(完整版)高电压技术课后习题答案

1-2简要论述汤逊放电理论。

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

dd过程，电子总数增至ed个。假设每次电离撞出一个正离子，故电极空间共有

－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

d定义，此（e1)个正离子撞击阴极表面时，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

-1)=1或e电离现象而形成电子崩。随着电压的逐渐上升，到放电达到自持、爆发电晕之前，在间隙中形成相当多的电子崩。当电子崩达到棒极后，其中的电子就进入棒极，而正离子仍留在空间，相对来说缓慢地向板极移动。于是在棒极附近，积聚起正空间电荷，从而减少了紧贴棒极附近的电场，而略为加强了外部空间的电场。这样，棒极附近的电场被削弱，难以造成流柱，这就使得自持放电也即电晕放电难以形成。

（2）当棒具有负极性时，阴极表面形成的电子立即进入强电场区，造成电子崩。当电子崩中的电子离开强电场区后，电子就不再能引起电离，而以越来越慢的速度向阳极运动。一部份电子直接消失于阳极，其余的可为氧原子所吸附形成负离子。电子崩中的正离子逐渐向棒极运动而消失于棒极，但由于其运动速度较慢，所以在棒极附近总是存在着正空间电荷。结果在棒极附近出现了比较集中的正空间电荷，而在其后则是非常分散的负空间电荷。负空间电荷由于浓度小，对外电场的影响不大，而正空间电荷将使电场畸变。棒极附近的电场得到增强，因而自持放电条件易于得到满足、易于转入流柱而形成电晕放电。

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

－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-

1-3为什么棒－板间隙中棒为正极性时电晕起始电压比负极性时略高？

答:（1）当棒具有正极性时，间隙中出现的电子向棒运动，进入强电场区，开始引起

1-5操作冲击放电电压的特点是什么？

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

2-1电介质极化的基本形式有哪几种，各有什么特点？

d＝1。

答：电介质极化的基本形式有（１）电子位移极化

等形式。

（１）热击穿

配置与散热条件）及电压种类、环境温度等有关，因此热击穿强度不能看作是电介质材料

（２）偶极子极化

1—电极 2—电介质（极性分子）

2-6目前液体电介质的击穿理论主要有哪些？答：液体介质的击穿理论主要有三类：（１）高度纯净去气液体电介质的电击穿理论（２）含气纯净液体电介质的气泡击穿理论（３）工程纯液体电介质的杂质击穿理论

3-4固体介质的击穿主要有哪几种形式？它们各有什么特征？

答：固体电介质的击穿中，常见的有热击穿、电击穿和不均匀介质局部放电引起击穿

热击穿的主要特征是：不仅与材料的性能有关，还在很大程度上与绝缘结构（电极的

ing（a）无外电场时 （b）有外电场时

图（1） 电子式极化

s in t图（2） 偶极子极化

heir being are goodr fo somenthi 的本征特性参数。

（２）电击穿

电击穿的主要特征是：击穿场强高，实用绝缘系统不可能达到；在一定温度范围内，

a)b)式。

击穿场强随温度升高而增大，或变化不大。均匀电场中电击穿场强反映了固体介质耐受电场作用能力的最大限度，它仅与材料的化学组成及性质有关，是材料的特性参数之一。

介质劣化损伤逐步扩大，致使介质击穿

3-8试比较气体、液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个新电子。新电子与初始电子在向阳极的行进过程中还会发生碰撞电离，产生两个新电子，电子总数增加到4个。第三次电离后电子数将增至8个，即按几何级数不断增加。电子数如雪崩式的增长，即出现电子崩。

它碰撞液体分子时又把能量传递给液体分子，电子损失的能量都用于激发液体分子的热振动。当电子在相邻两次碰撞间从电场中得到的能量大于hυ时，电子就能在运动过程中逐渐积累能量，至电子能量大到一定值时，电子与液体相互作用时便导致碰撞电离。

气泡击穿理论

气泡中的电场强度比液体介质高，而气体的击穿场强又比液体介质低得多，所以气泡先发生电离，使气泡温度升高，体积膨胀，电离进一步发展；而气泡电离产生的高能电子又碰撞液体分子，使液体分子电离生成更多的气体，扩大气体通道，当气泡在两极间形成“气

桥”时，液体介质就能在此通道中发生击穿。

（３）固体介质的击穿过程

（３）不均匀电介质的击穿

击穿从耐电强度低的气体开始，表现为局部放电，然后或快或慢地随时间发展至固体

（１）液体介质的击穿过程

　　液体介质中由于阴极的场致发射或热发射的电子在电场中被加速而获得动能，在

液体中存在气泡时，由于交变电压下两串联介质中电场强度与介质介电常数成反比，

固体电介质的击穿中，常见的有热击穿、电击穿和不均匀介质局部放电引起击穿等形

电击穿理论以碰撞电离开始为击穿条件。

a)热击穿

当固体电介质加上电场时，电介质中发生的损耗将引起发热，使介质温度升高，最终

b)c)

导致热击穿。

电击穿

在较低温度下，采用了消除边缘效应的电极装置等严格控制的条件下，进行击穿试验

时出现的一种击穿现象。

劣化损伤逐步扩大，致使介质击穿。

4-1测量绝缘电阻能发现哪些绝缘缺陷?试比较它与测量泄漏电流试验项目的异同。答：测量绝缘电阻能有效地发现下列缺陷：总体绝缘质量欠佳；绝缘受潮；两极间有贯穿性的导电通道；绝缘表面情况不良。测量绝缘电阻和测量泄露电流试验项目的相同点：两者的原理和适用范围是一样的，不同的是测量泄漏电流可使用较高的电压(10kV及以上)，因此能比测量绝缘电阻更有效地发现一些尚未完全贯通的集中性缺陷。

4-5什么是测量tanδ的正接线和反接线?它们各适用于什么场合?

答：正接线是被试品CX的两端均对地绝缘，连接电源的高压端，而反接线是被试品接于电源的低压端。反接线适用于被试品的一极固定接地时，而正接线适用于其它情况。

4-6综合比较本章中介绍的各种预防性试验项目的效能和优缺点(能够发现和不易发现的绝缘缺陷种类、检测灵敏度、抗干扰能力、局限性等)。

贯穿性的导电通道；绝缘表面情况不良。测量绝缘电阻不能发现下列缺陷：绝缘中的局部缺陷：如非贯穿性的局部损伤、含有气泡、分层脱开等；绝缘的老化：因为已经老化的绝

缘，其绝缘电阻还可能是相当高的。

5-1简述直流耐压试验与交流相比有哪些主要特点。

直流，所以试验设备可以做得比较轻巧，适合于现场预防性试验的要求。特别对容量较大的试品，如果做交流耐压试验，需要较大容量的试验设备，在一般情况下不容易办到。而

做直流耐压试验时，只需供给绝缘泄漏电流（最高只达毫安级），试验设备可以做得体积小而且比较轻便，适合现场预防性试验的要求。

从耐电强度低的气体开始，表现为局部放电，然后或快或慢地随时间发展至固体介质

答：测量绝缘电阻能有效地发现下列缺陷：总体绝缘质量欠佳；绝缘受潮；两极间有

答：（1）直流下没有电容电流，要求电源容量很小，加上可么用串级的方法产生高压

（2）在试验时可以同时测量泄漏电流，由所得的“电压一电流”曲线能有效地显示绝

不均匀介质局部放电引起击穿

缘内部的集中性缺陷或受潮，提供有关绝缘状态的补充信息。

（3）直流耐压试验比之交流耐压试验更能发现电机端部的绝缘缺陷。其原因是直流下

没有电容电流流经线棒绝缘，因而没有电容电流在半导体防晕层上造成的电压降，故端部绝缘上分到的电压较高，有利于发现该处绝缘缺陷。

（4）在直流高压下，局部放电较弱，不会加快有机绝缘材料的分解或老化变质，在某

种程度上带有非破坏性试验的性质

5-3高压实验室中被用来测量交流高电压的方法常用的有几种？

答：用测量球隙或峰值电压表测量交流电压的峰值，用静电电压表测量交流电压的有效值（峰值电压表和静电电压表还常与分压器配合使用以扩大仪表的量程），为了观察被测电压的波形，也可从分压器低压侧将输出的被测信号送至示波器显示波形。

h ings in their being are goodr fo somenthi 7-2 试分析波阻抗的物理意义及其与电阻之不同点？

答：分布参数线路的波阻抗与集中参数电路的电阻虽然有相同的量纲，但物理意义上

有着本质的不同：

（1）波阻抗表示向同一方向传播的电压波和电流波之间比值的大小；电磁被通过波阻

抗为Z的无损线路时，其能量以电磁能的形式储存于周围介质中．而不像通过电阻那样被消耗掉。

于波阻抗，即

时还会变形。此外由于集肤效应，导线电阻随着频率的增加而增加。任意波形的电磁波可以分解成为不同频率的分量，因为各种频率下的电阻不同，波的衰减程度不同，所以也会

引起波传播过程中的变形。

（2）冲击电晕的影响

的同时伴随有波形的畸变。

冲击电晕对雷电波波形影响的原因：

所需的时间非常短，大约在正冲击时只需0.05μs，在负冲击时只需0.01μs；而且与电压陡度的关系非常小。由此可以认为，在不是非常陡峭的波头范围内，冲击电晕的发展主要只与电压的瞬时值有关。但是不同的极性对冲击电晕的发展有显著的影响。当产生正极性冲击电晕时，电子在电场作用下迅速移向导线，正空间电荷加强距离导线较远处的电场强度，有利于电晕的进一步发展；电晕外观是从导线向外引出数量较多较长的细丝。当产生负极性电晕时，正空间电荷的移动不大，它的存在减弱了距导线较远处的电场强度．使电

（2）为了区别不同方向的行波，Z的前面应有正负号。

（3）如果导线上有前行波，又有反行波，两波相遇时，总电压和总电流的比值不再等

（4）波阻抗的数值Z只与导线单位长度的电感L0和电容C0有关，与线路长度无关。7-6波在传播中的衰减与畸变的主要原因？说明冲击电晕对雷电波波形影响的原因？答：波的衰减和变形受到以下因素的影响：（1）线路电阻和绝缘电导的影响

实际输电线路并不满足无变形条件（式7-28），因此波在传播过程中不仅会衰减，同

由于电晕要消耗能量，消耗能量的大小又与电压的瞬时值有关，故将使行波发生衰减

雷电冲击波的幅值很高，在导线上将产生强烈的冲击电晕。研究表明，形成冲击电晕

ufubuufubZZiifibufub 晕不易发展；电晕外观上是较为完整的光圈。由于负极性电晕发展较弱，而雷电大部分是负极性的，所以在过电压计算中常以负极性电晕作为计算的依据。

8-16试述变电所进线段保护的标准接线中各元件的作用。

答：在图8-32所示的标准进线段保护方式中，安装了排气式避雷器FE。

在雷季，线路断路器、隔离开关可能经常开断而线路侧又带有工频电压(热备用状态)，

沿线袭来的雷电波(其幅值为U50%)在此处碰到了开路的末端，于是电压可上升到2U50%，这时可能使开路的断路器和隔离开关对地放电，引起工频短路，将断路器或隔离开关的绝缘支座烧毁，为此在靠近隔离开关或断路器处装设一组排气式避雷器FE。

极。埋入地中并直接与大地接触的金属导体称为接地极，电气装置、设施的接地端子与接地极连接用的金属导电部分称为接地线。

接地按用途可分为：

电阻接地；

坏有可能带电，为防止其危及人身和设备的安全而设的接地；

而设的接地；

而设的接地。

8-21什么是接地？接地有哪些类型？各有何用途？

答：接地——指将电力系统中电气装置和设施的某些导电部分，经接地线连接至接地

（1）工作接地——为运行需要所设的接地，如中性点直接接地、中性点经消弧线圈、

（2）保护接地——电气装置的金属外壳、配电装置的构架和线路杆塔等，由于绝缘损

（3）防雷接地——为雷电保护装置（避雷针、避雷线和避雷器等）向大地泄放雷电流

（4）静电接地——为防止静电对易燃油、天然气贮罐、氢气贮罐和管道等的危险作用

ing图8-32 35kV～110kV变电所的进线保护接线

s in their being are goodr fo somenthi and Ahll tings in their being are goodr fo somenthi