1、高电压技术（第三版）杨保初、刘晓波、戴玉松高电压技术课后复习思考题答案（部分） 仅供参考第一章1.1、气体放电的汤逊理论与流注理论的主要区别在哪里？他们各自的适用范围如何？ 答：区别：汤逊理论没有考虑到正离子对空间电场的畸变作用和光游离的影响 放电时间不同 阴极材料的性质在放电过程中所起的作用不同 放电形式不同 范围：汤逊理论：通常认为，ps200(cm133Pa)时，击穿过程将发生变化，汤逊理论的计算结果不再适用 。 流注理论： 认为电子的碰撞游离和空间光游离是形成自持放电的主要因素，并且强调了空间电荷畸变电场的作用，适用范围：ps200（cm133Pa）。1.3、在不均匀电场中气体间隙放电
2、的极性效应是什么？ 答：带电体为正极性时，电晕放电形成的电场削弱了带电体附近的电场，而增强了带电体远处的电场使击穿电压减小而电晕电压增大；带电体为负极性时，与正极性的相反，正负极性的带电体不同叫极性效应。1.4、什么是电晕放电？它有何效应？试例举工程上所采用的各种防晕措施 答：（1）在极不均匀场中，随着间隙上所加电压的升高，在高场强电极附近很小范围的电场足以使空气发生游离，而间隙中大部分曲域电场仍然很小。在高场强电极附近很薄的一层空气中将具有自持放电条件，而放电仅局限在高场强电极周围很小范围内，整个间隙尚未被击穿。这种放电现象称为电晕放电。 （2）引起能量损耗电磁干扰，产生臭氧、氮氧化物对气体
3、中的固体介质及金属电极造成损伤或腐蚀 （3）加大导线直径、使用分裂导线、光洁导线表面 1.9、什么是气隙的伏秒特性？它是如何制作的？ 答：伏秒特性：工程上用气隙上出现的电压最大值与放电时间的关系来表征气隙在冲击电压下的击穿特性，称为气隙的伏秒特性 。 制作方法：实验求得以间隙上曾经出现的电压峰值为纵坐标，以击穿时间为横坐标得伏秒特性上一点，升高电压击穿时间较少，电压甚高可以在波头击穿，此时又可记一点，当每级电压下只有一个击穿时间时，可绘出伏秒特性的一条曲线，但击穿时间具有分散性，所以得到的伏秒特性是以上下包络线为界的一个带状区域 。1.13、试小结各种提高气隙击穿电压的方法，并提出适用于何种条
4、件？ 答：（1）改进电极形状，增大电极曲率半径，以改善电场分布，如变压器套管端部加球型屏蔽罩等；（2）空间电荷对原电场的畸变作用，可以利用放电本身所产生的空间电荷来调整和改善空间的电场分布；（3）极不均匀场中屏障的作用，在极不均匀的气隙中放入薄片固体绝缘材料；（4）提高气体压力可以大大减小电子的自由行程长度，从而削弱和抑制游离过程；（5）采用高真空可以减弱气隙中的碰撞游离过程；（6）高电气强度气体SF6的采用。 1.14、在其他条件相同的情况下，为什么沿面闪络电压比纯空气间隙的击穿电压低？ 答：当两电极间的电压逐渐升高时，放电总是发生在沿固体介质的表面上，此时的沿面闪络电压比纯空气间隙的击穿电
5、压低，其原因是原先的均匀电场发生了畸变，产生这种情况的原因有： 固体介质表面不是绝对光滑，存在一定的粗糙程度，这使得表面电场发生畸变固体介质表面电阻不可能完全均匀，各处表面电阻不相等固体介质与空气或电极有接触的情况 1.16、试小结提高沿面放电电压的各种方法，并指出适用于何种条件 答：屏障、屏蔽、表面处理、应用半导体材料、阻抗调节 第二章2.1、试比较电介质中各种极化性质。答：（1）电子式位移极化电子在外电场的作用下使电子轨道相对于原子核发生位移，从而产生感应电矩的过程。存在一切介质中；特点：建立极化时间极短，约10-1410-15s。极化程度取决于电场强度E；此种极化是弹性的，外电场消失后立
6、即恢复到原有状态，无能量损失（2）离子位移极化固体有机化合物多属离子式结构，如云母、陶瓷、玻璃等材料。正常情况下，各离子对的偶极矩相互抵消。特点： 存在离子结构中；建立极化时间短，约10-1210-13s； 极化程度随温度增加略有增加； 其位移极化也是弹性的，无能量损失。 （3）偶极子极化在外电场的作用下，偶极性分子在电场方向的取向概率增加，对外平均具有了电场方向的偶极矩。特点： 存在于极性介质中； 极化时间较长，约10-610-2s；极化程度与电源频率f有关，f变高，偶极子来不及转向，极化率减小； 此极化是非弹性的，有能量损失；随温度的增加极化程度先增加后降低(4) 夹层极化由不同介电常数和
7、电导率的多种电介质组成的绝缘材料，在加上外电场后，各层电压将从开始时按介电常数分布过渡到稳态时按电导率分布。特点：极化速度特别缓慢，有能量损耗2.2、极性液体或极性固体电介质的介电常数与温度、电压频率的关系如何？为什么？ 答：极性液体介电常数在温度不变时，随电压频率的增大而减小，然后就趋于某一个值，当频率很低时，偶极分子来得及跟随电场交变转向，介电常数较大，当频率接近于某一值时，极性分子的转向已经跟不上电厂的变化，介电常数就开始减小，转向极化对节点常熟的贡献就较大，另一方面，温度升高时分子的热运动加强，对极性分子的定向排列的干扰也随之增强，阻碍转向极化的完成，极性固体的介电常数同液体的类似 2
8、.5、什么叫介质损失？ 答：绝缘材料在电场作用下，由于介质电导和介质极化的滞后效应，在其内部引起的能量损耗 。2.6、电介质的等值电路是什么样的？某些电容较大的设备如电容器、长电缆、大容量电机等，经高压试验后，其接近放电时间要求长达510min，为什么？ 答：（1）如图书上P45图2.8，Co为纯电容支路，代表介质的几何电容及无损计划过程，流过电流Ic=I1，ra和Ca代表有损极化电流支路，流过电流Ia=I2，代表电导电流支路，流过的电流为 （2）因为容型设备的储存电荷较多，放电实质是一个RC电路，总电流 电容越大，放电时间越长 第三章3.1、绝缘试验的目的是什么？它分为哪两大类？ 答：目的：
9、考验绝缘耐压的情况，判断绝缘的状况 分类：耐压试验和检查性试验 3.2、测量绝缘电阻使用什么仪器？它施加耐压被试设备上的电压是什么电压？设备的绝缘电阻取何时的测量读数？为什么？ 答：兆欧表；直流电压；一般在1min后才读数，因为1min后兆欧表的数值比较稳定，没有电容电流和吸收电流，只有泄漏电流。3.4、测量设备绝缘的tan时施加什么电压？电压多高？测量tan能发现什么缺陷？ 答：交流电压；2500V高压；整体受潮，贯穿性的放电通道，绝缘内含有气泡，绝缘分层、脱壳、老化、劣化，绕组上附积油泥、绝缘油脏污、劣化等 3.6、画出交流耐压试验接线图，说明各原件的作用，此试验有何意义？ 答：图为书上P
10、72图3.19（1）调压器T1用来调节工频试验电压的大小和升降速度，试验变压器T2用来升高电压供给被试品所需的高电压，球隙G是用来测量高电压，R1用来限制被试品放电时试验变压器的短路电路不超过允许值和高压绕组的电压梯度不超过危险值，R2用来限制球隙放电时的电流不致灼伤铜球表面 （2）此试验是鉴定电气设备绝缘强度最直接方法，它对于判断电气设备能否投入运行具有决定性的意义 第四章4.1、试分析波阻抗的物理意义及其与电阻之不同点 答：分布参数线路的波阻抗与集中参数电路的电阻虽然有相同的量纲，但物理意义上有着本质的不同： 波阻抗表示向同一方向传播的电压波之间比值的大小，电磁被通过波阻抗为Z的无损线路时
11、，其能量以电磁能的形式储存于周围介质中，而不像通过电阻那样被消耗掉 为了区别不同方向的行波，Z的前面应有正负号 如果导线上有前行波和后行波，两波相遇时，总电压和总电流的比值不再等于波阻抗波阻抗的数值Z只与导线单位长度的电杆Ld和电容C0有关，与线路长度无关4.2、试论述彼得逊法则的使用范围 答：入射波必须沿分布参数线路传播而来与节点相连的线路中没有反行波或反行波尚未到达节点 第五章5.1、试分析管型避雷器与保护间隙的相同和不同点 答：相同点：二者采用的火花间隙亦属极不均匀电场，其伏秒特性很陡，难以与被保护绝缘的伏秒特性取得良好的配合。会产生大幅值截波，对变压器类设备的绝缘很不利。不同点：保护间
12、隙没有专门的灭弧装置，因而其灭弧能力很有限的。而管型避雷器虽然有较强能力的保护间隙，但所能灭弧的续有一定的上下限。 5.2、试全面比较阀型避雷器与氧化锌避雷器的性能 答：工作原理相同，且都能避免在被保护设备上产生截波，但由于两者采用的非线性阀片电阻材料不同，使得两种避雷器的性能有以下不同： （1）保护性能（2）适用范围（3）运行环境的影响作用 此外，氧化锌避雷器维护简单，省去了放电间隙定期清理。氧化锌避雷器具有各种优点，但运行过程中由于没有放电间隙隔离工频工作电压而应注意发片电阻的老化问题，所以应定期检测氧化锌避雷器的工频泄漏电流，尤其是工频泄漏电流中的阻性电流分量 7 西华大学电气与电子信息学院 By yzq
