高电压技术(第三版)-简答题整理

第一章电解质的极化和电导极化种类产生场合所需时间能量损耗产生原因电子式极化任何电介质10－15s无束缚电子运动轨道偏移离子式极化离子式电介质10－13s几乎没有离子的相对偏移转向极化极性电介质10－10s～10－2s有偶极子的定向排列空间电荷极化多层介质交界面10－2s～数分钟有自由电荷的移动2.气体、液体、固体介电常数的不同：①气体介质的介电常数：1)一切气体的相对介电常数都接近于1。2)任何气体的相对介电常数均随温度的升高而减小，随压力的增大而增大，但影响都很小。②液体介质的介电常数：1)这类介质通常介电常数都较大。但这类介质的缺点是在交变电场中的介质损较大，在高压绝缘中很少应用。2)低温时，分子间的黏附力强，转向较难，转向极化对介电常数的贡献就较大，介电常数随之增大；温度升高时，分子间的热运动加强，对极性分子定向排列的干扰也随之增强，阻碍转向极化的完成，所以当温度进一步升高时，介电常数反而会趋向减小。③固体介质的相对介电常数：1)中性或弱极性固体电介质：只具有电子式极化和离子式极化，其介电常数较小。介电常数与温度之间的关系也与介质密度与温度的关系很接近。2)极性固体电介质：介电常数都较大，一般为3—6，甚至更大。与温度和频率的关系类似畸形液体所呈现的规律。3、介电常数与温度、频率关系:1)低温时，分子间黏附力强，转向较难，转向极化对介电常数的贡献较小，随温度升高，分子间黏附力下降，转向极化对介电常数贡献较大，介电常数随之增大，当温度进一步升高时，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，阻碍转向的完成，介电常数反而趋向较小。2)当频率相当低时，偶极分子来得及跟随交变电场转向，介电常数较大，接近于直流电压下测得的介电常数，当频率上升，超过临界值时，极性分子的转向已跟不上电场的变化，介电常数开始减小，随着频率的继续上升由电子位移极化所引起的介电常数极性。4.电解质电导与金属电导区别：金属导电的原因是自由电子移动；电介质通常不导电，是在特定情况下电离、化学分解或热离解出来的带电质点移动导致。5温度对电导影响：温度升高时液体介质的黏度降低，离子受电场力作用而移动所受阻力减小，离子的迁移率增大，使电导增大；另外，温度升高时，液体介质分子热离解度增加，也使电导增大。6.电容量较大的设备经直流高压试验后，接地放电时间长的原因：由于介质夹层极化，通常电气设备含多层介质，直流充电时由于空间电荷极化作用，电荷在介质夹层界面上堆积，初始状态时电容电荷与最终状态时不一致；接地放电时由于设备电容较大且设备的绝缘电阻也较大则放电时间常数较大（电容较大导致不同介质所带电荷量差别大，绝缘电阻大导致流过的电流小，界面上电荷的释放靠电流完成），放电速度较慢故放电时间要长达5～10min。第二章气体放电的物理过程1.电离形式：①光电离②撞击电离③热电离④表面电离：热电子发射、强场发射（冷发射）、正离子撞击阴极表面、光电子发射2.负离子的形成：负离子的形成不会改变带电质点的数量，但却使自由电子数减少，因此对气体放电的发展起抑制作用。（或有助于提高气体的耐电强度）。3.去游离的三种形式：1)带电粒子在电场的驱动下作定向运动，在到达电极时，消失于电极上而形成外电路中的电流；2)带电粒子因扩散现象而逸出气体放电空间。3)带电粒子的复合。气体中带异号电荷的粒子相遇时，可能发生电荷的传递与中和，这种现象称为复合，是与电离相反的一种过程。4.气体放电的汤森德机理和流注机理的区别以及各自的适应范围：汤森德理论认为电子崩向阳极不断发展，崩中的正离子撞击阴极也产生自由电子。自由电子的撞击电离和正离子撞击阴极表面的电离的放电产生和发展的原因。流注理论认为电子崩发展使崩头和崩尾场强增加而崩内场强减少，有利于崩内发生复合产生大量的光子，而光子又产生光电离，光子产生的电子也产生二次电子崩迅速汇入到主崩，以等离子体的形式向阴极发展就形成了流注。相同点：两者产生和发展都需要碰撞电离和电子崩。相异点：汤逊理论主要考虑了电子的碰撞电离和正离子撞击阴极表面的电离；流柱理论主要考虑了电子的碰撞电离、空间电荷对电场畸变的影响和空间光电离。应用条件：汤逊理论:低气压、小距离，cm26.0s，比较均匀的电场；流注理论:高气压、远距离，cm26.0s或不均匀的电场。5.帕刑曲线：物理意义：在均匀的电场中，击穿电压Ub是气体的相对密度、极间距离S乘积的函数，只要S的乘积不变，Ub也就不变。原因：假设S保持不变，当气体密度增大时，电子的平均自由行程缩短了，相邻两次碰撞之间，电子积聚到足够动能的几率减小了，故Ub必然增大。反之当减小时，电子在碰撞前积聚到足够动能的几率虽然增大了，但气体很稀薄，电子在走完全程中与气体分子相撞的总次数却减到很小，欲使击穿Ub也须增大。故在这两者之间，总有一个值对造成撞击游离最有利，此时Ub最小。同样，可假设保持不变，S值增大时，欲得一定的场强，电压必须增大。当S值减到过小时，场强虽大增，但电于在走完全程中所遇到的撞击次数己减到很小，故要求外加电压增大，才能击穿。这两者之间，也总有一个S的值对造成撞击游离最有利，此时Ub最小。6.电晕放电基本物理过程在极不均匀电场中，最大场强与平均场强相差很大，以至当外加电压及其平均场强还较低的时候，电极曲率半径较小处附近的局部场强已很大。在这局部强场区中，产生强烈的游离，但由于离电极稍远处场强已大为减小，所以，此游离区不可能扩展到很大，只能局限在此电极附近的强场范围内。伴随着游离而存在的复合和反激励，发出大量的光辐射，使在黑暗中可以看到在该电极附近空间发出蓝色的晕光，这就是电晕。7.电晕放电效应:1).有声、光、热等效应，表现是发出“丝丝”的声音，蓝色的晕光以及使周围气体温度升高等。2).在尖端或电极的某些突出处，电子和离子在局部强场的驱动下高速运动，与气体分子交换动量，形成“电风”。当电极固定得刚性不够时，气体对“电风”的反作用力会使电晕极振动或转动。3).电晕会产生高频脉冲电流，其中还包含着许多高次谐波，这会造成对无线电的干扰。4).电晕产生的化学反应产物有强烈的氧化和腐蚀作用，所以，电晕是促使有机绝缘老化的重要因素。5).电晕还可能产生超过环保标准的噪声。对人们会造成生理、心理的影响。6).电晕放电，会有能量损耗。8.消除电晕措施1).采用分裂导线，使等值曲率半径增大。2).改进电极的形状，增大电极的曲率半径，使表面光滑。9.电晕效应有利的方面1).电晕可削弱输电线上雷电冲击或操作冲击波的幅值和陡度；2).利用电晕放电来改善电场分布；3).利用电晕原理制造除尘器、静电涂喷装置、臭氧发生器等．10.极性效应：当棒极为正时，电子崩从棒极开始发展（因为此处的电场强度较高），电子迅速进入阳极（棒极），离子运动速度慢，棒极前方的空间中留下了正离子，使电场发生了畸变，使接近棒极的电场减弱、前方电场增强，因此，正极性时放电产生困难但发展比较容易，击穿电压较低。当棒极为负时，电子崩仍然从棒极（因为此处的电场强度较高），电子向阳极（板极扩散），离子相对运动速度较慢，畸变了电场，使接近棒极的电场增强，前方电场减弱，因此，负极性时放电产生容易但发展比较困难，击穿电压较高。正极性时放电产生困难但发展比较容易，击穿电压较低。负极性时放电产生容易但发展比较困难，击穿电压较高。对于极不均匀电场在加交流电压在缓慢升高电压的情况下，击穿通常发生在间隙为正极性时。11.沿面放电电压的影响因素和提高方法影响因素：（一）固体介质材料主要取决于该材料的亲水性或憎水性。（二）电场形式同样的表面闪络距离下均匀与稍不均匀电场闪络电压最高。界面电场主要为强切线分量的极不均匀电场中，闪络电压比同样距离的纯空气间隙的击穿电压低的较少强垂直分量极不均匀电场则低得很多。提高方法：主要是增大极间距离，防止或推迟滑闪放电。12.污闪：绝缘子上有污秽且在毛毛雨、雾、露、雪等不利天气下发生的闪络对策：调整爬距（增大泄漏距离）、定期或不定期的清扫、涂料、半导体釉绝缘子新型合成绝缘子13.提高间隙沿面闪络电压的方法1).屏障2).屏蔽3).加电容极板4).消除窄气隙5).绝缘表面处理6).改变局部绝缘体的表面电阻率7).强制固定绝缘沿面的电位8).附加金具9).阻抗调节第三章气隙的电气强度1.伏秒特性曲线的制作:①保持一定的冲击电压波形不变，而逐级升高电压，以电压为纵坐标，时间为横坐标，电压较低时，击穿一般发生在波尾，取该电压的峰值与击穿时刻，得到相应的点；电压较高时，击穿一般发生在波头，取击穿时刻的电压值及该时刻，得到相应的点；把这些点连成一条曲线，就是该气隙在该电压波形下的伏秒特性曲线。②实际上伏秒特性具有统计分散性，是一个以上下包线为界的带状区域。工程上，通常取“50%伏秒特性曲线”来表征一个气隙的冲击击穿特性。2.伏秒特性曲线的应用：在保护设备和被保护设备的绝缘配合上具有重要的意义。是防雷设计中实现保护设备和被保护设备的绝缘配合的依据。3.提高气隙击穿电压的方法1）改善电场分布2）采用高度真空3）增高气压4）采用高耐电强度气体5）SF6气体的应用第四章固体、液体和组合绝缘的电气强度1.固体击穿：提高方法：（1）改进绝缘设计（2）改进制造工艺3.改善运行条件影响因素：电压作用时间、温度、电场均匀度和介质厚度、电压频率、潮度、机械力、多层性、累积效应2.液体击穿：提高方法：（1）提高并保持油品质（2）覆盖（3）绝缘层（4）极间障影响因素：1.液体本身的介质品质2.电压作用时间3.电场情况4.温度5.压强3.小桥理论（液体热击穿）：工程用油存在着杂质（如水、纤维素等），由于它们的介电常数很大，很容易沿电场方向极化定向，并排列成杂质小桥。如果未接通两极则小桥附近电场强度大、油中分解产生气泡、电离增强，气泡增加，这样下去必然会出现由气体小桥引起的击穿。如果接通两极，因小桥的电导大而导致发热促使水汽化、气泡扩大，发展下去也会形成小桥，使油隙发生击穿。4.油老化的现象和特征：①颜色逐渐深暗，从淡黄色变为棕褐色，从透明变为浑浊。②粘度增大，闪燃点增高，灰分和水分增多。③酸价增加。④绝缘性能变坏，表现在电阻率降低，介质损耗增大，击穿电压降低。⑤出现沉淀物。5、影响油老化的因素:1.温度2.触媒3.光照：光的作用，加速油的氧化。4.电场：加速油老化。6、延缓变压器油老化的方法1.装置油扩张器。2.装置隔离胶囊。3.将油与强烈触媒物质隔离。4.掺入抗氧化剂，以提高油的安全性。第七章线路和绕组中的波过程1.波阻抗与电阻：波阻抗表示分布参数线路中前行电压波与前行电流波的比值；反行电压波与反行电流波比值的相反数；计算公式如下00CLZ，L0和C0表示单位长度的电感和电容。波阻抗与电阻的不同：（1）波阻抗仅仅是一个比例常数，没有长度概念，而电阻不是；（2）波阻抗吸收的功率以电磁能的形式存储在导线周围的媒介中，并没有消耗；而电阻吸收的功率和能量均转化为热能了。2.行波的四个基本方程ZuuZiuiiiuuuffqqqfqf;;表示导线上任何一点电压、电流为前行波加反行波；前行电压波与前行电流波比值为波阻抗，反行电压波与反行电流波比值为波阻抗的相反数。3.彼得逊法则：使用条件：线路Z2中没有反行波或尚未到达节点A4.改善绕组中电位分布的方法1.采用补偿对地电容C0dx的影响的办法，因对地电容是引起绕组初始电压分布不均匀的主要原因。2.采用增大纵电容K0/dx的办法使绕组对地电容的影响相对减小。5.冲击截波比全波对变压器绕组的影响更严重。原因：截波产生电位梯度比全波更大，相当于全波加直角波，直角波幅值大、陡度高、产生电位梯度高。实际测量也验证了这一点。第八章雷电及防雷装置1.氧化锌避雷器对比阀型避雷器优点：1）结构简化、体积小、耐污性能好：由于优异的非线形性能，在相同电压作用下SiC避雷器流过电流较大需要串联火花间隙，但ZnO避雷器流过电流小省去了串联火花间隙，2）保护性能优越：有很好的非线性伏安特性，可以进一步降低被保护设备的绝缘水平；没有保护