高电压技术第2章参考答案

1、第二章参考1、气隙的伏秒特性是怎样绘制的？研究气隙的伏秒特性有何实用意义？ 答：气隙伏秒特性用实验方法来求取：保持一定的波形而逐级升高电压，从示波图求取。电压较低时，击穿发生在波尾。电压甚高时，放电时间减至很小，击穿可发 生在被头。在波尾击穿时，以冲击电压幅值作为纵坐标，放电时间作为横坐标。在波头击穿时，还以放电时间作为横坐标，但以击穿时电压作为纵坐标。把相应 的点连成一条曲线，就是该气隙在该电压波形下的伏秒特性曲线。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，例如，在考虑不 同绝缘强度的配合时，为了更全面地反映绝缘的冲击击穿特性，就必须采用伏秒 特性。2、试说明在雷电冲击电压作用

2、下，导线对平行平板气隙（s/d10）和球球气 隙（s/d10）的伏秒特性在相当大的范围内 向左上角上翘，而球一球气隙（s/d10）,电场分布极不均匀，在最低击穿电压作用下，放电发展到完全击穿需要较长的时间，如不同程度地提高电压 峰值，击穿前时间将会相应减小。球球气隙（s/d0.5）,电场分布较为均匀，当某处场强达到自持放电值时，沿途各处放电发展均很快， 故击穿前时间较短（不超过23 s）。3、试解释50%击穿电压。答：50%击穿电压是指气隙被击穿的概率为50%的冲击电压峰值。该值已很接近伏秒特性带的最下边缘，能反映该气隙的基本耐电强度，但由于气隙的击穿电压与电 压波形相关，因此 50 %击穿电

3、压并不能全面地代表该气隙的耐电强度。4、标准大气条件下，下列气隙的击穿场强约为多少（气隙距离不超过2m,电压均为峰值计）？答：a、均匀电场，各种电压。ub 24.4 s 6.53. s式中一一空气的相对密度；s气隙的距离，cm。b、不均匀电场，最不利的电场情况，最不利的电压极性，直流、雷电冲击、操作 冲击、工频电压。直流：4.5kv/cm ;棒板间隙（正棒负板）雷电冲击：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）工频电压：4.4kv/cm 棒板间隙（正极性）5、为什么压缩气体的电气强度远较常压下的气体为高？又为什么当大气的湿 度增大时，空气间隙的击穿电压

4、增高。答：压缩气体中的电子的平均自由行程大为减小，削弱电离过程，从而提高气体的电 气强度。当大气的湿度增大时，大气中有较多的水蒸气，其电负性较强，易俘获自由电子 以形成负离子，使最活跃的电离因素即自由电子的数目减少，阻碍电离的发展。6、某110kv电气设备如用于平原地区，其外绝缘应通过的工频试验电压有效值 为240kv,如用于海拔4000m地区，而试验单位位于平原地带，问该电气 设备的外绝缘应通过多大的工频试验电压值?试验电压修正经验公式：ub u0 kd kh其中：kh为湿度修正系数，这里不考虑，可取 1；kd为空气相对密度修正系数，kdm,指数m一般情况下取1。p 2730po 273po

5、 101.3kpa, o 200c （标准参考大气条件）p：实试时的大气压力，kpa;:实试时的温度，0c在不考虑温度差异情况下，查国标得海拔4000m的平均气压为 61.7kpa (20 c),kd61.7101.30.6u0ubkd kh2400.6400kv7、为提高棒-板间隙的击穿电压，分别采取了以下五种措施，试讨论这些措施 的有效性？为什么？ （ 1）增大气压；（2）在适当位置设置极间障；（3）抽 真空；（4）充4.5大气压的sf6气体；（5）将板极的尺寸增大。答： （ 1 ）增大气压：有一定效果，因为气压增大后，分子间距离减小，电子的平均自由程减小，不利于碰撞电离的发生，因而击穿电

6、压增大。但是，由于该间隙是极不均匀电场，增大气压的效果没有均匀电场的明显，而且在某一段气压范围内，由于增大气压后棒电极附近不能形成有效的电晕层，击穿电压反而会下降，尤其 在正棒负板时更明显。（ 2）在适当位置设置极间障：有效，因为对于持续电压，极间障上面可以聚集空间电荷，这些空间电荷能够使极间障与板电极之间的电场变得均匀，因而击穿电压可提高；对于冲击电压，极间障阻碍光的传播，不利于空间光电离的发展，因而击穿电压可提高。对于正棒负板，极间障在较大范围内均可以提高击穿电压，对于负棒正板，极间障只有在靠近棒电极的位置才可以提高击穿电压，而在远离棒电极的位置上降低了击穿电压，因为在这种情况下，原本扩散

7、到空间的负离子被聚集到极间障上，增强了极间障与板电极之间的电场强度。（ 3） 抽真空： 在一定压力范围内有效， 根据巴申定律， 随着气压从较高数值下降，击穿电压首先会逐渐降低，因为电子的平均自由程增大，容易引发碰撞电离；然后逐渐升高，因为空气稀薄，电子在整个电极之间的形成中与气体分子碰撞的机会很少，从而发生有效碰撞电离的机会很小，加之气体分子稀薄，光电离、热电离的数量也少，最终使得电子崩不能充分发展。但是，当气压低于1.33*10-2pa后，击穿电压基本维持不变，因为此时引发击穿的因素主要是阴极电子发射等。（ 4）充4.5 大气压的 sf6 气体：无效。首先，极不均匀场中容易发生电晕， sf6

8、气体在电晕中发生电离，产生离解，离解物和继发性反应物有很大的腐蚀性，对 绝缘有很大的危害，因而 sf6 气体中不允许采用极不均匀电场。（ 5） 将板极的尺寸增大： 无效。 因为极不均匀电场中击穿电压主要受电场均匀程度的影响，增大板极尺寸不会显著影响电场的均匀程度，因而不会显著影响击穿电压。8、一般在封闭组合电器中充sf6气体的原因是什么？与空气比较，sf6的绝缘特性如何？答：sf6具有较高的耐电强度；而且有很强的灭弧性能；它是一种无色、无味、无毒、非然性的惰性化合物； 对金属和其它绝缘材料没有腐蚀作用； 在中等压力下，sf6气体可以被液化，便于储藏和运输。与空气比较sf6 气体具备如下绝缘特性

9、：1、 电 离和离解特性：电负性强、离解附着力强、密度大自由行程短；2、 电 场特性：只适用于均匀与稍不均匀场，不适用于极不均匀电场；3、 极 性效应：sf6 气体绝缘结构的绝缘水平是由负极性电压决定；4、 时 间特性：分散性大；5、 压 力特性： 气体压强愈高， 电极表面粗糙度的影响和杂质对电场干扰的应相就愈强列，当气压超过 0.6mpa 时， sf6 绝缘装置在工艺上已很难控制，故应用气压大约在 0.1mpa0.4mpa 范围内较为适宜。9 、 为什么 sf6 气体绝缘大多数只在均匀电场和稍不均匀电场下应用？最经济适宜的气压范围约为多少，采用更高气压时，应注意哪些问题？答：在极不均匀电场下， sf6 气体的击穿电压与空气的击穿电压基本相当，同时， sf6在高场强的作用下会发生分解成有毒气体，因而 sf6 气体绝缘大多数只在均匀电场和少不均匀电场下应用。最经济的气压是34