高电压工程答案(清华大学版)

高压项目后回答1.1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。它制备简单，价格低廉，简单，具有很强的自恢复能力。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。自持放电是一种气体放电，不依赖于外部电离条件，只能通过外加电压来维持。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气隙的常见伏秒特性是什么？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作为垂直线和峰值电压的横轴的交点为1，击穿时间t2作为此时峰值电压的垂直线和横轴的交点为2，击穿时间t3作为垂直线和此时击穿电压的交点为3，连接123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。2.7为什么高真空和高压会增加间隙的击穿电压？简要描述每种应用的局限性？答：在高气压条件下，气压的增加会增加气体的密度，缩短电子的自由行程，削弱电离作用，从而增加击穿电压。然而，高气压适合于均匀电场的条件，并且电极形状应该改进。点击它，小心地将它处理成光滑的，气体应该被过滤掉灰尘和湿气。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，有几个答：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3.5表面放电中滑动闪光放电的主要原因是什么，并加以解释？主要原因是极不均匀的电场有很强的垂直分量。当外加电压超过某一临界值时，线性火花中的带电粒子在电场正常分量的作用下被紧紧地压在介质表面，并在切线分量的作用下向另一个电极移动，从而使介质表面局部受热。当所施加的电压超过某一临界值时，温度可能高到足以引起气体的热电离，从而通道中带电粒子的数量急剧增加，介电传导率增加，火花通道头部的电场增加，并且火花通道快速向前发展以形成枝晶火花。个别细线突然快速拉长并转变成枝状枝状明亮火花通道。这种树枝状放电不是固定在一个位置，而是交替发生在不同的位置，因此被称为滑动闪光放电。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。3.7绝缘子污闪过程绝缘子污闪的具体过程如下：绝缘体表面润湿后，被污染的层在润湿后变成干层。在工作电压的作用下，表面产生漏电流，产生热效应。在高电流密度和高污垢层电阻的局部区域干燥污垢层称为干燥带。干带中断漏电流，漏电流是集中施加电压的脉冲，形成高场强，导致干带上的空气击穿和漏电流。干燥带上的放电与未干燥污垢层的电阻串联，但当串联电阻较低且泄漏电流脉冲较高时，放电将转化为电弧，其燃烧和持续发展将导致绝缘子两极之间的闪络4.2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之间的关系是什么？为什么？当温度恒定时，极化液体的相对介电常数随电压频率的增加而减小，然后接近一定值。当频率非常低时，偶极分子将有时间跟随电场的交替变化，并且介电常数相对较大。当频率接近某个值时，转弯绝缘电阻是电阻电介质的吸收现象，对应于流经电介质的漏电流。实际测量的绝缘电阻是随时间变化的曲线。吸收电流完全衰减到恒定电流值ig通常需要几分钟以上，因此绝缘电阻通常在加压1分钟时测量。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。4.9为什么标准电容器使用气体绝缘？电力电容器用油纸气体介质的相对介电常数接近1，极化率极小，气体介质的损耗为电导损耗。当电场强度小于电离气体分子所需的值时，气体电介质的损耗非常小，因此标准电容器采用气体绝缘。然而，油纸绝缘被用于电力电容器，因为油纸绝缘具有优异的电气性能。干纸和纯油混合后，油填充纸的薄弱点处的气隙，纸在油中起屏障的作用，大大提高了整体的电气强度。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固体电介质热击穿的特征是什么？高压设备的绝缘材料受以下因素影响答：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，导致介电电阻下降，发热增加。同时，如果加热超过散热，介电温度将持续上升至击穿。高压设备绝缘材料受潮后，绝缘电阻下降，导致电流、损耗和发热增加。4.15绝缘材料在冲击电压下经常被电击穿而不是热击穿，并且经常在高频电压下被热击穿。为什么？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，它将在次级中产生答：油纸绝缘的优点主要是优异的电气性能。干纸的电阻只有10千伏/毫米 13千伏/毫米，两者结合后，油充满纸的薄弱处的气隙，纸在油中起屏障作用，从而大大提高了整体电阻。在工频下，油纸绝缘的短期电阻可达50kV/mm120kV/mm。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