高电压技术(周泽存)课后作业与解答.doc

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1、高电压技术课堂作业第一章P11，1-1解答：电介质极化种类及比较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10－15s无束缚电子运动轨道偏移离子式极化离子式电介质10－13s几乎没有离子的相对偏移转向极化极性电介质10－10s～10－2s有偶极子的定向排列空间电荷极化多层介质交界面10－2s～数分钟有自由电荷的移动在外电场的作用下，介质原子中的电子运动轨道将相对于原子核发生弹性位移，此为电子式极化或电子位移极化。离子式结构化合物，出现外电场后，正负离子将发生方向相反的偏移，使平均偶极距不再为零，此为离子位移极化。极性化合物的每个极性分子都是一个偶极子，在电场作用

2、下，原先排列杂乱的偶极子将沿电场方向转动，显示出极性，这称为偶极子极化。在电场作用下，带电质点在电介质中移动时，可能被晶格缺陷捕获或在两层介质的界面上堆积，造成电荷在介质空间中新的分布，从而产生电矩，这就是空间电荷极化。1-6解答：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：1

3、、画出电介质的等效电路（非简化的）及其向量图，说明电路中各元件的含义，指出介质损失角。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

4、有功电流密度与总无功电流密度之比。第二章P45，2-2解答：汤森德理论认为电子崩向阳极不断发展，崩中的正离子撞击阴极也产生自由电子。自由电子的撞击电离和正离子撞击阴极表面的电离的放电产生和发展的原因。流注理论认为电子崩发展使崩头和崩尾场强增加而崩内场强减少，有利于崩内发生复合产生大量的光子，而光子又产生光电离，光子产生的电子也产生二次电子崩迅速汇入到主崩，以等离子体的形式向阴极发展就形成了流注。异同点分为下面的相同点和相异点：相同点：两者产生和发展都需要碰撞电离和电子崩。相异点：汤逊理论主要考虑了电子的碰撞电离和正离子撞击阴极表面的电离；流柱理论主要考虑了电子的碰撞电离、空间电荷

5、对电场畸变的影响和空间光电离。应用条件：汤逊理论适合低气压、小距离的情况，，比较均匀的电场适用；流注理论是高气压、远距离的情况，或不均匀的电场适用。补充：1、说明巴申定律的实验曲线的物理意义是什么？解答：巴申曲线如下图所示：其物理意义在于：在均匀的电场中，击穿电压是气体的相对密度、极间距离S乘积的函数，只要的乘积不变，也就不变。其原因可解释如下：假设S保持不变，当气体密度增大时，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，故必然增大。反之当减小时，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

6、很小，欲使击穿也须增大。故在这两者之间，总有一个值对造成撞击游离最有利，此时最小。同样，可假设保持不变，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，但电于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。这两者之间，也总有一个S的值对造成撞击游离最有利，此时最小。2、什么叫“污闪”?发生污闪的最不利的大气条件是什么?列举提高污闪电压的措施。解答：绝缘子上有污秽且在毛毛雨、雾、露、雪等不利天气下发生的闪络称为污闪。现代电力系统防止污闪事故的对策：1、调整爬距爬电比距：外绝缘“相－地“之间的爬电距离（cm）与系统最高工作（线）电压（kV

7、，有效值）之比。将爬距调大可以减少污闪事故的发生。可以通过增加绝缘子的片数和改变绝缘子的类型。2、定期或不定期的清扫3、涂料涂憎水性涂料，如硅油或硅脂，近年来常采用室温化硅橡胶（RTV）涂料。4、半导体釉绝缘子表面有电导电流流过，产生热量使污层不易吸潮。5、新型合成绝缘子重量轻、抗拉、抗弯、耐冲击负荷、电气绝缘性能好、耐电弧性能好，但也存在价格贵、老化等问题。3、电晕产生的物理机理是什么？它有哪些有害影响？试列举工程上各种防晕措施的实例。解答：电晕放电是极不均匀电场中的一种自持放