影响液体电介质击穿电压的因素
高电压技术期末考试复习题
高电压技术期末考试复习题第一章电介质的极化、电导和损耗和第二章气体放电理论1)流注理论未考虑的现象是表面游离2)先导通道的形成是以的出现为特征。
（C）A．碰撞游离 B．表面游离 C．热游离 D．光游离3)电晕放电是一种。
（A）A．自持放电 B．非自持放电 C．电弧放电 D．均匀场中放电4)气体内的各种粒子因高温而动能增加，发生相互碰撞而产生游离的形式称为（C）A.碰撞游离B.光游离C.热游离D.表面游离5)以下哪个不是发生污闪最危险的气象条件？（D）A.大雾B.毛毛雨C.凝露D.大雨6)以下哪种材料具有憎水性？（A）A.硅橡胶B.电瓷C.玻璃D金属7）极性液体和极性固体电介质的相对介电常数与温度和电压频率的关系如何？为什么？答：极化液体相对介电常数在温度不变时，随电压频率的增大而减小，然后就见趋近于某一个值，当频率很低时，偶极分子来来得及跟随电场交变转向，介电常数较大，当频率接近于某一值时，极性分子的转向已经跟不上电场的变化，介电常数就开始减小。
在电压频率不变时，随温度的升高先增大后减小，因为分子间粘附力减小，转向极化对介电常数的贡献就较大，另一方面，温度升高时分子的热运动加强，对极性分子的定向排列的干扰也随之增强，阻碍转向极化的完成。
极性固体介质的相对介电常数与温度和频率的关系类似与极性液体所呈现的规律。
8）电介质电导与金属电导的本质区别为何？答：①带电质点不同：电介质为带电离子（固有离子，杂质离子）；金属为自由电子。
②数量级不同：电介质的γ小，泄漏电流小；金属电导的电流很大。
③电导电流的受影响因素不同：电介质中由离子数目决定，对所含杂质、温度很敏感；金属中主要由外加电压决定，杂质、温度不是主要因素。
9）简要论述汤逊放电理论。
答：设外界光电离因素在阴极表面产生了一个自由电子，此电子到达阳极表面时由于α过程，电子总数增至eαd 个。
假设每次电离撞出一个正离子，故电极空间共有（eαd －1）个正离子。
液体电绝缘介质及其击穿特性
绝缘油分类
1、矿物油。 矿物油是从石油中提炼精制旳液体绝缘材料。石油旳主要成份是烷烃、环 烷烃和芳香烃，这些组分旳电气性能和老化稳定性优良。应用最广泛旳矿 物油就是变压器油。
2、合成油。 由人工合成旳液体绝缘材料。因为矿物绝缘油是多种碳氢化合物旳混合物， 难以除净降低绝缘性能旳组分，且制取工艺复杂，易燃烧，耐热性低，因 而人们研究、开发了多种性能优良旳合成油。如有机硅油和十二烷基苯等。
❖1 变压器油
【学习任务】了解变压器油旳基本特征和用途， 熟悉变压器油旳运营要求。
▪ 表征绝缘材料性能旳几种基本电气参数：
▪ ε －介电常数 ---表征极化强弱 ▪ ρ －电阻率 ---表征导电性能 ▪ γ －电导率 ▪ tgδ －介质损耗角正切 ---表征介质损耗大小
▪ E0 －击穿场强 ---表征绝缘性能（耐电性能） ▪ U －耐受电压 ▪
影响液体电介质击穿电压旳原因
4、电压作用时间
油旳击穿电压与电压作用时间有关。因为油旳击穿需要一定旳时间，所以 油间隙击穿电压会随所加电压作用时间旳增长而下降。 当电压作用时间较长时，油中杂质有足够旳时间在间隙中形成“小桥”， 击穿电压下降。对一般不太脏旳油做一分钟击穿电压和长时间击穿电压旳试 验成果差不多. 所以做油耐压试验时，只做一分钟。
变压器油旳物理性质
5）油旳闪点：油加热时所发生旳蒸气与空气所形成旳混合物， 在火焰接近时而闪火，此时是以温度作为闪点。闪点是表征油 旳蒸发度，油旳闪点越低，其挥发性越高。挥发性越小越好或 者说闪点越高越好，新油原则应不低于135℃。
二、变压器油旳基本特征
变压器油旳化学性质
1）酸值：变压器油旳酸值是指油中有机酸旳数值，油旳中 和酸度是指氧化试验后来旳数值。酸度旳常用计量措施是中 和所需旳KOH旳质量（mg），用mgKOH／g表达。酸性大 旳油会腐蚀金属设备。当油中有水分时，腐蚀性质强，酸价 逐年增大，反应了油旳劣化。
高电压技术最后复习资料
2014年秋高电压技术复习资料一、填空题1)高电压技术研究的对象主要是_电气装置的绝缘_、_绝缘的测试_和_电力系统的过电压__等。
2)气体放电的主要形式：辉光放电_、_电晕放电_、_刷状放电_、__火花放电_、_电弧放电_。
3)根据巴申定律，在某一PS值下，击穿电压存在_极小（最低）__值。
4)在极不均匀电场中，空气湿度增加，空气间隙击穿电压__提高___。
5)流注理论认为，碰撞游离和_光电离____是形成自持放电的主要因素。
6)工程实际中，常用棒－板或__棒－棒___电极结构研究极不均匀电场下的击穿特性。
7)气体中带电质子的消失有__扩散__、复合、附着效应等几种形式。
8)对支持绝缘子，加均压环能提高闪络电压的原因是_改善(电极附近)电场分布。
9)沿面放电就是沿着__固体介质___表面气体中发生的放电。
10)标准参考大气条件为：温度t0=20℃，压力b0=__101.3___kPa，绝对湿度h0=11g/ m2。
11)越易吸湿的固体，沿面闪络电压就越__低__。
12)等值盐密法是把绝缘子表面的污秽密度按照其导电性转化为单位面积上__NaCl _含量的一种方法。
13)常规的防污闪措施有：_增加_爬距，加强清扫，采用硅油、地蜡等涂料14)我国国家标准规定的标准操作冲击波形成_250/2500____sµ。
15)极不均匀电场中，屏障的作用是由于其对__空间电荷____的阻挡作用，造成电场分布的改变。
16)下行的负极性雷通常可分为3个主要阶段：先导__、_主放电_、_余光__。
17)调整电场的方法：增大_电极曲率半径、改善电极边缘、使电极具有最佳外形。
18)影响液体电介质击穿电压的因素有__杂质___、__温度__、__电压作用时间__、__电场均匀程度__、__压力__。
19)固体介质的击穿形势有_电击穿_、__热击穿_、_电化学击穿_。
20)电介质是指_能在其中建立静电场的物质__，根据化学结构可以将其分成__非极性（弱极性）电介质__、__偶极性电介质 _、__离子性电介质___。
(完整)高电压技术复习题(2)
1、电子极化具有以下四种类型：电子位移极化；离子位移极化；转向极化；空间电荷极化。
2、电子位移极化电场中的所有电介质内都从在电子位移极化，它是弹性的并不引起能量损耗，完成极化的时间极短，该时间已于可见光相近；单元粒子的电子极化电矩与温度有关，温度的变化只是通过介质密度的变化（即介质单位体积中粒子数的变化）才使介质的电子位移极化率发生变化。
3、离子位移极化在大多数情况下，离子位移极化有微量的能量损耗。
电介质的离子位移极化率随温度的升高而略有增大。
这是由于温度升高时电介质的体积膨胀，离子间的距离增大，离子间相互作用的弹性力减弱的结果。
4、转向极化外电场愈强，极性分子的转向定向就愈充分，转向极化就愈强烈。
转向极化的建立需较长的时间。
并伴有能量损耗。
5、空间电荷极化以上三种极化都是带电质点的弹性位移或转向形成的空间电荷极化的机理与上述不同，它是由带电质点（电子或正、负离子）的移动而形成的；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，造成电荷在电介质中新的分布从而产生电矩。
这种极化称为空间电荷极化。
5、气体介质的相对介电常数由于气体物质分子间的距离相对很大，即气体的密度很小，气体的极化率也就很小，故一切气体的相对介电常数都接近于1。
任何气体的相对介电常数均随温度的升高而减小，随压力的增大而增大，但其影响过程都很小。
6、中性液体介质中性液体介质的相对介电常数不大，其值在1.8~2.8范围内；7、极性液体介质低温时分子间的黏附力强，转向较难，转向极化对介电常数的贡献较小，随着温度的升高，分子间的黏附力减弱，转向极化对介电常数的贡献就较大，介电常数随之增大；另一方面，温度升高时，分子的热运动加强，对极性分子定向排列的干扰也随之增强，阻碍转向极化的完成，所以当温度进一步升高时介电常数反而趋向减小。
当频率相当低时，极性分子来得及跟随电场交变转向，介电常数较大，并且接近于直流电压下测得的介电常数，当频率超过某一临界值时，极性分子的转向就跟不上电场的变化，介电常数就开始减小，随着频率的增高介电常数最终接近于自由电子位移极化所引起的介电常数值。
高电压技术模拟题 (2)
高电压技术试题一、填空（35分，每空1分，请选填35空）（1）带电质点可由碰撞、光、热和表面形式的游离形成。
（2）与均匀电场的放电过程相比，极不均匀电场的放电具有电晕放电和极性效应的特点。
（3）影响气体间隙击穿电压的主要因素有电场形式、电压波形和气体的性质和进行分流。
（13）雷电侵入波侵入变电站后，站内电气设备上过电压大小与避雷器的残压、侵入波的陡度以及设备与避雷器的距离有关。
变电站进线段的作用时限制流过避雷器的雷电流幅值和降低侵入波陡度。
（14）限制内部过电压的措施主要有线路上装设并联电抗器、带并联电阻的断路器和避雷器。
二、简述题（共30分，每题6分）（1）叙述汤逊理论的基本观点和流注理论的基本观点以及它们的适用范围。
答：汤逊理论只适用于pd值较小的范围，流注理论只适用于pd值较大的范围，两者的过渡值为pd≈26.66kPacm。
（1分）汤逊理论的基本观点是：电子的碰撞电离是气体放电时电流倍增的主要过程，而阴极表面的电子发射是维持放电的重要条件。
（2分）流注理论的基本观点：①以汤逊理论的碰撞电离为基础，强调空间电荷对电场的畸变作用，着重于用气体空间的光电离来解释气体放电通道的发展过程。
②放电以起始到击穿并非碰撞电离连续量变的过程，当初始电子崩中离子数达到108以上时，要引起空间光电离这样一个质的变化，此时由光子造成的二次崩向主崩汇合而形成流注。
③流注一旦形成，放电就转入自持。
（3分）（2）气体间隙的伏秒特性是怎样制定的？间隙的伏秒特性和电场分布有何关系？答：绘制气隙伏秒特性的方法，其步骤是保持冲击电压波形不变，逐级升高电压使气隙发生击穿，记录击穿电压波形，读取击穿电压值，U与击穿时间t。
注意到当电压不很高时击穿一般在波尾时间发生，当电压很高时，击穿百分比将达100%，放电时延大大缩短，击穿可能在波前发生，以图中三个坐标点为例说明绘制方法，击穿发生在波前时，U与t均取击穿时的值（图中2、3坐标点）。
液体电介质的击穿特性
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3. 电压作用时间
Ubp（kV）（峰值） 冲击系数Kl最小值
700
Φ
600
50
20
50
0
10-6 10 -5 10-4 10-3 10-2 10-1 1 10 1
t（s）
10 9 8
7 6
5 4 3 2 1
10 2
稍不均匀电场中变压器油的伏秒特性曲线
(虚线表示未经研究过的区域)
(虚线表示未经研究的区域)
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4. 电场均匀程度
油的纯净程度较高时，改善电场的均匀程度能 使工频或直流电压下的击穿电压明显提高
液体电介质击穿电压的分散性和电场的均匀程 度有关 工频击穿电压的分散性在极不均匀电场中不 超过5％，而在均匀电场中可达3040％
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5.压强
Ub(有效值)/kV
d
主要内容
液体电介质的击穿理论 影响液体电介质击穿电压的因素 提高液体电介质击穿电压的方法
（一）液体电介质的击穿理论
液体电介质 ：纯净的液体电介质 工程用液体电介质
击穿机理不同：电击穿理论、气泡击穿理论 小桥击穿理论
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1. 纯净液体电介质的电击穿理论
液体中因强场发射等原因产生的电子，在电场 中被加速，与液体分子发生碰撞电离
在极不均匀电场中变压器油的击穿过程，先在 尖电极附近开始电离，电离开始阶段以后是流 注发展阶段，流注分级地向另一电极发展，放 电通道出现分枝，最后流注通道贯通整个间隙
与长空气间隙的放电过程很相似
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2. 纯净液体电介质的气泡击穿理论
当外加电场较高时，液体介质内由于各种原因 产生气泡 1）电子电流加热液体，分解出气体； 2）电子碰撞液体分子，使之解离产出气体； 3）静电斥力，电极表面吸附的气泡表面积累电 荷，当静电斥力大于液体表面张力时，气泡体 积变大； 4）电极凸起处的电晕引起液体气化。
高电压提纲附答案 (2)
高电压复习纲要学习情境一1、云母绝缘材料由哪几部分组成？云母制品的种类及用途答：组成：介电材料，补强材料，粘结剂种类：云母带：具有良好的电气和力学性能，在室温下具有柔软性，可以连续包绕电机线圈，经浸渍或模压成型为电机线圈主绝缘云母板：柔软云母板在常态时具有柔软性，任意弯曲而不破裂；塑型云母板在常温下是硬质板状材料，加热时变软，继续加热加压可以塑制成不同形状的绝缘构件云母箔：一般在电机、电器中用作卷烘式绝缘以及转子铜排绝缘2、钢化玻璃的用途答：用途：钢化玻璃绝缘子、制真空器件、发光器件显示外壳、绝缘。
3、常见的合成树脂材料有哪些？热塑性树脂与热固性树脂的区别？答：种类：交联聚乙烯，酚醛树脂，环氧树脂，聚乙烯，聚氯乙烯区别：热塑性树脂是加热成型后冷却硬固，再加热又软化，可以多次反复成型。
具有可溶性的树脂热固性树脂在热压成型后成为不溶熔的固化物，再加热也不软化，也就是只能塑制一次4、六氟化硫气体的性质答：物理性质：常态下，纯净的SF6气体为无色无味，无毒，不燃的惰性气体，容易液化化学性质：非常稳定，在空气中不燃烧，不助燃。
在150摄氏度下不与水、酸、碱、卤素及绝缘材料作用，在500摄氏度以下不分解，但温度超过600摄氏度时，SF6气体将产生部分热分解5、变压器的主绝缘和纵绝缘答：主绝缘：是绕组与接地部分之间以及绕组之间的绝缘纵绝缘：是指同一绕组的匝间、层间以及与静电屏之间的绝缘6、何为游离？按照能量来源的不同，游离分为哪几种形式？气体中带点质点的消失形式有哪几种？答：游离定义：中性原子从外界获得足够的能量，使原子中的一个或几个电子完全脱离原子核的束缚而成为自由电子和正离子（即带点质点）的过程游离形式：按照能量来源不同，可分为：碰撞游离，光游离，热游离，表面游离消失形式；带电质点受电场力的作用流入电极；带电质点的扩散；带电质点的复合7、汤逊理论的要点是什么？适用条件是什么？答：要点：均匀电场中，气体间隙的击穿主要由电子的碰撞游离和正离子撞击阴极表面造成的表面游离所引起的适用条件：在均匀电厂，低气压，短间隙的条件8、巴申定律的主要内容是什么？答：击穿电压Ub是气压P和间隙距离d乘积的函数：Ub=f(Pd)9、流注理论的要点是什么？适用条件是什么？答：要点：电子的碰撞游离和空间光游离是形成自持放电的主要因素，空间电荷对电场的畸变作用是产生光游离的重要原因适用条件：不均匀电场，高气压，长间隙的条件10、何为电晕放电？它有何危害？限制电晕的方法有哪些？答：定义：当电场极不均匀时，随间隙上所加电压的升高，在曲率半径小的电极附近，电场强度将先达到引起游离过程的数值，间隙在这一局部区域形成自持放电在高场强区，会出现蓝紫色的晕光，并发出“咝咝”的响声危害：产生能量损耗；产生高频电磁波，干扰信号；产生臭氧，氮氧化物，有腐蚀作用方法：改进电极形状，增大电极的曲率半径；对输电线路采用分裂导线11、何为极性效应？正棒——负棒和负棒——正棒间隙击穿电压和起晕电压之间的关系答：定义：对于电极形状不对称的不均匀电场间隙，如棒-板间隙，棒的极性不同，间隙的起晕电压和击穿电压不同。
高电压之名词解释大全
名词解释：之樊仲川亿创作1)介质损耗：在电场作用下，电介质由于电导引起的损耗和有损极化损耗，总称为介质损耗。
2)介质损耗极数：tgs=Jt/Jc为介质中总的有功电流密度与总的无功电流密度之比。
3)激励：一个原子的外层电子跃迁到较远的轨道上去的现象。
所需能量成为激励能We。
4)电离：使原来的一个中性原子酿成一个自由电子和一个带正电荷的离子。
5)电子崩：随着气熄场强增大，气体中发生撞击电离，电离出的离子和电子在电场驱引下又介入到撞击电离中去电离就像雪崩似的增大6)平均自由程：一个质点两次碰撞之间的平均距离。
其与密度呈反比。
7)电晕：在极不均匀的电场中，当外加电压及平均场强还较低时，电极曲率半径较小处，附近空间的局部场强已很大。
在这局部强场处，发生强烈的电离，陪伴着电离而存在复合和反激励，辐射出大量光子，使在黑黑暗可以看到在该电极附近空间有蓝色的晕光，称为电晕。
8)气隙沿面放电：沿气体与固体（或液体）介质的分界面发展的放电现象。
9)闪络：沿面放电发展到贯穿两极，使整个气隙沿面击穿的现象。
10)静态击穿电压：长时间作用在气隙上能使气隙击穿的最低电压。
静态击穿时间：生涯时间，统计延时，放电发展时间。
11)伏秒特性：气隙的击穿电压要用电压峰值和延续时间二者共同暗示，这就是该气隙在该电压波形下的伏秒特性。
12)50%击穿电压：指气隙被击穿的概率为50%的冲击电压峰值，反映了该气隙地基本耐电强度。
13)2us冲击击穿电压：气隙击穿时，击穿前时间小于和大于2us的概率各为50%的冲击电压。
这也就是50%曲线与2us 时间标尺相交点的电压值。
14)尺度参考大气条件：温度：压强：湿度：15)固体电介质击穿的机理：电击穿、热击穿。
16)电击穿：由电场的作用使介质中的某些带电质点积累的数量和运动的速度达到一定程度，使介质失去了绝缘性能，形成导电通道。
（类似于气体击穿）17)热击穿：由电场作用下，介质内的损耗发出的热量多于散逸的热量，使介质温度不竭上升，最终造成介质自己的破坏，形成导电通道。
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对变压器油，其标准油杯中的击穿电压一 般为Ub＞25～40kV 。 对电容器油及电缆油，其标准油杯中的击 穿电压一般为Ub＞50～60kV 。
图1－2 电子式试油器
标准试 油杯
1
平板电 2极间的 2.5mm 间隙
穿 电 压 的 因 素
，质油下5油击．因对间降中 穿图压“ 击 隙 。变含 电30图力－2压小 穿 击有 压003变3器－-桥 电 穿4气 都压在0油4” 压 电体随器标的在来的压油时油准工标0的不影随0试，的准频.0工及响所油2试击不压含频杯油穿形都加论力水4击中杯电0成很电量电增受穿（中压（t，小压（场大潮电间%（和0℃无。作）的压.是而隙0间含8）4油0和论用距否提隙水温电时离距量均 高度2离场 间的1匀 。.5的22关m的均0但，.关5m系m增匀在其）系m加与冲工）而否击频，杂 电压下，压力对油间隙的击穿电压基本无影响。
包覆盖层
包绝缘层
屏障
图1－6 变压器内部降低杂质影响的措施
小结
•工程中的液体电介质的击穿过程用“小桥”理论解释。影响液体 电介质击穿电压的最主要因素是液体电介质的品质。提高液体 电介质击穿电压的方法也主要是提高液体电介质的品质，防止 液体电介质中“小桥”的形成。
影 1．杂质（悬浮水、纤维）
响
液 2．温度
体 电 介 质 击
U（3b有．4电0 场的均匀程度 效k电穿杂V4值U（效k.场电质电Vb）值2越 压 对有压0）64均 的 其作00 匀 影 击用， 响 穿时杂越电间质大压对。影油在响干在电很燥工场小的频极。油电不在压均冲作 匀 击的 电用情 压下况 作的下 用击， 下
任务1.3.1 变压器油
了解变压器油的基本特性和用途，熟悉变压器油的 运行要求
一 变压器油的作用 二 变压器油的基本特性 三 变压器油的运行要求
任务1.3.2 液体电介质的击穿
一、液体电介质的击穿机理
1．纯净液体电介质的击穿理论
在高 电场 下发 生击 穿的 机理
电击穿理论
以液体分子由电子碰撞而发生游离 为前提条件
气泡击穿理论
认为液体分子由电子碰撞或在电场作用 下因其他原因而产生气泡，由气泡内气 体放电而引起液体介质的热击穿。
2．非纯潮纤维在电极间定向示意图 （a）形成“小桥”；（b）未形成“小
桥”
小桥理论:液体中的杂质在电场力的作用下，逐渐沿电 力线方向排列成杂质的“小桥”，(由于水和纤维的相对介电
常数分别为81和6～7，比油的介电常数1.8～2.8大得多，所以
这些杂质易极化而在电场方向排列成小桥。)由于组成此小桥 的纤维及水分电导较大，使泄漏电流增加，进而使“
小桥”强烈发热，使油和水局部沸腾汽化，最后沿此“气
桥”发生击穿。这种形式的击穿是和热过程紧密相连的。
二、影响液体电介质击穿电压的因素
子情境1.3液体绝缘材料及其击穿特性
要求
熟悉液体电介质击穿机理和影响击穿电 压的因素能正确运用提高液体电介质击穿 电压的方法
知识点
•液体电介质的击穿机理 •影响液体电介质击穿电压的因素 •提高液体电介质击穿电压的方法 •电介质的耐热性能
重点和难点
•影响液体电介质击穿电压的因素 •提高液体电介质击穿电压的方法
三、提高液体电介质击穿电压的方法
1．提高及保持油的品质
过滤
防潮
祛气
2．采用固体介质降低杂质的影响
覆盖层 绝缘层
作用:限制泄漏电流，阻止杂质“小桥”的发 展 可减小油中杂质的危害，绝缘层承担一定电 压，使油中最大场强降低。
屏
障
既能阻止杂质“小桥”的形成，又能改善间 隙中电场均匀程度。
图1－5 真空滤油机