高电压工程梁曦东第2版答案

《高电压技术》机械工业出版社 主编：吴广宁

第二章 液体的绝缘特性与介质的电气强度

2-1电介质极化的基本形式有哪几种，各有什么特点？

2-2如何用电介质极化的微观参数去表征宏观现象？

2-3非极性和极性液体电介质中主要极化形式有什么区别？

2-4极性液体的介电常数与温度、电压、频率有什么样的关系？

2-5液体电介质的电导是如何形成的？电场强度对其有何影响？

2-6目前液体电介质的击穿理论主要有哪些？

2-7液体电介质中气体对其电击穿有何影响？

2-8水分、固体杂质对液体电介质的绝缘性能有何影响？

2-9如何提高液体电介质的击穿电压？

《高电压技术》机械工业出版社 主编：吴广宁

2-1电介质极化的基本形式有哪几种，各有什么特点？

答：电介质极化的基本形式有

（１）电子位移极化

图（1） 电子式极化

（２）偶极子极化

图（2） 偶极子极化

（a）无外电场时 （b）有外电场时

1—电极 2—电介质（极性分子）

2-2如何用电介质极化的微观参数去表征宏观现象？

答：克劳休斯方程表明，要由电介质的微观参数（N、 ）求得宏观参数—介电常数 r，必须先求得电介质的有效电场Ei。

（１）对于非极性和弱极性液体介质，有效电场强度

Ei E P3 0 r 23E

式中，P为极化强度（P 0

.

第二章液体的绝缘特性与介质的电气强度2-1电介质极化的基本形式有哪几种，各有什么特点？

2-2如何用电介质极化的微观参数去表征宏观现象？

2-3非极性和极性液体电介质中主要极化形式有什么区别？

2-4极性液体的介电常数与温度、电压、频率有什么样的关系？2-5液体电介质的电导是如何形成的？电场强度对其有何影响？2-6目前液体电介质的击穿理论主要有哪些？

2-7液体电介质中气体对其电击穿有何影响？

2-8水分、固体杂质对液体电介质的绝缘性能有何影响？

2-9如何提高液体电介质的击穿电压？

精品

.

精品 2-1

电介质极化的基本形式有哪几种，各有什么特点？

答：电介质极化的基本形式有

（１）电子位移极化

图（1） 电子式极化

（２）偶极子极化

图（2） 偶极子极化

（a ）无外电场时 （b ）有外电场时

1—电极 2—电介质（极性分子）

2-2如何用电介质极化的微观参数去表征宏观现象？

答：克劳休斯方程表明，要由电介质的微观参数（N 、）求得宏观参数—介电常数r ε，必须先求得电介质的有效电场i E 。

（１）对于非极性和弱极性液体介质，有效电场强度

0233

r i P E E E εε+=+= 式中，P 为极化强度（0(1)r P E εε=-）。

上式称为莫索缔（Mos

高电压工程课后答案 1.1空气作为绝缘的优缺点如何？

答：优点：空气从大气中取得，制取方便，廉价，简易，具有较强的自恢复能力。缺点：空气比重较大，摩擦损失大，导热散热能力差。空气污染大，易使绝缘物脏污，且空气是助燃物当仿生电流时，易烧毁绝缘，电晕放电时有臭氧生成，对绝缘有破坏作用。 1.2为什么碰撞电离主要是由电子而不是离子引起？

答：由于电子质量极小，在和气体分子发生弹性碰撞时，几乎不损失动能，从而在电场中继续积累动能，此外，一旦和分子碰撞，无论电离与否均将损失动能，和电子相比，离子积累足够造成碰撞电离能量的可能性很小。 1.5负离子怎样形成，对气体放电有何作用？

答：在气体放电过程中，有时电子和气体分子碰撞，非但没有电离出新电子，碰撞电子反而别分子吸附形成了负离子，离子的电离能力不如电子，电子为分子俘获而形成负离子后电离能力大减，因此在气体放电过程中，负离子的形成起着阻碍放电的作用。

1.7非自持放电和自持放电主要差别是什么？

答：非自持放电必须要有光照，且外施电压要小于击穿电压，自持放电是一种不依赖外界电离条件，仅由外施电压作用即可维持的一种气体放电。 1.13电晕会产生哪些效应，工程上常用哪些防晕措施？

答：电晕

高电压工程课后答案 1.1空气作为绝缘的优缺点如何？

答：优点：空气从大气中取得，制取方便，廉价，简易，具有较强的自恢复能力。缺点：空气比重较大，摩擦损失大，导热散热能力差。空气污染大，易使绝缘物脏污，且空气是助燃物当仿生电流时，易烧毁绝缘，电晕放电时有臭氧生成，对绝缘有破坏作用。 1.2为什么碰撞电离主要是由电子而不是离子引起？

答：由于电子质量极小，在和气体分子发生弹性碰撞时，几乎不损失动能，从而在电场中继续积累动能，此外，一旦和分子碰撞，无论电离与否均将损失动能，和电子相比，离子积累足够造成碰撞电离能量的可能性很小。 1.5负离子怎样形成，对气体放电有何作用？

答：在气体放电过程中，有时电子和气体分子碰撞，非但没有电离出新电子，碰撞电子反而别分子吸附形成了负离子，离子的电离能力不如电子，电子为分子俘获而形成负离子后电离能力大减，因此在气体放电过程中，负离子的形成起着阻碍放电的作用。

1.7非自持放电和自持放电主要差别是什么？

答：非自持放电必须要有光照，且外施电压要小于击穿电压，自持放电是一种不依赖外界电离条件，仅由外施电压作用即可维持的一种气体放电。 1.13电晕会产生哪些效应，工程上常用哪些防晕措施？

答：电晕

1、简述汤逊放电理论。

答：设外界光电离因素在阴极表面产生了一个自由电子，此电子到达阳极表面时由于?过

?d?de程，电子总数增至个。假设每次电离撞出一个正离子，故电极空间共有（e－1）个

正离子。这些正离子在电场作用下向阴极运动，并撞击阴极．按照系数

?的定义，此（e－-1)个正离子撞击?der(-1)=1

?d?1）个正离子在到达阴极表面时可撞出（e?d－1）个新电子，则(e?d阴极表面时，至少能从阴极表面释放出一个有效电子，以弥补原来那个产生电子崩并进入阳极的电子，则放电达到自持放电。即汤逊理论的自持放电条件可表达为

或

?e?d＝1。

2、简述操作冲击放电电压的特点。

答：操作冲击放电电压的特点：（1）U形曲线，其击穿电压与波前时间有关而与波尾时间无关；（2）极性效应，正极性操作冲击的50％击穿电压都比负极性的低；（3）饱和现象；（4）分散性大；（5）邻近效应，接地物体靠近放电间隙会显著降低正极性击穿电压。 3、试比较气体和固体介质击穿过程的异同。

答：（１）气体介质的击穿过程：气体放电都有从电子碰撞电离开始发展到电子崩的阶段。由于外电离因素的作用，在阴极附近出现一个初始电子，这一电子在向阳极运动时，如电场强度足够大，则会发生碰撞电离，产生1个新

实验四绝缘子串电压分布的测量

一、实验目的

1．验证绝缘子串电压分布不均匀现象；

2．了解改善绝缘子串电压分布的措施；

3．掌握绝缘子串电压分布的测量方法。

二、实验内容

1. 用“小球法”测量绝缘子串在无均压环时的电压分布；

2. 用“小球法”测量绝缘子串装有均压环时的电压分布。

（不同电压等级线路绝缘子串的绝缘子（以X-4.5为例）片数：≥14片/220kV；≥8片/110kV；≥4片/35kV。X-4.5绝缘子单片耐压强度为56kV。可根据各学校实验室现实情况，选取合适的绝缘子片数及小球（直径可选0.3-0.5cm）间距。）

三、理论概述

在交流电压作用下，绝缘子串可以等效为电容的串联，由于杂散电容的存在且分布不均衡，使得各片绝缘子上流过的电容电流不相等，因而电压分布不均匀。绝缘子串上绝缘子片数量越多，电压分布越不均匀。

通常当表面比较清洁时，绝缘本身的电容和杂散电容决定了这一电压分布，而当表面因污染而绝缘电阻下降时，则电压分布主要决定于表面的电导。如果绝缘中某一部分因损坏而绝缘电阻急剧下降，则表明电压分布会有明显的改变。因此测量绝缘表面的电压分布可以发现绝缘子绝缘的缺陷。

四、实验接线与实验方法

将一间隙距离固定不变的小球间隙S依次挂接在绝缘子串各片绝缘子片的

www.4juan.com 各类考试历年试题答案免费免注册直接下载 全部WORD文档

全国2008年4月自考高电压技术试卷

课程代码：02653

一、单项选择题

1．按国家标准规定，进行工频耐压试验时，在绝缘上施加工频试验电压后，要求持续( ) A．1 min B．3 min C．5 min

D．10 min

2．根据设备的绝缘水平和造价，以下几种电压等级中，允许内过电压倍数最高的是( ) A．35kV及以下 B．110kV C．220kV

D．500kV

3．液体绝缘结构中，电极表面加覆盖层的主要作用是( ) A．分担电压 B．改善电场 C．防潮

D．阻止小桥形成

4．雷电流通过避雷器阀片电阻时，产生的压降称为( ) A．额定电压 B．冲击放电电压 C．残压

D．灭弧电压

5．GIS变电所的特点之一是( ) A．绝缘的伏秒特性陡峭 B．波阻抗较高

C．与避雷器的电气距离较大

D．绝缘没有自恢复能力 6．保护设备S1的伏秒特性V1—t与被保护设备S2的伏秒特性V2—t合理的配合是( ) A．V1—t始终高于V2—t

B．V1—t始终低于V2—t

C．V1—t先高于V2—t，后低于V2

1. 请分别从以下四方面推导得出均匀电场中气体放电的电流倍增规律。（30

分）

（1） 考虑α过程 （2） 考虑α、η过程 （3） 考虑α、γ过程 （4） 考虑α、γ、η过程

α：（电子碰撞电离系数） 一个电子在电场力作用下，沿电场方向行经单位距离平

均发生碰撞电离的次数，汤逊第一电离系数。

γ：（表面电离系数）折合到每个碰撞阴极表面的正离子使阴极金属表面释放出的二次电子数，汤逊第三电离系数

η：（电子附着系数）电子行经单位距离时附着于中性原子的电子数目。

（1） 考虑α过程

在外界游离因素光照射下，最初有n0个电子由阴极出发向阳极运动．行经距离

x 时电子数变为n个，行经单位距离dx 后增加电子数dn，则：

dn??dx （1） dn?n?dx或nnxdnx???dx当x0?0时，有 将式（1）两边同积分，?n0n0nx?n0exp(??dx) （2）

0x这就是考虑?过程时电子崩发展过程中电子的增长规律。

由于是均匀电场，?为常数，故：nx?n0exp(??dx)?n0exp(?x) （3）

第一章 气体放电的基本物理过程

（1）在气体放电过程中，碰撞电离为什么主要是由电子产生的？

答：气体中的带电粒子主要有电子和离子，它们在电场力的作用下向各自的极板运动，带正电荷的粒子向负极板运动，带负电荷的粒子向正极板运动。电子与离子相比，它的质量更小，半径更小，自由行程更大，迁移率更大，因此在电场力的作用下，它更容易被加速，因此电子的运动速度远大于离子的运动速度。更容易累积到足够多的动能，因此电子碰撞中性分子并使之电离的概率要比离子大得多。所以，在气体放电过程中，碰撞电离主要是由电子产生的。

（2）带电粒子是由哪些物理过程产生的，为什么带电粒子产生需要能量 ？

答：带电粒子主要是由电离产生的，根据电离发生的位置，分为空间电离和表面电离。根据电离获得能量的形式不同，空间电离又分为光电离、热电离和碰撞电离，表面电离分为正离子碰撞阴极表面电离、光电子发射、热电子发射和强场发射。原子或分子呈中性状态，要使原子核外的电子摆脱原子核的约束而成为自由电子，必须施加一定的外加能量，使基态的原

子或分子中结合最松弛的那个电子电离出来所需的最小能量称为电离能。 （3）为什么SF6气体的电气强度高？

答：主要因为SF6气体具有很强的电负性，容易俘获自

1.气体中带电质点的产生有哪几种方式？

碰撞电离（游离），光电离（游离），热电离（游离），表面电离（游离）。

2.气体中带电粒子的消失有哪几种形式?

（1）带电粒子向电极定向运动并进入电极形成回路电流，从而减少了气体中的带电离子；(2)带电粒子的扩散；(3)带电粒子的复合；(4)吸附效应。

3.为什么碰撞电离主要由电子碰撞引起？

因为电子的体积小，其自由行程比离子大得多,在电场中获得的动能多;电子质量远小于原子或分子，当电子动能不足以使中性质点电离时，电子遭到弹射而几乎不损失其动能。

4.电子从电极表面逸出需要什么条件？可分为哪几种形式？

逸出需要一定的能量，称为逸出功。获得能量的途径有：a正离子碰撞阴极；b光电子发射；c强场发射；d热电子发射。

5.气体中负离子的产生对放电的发展起什么作用，为什么？

对放电的发展起抑制作用，因为负离子的形成使自由电子数减少。

6.带电粒子的消失有哪几种方式？

带电质点的扩散和复合。

7.什么是自持放电和非自持放电？

自持放电是指仅依靠自身电场的作用而不需要外界游离因素来维持的放电。必须借助外力因素才能维持的放电称为非自持放电

8.什么是电子碰撞电离系数？

若电子的平均自由行程为λ，则在1cm长度内一个电子的平均碰撞次数为1/λ，如果能算