高电压技术课后答案(吴广宁).docx

该【高电压技术课后答案(吴广宁) 】是由【游园会】上传分享，文档一共【40】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【高电压技术课后答案(吴广宁) 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。资料范本
本资料为 word 版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载
高电压技术课后答案(吴广宁)
地点： 时间：
说明：本资料适用于商定双方经过谈判，协商而共同成认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的局部可直接删除，使用时请具体阅读内容
1 气体的绝缘特性与介质的电气强度
气体放电过程中产生带电质点最重要的方式是什么，为什么？
简要论述汤逊放电理论。
为什么棒－板间隙中棒为正极性时电晕起始电压比负极性时略高？
雷电冲击电压的标准波形的波前和波长时间是如何确定的？
操作冲击放电电压的特点是什么？
影响套管沿面闪络电压的主要因素有哪些？
具有强垂直重量时的沿面放电和具有弱垂直重量时的沿面放电，哪个对于绝缘的危害比较大，为什么？
某距离 4m 的棒-极间隙。在夏季某日干球温度=30℃，湿球温度
=25℃，气压= 的大气条件下，问其正极性 50%操作冲击击穿电压为多少kV?〔空气相对密度=〕
某母线支柱绝缘子拟用于海拔 4500m 的高原地区的 35kV 变电站，问平原地区的制造厂在标准参考大气条件下进展 1min 工频耐受电压试验时，其试验电压应为多少 kV？
气体放电过程中产生带电质点最重要的方式是什么，为什么？ 答: 碰撞电离是气体放电过程中产生带电质点最重要的方式。
这是由于电子体积小，其自由行程(两次碰撞间质点经过的距离)比离子大得多，所以在电场中获得的动能比离子大得多。其次．由于电子的质量远小于原子或分子，因此当电子的动能缺乏以使中性质点电离时，电子会遭到弹射而几乎不损失其动能；而离子因其质量与被碰撞的中性质点相近，每次碰撞都会使其速度减小，影响其动能的积存。
简要论述汤逊放电理论。
答: 设外界光电离因素在阴极外表产生了一个自由电子，此电子到达阳极外表时由于过程，电子总数增至个。假设每次电离撞出一个正离子，故电极空间共有〔－1〕个正离子。这些正离子在电场作用下向阴极运动，并撞击阴
极．依据系数的定义，此〔－1〕个正离子在到达阴极外表时可撞出〔－1〕个电子，则(-1)个正离子撞击阴极外表时，至少能从阴极外表释放出一个有效电子，以弥补原来那个产生电子崩并进入阳极的电子，则放电到达自持放电。即汤逊理论的自持放电条件可表达为 r(-1)=1 或＝1。
为什么棒－板间隙中棒为正极性时电晕起始电压比负极性时略高？
答:〔1〕当棒具有正极性时，间隙中消灭的电子向棒运动，进入强电场 区，开头引起电离现象而形成电子崩。随着电压的渐渐上升，到放电到达自 持、爆发电晕之前，在间隙中形成相当多的电子崩。当电子崩到达棒极后，其中的电子就进入棒极，而正离子仍留在空间，相对来说缓慢地向板极移动。于是在棒极四周，积聚起正空间电荷，从而削减了紧贴棒极四周的电场，而略为加强了外部空间的电场。这样，棒极四周的电场被减弱，难以造成流柱，这就使得自持放电也即电晕放电难以形成。
〔2〕当棒具有负极性时，阴极外表形成的电子马上进入强电场区，造成电子崩。当电子崩中的电子离开强电场区后，电子就不再能引起电离，而以越来越慢的速度向阳极运动。一部份电子直接消逝于阳极，其余的可为氧原子所吸附形成负离子。电子崩中的正离子渐渐向棒极运动而消逝于棒极，但由于其运动速度较慢，所以在棒极四周总是存在着正空间电荷。结果在棒极四周消灭了比较集中的正空间电荷，而在其后则是格外分散的负空间电荷。负空间电荷由于浓度小，对外电场的影响不大，而正空间电荷将使电场畸变。棒极四周的电场得到增加，因而自持放电条件易于得到满足、易于转入流柱而形成电晕放 电。
雷电冲击电压的标准波形的波前和波长时间是如何确定的？
答：图 1-13 表示雷电冲击电压的标准波形和确定其波前和波长时间的方法(波长指冲击波衰减至半峰值的时间)。图中 O 为原点，P 点为波峰。国际上都用图示的方法求得名义零点。图中虚线所示，连接 P 点与 倍峰值点作虚线 交横轴于点，这样波前时间、和波长都从算起。
目前国际上大多数国家对于标准雷电波的波形规定是：
，
图 1-13 标准雷电冲击电压波形
－波前时间 －半峰值时间 冲击电压峰值1-5 操作冲击放电电压的特点是什么？
答：操作冲击放电电压的特点：〔1〕U 形曲线，其击穿电压与波前时间有关而与波尾时间无关；〔2〕极性效应，正极性操作冲击的 50％击穿电压都比负极性的低；〔3〕饱和现象；〔4〕分散性大；〔5〕邻近效应，接地物体靠近放电间隙会显著降低正极性击穿电压。
影响套管沿面闪络电压的主要因素有哪些？ 答：影响套管沿面闪络电压的主要因素有
电场分布状况和作用电压波形的影响
电介质材料的影响
气体条件的影响
雨水的影响
具有强垂直重量时的沿面放电和具有弱垂直重量时的沿面放电，哪个对绝缘的危害比较大，为什么？
答：具有强垂直重量时的沿面放电对绝缘的危害比较大。电场具有弱垂直重量的状况下，电极外形和布置已使电场很不均匀，因而介质外表积聚电荷使电压重分布所造成的电场畸变，不会显著降低沿面放电电压。另外这种状况下电场垂直重量较小．沿外表也没有较大的电容电流流过，放电过程中不会消灭热电离现象，故没有明显的滑闪放电，因而垂直于放电进展方向的介质厚度对放电电压实际上没有影响。其沿面闪络电压与空气击穿电压的差异相比强垂直重量时要小得多。
某距离 4m 的棒-极间隙。在夏季某日干球温度=30℃，湿球温度
=25℃，气压= 的大气条件下，问其正极性 50%操作冲击击穿电压为多少kV?〔空气相对密度=〕
答：距离为 4m 的棒-极间隙，其标准参考大气条件下的正极性 50%操作冲击击穿电压=1300kV。
查《高电压技术》可得空气确定湿度。从而再由图 3-1 求得参数。求得参数=1300/〔500×4××〕=，于是由图 3-3 得指数。
空气密度校正因数湿度校正因数
所以在这种大气条件下，距离为 4m 的棒-极间隙的正极性 50%操作冲击击穿电压为。
某母线支柱绝缘子拟用于海拔 4500m 的高原地区的 35kV 变电站，问平原地区的制造厂在标准参考大气条件下进展 1min 工频耐受电压试验时，其试验电压应为多少 kV？
解：查 -1997 的规定可知，35kV 母线支柱绝缘子的 1min 干工频耐受电压应为 100kV，则可算出制造厂在平原地区进展出厂 1min 干工频耐受电压试验时，其耐受电压 U 应为
其次章 液体的绝缘特性与介质的电气强度
电介质极化的根本形式有哪几种，各有什么特点？
如何用电介质极化的微观参数去表征宏观现象？
非极性和极性液体电介质中主要极化形式有什么区分？
极性液体的介电常数与温度、电压、频率有什么样的关系？
液体电介质的电导是如何形成的？电场强度对其有何影响？
目前液体电介质的击穿理论主要有哪些？
液体电介质中气体对其电击穿有何影响？
水分、固体杂质对液体电介质的绝缘性能有何影响？
如何提高液体电介质的击穿电压？
电介质极化的根本形式有哪几种，各有什么特点？ 答：电介质极化的根本形式有
〔１〕电子位移极化图〔1〕 电子式极化
〔２〕偶极子极化
图〔2〕 偶极子极化
〔a〕无外电场时 〔b〕有外电场时1—电极 2—电介质〔极性分子〕
如何用电介质极化的微观参数去表征宏观现象？
答：克劳休斯方程说明，要由电介质的微观参数〔N、介电常数，必需先求得电介质的有效电场。
〔１〕对于非极性和弱极性液体介质，有效电场强度式中，为极化强度〔〕。
〕求得宏观参数—
上式称为莫索缔〔Mosotti〕有效电场强度，将其代入克劳休斯方程[式(2- 11)]，得到非极性与弱极性液体介质的极化方程为
〔２〕对于极性液体介质，由于极性液体分子具有固有偶极矩，它们之间的距离近，相互作用强，造成强的附加电场，洛伦兹球内分子作用的电场≠0， 莫索缔有效电场不适用。
非极性和极性液体电介质中主要极化形式有什么区分？
答：非极性液体和弱极性液体电介质极化中起主要作用的是电子位移极 化，偶极子极化对极化的奉献甚微；极性液体介质包括中极性和强极性液体介质，这类介质在电场作用下，除了电子位移极化外，还有偶极子极化，对于强极性液体介质，偶极子的转向极化往往起主要作用。
极性液体的介电常数与温度、电压、频率有什么样的关系？ 答：〔１〕温度对极性液体电介质的值的影响
如图 2-2 所示，当温度很低时，由于分子间的联系严密，液体电介质黏度很大，偶极子转动困难，所以很小；随着温度的上升，液体电介质黏度减小， 偶极子转动幅度变大，随之变大；温度连续上升，分子热运动加剧，阻碍极性分子沿电场取向，使极化减弱，又开头减小。
〔２〕频率对极性液体电介质的值的影响
如图 2-1 所示，频率太高时偶极子来不及转动，因而值变小。其中相当于直流电场下的介电常数，f>f1 以后偶极子越来越跟不上电场的交变，值不断下降；当频率 f=f2 时，偶极子已经完全跟不上电场转动了，这时只存在电子式极化，减小到，常温下，极性液体电介质的≈3～6。
液体电介质的电导是如何形成的？电场强度对其有何影响？ 答：液体电介质电导的形成：
〔１〕离子电导——分为本征离子电导和杂质离子电导。设离子为正离 子，它们处于图２－５中 A、B、C 等势能最低的位置上作振动，其振动频率为υ，当离子的热振动能超过邻近分子对它的束缚势垒时，离子即能离开其稳定位置而迁移。
〔２〕电泳电导——在工程中，为了改善液体介质的某些理化性能，往往在液体介质中参加肯定量的树脂，这些树脂在液体介质中局部呈溶解状态，局部可能呈胶粒状悬浮在液体介质中，形成胶体溶液，此外，水分进入某些液体介质也可能造成乳化状态的胶体溶液。这些胶粒均带有肯定的电荷，当胶粒的介电常数大于液体的介电常数时，胶粒带正电；反之，胶粒带负电。胶粒相对于液体的电位一般是恒定的，在电场作用下定向的迁移构成“电泳电导”。
电场强度的影响
〔１〕弱电场区：在通常条件下，当外加电场强度远小于击穿场强时，液体介质的离子电导率是与电场强度无关的常数，其导电规律遵从欧姆定律。
〔２〕强电场区：在 E≥107V/m 的强电场区，电流随电场强度呈指数关系增长，除极纯洁的液体介质外，一般不存在明显的饱和电流区。液体电介质在强电场下的电导具有电子碰撞电离的特点。
目前液体电介质的击穿理论主要有哪些？ 答：液体介质的击穿理论主要有三类：
〔１〕高度纯洁去气液体电介质的电击穿理论
〔２〕含气纯洁液体电介质的气泡击穿理论
〔３〕工程纯液体电介质的杂质击穿理论
液体电介质中气体对其电击穿有何影响？
答：气泡击穿观点认为，不管由于何种缘由使液体中存在气泡时，由于交变电压下两串联介质中电场强度与介质介电常数成反比，气泡中的电场强度比液体介质高，而气体的击穿场强又比液体介质低得多，所以总是气泡先发生电离，这又使气泡温度上升，体积膨胀，电离将进一步进展；而气泡电离产生的高能电子又碰撞液体分子，使液体分子电离生成更多的气体，扩大气体通道， 当气泡在两极间形成“气桥”时，液体介质就能在此通道中发生击穿。
热化气击穿观点认为，当液体中平均场强到达 107～108V/m 时，阴极外表微尖端处的场强就可能到达 108V/m 以上。由于场致放射，大量电子由阴极外表的微尖端注入到液体中，估量电流密度可达 105A/m2 以上。按这样的电流密度来估算发热，单位体积、单位时间中的发热量约为 1013J/〔s·〕，这些热量 用来加热四周的液体，足以使液体气化。当液体得到的能量等于电极四周液体气化所需的热量时，便产生气泡，液体击穿。
电离化气击穿观点认为，当液体介质中电场很强时，高能电子消灭，使液体分子 C—H 键〔C—C 键〕断裂，液体放气。
水分、固体杂质对液体电介质的绝缘性能有何影响？ 答：〔１〕水分的影响
当水分在液体中呈悬浮状态存在时，由于外表张力的作用，水分呈圆球状
〔即胶粒〕，均匀悬浮在液体中，一般水球的直径约为 10-2～10-4cm。在外电场作用下，由于水的介电常数很大，水球简洁极化而沿电场方向伸长成为椭圆球，假设定向排列的椭圆水球贯穿于电极间形成连续水桥，则液体介质在较低的电压下发生击穿。
〔２〕固体杂质的影响
一般固体悬浮粒子的介电常数比液体的大，在电场力作用下，这些粒子向电场强度最大的区域运动，在电极外表电场集中处渐渐积聚起来，使液体介质击穿场强降低。
如何提高液体电介质的击穿电压？
答：工程应用上常常对液体介质进展过滤、吸附等处理，除去粗大的杂质粒子，以提高液体介质的击穿电压。
第三章 固体的绝缘特性与介质的电气强度
什么叫电介质的极化？极化强度是怎么定义的？
固体无机电介质中，无机晶体、无机玻璃和陶瓷介质的损耗主要由那些损耗组成？
固体介质的外表电导率除了介质的性质之外，还与那些因素有关？它们各有什么影响？
固体介质的击穿主要有那几种形式？它们各有什么特征？
局部放电引起电介质劣化、损伤的主要缘由有那些？
聚合物电介质的树枝化形式主要有那几种？它们各是什么缘由形成的？
均匀固体介质的热击穿电压是如何确定的？
试比较气体、液体和固体介质击穿过程的异同。
什么叫电介质的极化？极化强度是怎么定义的？
答：电介质的极化是电介质在电场作用下，其束缚电荷相应于电场方向产生弹性位移现象和偶极子的取向现象。电介质的极化强度可用介电常数的大小来表示，它与该介质分子的极性强弱有关，还受到温度、外加电场频率等因素的影响。
固体无机电介质中，无机晶体、无机玻璃和陶瓷介质的损耗主要由哪些损耗组成？
答：〔１〕无机晶体介质只有位移极化，其介质损耗主要来源于电导；
〔２〕无机玻璃的介质损耗可以认为主要由三局部组成：电导损耗、松弛损耗和构造损耗；
〔３〕陶瓷介质可分为含有玻璃相和几乎不含玻璃相两类，第一类陶瓷是含有大量玻璃相和少量微晶的构造，其介质损耗主要由三局部组成：玻璃相中离子电导损耗、构造较松的多晶点阵构造引起的松弛损耗以及气隙中含水引起
的界面附加损耗，tan 相当大。其次类是由大量的微晶晶粒所组成，仅含有极少量或不含玻璃相，通常结晶相构造严密，tan 比第一类陶瓷小得多。
固体介质的外表电导率除了介质的性质之外，还与哪些因素有关？它们各有什么影响？
答：介质的外表电导率不仅与介质的性质有关，而且猛烈地受到四周环境的湿度、温度、外表的构造和外形以及外表粘污状况的影响。
〔１〕电介质外表吸附的水膜对外表电导率的影响
由于湿空气中的水分子被吸附于介质的外表，形成一层很薄的水膜。由于水本身为半导体〔m〕，所以介质外表的水膜将引起较大的外表电流，使增加。
〔２〕电介质的分子构造对外表电导率的影响
电介质按水在介质外表分布状态的不同，可分为亲水电介质和疏水电介质两大类。
亲水电介质：这种介质外表所吸附的水易于形成连续水膜，故外表电导率大，特别是一些含有碱金属离子的介质，介质中的碱金属离子还会进入水膜， 降低水的电阻率，使外表电导率进一步上升，甚至丧失其绝缘性能。
疏水电介质：这些介质分子为非极性分子所组成，它们对水的吸引力小于水分子的内聚力，所以吸附在这类介质外表的水往往成为孤立的水滴，其接触角，不能形成连续的水膜，故很小，且大气湿度的影响较小。
〔３〕电介质外表清洁度对外表电导率的影响
外表沾污特别是含有电解质的沾污，将会引起介质外表导电水膜的电阻率下降，从而使上升。
固体介质的击穿主要有哪几种形式？它们各有什么特征？
答：固体电介质的击穿中，常见的有热击穿、电击穿和不均匀介质局部放电引起击穿等形式。
〔１〕热击穿