高电压习题

《高电压技术》复习题1

第1章气体的绝缘特性与介质的电气强度。

1-1气体放电过程中产生带电质点最重要的方式是什么？

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。

1-2简要论述汤逊放电理论。

答：设外界光电离因素在阴极表面产生了一个自由电子，此电子到达阳极表面时由于过程，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．按照系数的定义，此（－1）个正离子在到达阴极表面时可撞出（－1）个新电子，则(-1)个正离子撞击阴极表面时，至少能从阴极表面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，则放电达到自持放电。即汤逊理论的自持放电条件可表达为r(-1)=1或＝1。

1-3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**现的电子向棒运动，进入强电场区，开始引起电离现象而形成电子崩。随着电压的逐渐上升，到放电达到自持、爆发电晕之前，在间隙中形成相当多的电子崩。

当电子崩达到棒极后，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。于是在棒极附近，积聚起正空间电荷，从而减少了紧贴棒极附近的电场，而略为加强了外部空间的电场。这样，棒极附近的电场被削弱，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，阴极表面形成的电子立即进入强电场区，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。一部份电子直接消失于阳极，其余的可为氧原子所吸附形成负离子。

电子崩中的正离子逐渐向棒极运动而消失于棒极，但由于其运动速度较慢，所以在棒极附近总是存在着正空间电荷。结果在棒极附近出现了比较集中的正空间电荷，而在其后则是非常分散的负空间电荷。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。

棒极附近的电场得到增强，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。

1-4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。

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。

1-6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。

1）电场分布情况和作用电压波形的影响。

2）电介质材料的影响。

3）气体条件的影响。

4）雨水的影响。

1-7具有强垂直分量时的沿面放电和具有弱垂直分量时的沿面放电，哪个对绝缘的危害比较大，为什么？

答：具有强垂直分量时的沿面放电对绝缘的危害比较大。电场具有弱垂直分量的情况下，电极形状和布置已使电场很不均匀，因而介质表面积聚电荷使电压重新分布所造成的电场畸变，不会显著降低沿面放电电压。

另外这种情况下电场垂直分量较小．沿表面也没有较大的电容电流流过，放电过程中不会出现热电离现象，故没有明显的滑闪放电，因而垂直于放电发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别相比强垂直分量时要小得多。

1-8流注理论简述。

1).在ps乘积较大时，用汤逊理论无法解释的几种现象。

a.击穿过程所需时间，实测值比理论值小10--100倍。

b.按汤逊理论，击穿过程与阴极材料有关，然而在大气压力下的空气隙中击穿电压与阴极材料无关。

c.按汤逊理论，气体放电应在整个间隙中均匀连续地发展，但在大气中击穿会出现有分枝的明亮细通道。

2).流注理论的要点：

流注理论认为电子碰撞游离及空间光游离是维持自持。

放电的主要因素，流注形成便达到了自持放电条件，它强调。

了空间电符畸变电场的作用和热游离的作用。

3)放电流程图：

有效电子(经碰撞游离)--电子崩(畸变电场)--

发射光子(在强电场作用下)--产生新的电子崩(二次崩)

--形成混质通道(流注)--由阳极向阴极(阳极流注)或由。

阴极向阳极(阴极流注)击穿。

第2章液体的绝缘特性与介质的电气强度。

2-1电介质极化的基本形式有哪几种，各有什么特点？

答：电介质极化的基本形式有。

１）电子位移极化、离子式极化。无损极化，可逆；

２）偶极子极化、夹层极化。有损极化，不可逆。

2-9如何提高液体电介质的击穿电压？

答：工程应用上经常对液体介质进行过滤、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3章固体的绝缘特性与介质的电气强度。

3-1什么叫电介质的极化？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。

3-4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。

3-5局部放电引起电介质劣化、损伤的主要原因有哪些？

答：局部放电引起电介质劣化损伤的机理是多方面的，但主要有如下三个方面：

１）电的作用：（２热的作用：（３化学作用。

3-8试比较气体、液体和固体介质击穿过程的异同。

答：（１气体介质的击穿过程。

气体放电都有从电子碰撞电离开始发展到电子崩的阶段。

由于外电离因素的作用，在阴极附近出现一个初始电子，这一电子在向阳极运动时，如电场强度足够大，则会发生碰撞电离，产生1个新电子。新电子与初始电子在向阳极的行进过程中还会发生碰撞电离，产生两个新电子，电子总数增加到4个。第三次电离后电子数将增至8个，即按几何级数不断增加。

电子数如雪崩式的增长，即出现电子崩。

1）液体介质的击穿过程。

a) 电击穿理论以碰撞电离开始为击穿条件。

液体介质中由于阴极的场致发射或热发射的电子在电场中被加速而获得动能，在它碰撞液体分子时又把能量传递给液体分子，电子损失的能量都用于激发液体分子的热振动。当电子在相邻两次碰撞间从电场中得到的能量大于hυ时，电子就能在运动过程中逐渐积累能量，至电子能量大到一定值时，电子与液体相互作用时便导致碰撞电离。

b) 气泡击穿理论。

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，所以气泡先发生电离，使气泡温度升高，体积膨胀，电离进一步发展；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。

３）固体介质的击穿过程。

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。

a) 热击穿。

当固体电介质加上电场时，电介质中发生的损耗将引起发热，使介质温度升高，最终导致热击穿。

b) 电击穿。

在较低温度下，采用了消除边缘效应的电极装置等严格控制的条件下，进行击穿试验时出现的一种击穿现象。

c) 不均匀介质局部放电引起击穿。

从耐电强度低的气体开始，表现为局部放电，然后或快或慢地随时间发展至固体介质劣化损伤逐步扩大，致使介质击穿。

第4章绝缘的预防性试验。

4-1测量绝缘电阻能发现哪些绝缘缺陷？试比较它与测量泄漏电流试验项目的异同。

答：测量绝缘电阻能有效地发现下列缺陷：总体绝缘质量欠佳；绝缘受潮；两极间有贯穿性的导电通道；绝缘表面情况不良。

测量绝缘电阻和测量泄露电流试验项目的相同点：两者的原理和适用范围是一样的，不同的是测量泄漏电流可使用较高的电压(10kv及以上)，因此能比测量绝缘电阻更有效地发现一些尚未完全贯通的集中性缺陷。

4-2绝缘干燥时和受潮后的吸收特性有什么不同？为什么测量吸收比能较好的判断绝缘是否受潮？

答：绝缘干燥时的吸收特性，而受潮后的吸收特性。如果测试品受潮，那么在测试时，吸收电流不仅在起始时就减少，同时衰减也非常快，吸收比的比值会有明显不同，所以通过测量吸收比可以判断绝缘是否受潮。

4-3简述西林电桥的工作原理。为什么桥臂中的一个要采用标准电容器？

答：西林电桥是利用电桥平衡的原理，当流过电桥的电流相等时，电流检流计指向零点，即没有电流通过电流检流计，此时电桥相对桥臂上的阻抗乘积值相等，通过改变r3和c4来确定电桥的平衡以最终计算出cx和tanδ。采用标准电容器是因为计算被试品的电容需要多个值来确定，如果定下桥臂的电容值，在计算出tanδ的情况下仅仅调节电阻值就可以最终确定被试品电容值的大小。

4-4在现场测量tanδ而电桥无法达到平衡时，应考虑到什么情况并采取何种措施使电桥调到平衡？

答：此时可能是处于外加电场的干扰下，应采用下列措施使电桥调到平衡：

1）加设屏蔽，用金属屏蔽罩或网把试品与干扰源隔开；

2）采用移相电源；

3）倒相法。

4-5什么是测量tanδ的正接线和反接线？它们各适用于什么场合？

答：正接线是被试品cx的两端均对地绝缘，连接电源的高压端，而反接线是被试品接于电源的低压端。反接线适用于被试品的一极固定接地时，而正接线适用于其它情况。

4-7总结进行各种预防性试验时应注意的事项。

答：测量绝缘电阻时应注意下列几点：

1)试验前应将试品接地放电一定时间。对容量较大的试品，一般要求5-10min．这是为了避免被试品上可能存留残余电荷而造成测量误差。试验后也应这样做，以求安全。

2)高压测试连接线应尽量保持架空，确需使用支撑时，要确认支撑物的绝缘对被试品绝缘测量结果的影响极小。

3)测量吸收比时，应待电源电压达稳定后再接入试品，并开始计时。

4)对带有绕组的被试品，加先将被测绕组首尾短接，再接到l端子：其他非被测绕组也应先首尾短接后再接到应接端子。

5)绝缘电阻与温度有十分显著的关系。绝缘温度升高时，绝缘电阻大致按指数率降低．吸收比的值也会有所改变。所以，测量绝缘电阻时，应准确记录当时绝缘的温度，而在比较时，也应按相应温度时的值来比较。

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