高電壓技術(shù)(第三版) 簡(jiǎn)答題整理

1、第一章 電解質(zhì)的極化和電導(dǎo)極化種類產(chǎn)生場(chǎng)合所需時(shí)間能量損耗產(chǎn)生原因電子式極化任何電介質(zhì)1015s無(wú)束縛電子運(yùn)動(dòng)軌道偏移離子式極化離子式電介質(zhì)1013s幾乎沒有離子的相對(duì)偏移轉(zhuǎn)向極化極性電介質(zhì)1010s102s有偶極子的定向排列空間電荷極化多層介質(zhì)交界面102s數(shù)分鐘有自由電荷的移動(dòng)2. 氣體、液體、固體介電常數(shù)的不同：氣體介質(zhì)的介電常數(shù)：1)一切氣體的相對(duì)介電常數(shù)都接近于1。2)任何氣體的相對(duì)介電常數(shù)均隨溫度的升高而減小，隨壓力的增大而增大，但影響都很小。液體介質(zhì)的介電常數(shù)：1)這類介質(zhì)通常介電常數(shù)都較大。但這類介質(zhì)的缺點(diǎn)是在交變電場(chǎng)中的介質(zhì)損較大，在高壓絕緣中很少應(yīng)用。2)低溫時(shí)，分子間的黏

2、附力強(qiáng)，轉(zhuǎn)向較難，轉(zhuǎn)向極化對(duì)介電常數(shù)的貢獻(xiàn)就較大，介電常數(shù)隨之增大；溫度升高時(shí)，分子間的熱運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，對(duì)極性分子定向排列的干擾也隨之增強(qiáng)，阻礙轉(zhuǎn)向極化的完成，所以當(dāng)溫度進(jìn)一步升高時(shí)，介電常數(shù)反而會(huì)趨向減小。固體介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)：1)中性或弱極性固體電介質(zhì)：只具有電子式極化和離子式極化，其介電常數(shù)較小。介電常數(shù)與溫度之間的關(guān)系也與介質(zhì)密度與溫度的關(guān)系很接近。2)極性固體電介質(zhì)：介電常數(shù)都較大，一般為36，甚至更大。與溫度和頻率的關(guān)系類似畸形液體所呈現(xiàn)的規(guī)律。3、介電常數(shù)與溫度、頻率關(guān)系:1)低溫時(shí)，分子間黏附力強(qiáng)，轉(zhuǎn)向較難，轉(zhuǎn)向極化對(duì)介電常數(shù)的貢獻(xiàn)較小，隨溫度升高，分子間黏附力下降，轉(zhuǎn)向極化對(duì)介

3、電常數(shù)貢獻(xiàn)較大，介電常數(shù)隨之增大，當(dāng)溫度進(jìn)一步升高時(shí)，分子的熱運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，對(duì)極性分子的定向排列的干擾也隨之增強(qiáng)，阻礙轉(zhuǎn)向的完成，介電常數(shù)反而趨向較小。2)當(dāng)頻率相當(dāng)?shù)蜁r(shí)，偶極分子來(lái)得及跟隨交變電場(chǎng)轉(zhuǎn)向，介電常數(shù)較大，接近于直流電壓下測(cè)得的介電常數(shù)，當(dāng)頻率上升，超過臨界值時(shí)，極性分子的轉(zhuǎn)向已跟不上電場(chǎng)的變化，介電常數(shù)開始減小，隨著頻率的繼續(xù)上升由電子位移極化所引起的介電常數(shù)極性。4.電解質(zhì)電導(dǎo)與金屬電導(dǎo)區(qū)別：金屬導(dǎo)電的原因是自由電子移動(dòng)；電介質(zhì)通常不導(dǎo)電，是在特定情況下電離、化學(xué)分解或熱離解出來(lái)的帶電質(zhì)點(diǎn)移動(dòng)導(dǎo)致。5溫度對(duì)電導(dǎo)影響：溫度升高時(shí)液體介質(zhì)的黏度降低，離子受電場(chǎng)力作用而移動(dòng)所受阻力減小，

4、離子的遷移率增大，使電導(dǎo)增大；另外，溫度升高時(shí)，液體介質(zhì)分子熱離解度增加，也使電導(dǎo)增大。6.電容量較大的設(shè)備經(jīng)直流高壓試驗(yàn)后，接地放電時(shí)間長(zhǎng)的原因：由于介質(zhì)夾層極化，通常電氣設(shè)備含多層介質(zhì)，直流充電時(shí)由于空間電荷極化作用，電荷在介質(zhì)夾層界面上堆積，初始狀態(tài)時(shí)電容電荷與最終狀態(tài)時(shí)不一致；接地放電時(shí)由于設(shè)備電容較大且設(shè)備的絕緣電阻也較大則放電時(shí)間常數(shù)較大（電容較大導(dǎo)致不同介質(zhì)所帶電荷量差別大，絕緣電阻大導(dǎo)致流過的電流小，界面上電荷的釋放靠電流完成），放電速度較慢故放電時(shí)間要長(zhǎng)達(dá)510min。第二章 氣體放電的物理過程1.電離形式：光電離 撞擊電離 熱電離表面電離：熱電子發(fā)射、強(qiáng)場(chǎng)發(fā)射（冷發(fā)射）、正

5、離子撞擊陰極表面、光電子發(fā)射2. 負(fù)離子的形成：負(fù)離子的形成不會(huì)改變帶電質(zhì)點(diǎn)的數(shù)量，但卻使自由電子數(shù)減少，因此對(duì)氣體放電的發(fā)展起抑制作用。（或有助于提高氣體的耐電強(qiáng)度）。3. 去游離的三種形式：1)帶電粒子在電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下作定向運(yùn)動(dòng)，在到達(dá)電極時(shí)，消失于電極上而形成外電路中的電流；2)帶電粒子因擴(kuò)散現(xiàn)象而逸出氣體放電空間。3)帶電粒子的復(fù)合。氣體中帶異號(hào)電荷的粒子相遇時(shí)，可能發(fā)生電荷的傳遞與中和，這種現(xiàn)象稱為復(fù)合，是與電離相反的一種過程。4. 氣體放電的湯森德機(jī)理和流注機(jī)理的區(qū)別以及各自的適應(yīng)范圍： 湯森德理論認(rèn)為電子崩向陽(yáng)極不斷發(fā)展，崩中的正離子撞擊陰極也產(chǎn)生自由電子。自由電子的撞擊電離和正離

6、子撞擊陰極表面的電離的放電產(chǎn)生和發(fā)展的原因。流注理論認(rèn)為電子崩發(fā)展使崩頭和崩尾場(chǎng)強(qiáng)增加而崩內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)減少，有利于崩內(nèi)發(fā)生復(fù)合產(chǎn)生大量的光子，而光子又產(chǎn)生光電離，光子產(chǎn)生的電子也產(chǎn)生二次電子崩迅速匯入到主崩，以等離子體的形式向陰極發(fā)展就形成了流注。相同點(diǎn)：兩者產(chǎn)生和發(fā)展都需要碰撞電離和電子崩。相異點(diǎn)：湯遜理論主要考慮了電子的碰撞電離和正離子撞擊陰極表面的電離；流柱理論主要考慮了電子的碰撞電離、空間電荷對(duì)電場(chǎng)畸變的影響和空間光電離。應(yīng)用條件： 湯遜理論:低氣壓、小距離，比較均勻的電場(chǎng)；流注理論:高氣壓、遠(yuǎn)距離，或不均勻的電場(chǎng)。5.帕刑曲線：物理意義：在均勻的電場(chǎng)中，擊穿電壓Ub是氣體的相對(duì)密度、極間距

7、離S乘積的函數(shù)，只要的乘積不變，Ub也就不變。原因：假設(shè)S保持不變，當(dāng)氣體密度增大時(shí)，電子的平均自由行程縮短了，相鄰兩次碰撞之間，電子積聚到足夠動(dòng)能的幾率減小了，故Ub必然增大。反之當(dāng)減小時(shí)，電子在碰撞前積聚到足夠動(dòng)能的幾率雖然增大了，但氣體很稀薄，電子在走完全程中與氣體分子相撞的總次數(shù)卻減到很小，欲使擊穿Ub也須增大。故在這兩者之間，總有一個(gè)值對(duì)造成撞擊游離最有利，此時(shí)Ub最小。同樣，可假設(shè)保持不變，S值增大時(shí)，欲得一定的場(chǎng)強(qiáng)，電壓必須增大。當(dāng)S值減到過小時(shí)，場(chǎng)強(qiáng)雖大增，但電于在走完全程中所遇到的撞擊次數(shù)己減到很小，故要求外加電壓增大，才能擊穿。這兩者之間，也總有一個(gè)S的值對(duì)造成撞擊游離最有

8、利，此時(shí)Ub最小。6. 電暈放電基本物理過程在極不均勻電場(chǎng)中，最大場(chǎng)強(qiáng)與平均場(chǎng)強(qiáng)相差很大，以至當(dāng)外加電壓及其平均場(chǎng)強(qiáng)還較低的時(shí)候，電極曲率半徑較小處附近的局部場(chǎng)強(qiáng)已很大。在這局部強(qiáng)場(chǎng)區(qū)中，產(chǎn)生強(qiáng)烈的游離，但由于離電極稍遠(yuǎn)處場(chǎng)強(qiáng)已大為減小，所以，此游離區(qū)不可能擴(kuò)展到很大，只能局限在此電極附近的強(qiáng)場(chǎng)范圍內(nèi)。伴隨著游離而存在的復(fù)合和反激勵(lì)，發(fā)出大量的光輻射，使在黑暗中可以看到在該電極附近空間發(fā)出藍(lán)色的暈光，這就是電暈。7.電暈放電效應(yīng):1).有聲、光、熱等效應(yīng)，表現(xiàn)是發(fā)出“絲絲”的聲音，藍(lán)色的暈光以及使周圍氣體溫度升高等。2).在尖端或電極的某些突出處，電子和離子在局部強(qiáng)場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下高速運(yùn)動(dòng)，與氣體分

9、子交換動(dòng)量，形成“電風(fēng)”。當(dāng)電極固定得剛性不夠時(shí)，氣體對(duì)“電風(fēng)”的反作用力會(huì)使電暈極振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)。3). 電暈會(huì)產(chǎn)生高頻脈沖電流，其中還包含著許多高次諧波，這會(huì)造成對(duì)無(wú)線電的干擾。4).電暈產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物有強(qiáng)烈的氧化和腐蝕作用，所以，電暈是促使有機(jī)絕緣老化的重要因素。5). 電暈還可能產(chǎn)生超過環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的噪聲。對(duì)人們會(huì)造成生理、心理的影響。6).電暈放電，會(huì)有能量損耗。8.消除電暈措施1).采用分裂導(dǎo)線，使等值曲率半徑增大。2). 改進(jìn)電極的形狀，增大電極的曲率半徑，使表面光滑。9.電暈效應(yīng)有利的方面1).電暈可削弱輸電線上雷電沖擊或操作沖擊波的幅值和陡度；2).利用電暈放電來(lái)改善電場(chǎng)分布；3

10、).利用電暈原理制造除塵器、靜電涂噴裝置、臭氧發(fā)生器等10.極性效應(yīng)：當(dāng)棒極為正時(shí)，電子崩從棒極開始發(fā)展（因?yàn)榇颂幍碾妶?chǎng)強(qiáng)度較高），電子迅速進(jìn)入陽(yáng)極（棒極），離子運(yùn)動(dòng)速度慢，棒極前方的空間中留下了正離子，使電場(chǎng)發(fā)生了畸變，使接近棒極的電場(chǎng)減弱、前方電場(chǎng)增強(qiáng)，因此，正極性時(shí)放電產(chǎn)生困難但發(fā)展比較容易，擊穿電壓較低。當(dāng)棒極為負(fù)時(shí)，電子崩仍然從棒極（因?yàn)榇颂幍碾妶?chǎng)強(qiáng)度較高），電子向陽(yáng)極（板極擴(kuò)散），離子相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度較慢，畸變了電場(chǎng)，使接近棒極的電場(chǎng)增強(qiáng)，前方電場(chǎng)減弱，因此，負(fù)極性時(shí)放電產(chǎn)生容易但發(fā)展比較困難，擊穿電壓較高。 正極性時(shí)放電產(chǎn)生困難但發(fā)展比較容易，擊穿電壓較低。負(fù)極性時(shí)放電產(chǎn)生容易但發(fā)展

11、比較困難，擊穿電壓較高。對(duì)于極不均勻電場(chǎng)在加交流電壓在緩慢升高電壓的情況下，擊穿通常發(fā)生在間隙為正極性時(shí)。11. 沿面放電電壓的影響因素和提高方法 影響因素：（一）固體介質(zhì)材料主要取決于該材料的親水性或憎水性。（二）電場(chǎng)形式 同樣的表面閃絡(luò)距離下均勻與稍不均勻電場(chǎng)閃絡(luò)電壓最高。界面電場(chǎng)主要為強(qiáng)切線分量的極不均勻電場(chǎng)中，閃絡(luò)電壓比同樣距離的純空氣間隙的擊穿電壓低的較少?gòu)?qiáng)垂直分量極不均勻電場(chǎng)則低得很多。 提高方法：主要是增大極間距離，防止或推遲滑閃放電。12. 污閃：絕緣子上有污穢且在毛毛雨、霧、露、雪等不利天氣下發(fā)生的閃絡(luò) 對(duì)策：調(diào)整爬距（增大泄漏距離）、定期或不定期的清掃、涂料、半導(dǎo)體釉絕緣子

12、新型合成絕緣子13. 提高間隙沿面閃絡(luò)電壓的方法 1).屏障 2).屏蔽 3).加電容極板 4).消除窄氣隙 5).絕緣表面處理 6).改變局部絕緣體的表面電阻率 7).強(qiáng)制固定絕緣沿面的電位 8).附加金具 9).阻抗調(diào)節(jié)第三章 氣隙的電氣強(qiáng)度1.伏秒特性曲線的制作:保持一定的沖擊電壓波形不變，而逐級(jí)升高電壓，以電壓為縱坐標(biāo)，時(shí)間為橫坐標(biāo)，電壓較低時(shí)，擊穿一般發(fā)生在波尾，取該電壓的峰值與擊穿時(shí)刻，得到相應(yīng)的點(diǎn)；電壓較高時(shí)，擊穿一般發(fā)生在波頭，取擊穿時(shí)刻的電壓值及該時(shí)刻，得到相應(yīng)的點(diǎn)；把這些點(diǎn)連成一條曲線，就是該氣隙在該電壓波形下的伏秒特性曲線。 實(shí)際上伏秒特性具有統(tǒng)計(jì)分散性，是一個(gè)以上下包線

13、為界的帶狀區(qū)域。工程上，通常取“50%伏秒特性曲線”來(lái)表征一個(gè)氣隙的沖擊擊穿特性。2.伏秒特性曲線的應(yīng)用：在保護(hù)設(shè)備和被保護(hù)設(shè)備的絕緣配合上具有重要的意義。是防雷設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)保護(hù)設(shè)備和被保護(hù)設(shè)備的絕緣配合的依據(jù)。3.提高氣隙擊穿電壓的方法1）改善電場(chǎng)分布 2）采用高度真空 3）增高氣壓 4）采用高耐電強(qiáng)度氣體 5）SF6氣體的應(yīng)用第四章 固體、液體和組合絕緣的電氣強(qiáng)度1.固體擊穿：提高方法：（1）改進(jìn)絕緣設(shè)計(jì)（2）改進(jìn)制造工藝3.改善運(yùn)行條件影響因素：電壓作用時(shí)間、溫度、電場(chǎng)均勻度和介質(zhì)厚度、電壓頻率、潮度、機(jī)械力、多層性、累積效應(yīng)2.液體擊穿：提高方法：（1）提高并保持油品質(zhì) （2）覆蓋 （3

14、）絕緣層 （4）極間障 影響因素：1.液體本身的介質(zhì)品質(zhì) 2.電壓作用時(shí)間 3.電場(chǎng)情況 4.溫度 5.壓強(qiáng)3.小橋理論（液體熱擊穿）：工程用油存在著雜質(zhì)（如水、纖維素等），由于它們的介電常數(shù)很大，很容易沿電場(chǎng)方向極化定向，并排列成雜質(zhì)小橋。如果未接通兩極則小橋附近電場(chǎng)強(qiáng)度大、油中分解產(chǎn)生氣泡、電離增強(qiáng)，氣泡增加，這樣下去必然會(huì)出現(xiàn)由氣體小橋引起的擊穿。如果接通兩極，因小橋的電導(dǎo)大而導(dǎo)致發(fā)熱促使水汽化、氣泡擴(kuò)大，發(fā)展下去也會(huì)形成小橋，使油隙發(fā)生擊穿。4.油老化的現(xiàn)象和特征：顏色逐漸深暗，從淡黃色變?yōu)樽睾稚?，從透明變?yōu)闇啙帷Ｕ扯仍龃?，閃燃點(diǎn)增高，灰分和水分增多。酸價(jià)增加。絕緣性能變壞，表現(xiàn)在電阻

15、率降低，介質(zhì)損耗增大，擊穿電壓降低。出現(xiàn)沉淀物。5、影響油老化的因素:1>.溫度2>.觸媒3>.光照：光的作用，加速油的氧化。4>.電場(chǎng)：加速油老化。6、延緩變壓器油老化的方法1>.裝置油擴(kuò)張器。2>.裝置隔離膠囊。3>.將油與強(qiáng)烈觸媒物質(zhì)隔離。4>.摻入抗氧化劑，以提高油的安全性。第七章 線路和繞組中的波過程1. 波阻抗與電阻：波阻抗表示分布參數(shù)線路中前行電壓波與前行電流波的比值；反行電壓波與反行電流波比值的相反數(shù)；計(jì)算公式如下，L0和C0表示單位長(zhǎng)度的電感和電容。波阻抗與電阻的不同：（1）波阻抗僅僅是一個(gè)比例常數(shù)，沒有長(zhǎng)度概念，而電阻不是；（

16、2）波阻抗吸收的功率以電磁能的形式存儲(chǔ)在導(dǎo)線周圍的媒介中，并沒有消耗；而電阻吸收的功率和能量均轉(zhuǎn)化為熱能了。2. 行波的四個(gè)基本方程表示導(dǎo)線上任何一點(diǎn)電壓、電流為前行波加反行波；前行電壓波與前行電流波比值為波阻抗，反行電壓波與反行電流波比值為波阻抗的相反數(shù)。3.彼得遜法則： 使用條件：線路Z2中沒有反行波或尚未到達(dá)節(jié)點(diǎn)A4. 改善繞組中電位分布的方法1.采用補(bǔ)償對(duì)地電容C0dx的影響的辦法，因?qū)Φ仉娙菔且鹄@組初始電壓分布不均勻的主要原因。2.采用增大縱電容K0/dx的辦法使繞組對(duì)地電容的影響相對(duì)減小。5. 沖擊截波比全波對(duì)變壓器繞組的影響更嚴(yán)重。原因：截波產(chǎn)生電位梯度比全波更大，相當(dāng)于全波加

17、直角波，直角波幅值大、陡度高、產(chǎn)生電位梯度高。實(shí)際測(cè)量也驗(yàn)證了這一點(diǎn)。第八章 雷電及防雷裝置1.氧化鋅避雷器對(duì)比閥型避雷器優(yōu)點(diǎn)：1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、體積小、耐污性能好：由于優(yōu)異的非線形性能，在相同電壓作用下SiC避雷器流過電流較大需要串聯(lián)火花間隙，但ZnO避雷器流過電流小省去了串聯(lián)火花間隙， 2）保護(hù)性能優(yōu)越：有很好的非線性伏安特性，可以進(jìn)一步降低被保護(hù)設(shè)備的絕緣水平；沒有保護(hù)間隙，有良好的陡波特性，適合于伏秒特性平坦的SF6組合電器和氣體絕緣變電站的保護(hù)。3）無(wú)續(xù)流、無(wú)需吸收續(xù)流能量，動(dòng)作負(fù)載輕、能重復(fù)動(dòng)作實(shí)施保護(hù)。4）通流容量大，能制成重載避雷器。第九章 輸電線路防雷裝置1.輸電線防雷措施避雷線

18、（架空地線） 降低桿塔接地電阻 加強(qiáng)線路的絕緣 耦合地線消弧線圈 管式避雷器 不平衡絕緣 自動(dòng)重合閘2. 避雷線的作用：吸引雷擊于避雷線而避免導(dǎo)線直接受雷擊，耦合作用降低導(dǎo)線上承受過電壓。降低接地電阻、架設(shè)耦合地線可降低線路的雷擊掉閘率原因，后者用于什么情況？降低接地電阻可以提高線路的耐雷水平，減少線路的雷擊跳匝率。架設(shè)耦合地線具有一定的分流作用和增大導(dǎo)地線之間的耦合系數(shù)，可以減少線路承受的過電壓從而提高雷擊跳匝率。后者用于降低桿塔接地電阻有困難的情況。第十章 發(fā)電廠和變電所防雷保護(hù)1. 何種情況下保護(hù)變電所免受直擊雷的避雷針可以裝設(shè)在變電所構(gòu)架上，何種情況下不行。原因。100kV及以上絕緣水

19、平較高，避雷針可以裝設(shè)在架構(gòu)上，但變壓器絕緣水平較低，變壓器門形架構(gòu)上不應(yīng)裝設(shè)避雷針。絕緣水平為35kV及以下的配電裝置來(lái)說(shuō)，雷擊架構(gòu)避雷針時(shí)很容易導(dǎo)致絕緣的逆閃絡(luò)（反擊），顯然不允許。2.雷電波自線路入侵變電所時(shí)，變壓器上出現(xiàn)震蕩波的原因，以及變壓器上電壓高于避雷器殘壓的原因：由于避雷器動(dòng)作后產(chǎn)生的負(fù)電壓波在避雷器與變壓器之間多次折反射引起的。變壓器上電壓高于避雷器殘壓的原因是變壓器距避雷器有一定的距離，避雷器擊穿時(shí)刻剛過避雷器的電壓也要經(jīng)過變壓器產(chǎn)生全反射，入射電壓全反射電壓大于避雷器殘壓。3.三繞組變壓器為何在低壓側(cè)裝一支避雷器？運(yùn)行時(shí)可能高、中壓繞組工作，低壓繞組開路，低壓繞組對(duì)地電容

20、小，靜電感應(yīng)分量高，將危及絕緣。因?yàn)槿嗤瑫r(shí)升高，則在任一相低壓繞組直接出口處對(duì)地加一個(gè)避雷器即可。4.在變壓器中性點(diǎn)保護(hù)中，什么是全絕緣及分級(jí)絕緣？各用于什么情況下。 變壓器中性點(diǎn)的絕緣水平與相端是一樣的，此為全絕緣。變壓器中性點(diǎn)的絕緣水平比相端低很多，此為分級(jí)絕緣。前者用于中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的情況，后者用于中性點(diǎn)接地系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)1.總結(jié)比較各種檢查性試驗(yàn)方法的功效測(cè)定絕緣電阻：可檢查出的缺陷有：（1）總體絕緣質(zhì)量欠佳；（2）絕緣受潮；（3）兩極間有貫穿性的導(dǎo)電通道；（4）絕緣表面情況不良（比較有無(wú)屏蔽）。不能發(fā)現(xiàn)的缺陷：（1）局部缺陷；（2）老化（絕緣老化以后其電阻可能還很高）。因此加的