高电压五六章总结

1.简述流注放电理论和汤逊放电理论的不同之处并比较两者自持放电的条件。

答：1.流注理论认为，电子的碰撞电离和空间光电离是形成自持放电的主要因素，而汤逊理论则没有考虑放电本身所产生的空间光电离对整个放电过程的影响。

2.流注理论特别强调空间电荷对电场的畸变作用。

3.汤逊放电理论适用于低气压短间隙的均匀电场，流注放电理论适用于高气压长间隙或者不均匀电场。

4.汤逊理论的自持放电条件是在气隙中形成连续的电子崩，而流注放电理论中自持放电的条件即形成流注的条件，他要求初始电子崩头部的空间电荷数量达到某一临界值才能使电场得到足够的加强，并造成足够的空间光电离使流注得以形成。

2.简述相对介电常数，电导率，介质损耗因数和击穿场强在工程实际应用中的意义答：介电常数：在制造电容器时为其能拥有较小体积和较大容量，会选择相对介电常数较大的电介质；而在设计绝缘结构时，为减小通过绝缘的电容电流和由极化引起的发热损耗，则不宜选择介电常数太大的电介质；在交流和冲击电压的作用下，多层串联电介质的电场分布与介电常数成反比，则可利用不同电介质的组合来改善绝缘中的电场分布使之趋于均匀，如电缆芯线中心电场强，边缘弱，应使内层绝缘的相对介电常数大于外层。

电导率：在绝缘预防性试验中通过测量绝缘电阻和泄漏电流来反映绝缘的电导特性，以判断绝缘是否受潮或存在劣化现象；对于串联的多层绝缘结构，在在直流电压下的稳态电流分布与各层介质的电导成反比，在设计时用于直流的绝缘设备要注意与电介质的电导搭配，并考虑温度对其的影响（电介质的电导随温度的升高而升高）；表面电阻对绝缘电阻有所影响，了解其电导率能合理的利用表面电阻，为减小表面电流，应设法提高表面电阻，如清洁/干燥处理或涂敷憎水性涂料，而为了减小某部分电场强度时则需减小表面电阻（在高压套管的法兰附近涂敷半导体釉等）。

介质损耗因数：工程上通过测量绝缘的介质损耗因数，做出他与电压的关系曲线，当外加电压超过某一电压时，介质损耗因数急剧上升，此时极为介质产生局部放电的起始电压。

工程中常以此判断介质中是否存在局部放电现象。

击穿场强：？？3.简述高电压与绝缘的对立统一关系。

答：高电压与绝缘既是对立的又是统一的。

二者的对立为高电压技术工作者提供了丰富的研究内容：1.利用各种绝缘材料的绝缘特性，研制高抗电强度的新材料；2.研究过电压的产生机理，以及采用限制过电压的措施，使过电压降低到绝缘的抗电强度以内，最终得到高电压与绝缘的完美统一，实现最优绝缘配合，以保证电气设备的安全可靠运行。

4.什么是吸收现象，为什么绝缘受潮时吸收比变小？答：在电介质两端突然加上电压时，随着时间流过电介质的电流会有衰减现象并最终达到某一稳定值的现象。

受潮时，介质的电导率上升，吸收过程的时间常数下降，则吸收电流减小，导致吸收比变小。

5.什么是伏秒特性？在绝缘配合中有什么实际意义？答：由于气隙在冲击电压下的击穿存在延时现象，其冲击时间与放电时间有关，工程上用气隙击穿期间的冲击电压最大值与放电时间的关系来表征气隙受冲击电压下的特性称为伏秒特性。

伏秒特性在绝缘配合中有重要意义，如用作过电压保护的设备，要求其伏秒特性尽量平缓，且必须低于被保护设备的伏秒特性曲线，二者永不相交。

6.试解释标准操作冲击电压波的波前时间Tcr取在250微秒的原因。

答：因为实验表明，气隙的百分之50操作冲击击穿电压与波前时间的关系呈U型曲线，在最不利的波前时间下，U有最小值，而这个最不利的波前时间大约在100~500微妙之间，所以选250微秒为标准。

当波前时间较小时，电压上升快，击穿电压会超过静待击穿电压许多，击穿电压较高；波前时间较大时，电压上升慢，极不均匀电场长间隙中的冲击电晕和空间点和有足够的发展时间，使棒极附近的电场减小整个气隙的不均匀程度降低，击穿电压略有升高。

当波前时间取在上述范围内是，既保证了击穿所需的时间，又不至于减小棒极附近的电场，击穿电压最低。

7.试述提高气隙击穿电压的方法。

答：1.改善电场分布。

电场分布越均匀，气隙的平均击穿场强越大，通过改进电极形状，或采用屏蔽罩，增大电极曲率半径，并对电极进行剖光处理，消除毛刺，减小气隙中最大电场强度，使之趋于均匀；还可利用空间电荷改善电场分布，导线的细线效应引起的电晕放电也会使导线的等值半径增大，达到改善电场分布的效果.2.采用绝缘屏障。

由于气隙中的电场分布和气体放电的发展过程，都与带电粒子在气隙中的产生、运动和分布状态密切相关，当在气隙中放置形状适当、位置合适、能有效阻拦带电粒子运动的绝缘屏障能有效提高气隙的击穿电压。

3.采用高气压。

由巴申定律可知，提高气隙的压力，气体密度增大，减少了电子的平均自由程，削弱了电离过程，从而提高了气隙的击穿电压。

4.采用高抗电能力的气体，如六氟化硫等，具有强烈的吸附效应，代替空气可以大大提高气隙的击穿电压5.采用真空条件，大大减弱了间隙中碰撞电离过程，从而提高了击穿电压。

8.电晕效应有哪些影响？为什么电晕效应可以削弱雷电冲击电压波的幅值和陡度？答：1.伴随着声光热效应，造成能量损耗；2.产生高频脉冲电流造成无线电干扰；3.产生电风引起电极、导线震动；4.产生臭氧与一氧化氮二氧化氮形成硝酸类物质，促使绝缘老化同时电晕效应造成的损耗，可削弱输电线上的雷电冲击电压波的幅值和陡度（1.电晕效应消耗有功，导致幅值减小；2.电晕效应导致导线对地电容增大，线路波阻抗增大，削弱了来波的陡度）电晕放电还可改善电场的分布，也可利用电晕制造除尘器消毒柜或者废气废水净化，蔬菜水果保鲜等。

9.导线表面的起晕场强跟哪些参数有关？如何影响？答：由皮克公式可知，跟起晕导线的半径、空气相对密度、导线表面的粗糙程度和天气有关。

起晕导线半径越小、空气相对密度越小、导线越光滑、气象系数越高，起晕场强越大。

所以工程上通常通过增大线间距或者通过采用分裂导线增大半径来降低导线表面电场强度。

P45公式。

10.简述绝缘污闪的发展过程及防污措施。

答：当污秽的绝缘子表面被湿润后，可溶性物质溶于水形成电解质，在绝缘子表面上形成电导膜，污层表面电阻大大减小，泄漏电流剧增。

由于金属帽附近的直径小，电流密度大，发热最严重，首先被烘干，发展下去形成环形烘干带。

烘干带上形成强电场，导致表面空气发生电离，在铁帽周围开始局部放电或时断时续的闪烁放电。

大部分泄漏电流流经闪烁通道，形成局部电弧，当局部电弧达到某一临界长度，弧道温度足够高，弧道延伸至贯通两极，完成沿面闪络。

防污措施：1.采用适当的爬电比距；2.选用新型的合成绝缘子；3.定期对绝缘子进行清扫，或采取带电水冲洗；在绝缘子表面涂憎水性防污涂料，使绝缘子表面不易形成连续的水膜；采用半导体釉绝缘子；加强绝缘或使用大爬电距离的防污绝缘子。

11.什么叫沿面闪络，为什么沿面闪络电压显著的低于纯气隙击穿电压？答：在固体介质和气体介质的交界面上发生沿面放电，一旦发展到使整个间隙发生沿面击穿时即造成沿面闪络。

沿面闪络电压低于纯气隙击穿电压的原因：1.固体介质表面不光滑，造成介质表面电场不均匀，表面凸起部分的电场强度比其它部分大。

2.固体介质表面多少会吸收一些空气中的水份，水分中的离子在电场作用下向两极移动，引起介质表面电场的畸变；3.固体介质与电极的接触如不十分紧密，存在极小的气隙，电场强度大大增强，引起气体电离形成局部放电。

放电产生的带电粒子使介质表面电场畸变。

12.为什么干闪电压大于湿闪电压大于污闪电压？答：绝缘子设计时，保证了在淋雨时只会在绝缘子串上形成不均匀的导电水膜，而下表面保持干燥，而绝大部分外加电压由干燥表面承受，承受电压的面积减小了，电场强度增大，因此绝缘子的湿闪电压低于干闪。

而污秽的绝缘子被湿润后，形成导电膜，并由金属帽附近逐渐烘干，形成的烘干带承受电压，面积更小，电场强度更大，更易使表面空气发生电离，而最终导致沿面闪络。

13.固体电介质有哪几种击穿方式，简述其击穿机理。

答：固体电介质击穿方式有电击穿、热击穿和电化学击穿。

电击穿：在强电场作用下电介质内部少量带电粒子做剧烈的运动，与固体介质晶格点上的原子发生碰撞电离，形成电子崩，从而破坏固体介质的晶格结构，使电导增大导致击穿。

热击穿：由于电介质内部的热不稳定，当固体电介质较长时间在电压下，由于介质内部损耗而发热，温度升高导致介质的电导和介质损耗因数增大，温度进一步上升，若散热条件不好，或电压达到某一临界值介质温度不断升高，导致介质分解、融化、碳化、烧焦，造成热破坏失去绝缘性能。

电化学击穿：固体介质长期在工作电压下，由于介质内部发生局部放电，产生臭氧和NO、NO2，对介质产生氧化腐蚀，同时产生热量引发局部发热，以及在局部放电过程中带电粒子的撞击作用，导致绝缘劣化或损伤，是电气强度逐步下降引发击穿。

14.比较固液气介质击穿过程的异同。

答：·····等待大神·····15.试述局部放电引起绝缘老化的机理。

答：带电粒子对介质的撞击使有机介质主链断裂，高分子解聚或部分变成低分子。

局部放电引起局部过热，高温使绝缘材料产生化学分解。

局部放电产生的臭氧、NO、NO2对介质的氧化腐蚀以及有局部放电产生的紫外线或X射线使介质分解和解聚。

这样由气隙、气泡的电离引起的局部放电是近旁的绝缘物分解、破坏，并沿电场方向逐渐向绝缘深处发展，最终导致绝缘击穿。

16.为什么介质在直流中的电气强度高于交流？答：在交流电压下，外加电压较高时，局部放电在半周期内可以重复多次发生，而在直流的情况下，由于直流电压的大小和方向均不变，一旦气隙产生放电，空点电荷所建立的附加电场会使气隙中的电场削弱，放电熄灭，直到空间电荷通过介质的电导中和，使附加电场减小到一定程度，才能开始第二次放电，而电介质电导小，空间点和中和速度慢，在其他条件相同时，直流电压下单位时间放电次数远小于交流，从而介质在直流下的局部放电产生的破坏作用远小于交流。

2.直流电压下，绝缘只存在较小的电导损耗，而在交流电压下，既有电导损耗，又有由反复极化所引起的极化损耗，使介质损耗大大增加，温度升高，击穿电压降低。

又例如，在油纸配合绝缘的情况下，在直流时，电压分布按电导率成反比分配，而油浸过纸的绝缘强度也高于油，所以直流下的电场分布合理。

且绝缘的电导率与温度相关，，芯线温度高，随着温差增大，绝缘层中最大电场强度向护套侧转移，这样直流电压下的最大场强和最高温不像工频时重合在绝缘内测，而是分别错开在两侧，一定程度上抑制了热击穿的发展。

17.试述变压器油的击穿机理。

答：工程用的变压器油含有很多杂质，这些杂质的的参数和油不同，必然会在杂质附近造成局部强电场，在电场力的作用下，杂质沿电场方向极化定向排列成杂质小桥，如果杂质小桥贯穿于两电极之间，由于组成小桥的纤维及水分的电导较大，发热增加，促使水分气化，形成气泡小桥连通两级，导致油的击穿。