高电压技术习题答案2008-2009.docVIP

第一章 掌握： 1.电介质极化的基本概念，四种极化的基本含义及比较 2.电介质的介电常数的基本概念 3. 4.电介质中的能量损耗的基本概念，等效电路，简化等效电路，向量图，简化向量图，功率表达式 1-1 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10-15 s无束缚电子运行轨道偏移离子式极化离子式结构电介质10-13 s几乎没有离子的相对偏移偶极子极化极性电介质10-10～10-2 s有偶极子的定向排列夹层极化多层介质的交界面10-1 s～数小时有自由电荷的移动1-4 电导形式电导率金属导体（自由电子）电子电导γ很大气体，液体，固体（自由电子、正离子、负离子、杂质电导、自身离解、杂质、离子） 离子电导γ很小 ρ很大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。 1-6 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。 补充： 图中C1 代表介质的无损极化（电子式和离子式极化），C2 —R2 代表各种有损极化，而R3则代表电导损耗。 图1－4－2中，为泄漏电阻；为泄漏电流；为介质真空和无损极化所形成的电容；为流过的电流；为无损极化所引起的电容；为无损极化所形成的等效电阻；为流过支路的电流，可以分为有功分量和无功分量。 为真空和无损极化所引起的电流密度，为纯容性的；为漏导引起的电流密度，为纯阻性的；为有损极化所引起的电流密度，它由无功部分和有功部分组成。容性电流与总电容电流密度向量之间的夹角为，称为介质损耗角。介质损耗角简称介损角，为电介质电流的相角领先电压相角的余角，功率因素角的余角，其正切称为介质损耗因素，常用％表示，为总的有功电流密度与总无功电流密度之比。 第二章 掌握： 1.平均自由行程的概念，四种电离的基本原理，表面电离的四种形式、负离子的产生，去游离的三种形式。 2.汤逊理论和流注理论的放电机理，发展过程，自持放电条件，应用范围及二者区别；巴申曲线及其含义，物理解释 3.电晕放电的物理机理，基本过程，优缺点，消除措施。 4.极性效应的概念，机理 2-2 汤逊理论认为，当pd较小时，电子的碰撞电离和正离子撞击阴极造成的表面电离起着主要作用，气隙的击穿电压大体上是pd的函数。忽略了带电质点改变电场分布及光电离（1.汤逊理论没有考虑电离出来的空间电荷会使电场畸变，从而对放电过程产生影响。2.汤逊理论没有考虑光子在放电过程中的作用，即空间光电离和阴极表面光电离）。 流注理论认为电子碰撞电离和空间光电离是维持自持放电的主要因素，并强调了空间电荷畸变电场的作用（充分注意到了空间电荷对电场畸变的作用）。 汤森德放电机理在较均匀电场和 的范围内有效。 流注放电机理在不均匀电场和 的范围内有效。 补充1： 巴申（帕邢）定律的实验曲线的物理意义： 假设S保持不变，当压强P(气体密度δ)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。反之，当压强P(气体密度δ)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 ，Ub所以会增大。 同样，可假设压强P(气体密度δ)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，但电子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。 U形曲线（在两者之间，总存在一个压强P(气体密度δ)对造成撞击电离最有利，此时Ub最小。） 补充2： 电晕产生的物理机理是：电晕放电是极不均匀电场中的一种自持放电现象，在极不均匀电场中，在气体间隙还没有击穿之前，在电极曲率较大的附近的空间的局部的场强已经很大了，从而在这局部强场中产生强烈的电离，但离电极稍远处场强已大为减弱，故此电离区域不能扩展到很大，只能在电极的表面产生放电的现象。 电晕放电的危害主要表现在这几个方面： 1）伴随着游离、复合、激励、反激励等过程而有声、光、热等效应，发出“咝咝”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，电子和离于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