高电压工程课后答案

1.1使用空气作为隔热材料的优点和缺点是什么？答：优点：空气来自大气。它容易制造，便宜又简单。对轴的密封性要求不高。缺点：空气比重高，摩擦损失大，导热散热能力差。空气污染很大，很容易使隔热层变脏，空气是一种助燃物质。当采用仿生电流时，绝缘材料容易烧毁，电晕放电时会产生臭氧，对绝缘材料产生破坏性影响。1.2为什么碰撞电离主要是由电子而不是离子引起的？答：由于电子质量极小，当与气体分子弹性碰撞时，动能几乎不会损失，因此继续在电场中积累动能。此外，一旦与分子碰撞，无论电离与否，动能都会损失。与电子相比，离子积累到足以引起碰撞电离能量的可能性非常小。1.5负离子是如何形成的，它们对气体放电有什么影响？答：在气体放电过程中，有时电子会与气体分子碰撞。碰撞的电子不是电离新电子，而是吸附其他分子形成负离子。离子的电离能力不如电子。电子捕获分子形成负离子后，电离能力大大降低。因此，负离子的形成是气体放电过程中放电的障碍。1.7非自持放电和自持放电的主要区别是什么？答：非自持放电必须有照明，施加的电压应小于击穿电压。自持放电的外加电压应大于击穿电压，并且不需要照明条件。1.13电晕会产生什么影响，工程中常用什么防晕措施？答：当电晕放电发生时，你可以听到嘶嘶声并看到电线周围的紫色光晕，这将产生热效应，释放电流，还会产生化学反应，产生臭氧。工程上消除电晕的常用方法是改善电极的形状，增加电极的曲率半径。1.14长间隙放电击穿过程和短间隙放电击穿过程的主要特征是什么？答：长期排放分为两个阶段：先导排放和主排放。先导放电阶段包括电子雪崩和流光的形成和发展。短间隙放电没有先导放电阶段，只包括电子雪崩和主放电阶段。2.1闪电放电的主要阶段是什么？答：主要分为中试放电过程、主放电过程和边角放电过程。2.4呼吸的共同伏秒特征是如何形成的？如何应用伏秒特性？答：前提是相同的间隙相同的波形电压上升的电压幅度。当电压低时，击穿发生在波尾，此时击穿时间t1作为峰值电压的垂直线和横轴的交点为1，当电压上升时，击穿也发生在峰值，此时击穿时间的值t2作为峰值电压的垂直线和横轴的交点为2， 当电压进一步上升时，击穿发生在波前，击穿时间t3作为垂直线，此时击穿电压为3，连接123，如图所示：应用：伏秒特性对于比较不同设备绝缘的冲击击穿特性具有重要意义。如果一个电压同时作用在两个平行的气隙s1和s2上，如果一个气隙首先击穿，电压将被短路和切断，而另一个气隙不会击穿。2.2国家标准中如何规定雷电冲击全波、雷电冲击截距波和操作脉冲的波形？答：国家规定雷电冲击电压的标准波形分为全波和截断波两种。全波波形迅速上升至峰值，然后逐渐降至零。劈波是一种模拟闪电冲击波被某处放电切断的波形。我国规定了波前时间，半峰时允许偏差明显，允许偏差峰值为允许偏差，并规定了截止时间。2.7为什么高真空在高真空条件下，虽然电子的自由行程变得非常大，但是间隙中没有气体分子进行碰撞，因此电离过程不能进行，这可以显著提高间隙的击穿电压。然而，在电气设备中，气体、固体和液体等几种绝缘材料经常共存，固体和液体绝缘材料在高真空下会逐渐释放气体。因此，高真空仅在特殊场合下用作绝缘材料，如电气设备中的真空断路器。2.8什么是细线效应？答：当电线直径很小时，很容易在电线周围形成相对均匀的电晕层。随着电压的增加，电晕层逐渐膨胀。电晕放电形成的空间电荷使电场类似于均匀电场，成为细线效应。3.2均匀电场中污秽表面的闪络电压低于纯空气间隙。原因是什么？答：固体介质表面吸收水分形成水膜。水膜中的离子在电场中沿着介质表面移动。电荷在电极附近逐渐积累，这使得介质表面上的电压分布不均匀，从而使得表面上的闪络电压低于气隙的击穿电压。介质表面电阻不均匀和介质表面擦伤裂纹会扭曲电场分布，降低闪络电压。如果电极和固体介质端面之间有气隙，气隙中的电场很强，容易发生电离。当到达介质表面时，所产生的带电粒子将扭曲原始电场分布，从而减少闪光3.6电介质材料、外加电压类型和大气环境温度对表面闪络电压有什么影响？答：介质材料：不易吸潮的介质表面闪络电压较高，易吸潮的介质表面闪络电压较低。干燥介质表面可以提高表面闪络电压。在均匀电场中，工频和DC电压下的表面闪络电压低于高频和脉冲电压下的表面闪络电压大气环境影响：当空气中的相对湿度小于0.4时，湿度对各种固体介质的闪络电压没有影响。当空气中的相对湿度大于0.4时，亲水介质的闪络电压随湿度的增加而明显降低，而疏水介质的闪络电压随湿度的增加而降低，这是因为其吸湿性很小。4.6电介质的电导和金属的电导有什么区别？答：电介质的导电性主要是由离子引起的。电阻率在范围内。随着温度的升高，电阻率降低。金属的导电性主要由电子引起。电阻率在范围内。金属的电阻率随着温度的升高而增加。4.7场和交流场的介电损耗有什么不同？选择交流电气设备绝缘材料时应注意什么？答：DC电压下的介质损耗只是漏损，交流电压下有漏损和极化损耗。仅使用v和s是不够的。需要其他特征量来表示介质在交流电压下的能量损失。在选择交流电气设备时，应考虑Tan。如果tan太大，不会导致绝缘介质严重发热，甚至导致热击穿，则固体tan应尽可能小。4.13固体介质的点进特性是什么？经常采取什么措施来改善其电击穿？答：固体电介质的电击穿特性：电压施加时间短，击穿电压高，与电场的均匀性有很大关系，与介质特性有关，在极不均匀电场和冲击电压下有积累效应措施：改进绝缘设计，改善电场分布；改进制造工艺，去除杂质；改善运行条件，防止潮湿和污染，加强散热等措施4.14固体介质热击穿的特点是什么，为什么高压设备的绝缘材料受潮后容易引起热击穿？答：热击穿主要是由介质损耗的存在引起的。固体电解质在电场中逐渐变热答：雷电冲击测试绝缘材料的内部绝缘。标准雷电波尾时间设置为该值，不会产生热击穿。在高频电压下，绝缘材料的绝缘会降低，并承受大电流。此外，测试时间会很长，导致热击穿4.16纯液体介质的电击穿理论和气泡理论有什么区别？答：电击穿理论是指液体在强电场中发射产生的电子在电场中加速，并与液体分子碰撞电离。首先，仪式开始，流光发展，最后，主流渗透整个差距。气泡破裂理论认为，气泡r=1比液体小，所以液体中的气泡具有较高的场强。气泡的电流电离导致气泡中气体的温度升高，体积膨胀，并进一步电离，导致油分解成气体。如果电离的气泡在电场中聚集成气体通道，它将在第二通道中产生而不会破裂。4.19当油的清洁度较高时，为什么提高油隙电场的均匀性会显著提高工频或DC击穿电压？答：由于液体击穿电压的分散与电场的均匀性有关，当电场的不均匀性增大时，击穿电压的分散就会减小。然而，在劣质油中，固体杂质的积累和排列扭曲了电场，油电场的均匀性带来的好处并不明显。因此，当油的清洁度高时，间隙电场应尽可能均匀。4.21固体绝缘材料的耐热等级是什么，它的含义是什么？答：有几个耐热等级，如Y、A、E、B、FM、H、200、220、250等。为了使绝缘材料具有经济合理的使用寿命，对耐热等级进行了划分，即规定了最高连续工作温度。如果材料的使用温度超过规定温度，劣化将加速，使用温度越高，使用寿命越短。4.22名词解释“桥梁理论”答：在电场力的作用下，液体中的杂质排列成杂质的小桥，杂质的电导较大，增加了漏电流。这种疾病进一步使“小桥”产生高热，导致油和水局部沸腾蒸发，最后沿着气桥