高電壓技術(shù)(第三版)簡答題整理

1、第一章電解質(zhì)的極化和電導(dǎo)極化種類產(chǎn)生場(chǎng)合所需時(shí)間能量損耗產(chǎn)生原因電子式極化任何電介質(zhì)10-i5s無束縛電子運(yùn)動(dòng)軌道偏移離子式極化離子式電介質(zhì)10-13s幾乎沒有離子的相對(duì)偏移轉(zhuǎn)向極化極性電介質(zhì)10弋10%有偶極子的定向排列空間電荷極化多層介質(zhì)交界面lOs數(shù)分鐘有自由電荷的移動(dòng)2.氣體、液體、固體介電常數(shù)的不同：氣體介質(zhì)的介電常數(shù):1）一切氣體的相對(duì)介電常數(shù)都接近于1。2）任何氣體的相對(duì)介電常數(shù)均隨 溫度的升高而減小，隨壓力的增大而增大，但影響都很小。液體介質(zhì)的介電常數(shù):1）這類介質(zhì)通常介電常數(shù)都較大。但這類介質(zhì)的缺點(diǎn)是在交變電場(chǎng)中的介 質(zhì)損較大，在高壓絕緣中很少應(yīng)用。2）低溫時(shí)，分子間的黏附力

2、強(qiáng)，轉(zhuǎn)向較難，轉(zhuǎn)向極化對(duì)介電常 數(shù)的貢獻(xiàn)就較大，介電常數(shù)隨之增大；溫度升高時(shí)，分子間的熱運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，對(duì)極性分子定向排列的 干擾也隨之增強(qiáng)，阻礙轉(zhuǎn)向極化的完成，所以當(dāng)溫度進(jìn)一步升高時(shí)，介電常數(shù)反而會(huì)趨向減小。固體介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)：D中性或弱極性固體電介質(zhì):只具有電子式極化和離子式極化，其介 電常數(shù)較小。介電常數(shù)與溫度之間的關(guān)系也與介質(zhì)密度與溫度的關(guān)系很接近。2）極性固體電介質(zhì)： 介電常數(shù)都較大，一般為36,甚至更大。與溫度和頻率的關(guān)系類似畸形液體所呈現(xiàn)的規(guī)律。3、介電常數(shù)與溫度、頻率關(guān)系：1）低溫時(shí),分子間黏附力強(qiáng)，轉(zhuǎn)向較難，轉(zhuǎn)向極化對(duì)介電常數(shù)的貢 獻(xiàn)較小，隨溫度升高，分子間黏附力下降，轉(zhuǎn)向極化

3、對(duì)介電常數(shù)貢獻(xiàn)較大，介電常數(shù)隨之增大，當(dāng) 溫度進(jìn)一步升高時(shí)，分子的熱運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，對(duì)極性分子的定向排列的干擾也隨之增強(qiáng)，阻礙轉(zhuǎn)向的完 成，介電常數(shù)反而趨向較小。2）當(dāng)頻率相當(dāng)?shù)蜁r(shí)，偶極分子來得及跟隨交變電場(chǎng)轉(zhuǎn)向,介電常數(shù)較 大，接近于直流電壓下測(cè)得的介電常數(shù)，當(dāng)頻率上升，超過臨界值時(shí)，極性分子的轉(zhuǎn)向已跟不上電 場(chǎng)的變化，介電常數(shù)開始減小，隨著頻率的繼續(xù)上升由電子位移極化所引起的介電常數(shù)極性。4.電解質(zhì)電導(dǎo)與金屬電導(dǎo)區(qū)別：金屬導(dǎo)電的原因是自由電子移動(dòng)；電介質(zhì)通常不導(dǎo)電，是在特定情 況下電離、化學(xué)分解或熱離解出來的帶電質(zhì)點(diǎn)移動(dòng)導(dǎo)致。5溫度對(duì)電導(dǎo)影響：溫度升高時(shí)液體介質(zhì)的黏度降低，離子受電場(chǎng)力作用而移動(dòng)

4、所受阻力減小，離 子的遷移率增大，使電導(dǎo)增大；另外，溫度升高時(shí)，液體介質(zhì)分子熱離解度增加，也使電導(dǎo)增大。6.電容量較大的設(shè)備經(jīng)直流高壓試驗(yàn)后，接地放電時(shí)間長的原因：由于介質(zhì)夾層極化，通常電氣設(shè) 備含多層介質(zhì)，直流充電時(shí)由于空間電荷極化作用，電荷在介質(zhì)夾層界面上堆積，初始狀態(tài)時(shí)電容 電荷與最終狀態(tài)時(shí)不一致；接地放電時(shí)由于設(shè)備電容較大且設(shè)備的絕緣電阻也較大則放電時(shí)間常數(shù) 較大（電容較大導(dǎo)致不同介質(zhì)所帶電荷量差別大，絕緣電阻大導(dǎo)致流過的電流小，界面上電荷的釋 放靠電流完成），放電速度較慢故放電時(shí)間要長達(dá)5lOmin。第二章氣體放電的物理過程1 .電離形式：光電離撞擊電離熱電離表面電離：熱電子發(fā)射、強(qiáng)

5、場(chǎng)發(fā)射（冷發(fā)射）、正離子撞擊陰極表面、光電子發(fā)射2 .負(fù)離子的形成：負(fù)離子的形成不會(huì)改變帶電質(zhì)點(diǎn)的數(shù)量，但卻使自由電子數(shù)減少，因此對(duì)氣體放 電的發(fā)展起抑制作用。（或有助于提高氣體的耐電強(qiáng)度）。3 .去游離的三種形式：1）帶電粒子在電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下作定向運(yùn)動(dòng)，在到達(dá)電極時(shí)，消失于電極上而形 成外電路中的電流；2）帶電粒子因擴(kuò)散現(xiàn)象而逸出氣體放電空間。3）帶電粒子的復(fù)合。氣體中帶異 號(hào)電荷的粒子相遇時(shí).，可能發(fā)生電荷的傳遞與中和，這種現(xiàn)象稱為復(fù)合，是與電離相反的一種過 程。4 .氣體放電的湯森德機(jī)理和流注機(jī)理的區(qū)別以及各自的適應(yīng)范圍：湯森德理論認(rèn)為電子崩向陽極不斷發(fā)展,崩中的正離子撞擊陰極也產(chǎn)生自由電

6、子。自由電子的 撞擊電離和正離子撞擊陰極表面的電離的放電產(chǎn)生和發(fā)展的原因。流注理論認(rèn)為電子崩發(fā)展使崩頭和崩尾場(chǎng)強(qiáng)增加而崩內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)減少，有利于崩內(nèi)發(fā)生復(fù)合產(chǎn)生大 量的光子，而光子乂產(chǎn)生光電離，光子產(chǎn)生的電子也產(chǎn)生二次電子崩迅速匯入到主崩，以等離子體 的形式向陰極發(fā)展就形成了流注。相同點(diǎn):兩者產(chǎn)生和發(fā)展都需要碰撞電離和電子崩。相昆堂-湯遜理論主要考慮了電子的碰撞電離和正離子撞擊陰極表面的電離；流柱理論主要 考慮了電子的碰撞電離、空間電荷對(duì)電場(chǎng)畸變的影響和空間光電離。應(yīng)用條件：湯遜理論:低氣壓、小距離，由°-26cm,比較均勻的電場(chǎng)； 流注理論:高氣壓、遠(yuǎn)距離，石或不均勻的電場(chǎng)。5 .帕刑曲

7、線：物理意義：在均勻的電場(chǎng)中，擊穿電壓Ub是氣體的相對(duì)密度6、極間距離S乘積的函 數(shù)，只要的乘積不變，Ub也就不變。原因:假設(shè)S保持不變，當(dāng)氣體密度5增大時(shí)，電子的平均自由行程縮短了，相鄰兩次碰撞之 間，電子積聚到足夠動(dòng)能的幾率減小了，故Ub必然增大。反之當(dāng)6減小時(shí)，電子在碰撞前積聚到足 夠動(dòng)能的幾率雖然增大了，但氣體很稀薄，電子在走完全程中與氣體分子相撞的總次數(shù)卻減到很 小，欲使擊穿Ub也須增大。故在這兩者之間，總有一個(gè)值對(duì)造成撞擊游離最有利，此時(shí)Ub最小。 同樣，可假設(shè)8保持不變，S值增大時(shí)，欲得一定的場(chǎng)強(qiáng)，電壓必須增大。當(dāng)S值減到過小時(shí)，場(chǎng)強(qiáng) 雖大增，但電于在走完全程中所遇到的撞擊次數(shù)己

8、減到很小，故要求外加電壓增大，才能擊穿。這 兩者之間，也總有一個(gè)S的值對(duì)造成撞擊游離最有利，此時(shí)Ub最小。6 .電暈放電基本物理過程在極不均勻電場(chǎng)中，最大場(chǎng)強(qiáng)與平均場(chǎng)強(qiáng)相差很大，以至當(dāng)外加電壓及其平均場(chǎng)強(qiáng)還較低的時(shí)候， 電極曲率半徑較小處附近的局部場(chǎng)強(qiáng)已很大。在這局部強(qiáng)場(chǎng)區(qū)中，產(chǎn)生強(qiáng)烈的游離，但由于離電極稍遠(yuǎn)處場(chǎng)強(qiáng)已大為減小，所以，此游離區(qū)不可 能擴(kuò)展到很大，只能局限在此電極附近的強(qiáng)場(chǎng)范圍內(nèi)。伴隨著游離而存在的復(fù)合和反激勵(lì)，發(fā)出大量的光輻射，使在黑暗中可以看到在該電極附近空間發(fā) 出藍(lán)色的暈光，這就是電暈。7 .電暈放電效應(yīng)：1).有聲、光、熱等效應(yīng)，表現(xiàn)是發(fā)出“絲絲”的聲音，藍(lán)色的暈光以及使周

9、圍氣 體溫度升高等。2).在尖端或電極的某些突出處，電子和離子在局部強(qiáng)場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下高速運(yùn)動(dòng)，與氣體 分子交換動(dòng)量，形成“電風(fēng)”。當(dāng)電極固定得剛性不夠時(shí)，氣體對(duì)“電風(fēng)”的反作用力會(huì)使電暈極 振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)。3).電暈會(huì)產(chǎn)生高頻脈沖電流，其中還包含著許多高次諧波，這會(huì)造成對(duì)無線電的干 擾。4).電暈產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物有強(qiáng)烈的氧化和腐蝕作用，所以，電暈是促使有機(jī)絕緣老化的重要 因素。5).電暈還可能產(chǎn)生超過環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的噪聲。對(duì)人們會(huì)造成生理、心理的影響。6).電暈放電， 會(huì)有能量損耗。8,消除電暈措施1).采用分裂導(dǎo)線，使等值曲率半徑增大。2).改進(jìn)電極的形狀，增大電極的曲率半徑，使表面光滑。9.電暈效應(yīng)有

10、利的方面1).電暈可削弱輸電線上雷電沖擊或操作沖擊波的幅值和陡度：2) .利用電暈放電來改善電場(chǎng)分布；3) .利用電暈原理制造除塵器、靜電涂噴裝置、臭氧發(fā)生器等.10.極性效應(yīng)：當(dāng)棒極為正時(shí),電子崩從棒極開始發(fā)展(因?yàn)榇颂幍碾妶?chǎng)強(qiáng)度較高)，電子迅速進(jìn)入 陽極(棒極)，離子運(yùn)動(dòng)速度慢，棒極前方的空間中留下了正離子，使電場(chǎng)發(fā)生了畸變，使接近棒 極的電場(chǎng)減弱、前方電場(chǎng)增強(qiáng)，因此，正極性時(shí)放電產(chǎn)生困難但發(fā)展比較容易，擊穿電壓較低。 當(dāng)棒極為負(fù)時(shí),電子崩仍然從棒極（因?yàn)榇颂幍碾妶?chǎng)強(qiáng)度較高），電子向陽極（板極擴(kuò)散），離子 相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度較慢，畸變了電場(chǎng)，使接近棒極的電場(chǎng)增強(qiáng)，前方電場(chǎng)減弱，因此，負(fù)極性時(shí)放電

11、產(chǎn) 生容易但發(fā)展比較困難，擊穿電壓較高。正極性時(shí)放電產(chǎn)生困難但發(fā)展比較容易，擊穿電壓較低。負(fù)極性時(shí)放電產(chǎn)生容易但發(fā)展比較困 難，擊穿電壓較高。對(duì)于極不均勻電場(chǎng)在加交流電壓在緩慢升高電壓的情況下，擊穿通常發(fā)生在間 隙為正極性時(shí)。11 .沿面放電電壓的影響因素和提高方法影響因素:（-）固體介質(zhì)材料主要取決于該材料的親水性或憎水性。（二）電場(chǎng)形式 同樣 的表面閃絡(luò)距離下均勻與稍不均勻電場(chǎng)閃絡(luò)電壓最高。界面電場(chǎng)主要為強(qiáng)切線分量的極不均勻電場(chǎng) 中，閃絡(luò)電壓比同樣距離的純空氣間隙的擊穿電壓低的較少強(qiáng)垂直分量極不均勻電場(chǎng)則低得很多。提高方法:主要是增大極間距離，防止或推遲滑閃放電。12 .污閃：絕緣子上有污

12、穢且在毛毛雨、霧、露、雪等不利天氣下發(fā)生的閃絡(luò)對(duì)策：調(diào)整爬距（增大泄漏距離）、定期或不定期的清掃、涂料、半導(dǎo)體釉絕緣子新型合成絕緣子 13.提高間隙沿面閃絡(luò)電壓的方法1）.屏障2）.屏蔽3）.加電容極板4）.消除窄氣隙5）.絕緣表面處理6）.改變局部絕緣體的表 面電阻率7）.強(qiáng)制固定絕緣沿面的電位8）.附加金具9）.阻抗調(diào)節(jié)第三章氣隙的電氣強(qiáng)度1 .伏秒特性曲線的制作:保持一定的沖擊電壓波形不變，而逐級(jí)升高電壓，以電壓為縱坐標(biāo)，時(shí)間 為橫坐標(biāo)，電壓較低時(shí)，擊穿一般發(fā)生在波尾，取該電壓的峰值與擊穿時(shí)刻，得到相應(yīng)的點(diǎn)；電壓 較高時(shí)，擊穿一般發(fā)生在波頭，取擊穿時(shí)刻的電壓值及該時(shí)刻，得到相應(yīng)的點(diǎn)；把這

13、些點(diǎn)連成一條 曲線，就是該氣隙在該電壓波形下的伏秒特性曲線。 實(shí)際上伏秒特性具有統(tǒng)計(jì)分散性，是一個(gè)以 上下包線為界的帶狀區(qū)域。工程上，通常取“50%伏秒特性曲線”來表征一個(gè)氣隙的沖擊擊穿特性。2 .伏秒特性曲線的應(yīng)用：在保護(hù)設(shè)備和被保護(hù)設(shè)備的絕緣配合上具有重要的意義。是防雷設(shè)計(jì)中實(shí) 現(xiàn)保護(hù)設(shè)備和被保護(hù)設(shè)備的絕緣配合的依據(jù)。3 .提高氣隙擊穿電壓的方法1）改善電場(chǎng)分布2）采用高度真空3）增高氣壓4）采用高耐電強(qiáng)度 氣體5） SF6氣體的應(yīng)用第四章固體、液體和組合絕緣的電氣強(qiáng)度1 .固體擊穿：提高方法：（1）改進(jìn)絕緣設(shè)計(jì)（2）改進(jìn)制造工藝3.改善運(yùn)行條件 影響因素:電壓作用時(shí)間、溫度、電場(chǎng)均勻度和

14、介質(zhì)厚度、電壓頻率、潮度、機(jī)械 力、多層性、累積效應(yīng)2 .液體擊穿：提高方法:（1）提高并保持油品質(zhì)（2）覆蓋（3）絕緣層 （4）極間障影響因素：L液體本身的介質(zhì)品質(zhì) 2.電壓作用時(shí)間 3.電場(chǎng)情況 4.溫度 5.壓強(qiáng)3 .小橋理論（液體熱擊穿）：工程用油存在著雜質(zhì)（如水、纖維素等），由于它們的介電常數(shù)很 大，很容易沿電場(chǎng)方向極化定向，并排列成雜質(zhì)小橋。如果未接通兩極則小橋附近電場(chǎng)強(qiáng)度大、油 中分解產(chǎn)生氣泡、電離增強(qiáng)，氣泡增加，這樣下去必然會(huì)出現(xiàn)由氣體小橋引起的擊穿。如果接通兩 極，因小橋的電導(dǎo)大而導(dǎo)致發(fā)熱促使水汽化、氣泡擴(kuò)大，發(fā)展下去也會(huì)形成小橋，使油隙發(fā)生擊 穿。4 .油老化的現(xiàn)象和特征：

15、顏色逐漸深暗，從淡黃色變?yōu)樽睾稚?，從透明變?yōu)闇啙?。粘度增大?閃燃點(diǎn)增高，灰分和水分增多。酸價(jià)增加。絕緣性能變壞，表現(xiàn)在電阻率降低，介質(zhì)損耗增 大，擊穿電壓降低。出現(xiàn)沉淀物。5、影響油老化的因素：1>.溫度2>.觸媒3>.光照：光的作用，加速油的氧化。4>.電場(chǎng)：加速油老 化。6、延緩變壓器油老化的方法1>.裝置油擴(kuò)張器。2>.裝置隔離膠囊。3>.將油與強(qiáng)烈觸媒物質(zhì)隔離。4>.摻入抗氧化劑，以提高油的安全性。第七章線路和繞組中的波過程1 .波阻抗與電阻：波阻抗表示分布參數(shù)啰中前行電壓波與前行電流波的比值；反行電壓波與反行 z=回電流波比值的相反數(shù)

16、；計(jì)算公式如下C。，L。和C。表示單位長度的電感和電容。波阻抗與電阻的不同：（1）波阻抗僅僅是一個(gè)比例常數(shù)，沒有長度概念，而電阻不是；（2）波阻抗吸收的功率以 電磁能的形式存儲(chǔ)在導(dǎo)線周圍的媒介中，并沒有消耗；而電阻吸收的功率和能量均轉(zhuǎn)化為熱能了。=r+q； i" = Z " = Z2 .行波的四個(gè)基本方程11/表示導(dǎo)線上任何一點(diǎn)電壓、電流為前行波加反行波；前行電壓波與前行電流波比值為波阻抗，反行電壓波與反行電流波比值為波阻抗的相反數(shù)。3 .彼得遜法則：使用條件：線路Z2中沒有反行波或尚未到達(dá)節(jié)點(diǎn)A4 .改善繞組中電位分布的方法L采用補(bǔ)償對(duì)地電容Codx的影響的辦法，因?qū)Φ仉?/p>

17、容是引起繞組初始電壓分布不均勻的主要原因。2.采用增大縱電容Ko/dx的辦法使繞組對(duì)地電容的影響相 對(duì)減小。5 .沖擊截波比全波對(duì)變壓器繞組的影響更嚴(yán)重。原因：截波產(chǎn)生電位梯度比全波更大，相行于全波 加直角波，直角波幅值大、陡度高、產(chǎn)生電位梯度高。實(shí)際測(cè)量也驗(yàn)證了這一點(diǎn)。第八章雷電及防雷裝置L氧化鋅避雷器對(duì)比閥型避雷器優(yōu)點(diǎn)：1）結(jié)構(gòu)簡化、體積小、耐污性能好：由于優(yōu)異的非線形性能，在相同電壓作用下SiC避雷器流 過電流較大需要串聯(lián)火花間隙，但ZnO避雷器流過電流小省去了串聯(lián)火花間隙，2）保護(hù)性能優(yōu)越：有很好的非線性伏安特性，可以進(jìn)一步降低被保護(hù)設(shè)備的絕緣水平；沒有保 護(hù)間隙，有良好的陡波特性，適

18、合于伏秒特性平坦的SF6組合電器和氣體絕緣變電站的保 護(hù)。3）無續(xù)流、無需吸收續(xù)流能量，動(dòng)作負(fù)載輕、能重復(fù)動(dòng)作實(shí)施保護(hù)。4）通流容量大，能制成重載避雷器。第九章輸電線路防雷裝置1 .輸電線防雷措施避雷線（架空地線） 降低桿塔接地電阻 加強(qiáng)線路的絕緣 耦合地線 消弧線圈管式避雷器不平衡絕緣自動(dòng)重合閘2 .避雷線的作用：吸引雷擊于避雷線而避免導(dǎo)線直接受雷擊，耦合作用降低導(dǎo)線上承受過電 壓。降低接地電阻、架設(shè)耦合地線可降低線路的雷擊掉閘率原因，后者用于什么情況？降低接地電阻可以提高線路的耐雷水平，減少線路的雷擊跳匝率。架設(shè)耦合地線具有一定的 分流作用和增大導(dǎo)地線之間的耦合系數(shù)，可以減少線路承受的過電

19、壓從而提高雷擊跳匝率。 后者用于降低桿塔接地電阻有困難的情況。第十章發(fā)電廠和變電所防雷保護(hù)1 .何種情況下保護(hù)變電所免受直擊雷的避雷針可以裝設(shè)在變電所構(gòu)架上，何種情況下不行。原 因OlOOkV及以上絕緣水平較高，避雷針可以裝設(shè)在架構(gòu)上，但變壓器絕緣水平較低，變壓器門形架構(gòu) 上不應(yīng)裝設(shè)避雷針。絕緣水平為35kV及以下的配電裝置來說，雷擊架構(gòu)避雷針時(shí)很容易導(dǎo)致絕緣的 逆閃絡(luò)（反擊），顯然不允許。2 .雷電波自線路入侵變電所時(shí)，變壓器上出現(xiàn)震蕩波的原因，以及變壓器上電壓高于避雷器殘壓的 原因：由于避雷器動(dòng)作后產(chǎn)生的負(fù)電壓波在避雷器與變壓器之間多次折反射引起的。變壓器上電壓 高于避雷器殘壓的原因是變壓

20、器距避雷器有一定的距離，避雷器擊穿時(shí)刻剛過避雷器的電壓也要經(jīng) 過變壓器產(chǎn)生全反射，入射電壓+全反射電壓大于避雷器殘壓。3 .三繞組變壓器為何在低壓側(cè)裝一支避雷器？運(yùn)行時(shí)可能高、中壓繞組工作，低壓繞組開路，低壓繞組對(duì)地電容小，靜電感應(yīng)分量高，將危及絕 緣。因?yàn)槿嗤瑫r(shí)升高，則在任一相低壓繞組直接出口處對(duì)地加一個(gè)避雷器即可。4 .在變壓器中性點(diǎn)保護(hù)中，什么是全絕緣及分級(jí)絕緣？各用于什么情況下。變壓器中性點(diǎn)的絕緣水平與相端是一樣的，此為全絕緣。變壓器中性點(diǎn)的絕緣水平比相端低很 多，此為分級(jí)絕緣。前者用于中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的情況，后者用于中性點(diǎn)接地系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)L總結(jié)比較各種檢查性試驗(yàn)方法的功效測(cè)定絕緣電阻：可檢查出而缺陷有:（1）總體絕緣質(zhì)量欠佳；（2）絕緣受潮；（3）兩極間有貫穿性的導(dǎo)電通 道；（4）絕緣表面情況不良（比較有無屏蔽）。不能發(fā)現(xiàn)的缺陷：（1）局部缺陷；（2）老化（絕緣老化以后其電阻可能還很高）。因