高電壓工程答案(清華大學(xué)版)(共4頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上高電壓工程課后答案1.1空氣作為絕緣的優(yōu)缺點如何？ 答：優(yōu)點：空氣從大氣中取得，制取方便，廉價，簡易，具有較強的自恢復(fù)能力。缺點：空氣比重較大，摩擦損失大，導(dǎo)熱散熱能力差?？諝馕廴敬?，易使絕緣物臟污，且空氣是助燃物當(dāng)仿生電流時，易燒毀絕緣，電暈放電時有臭氧生成，對絕緣有破壞作用。1.2為什么碰撞電離主要是由電子而不是離子引起？ 答：由于電子質(zhì)量極小，在和氣體分子發(fā)生彈性碰撞時，幾乎不損失動能，從而在電場中繼續(xù)積累動能，此外，一旦和分子碰撞，無論電離與否均將損失動能，和電子相比，離子積累足夠造成碰撞電離能量的可能性很小。1.5負離子怎樣形成，對氣體放電有何作用？ 答：在

2、氣體放電過程中，有時電子和氣體分子碰撞，非但沒有電離出新電子，碰撞電子反而別分子吸附形成了負離子，離子的電離能力不如電子，電子為分子俘獲而形成負離子后電離能力大減，因此在氣體放電過程中，負離子的形成起著阻礙放電的作用。1.7非自持放電和自持放電主要差別是什么？ 答：非自持放電必須要有光照，且外施電壓要小于擊穿電壓，自持放電是一種不依賴外界電離條件，僅由外施電壓作用即可維持的一種氣體放電。1.13電暈會產(chǎn)生哪些效應(yīng)，工程上常用哪些防暈措施？ 答：電暈放電時能夠聽到嘶嘶聲，還可以看到導(dǎo)線周圍有紫色暈光，會產(chǎn)生熱效應(yīng)，放出電流，也會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，造成臭氧。工程上常用消除電暈的方法是改進電極的形狀，增

3、大電極的曲率半徑。1.14比較長間隙放電擊穿過程與短間隙放電放電擊穿過程各有什么主要特點？ 答：長時間放電分為先導(dǎo)放電和主放電兩個階段，在先導(dǎo)放電階段中包括電子崩和流注的形成和發(fā)展過程，短間隙的放電沒有先導(dǎo)放電階段，只分為電子崩流注和主放電階段。2.1雷電放電可分為那幾個主要階段？ 答：主要分為先導(dǎo)放電過程，主放電過程，余光放電過程。2.4氣隙常見伏秒特性是怎樣制定的？如何應(yīng)用伏秒特性？ 答：制定的前提條件是同一間隙同一波形電壓上升電壓幅值。當(dāng)電壓較低時擊穿發(fā)生在波尾，取擊穿時刻t1作垂線與此時峰值電壓橫軸的交點為1，當(dāng)電壓升高時，擊穿也發(fā)生在峰值，取擊穿時刻的值t2作垂線與此時峰值電壓橫軸的

4、交點為2，當(dāng)電壓進一步升高時，擊穿發(fā)生在波前，取此時擊穿時刻t3作垂線與擊穿電壓交點為3，連接123應(yīng)用：伏秒特性對于比較不同設(shè)備絕緣的沖擊擊穿特性有重要意義，如果一個電壓同時作用于兩個并聯(lián)氣隙s1和s2上，若某一個氣隙先擊穿了，則電壓被短接截斷，另一個氣隙就不會擊穿。2.7為什么高真空和高壓力都能提高間隙的擊穿電壓？簡述各自運用的局限性？答：在高氣壓條件下，氣壓增加會使氣體密度增大，電子的自由行程縮短，削弱電離工程從而提高擊穿電壓，但高氣壓適用于均勻電場的條件下而且要改進電極形狀，點擊應(yīng)仔細加工光潔，氣體要過濾，濾去塵埃和水分在高真空條件下雖然電子的自由行程變得很大，但間隙中已無氣體分子可供

5、碰撞，故電離過程無從發(fā)展，從而可以顯著提高間隙的擊穿電壓，但是在電氣設(shè)備中氣固液等幾種絕緣材料往往并存，而固體液體絕緣材料在高真空下會逐漸釋放出氣體，因此在電氣設(shè)備中只有在真空斷路器等特殊場合下才采用高真空作為絕緣。2.8什么是細線效應(yīng)？答；當(dāng)導(dǎo)線直徑很小時，導(dǎo)線周圍容易形成比較均勻的電暈層，電壓增加，電暈層逐漸擴大，電暈放電所形成的空間電荷使電場與均勻電場類似，這種現(xiàn)象成為細線效應(yīng)。3.2均勻電場中污面閃絡(luò)電壓比純空氣間隙的擊穿電壓要低，原因是什么？答：固體介質(zhì)表面吸附水分形成水膜，水膜中的離子在電場中沿介質(zhì)表面移動，電極附近逐漸累積電荷，使介質(zhì)表面電壓分布不均勻，從而使沿面閃絡(luò)電壓低于空氣

6、間隙的擊穿電壓介質(zhì)表面電阻不均勻以及介質(zhì)表面有傷痕裂紋也會畸變電場的分布，使閃絡(luò)電壓降低，若電極和固體介質(zhì)端面間存在氣隙，氣隙處場強大，極易發(fā)生電離，產(chǎn)生的帶電質(zhì)點到達介質(zhì)表面會畸變原電場分布，從而使閃絡(luò)電壓降低3.5沿面放電中導(dǎo)致滑閃放電的主要原因是什么，并加以解釋？主要原因是極不均勻電場具有強垂直分量。當(dāng)外施電壓超過某一臨界值后，線狀火花中的帶電粒子受電場法線分量的作用被緊壓在介質(zhì)表面上，同時在切線分量的作用下向另一電極方向運動，使介質(zhì)表面局部發(fā)熱。當(dāng)外加電壓超過某一臨界值時，溫度可高到足以引起氣體的熱電離，使通道中的帶電粒子數(shù)量急劇增加，介質(zhì)電導(dǎo)增大，使火花通道頭部電場增強，火花通道迅速

7、向前發(fā)展，形成樹狀火花。個別細線突然迅速伸長，轉(zhuǎn)變?yōu)榉植娴臉渲蠲髁恋幕鸹ㄍǖ?，這種樹枝狀放電并不固定在一個位置上，而是在不同的位置交替出現(xiàn)，因而稱為滑閃放電。3.6介質(zhì)材料，作用電壓種類，大氣環(huán)境溫度等對沿面閃絡(luò)電壓有何影響？答：介質(zhì)材料：對不易吸潮的介質(zhì)沿面閃絡(luò)電壓較高，易吸潮介質(zhì)沿面閃絡(luò)電壓較低，烘干介質(zhì)表面，可提高沿面閃絡(luò)電壓。在均勻電場中，工頻和直流電壓作用下的沿面閃絡(luò)電壓要低于高頻和沖擊電壓作用下的閃絡(luò)電壓大氣環(huán)境影響：當(dāng)空氣中相對濕度小于0.4是，濕度對各種固體介質(zhì)的閃絡(luò)電壓無影響，當(dāng)氣體中相對濕度大于0.4，對于親水性介質(zhì)，隨著濕度的增加閃絡(luò)電壓明顯下降，對于憎水性材料由于吸濕

8、很少，閃絡(luò)電壓隨著濕度的增加下降不多3.7絕緣子污閃過程絕緣子污閃的具體過程如下：絕緣子表面受潮后，污層濕潤后變?yōu)楦蓪?。在運行電壓作用下，表面產(chǎn)生泄漏電流，產(chǎn)生熱效應(yīng)。在電流密度大、污層電阻高的局部區(qū)域烘干污層，稱為干帶。干帶中斷了泄漏電流，是作用電壓集中形成高場強，而引起干帶上空氣擊穿和泄漏電流的脈沖。干帶上出現(xiàn)的放電與未烘干的污層電阻串聯(lián)，但串聯(lián)電阻較低而泄漏電流脈沖較高時，放電將轉(zhuǎn)為電弧，其燃燒和持續(xù)發(fā)展將導(dǎo)致絕緣子兩極間的閃絡(luò)4.2極性液體和極性固體電介質(zhì)的相對介電常數(shù)與溫度和電壓頻率的關(guān)系如何？為什么？極化液體相對介電常數(shù)在溫度不變時，隨電壓頻率的增大而減小，然后就見趨近于某一個值，

9、當(dāng)頻率很低時，偶極分子來來得及跟隨電場交變轉(zhuǎn)向，介電常數(shù)較大，當(dāng)頻率接近于某一值時，極性分子的轉(zhuǎn)向已經(jīng)跟不上電場的變化，介電常數(shù)就開始減小。在電壓頻率不變時，隨溫度的升高先增大后減小，因為分子間粘附力減小，轉(zhuǎn)向極化對介電常數(shù)的貢獻就較大，另一方面，溫度升高時分子的熱運動加強，對極性分子的定向排列的干擾也隨之增強，阻礙轉(zhuǎn)向極化的完成。極性固體介質(zhì)的相對介電常數(shù)與溫度和頻率的關(guān)系類似與極性液體所呈現(xiàn)的規(guī)律。4.4測量電介質(zhì)或電氣設(shè)備的絕緣電阻時，為什么規(guī)定取加壓1分鐘時的數(shù)值？ 絕緣電阻是電介質(zhì)流過的泄漏電流所對應(yīng)的電阻電介質(zhì)存在吸收現(xiàn)象，實際測得的絕緣電阻是一個隨時間變化的曲線；吸收電流完全衰減

10、到一恒定電流值ig往往要數(shù)分鐘以上的時間，所以通常測絕緣電阻規(guī)定取加壓1分鐘時的數(shù)值4.6電介質(zhì)的電導(dǎo)與金屬電導(dǎo)有何區(qū)別？答：電介質(zhì)的電導(dǎo)主要由離子造成，電阻率在 范圍內(nèi)，隨著溫度升高，電阻率下降，金屬電導(dǎo)主要由電子造成，電阻率在 范圍，隨著溫度的升高金屬的電阻率增加4.7直流和交流電場下的電介質(zhì)損耗有何差別？選擇交流電氣設(shè)備的絕緣材料一般應(yīng)注意什么問題？答：在直流電壓作用下的介質(zhì)損耗僅漏導(dǎo)損失，交流時有漏導(dǎo)損失和極化損失，僅用v，s不夠，需用其他特征量來表示介質(zhì)在交流電壓作用下的能量損耗。在選擇交流電氣設(shè)備中需要考慮tan,若tan過大引起絕緣介質(zhì)嚴重發(fā)熱們甚至導(dǎo)致熱擊穿，固tan應(yīng)盡量小4

11、.9 為什么標準電容器采用氣體絕緣？電力電容器用油紙氣體電介質(zhì)的相對介電常數(shù)接近1，極化率極小，氣體電介質(zhì)的損耗就是電導(dǎo)損耗，當(dāng)電場強度小于使氣體分子電離所需要值時，氣體介質(zhì)損耗很小，所以標準電容器采用氣體絕緣。而電力電容器采用油紙絕緣是因為油紙絕緣具有優(yōu)良的電氣性能，干紙和純油組合后，油填充了紙中薄弱點的空氣隙，紙在油中又起了屏障作用，使總體的耐電強度提高很多。4.13固體介質(zhì)點擊穿的特點是什么，為提高其電擊穿常采取什么措施？答：固體電介質(zhì)電擊穿特點：電壓作用時間短，擊穿電壓高，與電場的均勻程度關(guān)系極大，與介質(zhì)特性有關(guān)，在極不均勻電場中及沖擊電壓作用下會出現(xiàn)累積效應(yīng)措施：改進絕緣設(shè)計，改善電

12、場分布改進制造工藝，去除雜質(zhì)改善運行條件防潮防污加強散熱等措施4.14固體電介質(zhì)熱擊穿有什么特點，高壓設(shè)備的絕緣材料受答：熱擊穿主要是由介質(zhì)損耗的存在，固體電解質(zhì)在電場中逐漸升溫，導(dǎo)致介質(zhì)電阻下降發(fā)熱增大，同時刻，若發(fā)熱超過散熱，電介質(zhì)溫度不斷上升至擊穿。高壓設(shè)備的絕緣材料受潮后，絕緣電阻降低，致使電流增大，損耗發(fā)熱增大4.15絕緣材料在沖擊電壓作用下常常是電擊穿而不是熱擊穿，在高頻電壓下常常是熱擊穿，為什么？答：雷電沖擊考驗的是絕緣材料內(nèi)部絕緣性，標準雷電波波尾時間在 取值，不會產(chǎn)生熱擊穿，高頻電壓下，絕緣材料的絕緣性會降低，將承受很大的電流，且試驗時間較長，產(chǎn)生熱擊穿。4.16純凈液體介質(zhì)

13、的電擊穿理論和氣泡理論，二者差別在哪里？答：電擊穿理論事是液體在強場發(fā)射產(chǎn)生的電子在電場中被加速，與液體分子發(fā)生碰撞電離，首先是典禮開始階段，流注發(fā)展階段，最后是主流貫通整個間隙氣泡擊穿理論是由于氣泡r=1小于液體的，所以液體中的氣泡承擔(dān)了更高的場強，氣泡現(xiàn)行電離，氣泡中的氣體溫度升高，體積膨脹，進一步電離，使油分解出氣體，若電離的氣泡在電場中堆積成氣體通道沒擊穿就在次通道內(nèi)產(chǎn)生。4.19為什么油的潔凈度較高時改善油間隙電場的均勻性能顯著提高工頻或直流的擊穿電壓？答：由于液體擊穿電壓的分散性和電場的均勻程度有關(guān)，電場的不均勻程度增加時，擊穿電壓的分散性減小，但在品質(zhì)較差的油中，固體雜質(zhì)的聚集和排列時電場畸變，油電場均勻帶來的好處不明顯，故當(dāng)油的潔凈度較高時，盡量應(yīng)使隙電場均勻。4.20為什么油紙組合絕緣的耐電強度比紙和油單一介質(zhì)時的耐電強度都高？ 答：油紙絕緣的優(yōu)點主要是優(yōu)良的電氣性能，干紙的耐電度僅為10kV/mm13kV/mm，二者組合以后，由于油填充了紙中薄弱點的空氣隙，紙在油中又起