击电压作用下的闪络电压低于高频和冲击电压作用下的闪络电压 大气环境影响 当空气中相对湿度小于大气环境影响 当空气中相对湿度小于 0 40 4 是 湿度对各是 湿度对各 种固体介质的闪络电压无影响 当气体中相对湿度大于种固体介质的闪络电压无影响 当气体中相对湿度大于 0 40 4 对于亲水性介质 随着湿度的增加闪络电压明显下降 对于亲水性介质 随着湿度的增加闪络电压明显下降 对于憎水性材料由于吸湿很少 闪络电压随着湿度的增加对于憎水性材料由于吸湿很少 闪络电压随着湿度的增加 下降不多下降不多 4 64 6 电介质的电导与金属电导有何区别 电介质的电导与金属电导有何区别 答 电介质的电导主要由离子造成 电阻率在答 电介质的电导主要由离子造成 电阻率在 范围范围 内 随着温度升高 电阻率下降 金属电导主要由电子造内 随着温度升高 电阻率下降 金属电导主要由电子造 成 电阻率在成 电阻率在 范围 随着温度的升高金属的电阻率范围 随着温度的升高金属的电阻率 增加增加 4 74 7 直流和交流电场下的电介质损耗有何差别 选择交流电直流和交流电场下的电介质损耗有何差别 选择交流电 气设备的绝缘材料一般应注意什么问题 气设备的绝缘材料一般应注意什么问题 答 在直流电压作用下的介质损耗仅漏导损失 交流时有答 在直流电压作用下的介质损耗仅漏导损失 交流时有 漏导损失和极化损失 仅用漏导损失和极化损失 仅用 v v s s 不够 需用其他特征不够 需用其他特征 量来表示介质在交流电压作用下的能量损耗 在选择交流量来表示介质在交流电压作用下的能量损耗 在选择交流 电气设备中需要考虑电气设备中需要考虑 tan tan 若若 tan tan 过大引起绝缘介质严过大引起绝缘介质严 重发热们甚至导致热击穿 固重发热们甚至导致热击穿 固 tan tan 应尽量小应尽量小 4 134 13 固体介质点击穿的特点是什么 为提高其电击穿常采固体介质点击穿的特点是什么 为提高其电击穿常采 取什么措施 取什么措施 答 固体电介质电击穿特点 电压作用时间短 击穿电压答 固体电介质电击穿特点 电压作用时间短 击穿电压 高 与电场的均匀程度关系极大 与介质特性有关 在极高 与电场的均匀程度关系极大 与介质特性有关 在极 不均匀电场中及冲击电压作用下会出现累积效应不均匀电场中及冲击电压作用下会出现累积效应 措施 措施 改进绝缘设计 改善电场分布改进绝缘设计 改善电场分布 改进制造工艺 改进制造工艺 去除杂质去除杂质 改善运行条件防潮防污加强散热等措施改善运行条件防潮防污加强散热等措施 4 144 14 固体电介质热击穿有什么特点 高压设备的绝缘材料固体电介质热击穿有什么特点 高压设备的绝缘材料 受潮后为什么容易造成热击穿 受潮后为什么容易造成热击穿 答 热击穿主要是由介质损耗的存在 固体电解质在电场答 热击穿主要是由介质损耗的存在 固体电解质在电场 中逐渐升温 导致介质电阻下降发热增大 同时刻 若发中逐渐升温 导致介质电阻下降发热增大 同时刻 若发 热超过散热 电介质温度不断上升至击穿 高压设备的绝热超过散热 电介质温度不断上升至击穿 高压设备的绝 缘材料受潮后 绝缘电阻降低 致使电流增大 损耗发热缘材料受潮后 绝缘电阻降低 致使电流增大 损耗发热 增大增大 4 154 15 绝缘材料在冲击电压作用下常常是电击穿而不是热击绝缘材料在冲击电压作用下常常是电击穿而不是热击 穿 在高频电压下常常是热击穿 为什么 穿 在高频电压下常常是热击穿 为什么 答 雷电冲击考验的是绝缘材料内部绝缘性 标准雷电波答 雷电冲击考验的是绝缘材料内部绝缘性 标准雷电波 波尾时间在波尾时间在 取值 不会产生热击穿 高频电压取值 不会产生热击穿 高频电压 下 绝缘材料的绝缘性会降低 将承受很大的电流 且试下 绝缘材料的绝缘性会降低 将承受很大的电流 且试 验时间较长 产生热击穿验时间较长 产生热击穿 4 164 16 纯净液体介质的电击穿理论和气泡理论 二者差别在纯净液体介质的电击穿理论和气泡理论 二者差别在 哪里 哪里 答 电击穿理论事是液体在强场发射产生的电子在电场中答 电击穿理论事是液体在强场发射产生的电子在电场中 被加速 与液体分子发生碰撞电离 首先是典礼开始阶段 被加速 与液体分子发生碰撞电离 首先是典礼开始阶段 流注发展阶段 最后是主流贯通整个间隙流注发展阶段 最后是主流贯通整个间隙 气泡击穿理论是由于气泡气泡击穿理论是由于气泡 r 1 r 1 小于液体的 所以液体中小于液体的 所以液体中 的气泡承担了更高的场强 气泡现行电离 气泡中的气体的气泡承担了更高的场强 气泡现行电离 气泡中的气体 温度升高 体积膨胀 进一步电离 使油分解出气体 若温度升高 体积膨胀 进一步电离 使油分解出气体 若 电离的气泡在电场中堆积成气体通道没击穿就在次通道内电离的气泡在电场中堆积成气体通道没击穿就在次通道内 产生 产生 4 194 19 为什么油的洁净度较高时改善油间隙电场的均匀性能为什么油的洁净度较高时改善油间隙电场的均匀性能 显著提高工频或直流的击穿电压 显著提高工频或直流的击穿电压 答 由于液体击穿电压的分散性和电场的均匀程度有关 答 由于液体击穿电压的分散性和电场的均匀程度有关 电场的不均匀程度增加时 击穿电压的分散性减小 但在电场的不均匀程度增加时 击穿电压的分散性减小 但在 品质较差的油中 固体杂质的聚集和排列时电场畸变 油品质较差的油中 固体杂质的聚集和排列时电场畸变 油 电场均匀带来的好处不明显 故当油的洁净度较高时 尽电场均匀带来的好处不明显 故当油的洁净度较高时 尽 量应使隙电场均匀 量应使隙电场均匀 4 214 21 固体绝缘材料的耐热等级用什么表示 其含义是什么 固体绝缘材料的耐热等级用什么表示 其含义是什么 答 耐热级别分别有答 耐热级别分别有 Y A E B FM H 200Y A E B FM