高电压技术课后题答案详解

1、第一章介质的极化、电导和损耗第二章气体放电理论1 )流注理论没有考虑的现象。 表面游离。2 )先导通路的形成以的出现为特征。 C- C .热游离3 )电晕放电是一种。 A-A .带脱落防止机构的放电4 )气体内的各种粒子在高温下动能增加，相互碰撞而游离的形式称为C-C .热游离5 )以下哪一项不是最危险的天气条件D-D .大雨6 )以下哪种材料具有防水性？ A-A .硅橡胶20 )极性液体和极性固体介质的相对介电常数与温度和电压频率的关系如何？极化液体的相对介电常数在温度不变化时，随着电压频率的增加而减少，然后接近某个值，频率低时，双极分子追随电场的交替，相对介电常数大，频率为电压频率不变化的

2、情况下，随着温度变高而变大后变小，分子间的密合力变小，因此，对转向极化的介电常数的贡献变大，另一方面，温度变高时，分子的热运动变强，对极性分子的取向排列的干扰也变强，阻碍转向极化的完成。 极性固体介质的相对介电常数、温度和频率的关系类似于极性液体所表示的规则。21 )介质电导和金属电导的本质差异是什么？1 )带电质点的差异：介质是带电离子(固有离子、杂质离子)的金属是自由电子。 2 )数量水平不同：介质小，漏电流小，金属电导电流大。 3 )电导电流的影响因素不同：电介质中由离子的数量决定，所含的杂质、对温度敏感的金属中主要由施加的电压决定，而杂质、温度不是主要因素。22 )对汤姆森放电理论进行

3、简要叙述。 如果外界的光电分离元件在阴极表面产生自由电子，当该电子到达阳极表面时，在过程中电子的总数增加到ed个。 假设每次电离正离子碰撞，电极空间有(ed -1 )个正离子。 这些正离子在电场的作用下向阴极移动，并与阴极碰撞。 系数的定义中，该(ed -1 )正离子可以在到达阴极表面时使(ed -1 )个新电子碰撞，该(ed -1 )正离子与阴极表面碰撞时，至少从阴极表面发射有效电子，并使原来的电子衰变即，汤姆森理论的带脱落防止机构的放电条件可以表现为r(e-1)=1或 ed=1。23 )为什么棒-板间隙中棒为正极性时电晕开始电压比负极性时稍高？ a :在不均匀电场中，电压的极性对气隙的击穿

4、电压和气隙的击穿发展过程有很大影响，被称为极性效应。 棒为正极性时：在棒极附近蓄积正空间电荷，与棒极附近密接的电场减少，外部空间的电场稍微增强，在棒极附近难以产生流动，难以形成带脱落防止机构的放电，即电晕放电，在棒-板间隙中的棒为正极性的情况下， 电晕开始电压比负极性的情况稍高的u (电晕) U-(电晕)棒为负极性的情况：电子崩溃中电子离开强电场区域后，发生离子化，正离子逐渐向棒移动，在棒的附近出现比较集中的正的空间电荷，电场应变棒附近的电场增强因为满足了带脱落防止机构的放电条件，形成了容易转移到流动注入的电晕现象，所以棒-板间隙的棒为负极性的情况下，成为比正极性的情况更高U-(破坏)的电压。

5、24 )影响套筒沿面闪光电压的因素是什么？ 1 )电场分布状况和作用电压波形的影响、介质材料的影响、气体条件的影响、雨水的影响。25 )某母线支柱绝缘体预定用于海拔4500m的高原地区的35kV变电站，平原地区的制造工厂在标准参考大气条件下进行1min商用频率耐压试验时，其试验电压应该为多少kV？调查了GB311.1-1997的规定，35kV母线支柱绝缘体的1min干工频率耐压为100kV，制造商在平原地区进行发货1min干工频率耐压试验时，其耐压u为U=KaU0=154kv26 )某电容大的设备受到直流高电压试验后，为什么其接地放电时间需要达到510min？因为电容型设备的积蓄电荷多，放电实

6、质上是RC电路，等价式是U(1-eT )，时间常数T=R*C，容量越大放电时间越长28 )气体放电的汤森德机制和流注机制主要在哪里不同？各自的适用范围如何？ a汤森德理论认为，气体放电主要是电子碰撞电离和正离子碰撞阴极表面自由电子逃逸的过程，流注理论认为电子碰撞电离和空间光电分离是防脱落机构放电的主要因素，关注了空间电荷对电场的应变作用。 汤森德理论适用于Pd小的情况，流动注射理论适用于Pd大的情况。29 )长间隙火花放电和短间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？为什么长气隙破坏的平均电场强度远远小于短气隙？ a是否有先导过程，长气隙是否有先导过程，短气隙火花放电没有先导过

7、程。 气隙距离长(约1米以上)时，注流路的一部分必须是先导。 在长间隙中，高温的导电通道是在放电的发展过程中建立的，不是整个间隙被流注通道贯通后建立的，因此长间隙破坏的平均电场强度远小于短间隙破坏的平均电场强度。31、日冕发生的物理机制是什么？有什么有害的影响？ 以工程上各种防雾对策为例。a :在极不均匀的电场中，最大电场强度和平均电场强度有很大差异，因此在施加电压和平均电场强度低的情况下，电极曲率大的地方附近的空间的局部电场强度变大，在该局部电场强度区域中产生强电离，但在电极稍微远离的地方，电场强度大幅减少，因此不能大幅度扩大远离的地方，只能停留在该电极附近的电场强度的范围内。 随着电离存在

8、的复合和逆激发，放射大量光子，在黑暗中在其电极附近的空间看到蓝色的光晕，这就是电晕。发生电晕放电会带来很多危害。 首先电晕放电引起电力损失、能量损失是因为电晕放电时的光、声音、热、化学等效果消耗能量。 其次，电晕放电也给周围的无线电通信和电测定带来干扰，用示波器观察的话，电晕电流成为断续的高频脉冲。 另外，在电晕放电时产生的气体中，也有氧化和腐蚀作用。 根据环境的不同，电晕放电时产生的噪音有可能超过环境基准。作为防雾对策，增加电极的曲率半径，改善电极的形状，例如，包括在超、特高压线路中采用分裂导线的一部分高压电气设备采用中空壳的、放大尺寸的球面和旋转椭圆等形式的电极的变电站采用管型中空硬母线等

9、。32、极性效果的概念是什么？下面以棒-板的间隙为例，说明产生的机理。 在不均匀电场中，电压的极性对气隙的击穿电压和气隙的破坏发展过程有很大影响，被称为极性效应。 棒为正极性的情况：在棒极附近积蓄正空间的电荷，密接在棒极附近的电场减少，外部空间的电场略微增强，在棒极附近难以流动，难以形成带脱落防止机构的放电，即电晕放电，因此在棒-板间隙中棒为正极性的情况下，电晕开始电压比负极性的情况下棒为负极性的情况：电子崩溃中电子离开强电场区域后，不发生离子化，正离子逐渐向棒移动，在棒的附近出现比较集中的正的空间电荷，电场应变棒附近的电场增强，因此满足带脱落防止机构的放电条件，形成容易转移到流动注入的电晕现

10、象第三章气隙的电气强度1) SF6气体具有高绝缘强度的主要原因之一是电负性2 )冲击系数是50%放电电压与静态放电电压的比。3 )在高气压下，气隙的破坏电压和电极表面粗糙度有很大的关系4 )雷电流具有冲击波形的特征，急剧上升缓慢下降5 )在极不均匀的电场中，正极性破坏电压比负极性破坏电压小6 )我国国家标准规定的标准操作冲击波形成250/2500s。7 )在极不均匀的电场中，势垒的作用根据对空间电荷的势垒作用，电场分布发生变化。8 )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。9 .什么是被称为间隙的秒特性曲线？ 有什么作用呢？ a :将根据相同波形、不同振幅的冲击

11、电压而出现在间隙中的电压的最大值和放电时间的关系称为该间隙的伏特特性，将表现该关系的曲线称为伏特特性曲线。 间隙螺栓秒特性的形状由电极间的电场分布决定。 作用：伏特特性对比较不同设备绝缘的冲击破坏特性具有重要意义。 在过电压保护中，为了确保受保护的电气设备受到保护(即，限制作用于电气设备的绝缘的过电压的数值)，受保护的电气设备必须确保绝缘的伏秒特性与保护装置(避雷器等)的伏秒特性之间的正确调和。10 .以提高气隙破坏电压的各种方法为例。 a :两条路线之一，通过改善电场分布，尽可能均匀地改善电极形状，增大电极的曲率半径，改善电极边缘，利用能使电极具有最佳外形的空间电荷变形电场的作用。 二、利用

12、其他方法，削弱气体中电离过程，如高真空的采用、高气压的采用。11 .为什么保护设备和被保护设备的伏秒特性应该如何匹配？保护设备的伏秒特性必须总是低于保护设备的伏秒特性。 这样，当两个设备受到过电压作用时，保护设备总是先被破坏，过电压振幅受到限制，受保护的设施得到保护。12 .一些卤素化合物(如SF6)具有高电强度的原因是什么？(1)因为含有卤素，这些气体具有强的电负性，气体分子容易与电子结合成为负离子，减弱了电子的碰撞电离能力，同时强化了复合工艺。 (2)由于这些气体的分子量大，分子直径大，电子的自由行程变短，能量难以积蓄，碰撞电离的能力减少。 (3)电子遇到这些气体分子时，容易引起分子极化等

13、过程，增加能量损失，减弱碰撞电离能力。第四章与固体、液体组合绝缘的电气强度1 )介质按极性的强弱进行分类，在下一个介质中弱极性介质为ABCDEF，中性介质为I，强极性介质为GH。A.H2 B.N2 C.O2 D.CO2 E.CH4 F .空气g .水h .醇I .变压器油j .蓖麻油2 )按照国家标准GB11021-1989“电绝缘的耐热性评价和等级”，对各种电绝缘材料的耐热度进行分级，确定各级绝缘材料的最高持续温度。 其中，a级绝缘材料的最高持续温度为105，f级绝缘材料的最高持续温度为155。所谓介质，其中能形成静电场的物质是无极性的，根据化学结构可分为弱极性介质、双极性介质、离子性介质，

14、介质极化的基本形式是电子位移极化、离子位移极化、转向极化、介质界面极化、空间电荷极化。介质损耗正切的计算公式表示tan=IR/IC，tan表示交流下的介质损耗。影响液体介电体破坏电压的主要因素是杂质、温度、电压作用时间、电场均匀度、压力固体介质的破坏形式是电击破坏、热破坏、电化学破坏。一般来说，标准电容器为什么采用气体绝缘，电力电容器为什么采用油纸绝缘，气体介电常数接近1，极化率极小，气体介电损耗是导电损耗，电场强度小于电离气体分子所需的值时，气体介电损耗小电力电容器之所以采用油纸绝缘，是因为油纸绝缘具有优异的电气性能，干纸和纯油组合后，油填充了纸中弱点的气隙，纸在油中起了阻隔作用，大大提高了

15、整体的耐电力。两个标准油杯，一个是含有很多杂质的油，另一个是杂质少的油(1)施加加工频率电压时，两杯油的破坏电压差很大。(2)施加雷浪涌电压时，两杯油破坏电压之差小是因为浪涌破坏电压的作用时间过短，杂质不能形成桥。纤维等杂质在极不均匀的电场中对变压器的破坏电压的影响小，是因为不均匀的电场强度下的紊乱大，杂质难以形成桥。介质的热劣化程度主要由温度和介质受到热作用的时间决定。转向极化的程度与电源的频率和温度有关，极化率随着频率的增加而减少，极化的程度随着温度的增加先增大再减少13 )纯液体介质的破坏理论可分为电子碰撞电破坏理论和气泡破坏理论14 )影响固体绝缘破坏电压的主要因素有电压作用时间、电场

16、均匀度、温度、累积效应、潮汐程度15 )为什么不用交流电压而用直流电压来测量绝缘材料的漏电流？a :直流电压下的介质损失只有漏损，交流下的介质损失不仅有漏损，还有极化损失。 在直流电压下，很容易测量漏电流。16 )现在的液体介质的破坏理论主要有什么？ a :液体介质的破坏理论主要有三种高纯度脱气液体介质的电绝缘破坏理论，含气清洁液体介质的气泡破坏理论，工序纯液体介质的杂质破坏理论17 )如何提高液体介质的击穿电压？ a :在工程应用上，经常进行液体介质的过滤、吸附等处理，去除粗大的杂质粒子，提高液体介质的破坏电压。18 )什么是介质的极化？极化强度是如何定义的？ a :介质的极化是介质受到电场

17、的作用，其束缚电荷会根据电场的方向产生弹性位移现象和偶极子的取向现象。 介电体的极化强度用介电常数的大小表示，与该介电体分子的极性强度相关，受到温度、施加电场的频率等的影响。19 )局部放电引起介质劣化、损伤的主要原因是什么a :部分放电引起介质劣化损伤的机理是多方面的，主要有以下三个方面：1)带电粒子对介质表面的直接冲击作用、破坏有机介质的分子主链2 ) 热的作用：带电粒子的冲击作用会引起电介质的局部温度上升，产生热熔解和热分解3 )化学作用：局部放电引起的激发分子和二次生成物的作用，电介质受到的侵蚀可能比电热作用的危害更大。第5章电气设备绝缘试验(1)1 )无损试验包括绝缘电阻试验、局部放电试验、绝缘油的气相色谱分析和介电正切试验破坏性实验包括交流耐压试验、直流耐压试验、操作冲击耐压试验、雷冲击耐压试验2 )绝缘良好时，稳定的绝缘值(高)，吸收过程相对(慢)。绝缘不良和湿气的情况下，稳定的绝缘电阻值(低)，吸收过程相对(快)。3 )对电力机器的绝缘进行高电压耐压试验时，使用的电压波形为(直流)、(交流)、(雷过电压)、(操作冲击波)。4 )正法和逆法的汽缸桥在什么条件下适用？a :正法一般应用于实验室内的测试材料和小设备，实现样