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高電壓技術(shù)課后答案(吳廣寧)-展示頁

2025-06-08 22:25本頁面
  

【正文】 構(gòu)引起的松弛損耗以及氣隙中含水引起的界面附加損耗,tan相當(dāng)大。31什么叫電介質(zhì)的極化?極化強(qiáng)度是怎么定義的?答:電介質(zhì)的極化是電介質(zhì)在電場作用下,其束縛電荷相應(yīng)于電場方向產(chǎn)生彈性位移現(xiàn)象和偶極子的取向現(xiàn)象。29如何提高液體電介質(zhì)的擊穿電壓?答:工程應(yīng)用上經(jīng)常對液體介質(zhì)進(jìn)行過濾、吸附等處理,除去粗大的雜質(zhì)粒子,以提高液體介質(zhì)的擊穿電壓。在外電場作用下,由于水的介電常數(shù)很大,水球容易極化而沿電場方向伸長成為橢圓球,如果定向排列的橢圓水球貫穿于電極間形成連續(xù)水橋,則液體介質(zhì)在較低的電壓下發(fā)生擊穿。電離化氣擊穿觀點(diǎn)認(rèn)為,當(dāng)液體介質(zhì)中電場很強(qiáng)時,高能電子出現(xiàn),使液體分子C—H鍵(C—C鍵)斷裂,液體放氣。),這些熱量用來加熱附近的液體,足以使液體氣化。由于場致發(fā)射,大量電子由陰極表面的微尖端注入到液體中,估計電流密度可達(dá)105A/m2以上。26目前液體電介質(zhì)的擊穿理論主要有哪些?答:液體介質(zhì)的擊穿理論主要有三類:(1)高度純凈去氣液體電介質(zhì)的電擊穿理論(2)含氣純凈液體電介質(zhì)的氣泡擊穿理論(3)工程純液體電介質(zhì)的雜質(zhì)擊穿理論27液體電介質(zhì)中氣體對其電擊穿有何影響?答:氣泡擊穿觀點(diǎn)認(rèn)為,不論由于何種原因使液體中存在氣泡時,由于交變電壓下兩串聯(lián)介質(zhì)中電場強(qiáng)度與介質(zhì)介電常數(shù)成反比,氣泡中的電場強(qiáng)度比液體介質(zhì)高,而氣體的擊穿場強(qiáng)又比液體介質(zhì)低得多,所以總是氣泡先發(fā)生電離,這又使氣泡溫度升高,體積膨脹,電離將進(jìn)一步發(fā)展;而氣泡電離產(chǎn)生的高能電子又碰撞液體分子,使液體分子電離生成更多的氣體,擴(kuò)大氣體通道,當(dāng)氣泡在兩極間形成“氣橋”時,液體介質(zhì)就能在此通道中發(fā)生擊穿。(2)強(qiáng)電場區(qū):在E≥107V/m的強(qiáng)電場區(qū),電流隨電場強(qiáng)度呈指數(shù)關(guān)系增長,除極純凈的液體介質(zhì)外,一般不存在明顯的飽和電流區(qū)。膠粒相對于液體的電位一般是恒定的,在電場作用下定向的遷移構(gòu)成“電泳電導(dǎo)”。(2)電泳電導(dǎo)——在工程中,為了改善液體介質(zhì)的某些理化性能,往往在液體介質(zhì)中加入一定量的樹脂,這些樹脂在液體介質(zhì)中部分呈溶解狀態(tài),部分可能呈膠粒狀懸浮在液體介質(zhì)中,形成膠體溶液,此外,水分進(jìn)入某些液體介質(zhì)也可能造成乳化狀態(tài)的膠體溶液。25液體電介質(zhì)的電導(dǎo)是如何形成的?電場強(qiáng)度對其有何影響?答:液體電介質(zhì)電導(dǎo)的形成:(1)離子電導(dǎo)——分為本征離子電導(dǎo)和雜質(zhì)離子電導(dǎo)。(2)頻率對極性液體電介質(zhì)的值的影響如圖21所示,頻率太高時偶極子來不及轉(zhuǎn)動,因而值變小。23非極性和極性液體電介質(zhì)中主要極化形式有什么區(qū)別?答:非極性液體和弱極性液體電介質(zhì)極化中起主要作用的是電子位移極化,偶極子極化對極化的貢獻(xiàn)甚微;極性液體介質(zhì)包括中極性和強(qiáng)極性液體介質(zhì),這類介質(zhì)在電場作用下,除了電子位移極化外,還有偶極子極化,對于強(qiáng)極性液體介質(zhì),偶極子的轉(zhuǎn)向極化往往起主要作用。(1)對于非極性和弱極性液體介質(zhì),有效電場強(qiáng)度式中,為極化強(qiáng)度()。空氣密度校正因數(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。從而再由圖31求得參數(shù)。在夏季某日干球溫度=30℃,濕球溫度=25℃,氣壓=,問其正極性50%操作沖擊擊穿電壓為多少kV?(空氣相對密度=)答:距離為4m的棒極間隙,其標(biāo)準(zhǔn)參考大氣條件下的正極性50%操作沖擊擊穿電壓=1300kV。其沿面閃絡(luò)電壓與空氣擊穿電壓的差別相比強(qiáng)垂直分量時要小得多。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(zhì)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。目前國際上大多數(shù)國家對于標(biāo)準(zhǔn)雷電波的波形規(guī)定是:, 圖113 標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓波形-波前時間 -半峰值時間 沖擊電壓峰值15操作沖擊放電電壓的特點(diǎn)是什么?答:操作沖擊放電電壓的特點(diǎn):(1)U形曲線,其擊穿電壓與波前時間有關(guān)而與波尾時間無關(guān);(2)極性效應(yīng),正極性操作沖擊的50%擊穿電壓都比負(fù)極性的低;(3)飽和現(xiàn)象;(4)分散性大;(5)鄰近效應(yīng),接地物體靠近放電間隙會顯著降低正極性擊穿電壓。國際上都用圖示的方法求得名義零點(diǎn)。14雷電沖擊電壓的標(biāo)準(zhǔn)波形的波前和波長時間是如何確定的?答:圖113表示雷電沖擊電壓的標(biāo)準(zhǔn)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)。負(fù)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。電子崩中的正離子逐漸向棒極運(yùn)動而消失于棒極,但由于其運(yùn)動速度較慢,所以在棒極附近總是存在著正空間電荷。當(dāng)電子崩中的電子離開強(qiáng)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(yùn)動。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。當(dāng)電子崩達(dá)到棒極后,其中的電子就進(jìn)入棒極,而正離子仍留在空間,相對來說緩慢地向板極移動。13為什么棒-板間隙中棒為正極性時電暈起始電壓比負(fù)極性時略高?答:(1)當(dāng)棒具有正極性時,間隙中出現(xiàn)的電子向棒運(yùn)動,進(jìn)入強(qiáng)電場區(qū),開始引起電離現(xiàn)象而形成電子崩。這些正離子在電場作用下向陰極運(yùn)動,并撞擊陰極.按照系數(shù)的定義,此(-1)個正離子在到達(dá)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(bǔ)原來那個產(chǎn)生電子崩并進(jìn)入陽極的電子,則放電達(dá)到自持放電。答: 設(shè)外界光電離因素在陰極表面產(chǎn)生了一個自由電子,此電子到達(dá)陽極表面時由于過程,電子總數(shù)增至個。其次.由于電子的質(zhì)量遠(yuǎn)小于原子或分子,因此當(dāng)電子的動能不足以使中性質(zhì)點(diǎn)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(zhì)量與被碰撞的中性質(zhì)點(diǎn)相近,每次碰撞都會使其速度減小,影響其動能的積累。在夏季某日干球溫度=30℃,濕球溫度=25℃,氣壓=,問其正極性50%操作沖擊擊穿電壓為多少kV?(空氣相對密度=)19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(biāo)準(zhǔn)參考大氣條件下進(jìn)行1min工頻耐受電壓試驗(yàn)時,其試驗(yàn)電壓應(yīng)為多少kV?4611氣體放電過程中產(chǎn)生帶電質(zhì)點(diǎn)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(chǎn)生帶電質(zhì)點(diǎn)最重要的方式。1 氣體的絕緣特性與介質(zhì)的電氣強(qiáng)度11氣體放電過程中產(chǎn)生帶電質(zhì)點(diǎn)最重要的方式是什么,為什么?12簡要論述湯遜放電理論。13為什么棒-板間隙中棒為正極性時電暈起始電壓比負(fù)極性時略高?14雷電沖擊電壓的標(biāo)準(zhǔn)波形的波前和波長時間是如何確定的?15操作沖擊放電電壓的特點(diǎn)是什么?16影響套管沿面閃絡(luò)電壓的主要因素有哪些?17具有強(qiáng)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?18某距離4m的棒極間隙。這是因?yàn)殡娮芋w積小,其自由行程(兩次碰撞間質(zhì)點(diǎn)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。12簡要論述湯遜放電理論。假設(shè)每次電離撞出一個正離子,故電極空間共有(-1)個正離子。即湯遜理論的自持放電條件可表達(dá)為r(1)=1或=1。隨著電壓的逐漸上升,到放電達(dá)到自持、爆發(fā)電暈之前,在間隙中形成相當(dāng)多的電子崩。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(qiáng)了外部空間的電場。(2)當(dāng)棒具有負(fù)極性時,陰極表面形成的電子立即進(jìn)入強(qiáng)電場區(qū),造成電子崩。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(fù)離子。結(jié)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(fù)空間電荷。棒極附近的電場得到增強(qiáng),因而自持放電條件易于得到滿足、易于轉(zhuǎn)入流柱而形成電暈放電。圖中O為原點(diǎn),P點(diǎn)為波峰。圖中虛線所示,這樣波前時間、和波長都從算起。16影響套管沿面閃絡(luò)電壓的主要因素有哪些?答:影響套管沿面閃絡(luò)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(zhì)材料的影響(3)氣體條件的影響(4)雨水的影響17具有強(qiáng)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(qiáng)垂直分量時的沿面放電對絕緣的危害比較大。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(zhì)厚度對放電電壓實(shí)際上沒有影響。18某距離4m的棒極間隙。查《高電壓技術(shù)》可得空氣絕對濕度。求得參數(shù)=1300/(5004)=,于是由圖33得指數(shù)。19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(biāo)準(zhǔn)參考大氣條件下進(jìn)行1min工頻耐受電壓試驗(yàn)時,其試驗(yàn)電壓應(yīng)為多少kV?解:,35kV母線支柱絕緣子的1min干工頻耐受電壓應(yīng)為100kV,則可算出制造廠在平原地區(qū)進(jìn)行出廠1min干工頻耐受電壓試驗(yàn)時,其耐受電壓U應(yīng)為 第二章 液體的絕緣特性與介質(zhì)的電氣強(qiáng)度21電介質(zhì)極化的基本形式有哪幾種,各有什么特點(diǎn)?22如何用電介質(zhì)極化的微觀參數(shù)去表征宏觀現(xiàn)象?23非極性和極性液體電介質(zhì)中主要極化形式有什么區(qū)別?24極性液體的介電常數(shù)與溫度、電壓、頻率有什么樣的關(guān)系?25液體電介質(zhì)的電導(dǎo)是如何形成的?電場強(qiáng)度對其有何影響?26目前液體電介質(zhì)的擊穿理論主要有哪些?27液體電介質(zhì)中氣體對其電擊穿有何影響?28水分、固體雜質(zhì)對液體電介質(zhì)的絕緣性能有何影響?29如何提高液體電介質(zhì)的擊穿電壓?21電介質(zhì)極化的基本形式有哪幾種,各有什么特點(diǎn)?答:電介質(zhì)極化的基本形式有(1)電子位移極化圖(1) 電子式極化(2)偶極子極化圖(2) 偶極子極化(a)無外電場時 (b)有外電場時1—電極 2—電介質(zhì)(極性分子)22如何用電介質(zhì)極化的微觀參數(shù)去表征宏觀現(xiàn)象?答:克勞休斯方程表明,要由電介質(zhì)的微觀參數(shù)(N、a)求得宏觀參數(shù)—介電常數(shù),必須先求得電介質(zhì)的有效電場。上式稱為莫索締(Mosotti)有效電場強(qiáng)度,將其代入克勞休斯方程[式(211)],得到非極性與弱極性液體介質(zhì)的極化方程為(2)對于極性液體介質(zhì),由于極性液體分子具有固有偶極矩,它們之間的距離近,相互作用強(qiáng),造成強(qiáng)的附加電場,洛倫茲球內(nèi)分子作用的電場≠0,莫索締有效電場不適用。24極性液體的介電常數(shù)與溫度、電壓、頻率有什么樣的關(guān)系?答:(1)溫度對極性液體電介質(zhì)的值的影響如圖22所示,當(dāng)溫度很低時,由于分子間的聯(lián)系緊密,液體電介質(zhì)黏度很大,偶極子轉(zhuǎn)動困難,所以很??;隨著溫度的升高,液體電介質(zhì)黏度減小,偶極子轉(zhuǎn)動幅度變大,隨之變大;溫度繼續(xù)升高,分子熱運(yùn)動加劇,阻礙極性分子沿電場取向,使極化減弱,又開始減小。其中相當(dāng)于直流電場下的介電常數(shù),ff1以后偶極子越來越跟不上電場的交變,值不斷下降;當(dāng)頻率f=f2時,偶極子已經(jīng)完全跟不上電場轉(zhuǎn)動了,這時只存在電子式極化,減小到,常溫下,極性液體電介質(zhì)的≈3~6。設(shè)離子為正離子,它們處于圖2-5中A、B、C等勢能最低的位置上作振動,其振動頻率為υ,當(dāng)離子的熱振動能超過鄰近分子對它的束縛勢壘時,離子即能離開其穩(wěn)定位置而遷移。這些膠粒均帶有一定的電荷,當(dāng)膠粒的介電常數(shù)大于液體的介電常數(shù)時,膠粒帶正電;反之,膠粒帶負(fù)電。電場強(qiáng)度的影響(1)弱電場區(qū):在通常條件下,當(dāng)外加電場強(qiáng)度遠(yuǎn)小于擊穿場強(qiáng)時,液體介質(zhì)的離子電導(dǎo)率是與電場強(qiáng)度無關(guān)的常數(shù),其導(dǎo)電規(guī)律遵從歐姆定律。液體電介質(zhì)在強(qiáng)電場下的電導(dǎo)具有電子碰撞電離的特點(diǎn)。熱化氣擊穿觀點(diǎn)認(rèn)為,當(dāng)液體中平均場強(qiáng)達(dá)到107~108V/m時,陰極表面微尖端處的場強(qiáng)就可能達(dá)到108V/m以上。按這樣的電流密度來估算發(fā)熱,單位體積、單位時間中的發(fā)熱量約為1013J/(s當(dāng)液體得到的能量等于電極附近液體氣化所需的熱量時,便產(chǎn)生氣泡,液體擊穿。28水分、固體雜質(zhì)對液體電介質(zhì)的絕緣性能有何影響?答:(1)水分的影響當(dāng)水分在液體中呈懸浮狀態(tài)存在時,由于表面張力的作用,水分呈圓球狀(即膠粒),均勻懸浮在液體中,一般水球的直徑約為102~104cm。(2)固體雜質(zhì)的影響一般固體懸浮粒子的介電常數(shù)比液體的大,在電場力作用下,這些粒子向電場強(qiáng)度最大的區(qū)域運(yùn)動,在電極表面電場集中處逐漸積聚起來,使液體介質(zhì)擊穿場強(qiáng)降低。第三章 固體的絕緣特性與介質(zhì)的電氣強(qiáng)度31什么叫電介質(zhì)的極化?極化強(qiáng)度是怎么定義的?32固體無機(jī)電介質(zhì)中,無機(jī)晶體、無機(jī)玻璃和陶瓷介質(zhì)的損耗主要由那些損耗組成?33固體介質(zhì)的表面電導(dǎo)率除了介質(zhì)的性質(zhì)之外,還與那些因素有關(guān)?它們各有什么影響?34固體介質(zhì)的擊穿主要有那幾種形式?它們各有什么特征?35局部放電引起電介質(zhì)劣化、損傷的主要原因有那些?36聚合物電介質(zhì)的樹枝化形式主要有那幾種?它們各是什么原因形成的?37均勻固體介質(zhì)的熱擊穿電壓是如何確定的
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