高電壓技術第1章習題

第1章氣體的絕緣特性與介質的電氣強度1-1氣體放電過程中產生帶電質點最重要的方式是什么，為什么？1-2簡要論述湯遜放電理論。1-3為什么棒－板間隙中棒為正極性時電暈起始電壓比負極性時略高？1-4雷電沖擊電壓的標準波形的波前和波長時間是如何確定的？1-5操作沖擊放電電壓的特點是什么？1-6影響套管沿面閃絡電壓的主要因素有哪些？1-7具有強垂直分量時的沿面放電和具有弱垂直分量時的沿面放電，哪個對于絕緣的危害比較大，為什么？1-8某距離4m的棒-極間隙。在夏季某日干球溫度=30℃，濕球溫度=251-9某母線支柱絕緣子擬用于海拔4500m的高原地區(qū)的35kV變電站，問平原地區(qū)的制造廠在標準參考大氣條件下進行1min工頻耐受電壓試驗時，其試驗電壓應為多少kV？1-1氣體放電過程中產生帶電質點最重要的方式是什么，為什么？答:碰撞電離是氣體放電過程中產生帶電質點最重要的方式。這是因為電子體積小，其自由行程(兩次碰撞間質點經(jīng)過的距離)比離子大得多，所以在電場中獲得的動能比離子大得多。其次．由于電子的質量遠小于原子或分子，因此當電子的動能不足以使中性質點電離時，電子會遭到彈射而幾乎不損失其動能；而離子因其質量與被碰撞的中性質點相近，每次碰撞都會使其速度減小，影響其動能的積累。1-2簡要論述湯遜放電理論。答:設外界光電離因素在陰極表面產生了一個自由電子，此電子到達陽極表面時由于過程，電子總數(shù)增至個。假設每次電離撞出一個正離子，故電極空間共有（－1）個正離子。這些正離子在電場作用下向陰極運動，并撞擊陰極．按照系數(shù)的定義，此（－1）個正離子在到達陰極表面時可撞出（－1）個新電子，則(-1)個正離子撞擊陰極表面時，至少能從陰極表面釋放出一個有效電子，以彌補原來那個產生電子崩并進入陽極的電子，則放電達到自持放電。即湯遜理論的自持放電條件可表達為r(-1)=1或＝1。1-3為什么棒－板間隙中棒為正極性時電暈起始電壓比負極性時略高？答:（1）當棒具有正極性時，間隙中出現(xiàn)的電子向棒運動，進入強電場區(qū)，開始引起電離現(xiàn)象而形成電子崩。隨著電壓的逐漸上升，到放電達到自持、爆發(fā)電暈之前，在間隙中形成相當多的電子崩。當電子崩達到棒極后，其中的電子就進入棒極，而正離子仍留在空間，相對來說緩慢地向板極移動。于是在棒極附近，積聚起正空間電荷，從而減少了緊貼棒極附近的電場，而略為加強了外部空間的電場。這樣，棒極附近的電場被削弱，難以造成流柱，這就使得自持放電也即電暈放電難以形成。（2）當棒具有負極性時，陰極表面形成的電子立即進入強電場區(qū)，造成電子崩。當電子崩中的電子離開強電場區(qū)后，電子就不再能引起電離，而以越來越慢的速度向陽極運動。一部份電子直接消失于陽極，其余的可為氧原子所吸附形成負離子。電子崩中的正離子逐漸向棒極運動而消失于棒極，但由于其運動速度較慢，所以在棒極附近總是存在著正空間電荷。結果在棒極附近出現(xiàn)了比較集中的正空間電荷，而在其后則是非常分散的負空間電荷。負空間電荷由于濃度小，對外電場的影響不大，而正空間電荷將使電場畸變。棒極附近的電場得到增強，因而自持放電條件易于得到滿足、易于轉入流柱而形成電暈放電。1-4雷電沖擊電壓的標準波形的波前和波長時間是如何確定的？答：圖1-13表示雷電沖擊電壓的標準波形和確定其波前和波長時間的方法(波長指沖擊波衰減至半峰值的時間)。圖中O為原點，P點為波峰。國際上都用圖示的方法求得名義零點。圖中虛線所示，連接P點與0.3倍峰值點作虛線交橫軸于點，這樣波前時間、和波長都從算起。目前國際上大多數(shù)國家對于標準雷電波的波形規(guī)定是：，圖1-13標準雷電沖擊電壓波形－波前時間－半峰值時間沖擊電壓峰值1-5操作沖擊放電電壓的特點是什么？答：操作沖擊放電電壓的特點：（1）U形曲線，其擊穿電壓與波前時間有關而與波尾時間無關；（2）極性效應，正極性操作沖擊的50％擊穿電壓都比負極性的低；（3）飽和現(xiàn)象；（4）分散性大；（5）鄰近效應，接地物體靠近放電間隙會顯著降低正極性擊穿電壓。1-6影響套管沿面閃絡電壓的主要因素有哪些？答：影響套管沿面閃絡電壓的主要因素有（1）電場分布情況和作用電壓波形的影響（2）電介質材料的影響（3）氣體條件的影響（4）雨水的影響1-7具有強垂直分量時的沿面放電和具有弱垂直分量時的沿面放電，哪個對絕緣的危害比較大，為什么？答：具有強垂直分量時的沿面放電對絕緣的危害比較大。電場具有弱垂直分量的情況下，電極形狀和布置已使電場很不均勻，因而介質表面積聚電荷使電壓重新分布所造成的電場畸變，不會顯著降低沿面放電電壓。另外這種情況下電場垂直分量較?。乇砻嬉矝]有較大的電容電流流過，放電過程中不會出現(xiàn)熱電離現(xiàn)象，故沒有明顯的滑閃放電，因而垂直于放電發(fā)展方向的介質厚度對放電電壓實際上沒有影響。其沿面閃絡電壓與空氣擊穿電壓的差別相比強垂直分量時要小得多。1-8某距離4m的棒-極間隙。在夏季某日干球溫度=30℃，濕球溫度=25℃，氣壓=99.8kPa的大氣條件下，問其正極性50%操作沖擊擊穿電壓為多少答：距離為4m的棒-極間隙，其標準參考大氣條件下的正極性50%操作沖擊擊穿電壓=1300kV。查《高電壓技術》可得空氣絕對濕度。從而再由圖3-1求得參數(shù)。求得參數(shù)=1300/（500×4×0.95×1.1）=0.62，于是由圖3-3得指數(shù)?？諝饷芏刃Ｕ驍?shù)濕度校正因數(shù)所以在這種大氣條件下，距離為4m的棒-極間隙的正極性50%操作沖擊擊穿電壓為。1-9某母線支柱絕緣子擬用于海拔4500m的高原地區(qū)的35kV變電站，問平原地區(qū)的制造廠在標準參考大氣條件下進