高电压绝缘.doc

高电压绝缘习题一、名词解释气体击穿:气体由绝缘状态突变为良导体状态的过程沿面闪络：击穿发生在气体与液体、气体与固体交界面上的放电现象；放电：工程上将击穿和闪络统称为放电电离能：产生电离需要的能量逸出功：使阴极释放出电子需要的能量自由行程：一个质点在每两次碰撞间自由地通过的距离碰撞游（电）离系数：一个电子在电场力作用下，沿电场方向行经单位距离（1cm）平均发生碰撞电离的次数，汤逊第一电离系数（反映了电子碰撞气体分子发生电离的能力极性效应：由于高场强电极极性的不同，空间电荷的极性也不同，对放电发展的影响不同，从而造成不同极性的高场强电极的电晕起始电压不同，一起间隙击穿电压的不同电晕：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伏秒特性：50冲击放电电压：指间隙在某一冲击电压作用下，其中半数导致气隙击穿，即为50%的放电电压。记作U50。以此反映气隙的耐受冲击电压的能力。冲击系数极化：电介质在电场作用下，正、负电荷作微小位移而产生偶极矩，或在电介质表面出现感应束缚电荷的现象称为电介质极化绝缘电阻：二、选择题1) 流注理论未考虑 D 的现象。A碰撞游离B表面游离C光游离D电荷畸变电场2) 先导通道的形成是以 C 的出现为特征。A碰撞游离B表面游离C热游离D光游离3) 电晕放电是一种 A 。A自持放电 B非自持放电 C电弧放电 D均匀场中放电4) 气体内的各种粒子因高温而动能增加，发生相互碰撞而产生游离的形式称为 C 。A.碰撞游离 B.光游离 C.热游离 D.表面游离5) 下列各项中最与电晕放电无关的是 A 。 A均匀电场 B自持放电 C无线电干扰 D电能损耗6) 在极不均匀电场中，与极性效应有关的是_B_。 A.温度 B气压 C空间电荷 D金属电极逸出功7) 以下哪种材料具有憎水性？ AA. 硅橡胶 B.电瓷 C. 玻璃 D金属8) 冲击系数是_B_放电电压与静态放电电压之比。A25%B50%C75%D100%9) 在高气压下，气隙的击穿电压和电极表面_D有很大关系A粗糙度 B面积C电场分布D形状10) 在极不均匀电场中，正极性击穿电压比负极性击穿电压_B_。A.小 B大 C相等 D不确定11) 电介质按极性强弱分类，在下面的介质中，弱极性电介质有_，中性电介质有_，强极性电介质有_。A.H2 B.N2 C.O2 D.CO2 E.CH4 F.空气 G.水 H.酒精 I.变压器油 J.蓖麻油12) 对固体电介质，施加下列电压，其中击穿电压最低的是 C A.直流电压 B.工频交流电压 C.高频交流电压 D.雷电冲击电压三、填空题1) 气体放电的主要形式： 辉光放电、电晕放电、刷状放电 、火花放电、 电弧放电 2) 根据巴申定律，在某一pd值下，击穿电压存在 固定 值。3) 流注理论认为，碰撞游离和 光电离是形成自持放电的主要因素。4) 工程实际中，常用棒板或 棒-棒 电极结构研究极不均匀电场下的击穿特性。5) 气体中带电质子的消失有 扩散 、复合、附着效应等几种形式6) SF6气体广泛用于电气工程中是由于其具有优异的 耐电强度、灭弧性能。7) 我国国家标准规定的标准操作冲击波形成250/2500_s。8) 极不均匀电场中，屏障的作用是由于其对_带电粒子的阻挡作用，造成电场分布的改变。9) 调整电场的方法：增大电极曲率半径、改善电极边缘、使电极具有最佳外形10) 沿面放电就是沿着 固体介质 表面气体中发生的放电。11) 标准参考大气条件为：温度t0=20，压力p0= kPa，绝对湿度h0=11g/m3。12) 越易吸湿的固体，沿面闪络电压就越_低_13) 影响液体电介质击穿电压的因素有_杂质（_悬浮水、纤维）_、_温度_、电压作用时间、电场均匀程度、压力14) 固体介质的击穿形势有_电击穿、热击穿、电化学击穿_15) 电介质是指能在其中持久建立静电场的物质，根据化学结构可以将其分成_非极性及弱极性电介质、偶极性电介质、离子性电介质。16) 电介质极化的基本形式有电子位移极化、离子位移极化、转向极化、介质界面极化、空间电荷极化17) 无损极化中，发生在所有介质中的极化形式是电子位移极化。18) 电介质的电阻率随温度的升高而下降。19) 电介质损耗包括：电导损耗、极化损耗和游离损耗。20) 介质损失角正切的计算公式是_，tand表示_介质在交流电压下的损耗。21) 一般来说，标准电容器采用_ _绝缘，电力电容器采用_绝缘。22) 纤维等杂质对极不均匀电场下变压器的击穿电压影响较小，这是因为_。23) 纯净液体介质的击穿理论分为电击穿理论和气泡击穿理论。非纯净：小桥击穿理论24) 影响固体介质击穿电压的主要因素有_电压作用时间、温度、电场均匀程度、电压种类、累积效应、受潮、机械负荷25) 固体介质直流击穿电压较交流击穿电压高 26) 油隙绝缘中，电极表面加覆盖层能提高击穿电压的原因是：限制泄漏电流和_阻碍杂质小桥中热击穿过程的发展。四、简答题1) 为什么碰撞电离主要是电子而不是离子引起？电子质量极小，在和气体分子发生弹性碰撞（未发生电离）时，几乎不损失其动能从而在电场中继续积累动能。离子在一方面自由行程较短，在两次碰撞间获得的动能少；另一方面一旦和分子碰撞，不管电离与否将损失其动能。和电子相比，离子积累起足够造成碰撞电离能量的可能性很小，因此碰撞电离主要是电子而不是离子引起2) 负离子的形成对气体放电作用如何？负离子的形成并未使气体中带电粒子的数目改变，但却能使自由电子数减少，因而对气体放电的发展起抑制作用。 3) 非自持放电与自持放电的主要差别是什么？非自持放电：如果取消外电离因素，气体的放电过程就会停止，那么电流也将消失。这类依靠外电离因素和外电场因素共同作用而维持的放电。自持放电：气隙中电离过程只靠外施电压已能维持，不再需要外电离因素4) 什么是放电统计时延？ts -从电压升到的时刻起到气隙中出现第一个有效电子所需的时间称为统计时延5) 气体放电的汤逊理论与流注理论主要的区别在哪里？它们各自的使用范围如何？逊理论和流注理论自持放电条件的比较(1)汤逊理论：自持放电由阴极过程来维持； 流注理论：依赖于空间光电离。(2) 系数的物理意义不同。汤逊理论适用于 均匀电场、低气压、短间隙（pd值较小）气体的击穿；流注理论适用于均匀电场、大气压、长间隙（pd值较大）气体的击穿。 以pd=26.66kPacm作为分界参考值6) 简述巴申定律。7) 电晕放电会产生哪些效应，工程上常采用哪些防晕措施？8) 负面影响电晕放电引起的光、声、热等效应使空气发生化学反应，都会消耗一定的能量。电晕损耗是超高压输电线路设计时必须考虑的因素，坏天气时电晕损耗要比好天气时大得多。 电晕放电中，由于电子崩和流注不断消失和重新出现所造成的放电脉冲会产生高频电磁波，从而对无线电和电视广播产生干扰。 电晕放电还会产生可听噪声，并有可能超出环境保护所容许的标准。 方法：增大电极曲率半径；采用扩径导线等 有利的一面： 在输电线上传播的雷电电压波因电晕放电而衰减其幅值和降低其波前陡度。 操作过电压的幅值也会受到电晕的抑制。 电晕放电还在除尘器、静电喷涂装置、臭氧发生器等工业设施中得到广泛应用9) 为什么棒板间隙中棒为正极性时电晕起始电压比负极性时略高？因为在负极性下电晕容易发生，而稍不均匀场中的电晕很不稳定。10) 影响沿面闪络电压的主要因素有哪些？电场分布和电压波形的影响、介质材料的影响、大气条件的影响、介质表面情况的影响11) 长气隙火花放电与短气隙火花放电的本质区别在哪里？形成先导过程的条件是什么？为什么长气隙击穿的平均场强远小于短气隙的？12) 操作冲击电压下间隙的击穿有什么特点？13) 间隙的伏秒特性是怎样绘制的？研究间隙的伏秒特性有何实际意义？14) 气体间隙的伏秒特性和电场分布有何关系？15) 保护设备与被保护设备的伏秒特性应如何配合？为什么？16) 简述气体间隙击穿电压的影响因素。17) 简述提高气体间隙击穿电压的措施。18) 试解释沿面闪络电压明显低于纯空气间隙的击穿电压的原因。19) 沿面放电中导致滑闪放电的主要原因是什么？并加以解释。20) 试比较电介质中各种极化的性质和特点？21) 极性液体和极性固体电介质的相对介电常数与温度和电压频率的关系如何？为什么？22) 电介质导电与金属导电的本质区别为什么？23) 什么是绝缘的吸收现象？它有什么实际意义？如何根据吸收现象判断绝缘的状况？24) 介质损耗角正切tand意味着什么？在什么情况下引起绝缘的tand的变化？25) 固体介质的电击穿和热击穿有什么区别？26) 在电容器中，为什么要选择介电常数较高的材料作为绝缘介质？27) 测定绝缘材料的泄漏电流为什么用直流电压而不用交流电压？28) 固体电介质的击穿特点是什么？为提高其击穿电压常采取什么措施？29) 纯净液体介质的电击穿理论和气泡击穿理论的本质区别是什么？30) 两个标准油杯，一个是含杂质较多的油；另一个是含杂质较少的油，试问：当施加工频电压时，两杯油击穿电压的差别如何？当施加雷电冲击电压时，两杯油击穿电压的差别如何？并解释原因。31) 为什么纤维等杂质对极不均匀电场下变压器油的击穿电压影响较小？32) 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击穿电压？33) 为什么油质组合绝缘的耐电强度比纸和油单一介质时的耐电强度都高？气体放电小结：1. 气体间隙中带电质点的产生和消失是气体放电的一对基本矛盾，气体放电的发展和终止取决于这两个过程谁占主导地位。2. 强电场下，气体中带电质点的产生形式可以分为空间电离和表面电离。它们都与外界供给的能量方式有关，能量来源的形式主要是电场能、光辐射能和热能，而能量的传递靠电子、光子或气体分子的热运动，其传递的过程主要是碰撞，它是造成气体分子电离的有效过程。3. 气体放电发展过程：1带点质点产生：空间电离(碰撞电离光电离热电离); 表面电离(正离子碰撞阴极光电效应强场发射热电子发射) 负离子的形成 2带点质点的消失：电场作用下气体中带电质点的定向运动、 带电质点的扩散、带电质点的复合4. -正离子碰撞电离系数 ：一个正离子沿电场方向行经单位距离（1cm）时平均发生的碰撞电离次数。汤逊第二电离系数。过程在气体电离过程中起的作用很小。造成碰撞电离的主要因素是电子。5. -表面电离系数：折合到每个碰撞阴极表面的正离子使阴极金属表面释放出的自由电子数。汤逊第三电离系数（正离子能量的来源是在外电场作用下获得的）6. 自持放电条件（击穿条件）如自持放电条件满足时，放电过程就如下图所示7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，大大加强电子崩崩头和崩尾处的电场；电子崩头部附近电荷密度很大，复合频繁，释放出引发新的空间光电离的辐射源，二次电子崩主要来源于空间光电离；气隙中一旦形成流注，放电就可由空间光电离自行维持8汤逊理论与流注理论总结：汤逊理论适用于 均匀电场、低气压、短间隙（pd值较小）气体的击穿；流注理论适用于均匀电场、大气压、长间隙（pd值较大）气体的击穿。以pd=26.66kPacm作为分界参考值； 汤逊理论的基本观点：电子碰撞电离是气体放电时电流倍增的主要过程，而阴极表面的电子发射是维持放电的必要条件。流注理论的基本观点：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，当初始电子崩中离子数达108以上时，引起空间光电离质变，电子崩汇合成流注；流注一旦形成，放电转入自持。引起气体放电的外部原因有两个，其一是电场作用，其二是外电离因素。非自持放电：把去掉外界因素作用后，放电立即停止的放电形式；自持放电：把由电场作用就能维持的放电形式汤逊理论和流注理论自持放电条件的比较(1)汤逊理论：自持放电由阴极过程来维持流注理论：依赖于空间光电离。(2) 系数的物理意义不同。9在极不均匀电场中，放电一定从曲率半径较小的那个电极表面开始，与该电极极性无关决定极性要看表面电场较强的那个电极所具有的电位符号：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，如“棒-板”气隙。 在两个电极几何形状相同时，极性取决于不接地的那个电极上的电位，如“棒-棒”气隙10非自持放电阶段:正极性：正空间电荷削弱棒极附近场强而加强外部电场，阻止棒极附近流注形成使电晕起始电压提高；负极性：正空间电荷加强棒极附近场强而削弱外部电场，促进棒极附近流注形成使电晕起始电压降低流注发展阶段:正极性：空间电荷加强放电区外部空间的电场，因此当电压进一步提高时，强场区将逐渐向极板推进至击穿。负极性：空间电荷削弱放电区外部空间的电场，因此当电压进一步提高时，电晕区不易向外扩展，气隙击穿将不顺利，因此负极性击穿电压比正极性高很多，完成击穿所需时间也长得多。11极不均匀电场：气隙较小时：电子崩、流注、主放电；长间隙(1m以上)：电子崩、流注、先导、