高电压技术第2章参考答案

第二章参考、气隙的伏秒特性是怎样绘制的？研究气隙的伏秒特性有何实用意义？1答气隙伏秒特性用实验方法来求取保持一定的波形而逐级升高电压，从示波图求取电压较低时，击穿发生在波尾电压甚高时，放电时间减至很小，击穿可发生在被头在波尾击穿时，以冲击电压幅值作为纵坐标，放电时间作为横坐标在波头击穿时、还以放电时间作为横坐标，但以击穿时电压作为纵坐标把相应的点连成一条曲线，就是该气隙在该电压波形下的伏秒特性曲线伏秒特性对于比较不同设备绝缘的冲击击穿特性具有重要意义，例如，在考虑不同绝缘强度的配合时，为了更全面地反映绝缘的冲击击穿特性，就必须采用伏秒特性

2、试说明在雷电冲击电压作用下，导线对平行平板气隙S/D10和球一球气隙S/D

0.5的伏秒特性形状有何不同，并解释其原因答两种情况反映在伏秒特性的形状上，导线对平行平板气隙的伏秒特性在相S/D10当大的范围内向左上角上翘，而球一球气隙的伏秒特性在很小的时间范围S/D

0.5内向上翘原因可以解释为导线对平行平板气隙电场分布极不均匀，在最低击穿电S/D10,压作用下，放电发展到完全击穿需要较长的时间，如不同程度地提高电压峰值，击穿前时间将会相应减小球一球气隙电场分布较为均匀，当某处场强达到S/D

0.5,自持放电值时，沿途各处放电发展均很快，故击穿前时间较短不超过2〜3|is

3、试解释50%击穿电压答击穿电压是指气隙被击穿的概率为的冲击电压峰值该值已很接近伏秒特50%50%性带的最下边缘，能反映该气隙的基本耐电强度，但由于气隙的击穿电压与电压波形相关，因此击穿电压并不能全面地代表该气隙的耐电强度50%

4、标准大气条件下，下列气隙的击穿场强约为多少气隙距离不超过2m,电压均为峰值计？答、均匀电场，各种电压a〃=

24.48+

6.53历式中空气的相对密度；气隙的距离，5——S——emo、不均匀电场，最不利的电场情况，最不利的电压极性，直流、雷电冲击、操作冲b击、工频电压直流

4.5kV/cm；棒板间隙（正棒负板）雷电冲击棒板间隙（正棒负板）6kV/cm操作冲击棒板间隙（正棒负板）

3.7kV/cm工频电压棒板间隙（正极性）

4.4kV/cm、为什么压缩气体的电气强度远较常压下的气体为高？又为什么当大气的湿度增大时，空气5间隙的击穿电压增高答压缩气体中的电子的平均自由行程大为减小，削弱电离过程，从而提高气体的电气强度当大气的湿度增大时，大气中有较多的水蒸气，其电负性较强，易俘获自由电子以形成负离子，使最活跃的电离因素即自由电子的数目减少，阻碍电离的发展

6、某UOkv电气设备如用于平原地区，其外绝缘应通过的工频试验电压有效值为240kv,如用于海拔4000m地区，而试验单位位于平原地带，问该电气设备的外绝缘应通过多大的工频试验电压值？试验电压修正经验公式U=Uo KKX Xhd h其中际为湿度修正系数，这里不考虑，可取1；及为空气相对密度修正系数，K=6m,指数机一般情况下取1d§/产+综Po273+ePo=101=20°C（标准参考大气条件）；p实试时的大气压力，kPa；3实试时的温度，°C在不考虑温度差异情况下，查国标得海拔的平均气压为（）4000m6L7kPa20℃,跖=5=-=

0.

6101.3240o

77、为提高棒一板间隙的击穿电压，分别采取了以下五种措施，试讨论这些措施的有效性？为什么？

（1）增大气压；

（2）在适当位置设置极间障；

（3）抽真空；

（4）充

4.5大气压的SF6气体；

（5）将板极的尺寸增大答

（1）增大气压有一定效果，因为气压增大后，分子间距离减小，电子的平均自由程减小，不利于碰撞电离的发生，因而击穿电压增大但是，由于该间隙是极不均匀电场，增大气压的效果没有均匀电场的明显，而且在某一段气压范围内，由于增大气压后棒电极附近不能形成有效的电晕层，击穿电压反而会下降，尤其在正棒负板时更明显

（2）在适当位置设置极间障有效，因为对于持续电压，极间障上面可以聚集空间电荷，这些空间电荷能够使极间障与板电极之间的电场变得均匀，因而击穿电压可提高；对于冲击电压，极间障阻碍光的传播，不利于空间光电离的发展，因而击穿电压可提高对于正棒负板，极间障在较大范围内均可以提高击穿电压，对于负棒正板，极间障只有在靠近棒电极的位置才可以提高击穿电压，而在远离棒电极的位置上降低了击穿电压，因为在这种情况下，原本扩散到空间的负离子被聚集到极间障上，增强了极间障与板电极之间的电场强度（）抽真空在一定压力范围内有效，根据巴申定律，随着气压从较高数值下降,击3穿电压首先会逐渐降低，因为电子的平均自由程增大，容易引发碰撞电离；然后逐渐升高，因为空气稀薄，电子在整个电极之间的形成中与气体分子碰撞的机会很少，从而发生有效碰撞电离的机会很小，加之气体分子稀薄，光电离、热电离的数量也少，最终使得电子崩不能充分发展但是，当气压低于后,击穿电压基L33*10-2pa本维持不变，因为此时引发击穿的因素主要是阴极电子发射等

（4）充

4.5大气压的SF6气体无效首先，极不均匀场中容易发生电晕，SF6气体在电晕中发生电离，产生离解，离解物和继发性反应物有很大的腐蚀性，对绝缘有很大的危害，因而气体中不允许采用极不均匀电场SF6

（5）将板极的尺寸增大无效因为极不均匀电场中击穿电压主要受电场均匀程度的影响，增大板极尺寸不会显著影响电场的均匀程度，因而不会显著影响击穿电压

8、一般在封闭组合电器中充SF6气体的原因是什么？与空气比较，SF6的绝缘特性如何？答具有较高的耐电强度；而且有很强的灭弧性能；它是一种无色、无味、无毒、非SF6然性的惰性化合物；对金属和其它绝缘材料没有腐蚀作用；在中等压力下，气体SF6可以被液化，便于储藏和运输与空气比较气体具备如下绝缘特性SF

6、电离和离解特性电负性强、离解附着力强、密度大自由行程短；、电场特12性只适用于均匀与稍不均匀场，不适用于极不均匀电场；、极性效应气3SF6体绝缘结构的绝缘水平是由负极性电压决定；、时间特性分散性大；

4、压力特性气体压强愈高，电极表面粗糙度的影响和杂质对电场干扰的应相就5愈强列，当气压超过时，绝缘装置在工艺上已很难控制，故应用

0.6MPa SF6气压大约在范围内较为适宜

0.1MPa〜

0.4MPa

9、为什么SF6气体绝缘大多数只在均匀电场和稍不均匀电场下应用？最经济适宜的气压范围约为多少，采用更高气压时，应注意哪些问题？答在极不均匀电场下，气体的击穿电压与空气的击穿电压基本相当，同时，在SF6SF6高场强的作用下会发生分解成有毒气体，因而气体绝缘大多数只在均匀电场和SF6少不均匀电场下应用最经济的气压是大气压采用更高气压时，一方面随气压的升高，间隙击穿电3〜4压上升比较缓慢，由于保证密封所带来的费用却急剧增大，因而是不经济的，同时作为绝缘介质使用时，其工作气压一般不超过在其工作温度下，尚不会液化

0.5MPa,另外气体压强愈高，电极表面粗糙度的影响和杂质对电场干扰的应相就愈强列，不宜采用。