第四章习题
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第四章作业
1、比较气体、液体、固体介质耐电强度的高低，并解释其内在的原因。
答：空气的耐电强度一般在3 ~ 4 kV/mm左右；液体的耐电强度在10 ~ 20 kV/mm；固体的耐电强度在十几至几百kV/mm。
按电击穿理论考虑，固体介质的密度最大，
液体介质次之，气体介质最大，电子的自由行程却相反，在发生碰撞时，气体分子
最易电离，液体次之，固体分子电离最不易，因此，固体介质的耐电强度最高，液
体介质次之，气体介质最低。
2、固体电介质电击穿的特点是什么？提高固体电击穿电压的方法都有哪些？
答：特点：
（1）击穿是由于固体电介质中发生碰撞电离。
（2）击穿前时间与击穿电压的关系：击穿前时间在几分之一微秒到10微秒范围内，击穿电压随击穿前时间的缩短而提高，类似于气体介质击穿的伏秒特性；击穿
前时间在10微秒到0.2秒范围内，击穿电压与击穿前时间无关。
（3）无关因素：击穿电压和介质温度、散热条件、频率、介质厚度（均匀场）等因素都无关。
（4）如果介质内含气孔或其它缺陷，对电场造成畸变，导致介质击穿电压降低；
（5）在不均匀电场中，随着介质厚度的增大，平均击穿场强减小。
（6）累积效应：在极不均匀电场及冲击电压作用下，介质有明显的不完全击穿现象，导致绝缘性能逐渐下降，称为累积效应。
介质击穿电压会随冲击电压施加次数
的增多而下降；
提高固体击穿电压的方法：
（1）改进制造工艺：尽量消除固体介质中的杂质。
（2）改进绝缘设计：使各部分绝缘的耐电强度与其承担的场强有适当的配合等；
（3）改善运行条件：防潮、保持良好的通风散热条件。
3、固体电介质热击穿的特点是什么？高压设备绝缘受潮后为什么容易造成热
击穿？提高固体热击穿电压的方法都有哪些？
答：特点：
（1）击穿是由于有介质损耗，介质逐渐发热升温，介质电阻下降，使电流进一步增大，损耗发热也随之增大，即是由于介质不断发热升温，以致引起电介质分解
炭化，最终击穿。
（2）温度对击穿电压的影响：温度超过某临界值后，击穿电压随介质温度的增加而迅速下降。
（3）介质厚度对击穿电压的影响：在均匀电场中，介质厚度愈大，击穿场强越小。
（4）电压频率的影响：频率增加，介质损耗发热加强，击穿场强降低。
（5）介质受潮度的影响：含水量的增大，电导和介损迅速增大，易造成热击穿。
提高固体热击穿电压的方法：
（1） 改进制造工艺：尽量消除固体介质中的杂质。
（2） 改善运行条件：防潮、保持良好的通风散热条件。
4、 纯净液体电介质的电击穿理论和气泡击穿理论两者之间有差别吗？为什
么？
答：两种理论有差别：纯净液体电介质的电击穿理论认为击穿是由液体分子的电离发展
起来的。
气泡击穿理论认为击穿是由于液体中气泡的电离发展起来的。
纯净液体电介质的电击穿理论认为，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，在高场强区域发展起电子崩，然后是流注发展阶段，流注是分级地向另一电极发展，后一级在前一级通道的基础上发展，放电通道会出现分枝，最后流注通道贯通整个间隙，击穿完成。
纯净液体电介质的气泡穿理论认为，在电场作用下液体中产生气泡，气泡先行电离，且当电离的气泡在电场中堆积成气体通道，击穿在气泡通道内完成。
5、 在均匀场中，纯净的和含杂质的液体电解质分别施加工频和冲击电压，其击
穿电压有何不同？为什么？
答：施加工频电压，液体电介质中杂质沿电场力线排列成“小桥”，故击穿电压比纯净
的液体电介质击穿电压要低。
施加冲击电压，由于杂质本身的惯性，不可能在极短的电压作用时间内沿电场力线排列成“小桥”，故油的品质对冲击击穿电压无影响。
6、 在极不均匀电场中，油的纯净度对击穿电压有何影响？为什么？
答：在极不均匀电场电场中，油的纯净度对击穿电压的影响很小。
因为，电极（高场强
区）附近的电场已很高，引起强烈的电离，电场力对带电质点强烈的吸斥作用使该处的油受到剧烈的扰动，以致杂质和水分等很难形成“小桥”。
7、 一充油的均匀场间隙距离为30mm ，油的εr1=2，极间施加工频电压300kV ，
若在极间放置厚度为3mm 的屏障，屏障的εr2=4，求此时油中的电场强度，若将屏障厚度增加为10mm ，油中的电场强度又为多少？根据计算结果，试解释为什么油纸组合绝缘的耐电强度比纸或油的耐电强度都高？
答： 22
4===y p p y
E E εε p p p p y E E E U U U 5732270=⨯+⨯=+=
mm kV E E mm kV U E p y p /5.102/26.557
0====
8、 总结提高液体电解质击穿电压的各种方法。
略。
