高电压技术第2章参考答案

第二章参考1 .气隙的螺栓秒特性是如何描绘的？ 研究气隙的伏秒特性有什么实用意义？a :气隙伏秒特性用实验方法求出：保持一定的波形，使电压阶段性上升，用示波器求出。 电压低时，破坏发生在波尾。 电压非常高的情况下，放电时间变小，破坏会发生在头部。 波尾破坏时，冲击电压的振幅为纵轴，放电时间为横轴。 波头破坏时，放电时间为横轴，破坏时的电压为纵轴。 如果将对应点连接在一条曲线上，则为该气隙的电压波形下的伏特秒特性曲线。伏秒特性对比不同设备的绝缘冲击破坏特性具有重要意义，例如，考虑不同绝缘强度的配比时，为了更全面地反映绝缘冲击破坏特性，必须采用伏秒特性。2、说明雷涌电压下导线对平行平板气隙(S/D10 )和球气隙(S/D0.5)的螺栓秒特性形状如何不同，并说明其原因。答：两种情况反映在伏秒特性的形状上，导线对平行平板气隙(S/D10 )的伏秒特性在相当宽的范围内向左上角翘曲，球气隙(S/D0.5)的伏秒特性在很小的时间范围内翘曲。原因可以解释为，导线对平行平板气隙(S/D10 )的电场分布极其不均匀，在最低破坏电压的作用下，放电发展为完全破坏需要较长的时间，在一定程度上提高电压峰值时，到破坏为止的时间减少。 球和球的气隙(S/D0.5)的电场分布比较均匀，当某个场所的电场强度达到带防脱落机构的放电值时，由于沿途放电迅速进行，因此到破坏为止的时间较短(23ms以下)。试着说明3.50%破坏电压。答： 50%破坏电压是指气隙破坏概率达到50%的冲击电压峰值。 该值接近伏特率带的最下端，并且反映了气隙的基本耐受功率。然而，由于气隙的击穿电压与电压波形相关，所以击穿电压50%并不代表气隙的耐受功率。4、在标准大气条件下，下述气隙的破坏电场强度是多少(气隙距离不超过2m，电压都是峰值计？答案：a .均匀电场，各种电压。式中空气的相对密度S气隙的距离，cm。b .不均匀电场、最不利的电场状况、最不利的电压极性、直流、雷击、操作冲击、商用频率电压。直流： 4.5kV/cm； 棒板间隙(正棒负板)雷击：6kV/cm棒板间隙(正棒负板)操作冲击：3.7kV/cm棒板间隙(正棒负板)商用电压：4.4kV/cm棒板间隙(正极性)5、为什么压缩气体的电强度远高于常压下的气体？ 另外，为什么大气湿度越高，气隙的破坏电压就越高。答：压缩气体中电子的平均自由程大幅减少，电离过程减弱，气体的电强度提高。大气湿度增大，大气中水蒸气多，电负性强，容易捕获自由电子形成负离子，减少最活跃的电离要素自由电子的数量，阻碍电离的发展。6、某110kv电气设备应用于平原地区，其外绝缘应通过的工频试验电压有效值为240kv，应用于海拔4000m地区，试验单位位于平原地区，询问该电气设备外绝缘应通过多少工频试验电压值。试验电压修正经验公式：其中，Kh是湿度修正系数，在此不考虑，优选取1Kd是空气相对密度修正系数，指数m一般取1。(标准参考大气条件):试验时大气压、kPa；试验时的温度，0C考虑到温度差，人口普查海拔4000m的平均气压为61.7kPa(20)7 .为了提高棒-板间隙的破坏电压，分别采取以下5个措施，为什么对这些措施的有效性进行了研究？(1)增大气压；(2)在适当的位置设置极间障碍；(3)抽真空；(4)填充4.5气压的SF6气体；(5)增大板极的尺寸。a:(1)增大气压：具有一定的效果，气压增大时分子间距变小，电子的平均自由程变小，不利于碰撞电离的发生，破坏电压增大。 但是，由于该间隙是极不均匀的电场，所以增大气压的效果是不均匀的电场显着，并且在某个气压范围内，增大气压时在棒电极附近不能形成有效的电晕层，因此破坏电压反而降低，特别是在正棒负板的情况下更为显着。(2)在适当位置设置极间屏障：相对于有效的持续电压，在极间屏障上积蓄空间电荷，这些空间电荷能够使极间屏障和板电极之间的电场均匀，因此对于能够提高破坏电压的冲击电压，极间故障阻碍光的传播，不利于空间光电隔离的发展在正棒负板中，极间故障能够在较宽的范围内提高破坏电压，在负棒正板中，极间故障只能在接近棒电极的位置提高破坏电压，在远离棒电极的位置能够降低破坏电压，在这种情况下，本来扩散到空间的负离子集中到极间故障，极间故障和板电极间(3)抽真空：在一定的压力范围内有效，根据巴申定律，随着气压从高数值下降，破坏电压首先逐渐降低，电子的平均自由行程增大，因此容易引起碰撞电离，然后逐渐上升，空气稀薄，因此电子在电极间的形成中与气体分子碰撞的机会少， 除了发生有效碰撞电离的机会少之外，气体分子稀薄，光电离、焦电离的数量也少，最终电子衰变不能充分发展。 但是，当气压低于1.33*10-2Pa时，破坏电压基本保持一定，此时引起破坏的主要原因主要是阴极电子发射等。(4)4.5气压的SF6气体：无效。 首先，在极不均匀的场合容易产生电晕，SF6气体在电晕中电离、解离，解离物和二次反应物有很大的腐蚀性，绝缘有很大的危害，因此SF6气体不允许采用极不均匀的电场。(5)加大板极的尺寸：无效。 在极不均匀的电场中，击穿电压主要受到电场均匀性的影响，即使加大板极尺寸也不影响电场均匀性，因此不影响击穿电压。8、一般封闭组合电器充入SF6气体的原因是什么？与空气相比，SF6的绝缘特性如何？答： a:SF6具有较高的耐电性能，具有强大的消弧性能，它对无色、无味、无毒、不自然的惰性化合物金属和其他绝缘材料没有腐蚀作用； 中等压力下可液化SF6气体，便于储存和运输。与空气相比，SF6气体具备以下绝缘特性电离和离解特性：电负性强，离解附着力强，密度大，自由程短2、电场特性：仅适用于均匀和稍微不均匀的场合，不适用于极其不均匀的电场3、极性效果： SF6气体绝缘结构的绝缘水平由负极性电压决定4、时间特性：分散性大5、压力特性：气体压力越高，对电极表面粗糙度的影响和杂质的电场干扰的对应越强，气体压力超过0.6MPa时，SF6绝缘装置在工艺上难以控制，因此适用气体压力适合在约0.1MPa0.4MPa的范围内。为什么SF6气体绝缘多数只能应用于均匀电场和稍微不均匀的电场？ 最经济合适的气压范围是多少？ 采用更高气压时，应注意哪些问题？答：在极不均匀的电场下，SF6气体的破坏电压与空气的破坏电压基本相等，同时，SF6在高电场强度的作用下分解成有毒气体，因此SF6气体绝缘大多只能在均匀的电场和不均匀的电场下应用。最经济的气压是3