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历年高电压技术试题与答案.pdf 20页
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高压电工程习题集
气体放电的基本物理过程
一、选择题
流注理论未考虑
A ．碰撞游离
B ．表面游离
C ．光游离
D ．电荷畸变电场
先导通道的形成是以
的出现为特征。
A ．碰撞游离
B ．表面游离
C ．热游离
D ．光游离
电晕放电是一种
A ．自持放电 B ．非自持放电 C ．电弧放电 D ．均匀场中放电
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
A.碰撞游离
C.热游离 D.表面游离
______ 型绝缘子具有损坏后“自爆”的特性。
A. 电工陶瓷 B.钢化玻璃
D. 乙丙橡胶
以下哪个不是发生污闪最危险的气象条件？
污秽等级 II
的污湿特征：大气中等污染地区，轻盐碱和炉烟污秽地区，离海岸盐场
3km~10km 地区，在污闪季节中潮湿多雾但雨量较少，其线路盐密为
mg / cm2 。
B.&0.03~0.06
C.&0.06~0.10
D.&0.10~0.25
以下哪种材料具有憎水性？
二、填空题
气体放电的主要形式：
根据巴申定律，在某一PS 值下，击穿电压存在
在极不均匀电场中，空气湿度增加，空气间隙击穿电压
流注理论认为，碰撞游离和
是形成自持放电的主要因素。
工程实际中，常用棒－板或
电极结构研究极不均匀电场下的击穿特性。
气体中带电质子的消失有
、复合、附着效应等几种形式
对支持绝缘子，加均压环能提高闪络电压的原因是
沿面放电就是沿着
表面气体中发生的放电。
标准参考大气条件为：温度t0
20 C ，压力 0
kPa ，绝对湿度h0
越易吸湿的固体，沿面闪络电压就越______
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________ 含量
的一种方法
高压电工程习题集
常规的防污闪措施有：
爬距，加强清扫，采用硅油、地蜡等涂料
三、计算问答题
简要论述汤逊放电理论。
为什么棒－板间隙中棒为正极性时电晕起始电压比负极性时略高？
影响套管沿面闪络电压的主要因素
正在加载中，请稍后...导读：1-6气体介质在冲击电压下的击穿有何特点？其冲击电气强度通常用哪些方式表示？答：，气体间隙在某一确定的电压下发生击穿，而在冲击电压作用下，气体间隙的击穿就没有这种某一个确定的击穿电压，间隙的击穿不仅与电压值有关，气体间隙的冲击击穿特性要用两个参数（击穿电压值和放电时间）来表征，而气体间隙在持续电压作用下击穿特性只要用击穿电压值一个参数来表征，其冲击电气强度通常用50%冲击击穿电压和伏秒特性两种（1）在气体放电过程中，碰撞电离为什么主要是由电子产生的？ 答：1、气体中的带电粒子主要有电子和离子，它们在电场力的作用下向各自的极板运动，带正电荷的粒子向负极板运动，带负电荷的粒子向正极板运动。 2、电子与离子相比，它的质量更小，半径更小，自由行程更大，迁移率更大，因此在电场力的作用下，它更容易被加速，因此电子的运动速度远大于离子的运动速度。 3、与离子相比，当电子去碰撞中性的气体分子，它更容易累积到足够多的动能，因此电子碰撞中性分子并使之电离的概率要比离子大得多。 所以，在气体放电过程中，碰撞电离主要是由电子产生的。
（2）带电粒子是由哪些物理过程产生的，为什么带电粒子产生需要能量 ？
答：1、带电粒子主要是由电离产生的，根据电离发生的位置，分为空间电离和表面电离。根据电离获得能量的形式不同，空间电离又分为光电离、热电离和碰撞电离，表面电离分为正离子碰撞阴极表面电离、光电子发射、热电子发射和强场发射。 2、原子或分子呈中性状态，要使原子核外的电子摆脱原子核的约束而成为自由电子，必须施加一定的外加能量，使基态的原子或分子中结合最松弛的那个电子电离出来所需的最小能量称为电离能。
（3）为什么SF6气体的电气强度高？
答：SF6气体之所以具有特别高的电气强度，主要因为这些气体都具有很强的电负性，容易俘获自由电子而形成负离子（电子附着过程），电子变成负离子后，虽然气体中的带电粒子的数目没有变化，但气体中自由电子的数目变少了，而电子又是碰撞电离的主要因素，因此气体中碰撞电离的能力变得很弱，因而削弱了放电发展过程。
1-2 汤逊理论与流注理论对气体放电过程和自持放电条件的观点有何不同？这两种理论各适用于何种场合？
答：汤逊理论的基本观点：电子碰撞电离是气体电离的主要原因；正离子碰撞阴极表面使阴极表面逸出电子是维持气体放电的必要条件；阴极逸出电子能否接替起始电子的作用是自持放电的判据。它只适用于低气压、短气隙的情况。
气体放电流注理论以实验为基础，它考虑了高气压、长气隙情况下空间电荷对原有电场的影响和空间光电离的作用。 在初始阶段，气体放电以碰撞电离和电子崩的形式出现，但当电子崩发展到一定程度之后，某一初始电子的头部集聚到足够数量的空间电荷，就会引起新的强烈电离和二次电子崩，这种强烈的电离和二次电子崩是由于空间电荷使局部电场大大增强以及发生空间光电离的结果，这时放电即转入新的流注阶段。
1-3 在一极间距离为1cm的均匀电场气隙中，电子碰撞电离系数α=11cm-1。今有一初始电子从阴极表面出发，求到达阳极的电子崩中的电子数。
答：eαd=e11=59874。
1-5 试近似估算标准大气条件下半径分别为1cm和1mm的光滑导线的电晕起始场强。P15皮克公式
0.30.3)?30*1*(1?)?39kV/cmr?10.30.3Ecm?0.1?30m?(1?)?30*1*(1?)?58.5kV/cmr?0.1,光滑导线m?1 m?导线表面粗糙系数 Ecm?1?30m?(1???空气相对密度r?导线半径,cm
1-6 气体介质在冲击电压下的击穿有何特点？其冲击电气强度通常用哪些方式表示？
答：在持续电压（直流、工频交流）作用下，气体间隙在某一确定的电压下发生击穿。而在冲击电压作用下，气体间隙的击穿就没有这种某一个确定的击穿电压，间隙的击穿不仅与电压值有关，还与击穿过程的时间（放电时间）有关。这就是说，气体间隙的冲击击穿特性要用两个参数（击穿电压值和放电时间）来表征，而气体间隙在持续电压作用下击穿特性只要用击穿电压值一个参数来表征。其冲击电气强度通常用50%冲击击穿电压和伏秒特性两种方式表征。
1-10 简述绝缘污闪的发展机理和防止对策。
答：户外绝缘子在污秽状态下发生的沿面闪络称为绝缘子的污闪。绝缘子的污闪是一个受到电、热、化学、气候等多方面因素影响的复杂过程，通常可分为积污、受潮、干区形成、局部电弧的出现和发展等四个阶段。防止绝缘子发生污闪的措施主要有： （1）调整爬距（增大泄露距离）；（2）定期或不定期的清扫；（3）涂料；（4）半导体釉绝缘子；（5）新型合成绝缘子
1-11 试运用所学的气体放电理论，解释下列物理现象： （1）大气湿度增大时，空气间隙的击穿电压增高，而绝缘子表面闪络电压下降；
答：大气湿度增大时，大气中含有的水汽分子能俘获自由电子而形成负离子，这对气体中的放电过程起着抑制作用，可见大气的湿度越大，气隙的击穿电压增高。而大气湿度增大时，绝缘子表面容易形成水膜，如果绝缘子表面有积污的话，积污层容易受潮，增大泄露电流，容易造成湿闪或者污闪，绝缘子表面闪络电压下降。
（2）压缩气体的电气强度远较常压下的气体高。 答：气压很大时，电子自由行程变小，得到动能减小，所以击穿电压升高。 （3）沿面闪络电压显著地低于纯气隙的击穿电压。
答:沿面闪络是指沿面放电已贯通两电极。电极放入固体介质后的沿面闪络电压要比相同电极空气间隙的击穿电压低，这是因为沿固体介质表面的电场与空气间隙间电场相比已经发生了畸变，这种畸变使固体介质表面的电场更为不均匀。而造成沿面电场畸变的原因主要有： 1.固体介质与电极表面接触不良，存在小缝隙。2.固体介质表面由于潮气形成很薄的水膜，水膜中正负离子积聚在沿面靠电极的两端。3. 固体介质表面电阻的不均匀和表面的粗糙不平造成沿面电场畸变。
2-1 试用经验公式估算极间距离d=2cm的均匀电场气隙在标准大气条件下的平均击穿场强Eb。P32 Eb?24.55??6.66?d?29.259kV/cm
2-3 在线路设计时已确定某线路的相邻导线间气隙应能耐受峰值为±1800kV的雷电冲击电压，试利用经验公式近似估算线间距离至少应为若干？P36 近似用棒棒气隙去近似： 正极性雷电冲击：U50%?75?5.6d?d?(.6?308cm 负极性雷电冲击：U50%?110?6d?d?(?282cm 取两者大值308cm。
2-4 在p=755mmHg，t=33℃的条件下测得一气隙的击穿电压峰值为108kV，试近似求取该气隙在标准大气条件下的击穿电压值。P38 ??2.9p101.31?2.9*755?0.954
由于δ处于0.95-1.05的范围内， T760306 U??U0 U0?U108?113.2kV ??0.954 2-5 某110kV电气设备的外绝缘应有的工频耐压水平（有效值）为260kV，如该设备将安装到海拔3000m的地方运行，问出厂时（工厂位于平原地区）的试验电压应增大到多少？ P39 U?KaUp?11U?260?325kV p?4?41.1?H?101.1?3000?10 2-6 为避免额定电压有效值为1000kV的试验变压器的高压引出端发生电晕放电，在套管上部安装一球形屏蔽极。设空气的电气强度E0=30kV/cm，试决定该球极应有的直径。P40
D?2R?2Ug?maxEc?22?cm
30 2-7 为什么SF6气体具有特别高的电气强度并成为除空气外应用得最广泛的气体介质？试述GIS有哪些重要优点？
答：SF6气体具有特别高的电气强度主要是因为这些气体都具有很强的电负性，容易俘获自由电子而形成负离子，电子变成负离子后，其引起碰撞电离的能力就变得很弱，因而削弱了放电发展过程。SF6气体的电气强度约为空气的2.5倍，而其灭弧能力高达空气的100倍以上，所以它成为除空气外应用得最广泛的气体介质。 GIS有哪些重要优点：1）大大节省占地面积和空间体积。2）运行安全可靠。3）有利于环保，使运行人员不受电场和磁场的影响。4）安装工作量小、检修周期长。
Q2t?0?C1U1t?0?C1UC2?7?10?5CC1?C2UC1?7?10?5CC1?C2UR1?6.72?10?5C R1?R2UR2?7.2?10?5CR1?R2t?0?C2U2t?0?C2?C1?C2t???C1U1t??t???C2U2t??
Ig? U?1.14?10?5AR1?R2 (1) P?U2?Cptg??10.29W
Q?(2) R?1?1?108?wCptg?P?1029Vartg? (3)P?U2?Cstg?cos2??10.29W
Cs?3200pFr?tg??9.95?103?wCs
??Er1Er1Er1?4???r2??2 Er2E?E??r12r2r2 无屏障时：U0?Er1?30mm?300kV??3mm屏障时：U1?Er1?27mm?Er2?3mm?300kV ??10mm屏障时：U2?Er1?20mm?Er2?10mm?300kV?所以Er1?100kV/cm,Er1?105.26kV/cm,提高了0.05倍?Er1?120kV/cm,提高了0.2倍
Eav?U220/3? ?70.6kV/cmR-r01.8EU?90.16kV/cm
?1?av?0.78 1r1RE1maxr0?1[ln2?ln]?1r0?2r2EU?75.69kV/cm
?2?av?0.maxr2?2[ln2?ln]?1r0?2r2(1)E1max?(2)E2max? 4-1 测量绝缘电阻能发现哪些绝缘缺陷？试比较它与测量泄露电流试验项目的异同？
答：通过测量绝缘电阻和吸收比可以判断试品是否受潮或贯穿性缺陷。
测量泄露电流本质上也是测量绝缘电阻，其原理是一样的。不同点：1、测量泄露电流所用的直流电压较高（10kV），故发现一些还未完全贯通的集中性缺陷比兆欧表有效。 2、施加在试品上的直流电压是逐渐增大的，这样就可以在升压过程中监视泄漏电流的增长动向。
4-4 根据绝缘预防性试验的结果来判断电气设备绝缘状态时，除了要重视每一项试验结果外，为什么还要进行综合分析判断？当其中个别试验项目不合格，达不到规程的有关要求时，应如何处理？ 答：P89?? 有个别试验项目不合格，达不到规程的要求，可以用“三比较”的方法处理： ⑴与同类型设备比较，若试验结果差别悬殊可能存在问题。 ⑵在同一设备的三相试验结果之间进行比较，若有一相结果相差达50%以上时，该相可能存在问题。 ⑶与该设备技术档案中的历年试验所得数据做比较，若性能指标有明显下降，则可能出现包含总结汇报、IT计算机、党团工作、计划方案、办公文档、资格考试、外语学习、行业论文以及高电压技术复习题等内容。本文共3页
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高电压技术 吴广宁3课件
1.2 气体介质的电气强度实际工程应用中，击穿电压的确定 方式如下：?参照一些典型电极的击穿电压来 选择绝缘距离； ?根据实际电极布置情况，通过实 验来确定。空气间隙放电电压的影响因素如下： ? 电场情况 ? 电压形式? 大气条件本节内容 ? 1.2.1 持续作用电压下的击穿? 1.2.2 雷电冲击电压下的击穿? 1.2.3 操作冲击电压下空气的绝缘特性? 1.2.4 大气条件对气体击穿的影响? 1.2.5 提高气体击穿电压的措施返回1.2.1 持续作用电压下的击穿1、均匀电场中的击穿实际中，大均匀 电场间隙要求电极尺 寸做得很大。因此， 对于均匀场间隙，通 常只有间隙长度不大 时的击穿数据，如图 1-11所示。图1-11 均匀电场中空气间隙的击穿电压峰值 U b 随间隙距离d的变化均匀电场的击穿特性：?电极布置对称，无击穿的极性效应； ?间隙中各处电场强度相等，击穿所需时间极短；?直流击穿电压、工频击穿电压峰值以及50％冲击击穿电压相同；?击穿电压的分散性很小。对于图 1-11所示的击穿电压(峰值)实验曲线，可用 以下经验公式表示：U b ? 24.22?d ? 6.08 ?d式中kV(1-34)? －空气相对密度d －间隙距离，cm；从图 1-11 中可以得出，当 d 在1～10cm范围内时，击 穿强度 E（用电压峰值表示）约等于 30kV/cm。 b2、稍不均匀电场中的击穿 稍不均匀电场的击穿特点： ?击穿前无电晕； ?无明显的极性效应； ?直流击穿电压、工频击穿电压峰值及 50％冲击击穿电压几乎一致。稍不均匀电场的击穿电压通常可以根据起始场强 经验公式进行估算U ? Emax ? d / f解槽实验的方法求得。(1-35)f 取决于电极布置，可用静电场计算的方法或电U 达到 对于稍不均匀场，当 Emax 达临界场强 E0时， 击穿电压 U b ，从而U b ? E0 ? d / f(1-36)下面给出几种典型的电极结构:图1-12 几种典型电极结构示意图 1、同心球 2、球－平板 3、球－球 4、同轴圆柱 5、圆柱－平板 6、圆柱－圆柱 7、曲面－平面 8、曲面－曲面球－板电极E0 ? 27.7? (1 ? 0.337/ r? )r?d U d ? 0.9U ? ? 0.9 (1 ? ) rd d r(1-37)E max(1-38)0 .9 f ? 1? d / r(1-39)dr U c ? E0 0.9(d ? r )(1-40)柱―板电极E0 ? 30.3? (1 ? 0.298/ r? )(1-41)Emax0.9U ? d ?r r ln( ) r(1-42)0.9d f ? d ?r r ln( ) rd ?r r ln( ) r U c ? E0 0.9(1-43)(1-44)平行圆柱电极E0 ? 30.3? (1 ? 0.298/ r? )Emax 0.9U ? d ? 2r 2r ln( ) 2r(1-45)(1-46)0.9d f ? d ? 2r 2r ln( ) 2r(1-47)d ? 2r 2r ln( ) 2r U c ? E0 0.9(1-48)同轴圆柱电极E0 ? 31.5? (1 ? 0.305/ r? )(1-49)(1-50)E maxU ? r ln(R / r )R?r f ? r ln(R / r )(1-51)R U c ? E 0 r ln( ) r(1-52)同心球电极E0 ? 24? (1 ? 1/ r? )(1-53)(1-54)E maxRU ? r(R ? r)f ? R/r( R ? r )r U c ? E0 R(1-55) (1-56)球－球电极E0 ? 27.7? (1 ? 0.337/ r? )(1-57)(1-58)E maxU d ? 0.9 (1 ? ) d 2rd d f ? 0.9(1 ? ) U c ? E0 0.9(1 ? d / 2r ) 2r(1-59)(1-60)另外，对于某些不太好根据经验公式求的电场结 构，也可以用 E0＝30kV/cm进行大致估算，则间隙击 穿电压 U b 为U b ? 30d / f(1-61)3、极不均匀电场中的击穿极不均匀场的击穿特性： ?电场不均匀程度对击穿电压的影响减弱； ?极间距离对击穿电压的影响增大；?在直流电压中，直流击穿电压的极性效应非常明显；?工频电压下，击穿都发生在正半周峰值附近。 当间隙距离不大时，击穿电压基本上与间隙距离呈线性上升的关系；当间隙距离很大时，平均击穿场强明显降低，即击穿电压不再随间隙距离的增大而线性增加，呈现出饱和现象。返回1.2.2 雷电冲击电压下的击穿大气中雷电产生的过电压对高压电气设备绝缘 会产生重大威胁。因此在电力系统中，一方面应采 取措施限制大气过电压，另一方面应保证高压电气 设备能耐受一定水平的雷电过电压。 雷电过电压是一种持续时间极短的脉冲电压，在 这种电压作用下绝缘的击穿具有与稳态电压下击穿 不同的特点。1、雷电冲击电压的标准波形雷电能对地面设备造成危害的主要是云地闪。 按雷电发展的方向可分为：?下行雷在雷云中产生并向大地发展；?上行雷由接地物体顶部激发，并向雷云方向发展。下行负极性雷通常可分为3个主要阶段：?先导过程 ?主放电过程 ?余光放电过程先导过程：延续约几毫秒，以逐级发展、 高电导、高温的、具有极高电位的先导通道将 雷云到大地之间的气隙击穿。沿先导通道分布着电荷，其数量达几库仑。主放电过程：当下行先导和大地短接时， 发生先导通道放电的过渡过程。在主放电过程 中，通道产生突发的亮光，发出巨大的声响，沿着雷电通道流过幅值很大、延续时间为近百微秒的冲击电流。余光放电：主放电完成后，云中的剩余电荷 沿着雷电通道继续流向大地，这时在展开照片上 看到的是一片模糊发光的部分，相应的电流是逐 渐衰减的，约为 103 ~ 101 A，延续时间约为几毫 秒。 上述3个阶段组成下行负雷的第一个分量。通常，雷电放电并未结束，随后还有几个(甚至十 几个)后续分量。每个后续分量也是由重新使雷电通道 充电的先导阶段、使通道放电的主放电阶段和余光放 电阶段组成。各分量中的最大电流和电流增长最大陡 度是造成被击物体上的过电压、电动力、电磁脉冲和 爆破力的主要因素。而在余光阶段中流过较长时间的 电流则是造成雷电热效应的重要因素。图1-13表示雷电冲击电压的标准波形和确定其波 前和波长时间的方法(波长指冲击波衰减至半峰值的 时间)。图1-13 标准雷电冲击电压波形 T1－波前时间 T2 －半峰值时间 U max-冲击电压峰值图中O为原点，P点为波峰。国际上都用图示的 方法求得名义零点 O（即图中虚线所示，连接 P点与 1 0.3倍峰值点作虚线交横轴、于 O1点）图1-13 标准雷电冲击电压波形 T1 －波前时间 T2 －半峰值时间 U max ―冲击电压峰值目前国际上大多数国家对于标准雷电波的波 形规定是：T1 ? 1.2?s ? 30% T2 ? 50?s ? 20%对于不同极性的标准雷电波形可表示为 + 1.2 / 50us 或 - 1.2 / 50us 。2、放电时延完成气隙击穿的三个必备条件：?最低静态击穿电压； ?在气隙中存在能引起电子崩并导致流注和主放电的有效电子；?需要有一定的时间，让放电得以逐步发展并完成击穿。总放电时间tb ? t0 ? ts ? t f称为放电时延(1-62)后面两个分量之和tlag ? ts ? t f图1-14 冲击击穿所需时间的示意图t 0－气隙在持续电压下的击穿电压为 U s ，为所加电压从0上升到 U s 的时间；－从t1开始到气隙中出现第一个有效电子所需的 ts时间称为统计时延； ts图1-14 冲击击穿所需时间的示意图tf－出现有效电子后，引起碰撞电离，形成电子崩，发展到流注和主放电，最后完成气隙的击穿。这个过程需要的时间称为放电形成时延tf 。图1-14 冲击击穿所需时间的示意图tb和tf都具有统计性放电时间tb和tlag放电时延的长短都与所加电压的幅值 U 有关，总的趋势是 U 越高，放电过程 发展的越快，tb和tlag越短。3、50％击穿电压在工程实际中广泛采用击穿百分比为50％时的电压（ U50% ）来表征气隙的冲击击穿特性。实际中，施加10次电压中有4-6次击穿了，这一电压即可 认为是50％冲击击穿电压。U50%与稳态击穿电压 U 0的比值称为冲击系数β：U b50 ?? U0?均匀和稍不均匀电场下， ? ?1 ?极不均匀电场中,(1-64);，冲击击穿电压的分散性也较大，其标准偏差可取3％。4、伏－秒特性 冲击击穿特性最好 用电压和时间两个参量来表示，这种在“电压－时间”坐标平面上形 成的曲线，通常称为伏 秒特性曲线，它表示该 气隙的冲击击穿电压与放电时间的关系。如图1-15所示：图1-15 伏秒特性绘制方法实际的伏秒特性曲线如图1-16所示，是一个以上、下包线为界的带状区域。通常取50％伏秒 特性或平均伏秒特性曲线来表征一个气隙的冲击 击穿特性。 1-0％伏秒特性 2－100％伏秒特性3－50％伏秒特性4―50％冲击击穿电压5－0％冲击击穿电压图1-16 50％伏秒特性示意图（虚线表示没 有被试间隙时的波形）（静态击穿电压）返回1.2.3 操作冲击电压下空气的绝缘特性电力系统在操作或发生事故时，因状态发生突然变化引起电感和电容回路的振荡产生过电压，称为操作过电压。 目前的试验标准规定，对额定电压在300kV以上的高压电气设备要进行操作冲击电压试验。这说明操作冲击电压下的击穿只对长间隙才有重要意义。1、操作冲击电压波形 操作过电压波形是随着电压等级、系统参数、 设备性能、操作性质、操作时机等因素而有很大变化的。IEC推荐了250／2500 us 的操作冲击电压标准 波形，我国国家标准也采用了这个标准波形。如图1-17所示，波形特征参数为：波前时间 Tcr ＝250us ，允许误差为土20％；半峰值时间 T2 ＝ 2500us ，允许误差为土60％；峰值允许误差土3％； 90％峰值以上持续时间 Td 未作规定。图1-17 操作冲击电压全波 图中0点为实际零点，u为电压值，图中u＝1.0处为电压u峰值? Td －电压值持续处于0.9倍电压峰值以上时间 ? Tcr－波前时间 ? T2 －半峰值时间2. 操作冲击放电电压的特点?U形曲线 ?极性效应 ?饱和现象 ?分散性大?邻近效应返回1.2.4 大气条件对气体击穿的影响? 湿度校正因数? 空气密度校正因数 ? 海拔高度的影响前面介绍的不同气隙在各种电压下的击穿特性均对应于标准大气条件和正常海拔高度。由于大气的压力、温度、湿度等条件都会影响空气的密度、电子自由行程长度、碰撞电离及附着过程，所以也必然会影响气隙的击穿电压。 海拔高度的影响亦与此类似，因为随着海拔高度的增加，空气的压力和密度均下降。正由于此，在不同大气条件和海拔高度下所 得出的击穿电压实测数据都必须换算到某种标准条件下才能互相进行比较。国标规定的大气条件： 压力：p0=101.3kPa(760mmHg)；温度：t0=20摄氏度或T0=293K；绝对湿度：hc=11g/m3。实验条件下的气隙击穿电压 U 与标准大气条件下的击穿电压 U S 之间关系：Kd U? Us Kh(1-66)K d ：空气密度校正因数 K h ：湿度校正因数上式不仅适用于气隙的击穿电压，也适用于外 绝缘的沿面闪络电压。在进行高压试验时，也往往要根据实际试验时 的大气条件，将试验标准中规定的标准大气条件下 的试验电压值换算得出实际应加的试验电压值。下面分别讨论各个校正因数的取值：湿度校正因数 正如在“负离子的形成”一段中所介绍的那样，大气中所含的水气分子能俘获自由电子而形成负离子，这对气体中的放电过程显然起着抑制作用，可见大气的湿度越大，气隙的击穿电压也 会增高。?在均匀和稍不均匀电场中，放电开始时，整个气 隙的电场强度都较大，电子的运动速度较快，不易 被水气分子所俘获，因而湿度的影响就不太明显， 可以忽略不计。 例如用球隙测量高电压时，只需要按空气相对密度校正其击穿电压就可以了，而不必考虑湿度的影响。?在极不均匀电场中，湿度的影响就很明显了，这时可以用下面的湿度校正因数来加以修正：Kh ? k?(1-68)式中的因数k与绝对湿度和电压类型有关，而 指数?之值则取决于电极形状、气隙长度、电压类 型及其极性。返回空气密度校正因数 空气密度与压力和温度有关。空气的相对密度：? p ? ? 273? t s ? Kd ? ? ?p ? ? ? 273? t ? ? ? s? ?mn(1-67)式中 p －试验条件下的气压，Pa； －试验条件下的气温，℃； ps， t s－标准状态下的气压和气温t在大气条件下，气隙的击穿电压随 ? 的增大而提高。Kd ? ?m因而：U ? ?U 0（1-69）返回海拔高度的影响 我国幅员辽阔，有不少电力设施(特别是输电 线路)位于高海拔地区。随着海拔高度的增大，空 气变得逐渐稀薄，大气压力和相对密度减小，因 而空气的电气强度也将降低。海拔高度对气隙的击穿电压和外绝缘的闪络电压的影响可利用一些经验公式求得。我国国家标准规定：对于安装在海拔高于1000m、但不超过4000m处的电力设施外绝缘，其试验电压U 应为平原地区外绝缘的试验电压U s 乘以海拔校正因 数足K a 即：U ? K AU S ?1 US ?4 1.1 ? H ? 10(1-70)式中 H－安装地点海拔高度，m。返回1.2.5 提高气体击穿电压的措施?电极形状的改进 ?空间电荷对原电场的畸变作用 ?极不均匀场中屏障的采用 ?提高气体压力的作用 ?高真空和高电气强度气体SF6的采用为了缩小电力设施的尺寸，总希望将气隙长度 或绝缘距离尽可能取得小一些，为此就应采取措施来提高气体介质的电气强度。从实用角度出发，要提高气隙的击穿电压不外乎采用两条途径：?改善气隙中的电场分布，使之均匀；?设法削弱和抑制气体介质中的电离过程。1、电极形状的改进电场分布越均匀，气隙的平均击穿场强也就越大。因此，可以通过改进电极形状的方法来减小气隙中的最大电场强度，以改善电场分布，提 高气隙的击穿电压。如： ?增大电极的曲率半径 ?改善电极边缘 ?使电极具有最佳外形2、空间电荷对原电场的畸变作用极不均匀电场气隙被击穿前先出现电晕放电。在一定条件下，可以利用放电本身所产生的空间电荷来调整和改善空间的电场分布，以提高气隙的击穿电压。3、极不均匀场中屏障的采用在极不均匀场的空气间隙中，放入薄片固体绝 缘材料(如纸或纸板)，在一定条件下可以显著地提 高间隙的击穿电压。 屏障的作用在于屏障表面上积聚的空间电荷， 使屏障与板电极间形成较均匀的电场，从而使整个 间隙的击穿电压提高。工频电压下，在尖―板电极中设置屏障可以显 著提高击穿电压，因为工频电压下击穿总是发生在 尖电极为正极性的半周内。 雷电冲击电压下，屏障也可提高正尖―板间隙 的击穿电压，但是幅度比稳态电压下要小一些。4、提高气体压力的作用在常压下空气的电气强度比较低，约为30kV/cm。 即使采取上述各种措施来尽可能改善电场，其平均 击穿场强也不可能超越这一极限。 可见，常压下空气的电气强度要比一般固体和液体介质的电气强度低得多。如果把空气压缩，使气压大大超过0.1MPa，它的电气强度能得到显著提高。这主要是因为提高气压可以大大减小电子的自由行程长度，从而削弱和抑制了电离过程。 如能在采用高气压的同时，再以某些高电气强度气体（如SF6）代替空气，那就能获得更好的效果。5、高真空和高电气强度气体SF6的采用采用高真空也可以减弱气隙中的碰撞电离过 程，从而显著提高气隙的击穿电压。 在电力设备中，实际采用高真空作为绝缘媒 质的情况还不多，主要因为在各种设备的绝缘结构中大都还要采用各种固体或液体介质，它们在真空中都会逐渐释出气体，使高真空难以长期保 持。有一些含卤族元素的强电负性气体电气强度 特别高，因而可称之为高电气强度气体。采用这 些气体来替换空气，可以大大提高气隙的击穿电 压，甚至在空气中混入一部分这样的气体也能显 著提高其电气强度。但仅仅满足高电气强度是不够的，还必须 满足以下条件： ?液化温度要低，这样才能同时采用高气压； ?良好的化学稳定性，出现放电时不易分解、 不燃烧或爆炸、不产生有毒物质； ?生产不太困难，价格不过于昂贵。SF6同时满足以上条件，而且还具备优异的 灭弧能力，其他有关的技术也相当好，因此SF6 及其混合气体在电力系统中得到了广泛应用。小结? 外施电压的种类包括稳态电压和冲击电压。 ? 稳态电压包括直流与工频电压，其特点 为随时间的变化率很小。 ? 冲击电压包括雷电冲击电压和操作冲击电压，其特点为持续时间极短。?稳态电压作用下的击穿特点。? 均匀电场：无极性效应，击穿时间短，击穿 电压分散性小； ? 稍不均匀电场：击穿前无电晕，极性效应不 明显，工频击穿电压峰值及50％冲击击穿电压 几乎一致。 ? 极不均匀电场：电场不均匀程度对击穿电压 的影响减弱(由于电场已经极不均匀)，极间距 离对击穿电压的影响增大。?雷电冲击电压作用下的击穿特点。? 50％冲击击穿电压比工频击穿电压的峰值要高 一些；? 均匀电场和稍不均匀电场间隙的放电时 延短，击穿的分散性小，冲击击穿通常 发生在波峰附近； ? 极不均匀电场间隙的放电时延长，冲击 击穿常发生在波尾部分。?操作冲击电压作用下的击穿特点。? U形曲线? 极性效应 ? 饱和现象 ? 分散性大 ? 邻近效应?提高气体击穿电压的措施 ? ? ? ? ? 电极形状的改进 空间电荷对原电场的畸变作用 极不均匀场中屏障的采用 提高气体压力的作用 高真空和高电气强度气体的采用（本节完）返回
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