第一章
1.计算同轴圆柱电极的不均匀系数f ，其中内导体外直径为100 mm ，外壳的内直径为320 mm 。 解： d
R r =- , av
U E d = , max ln
U
E R r r
= max
ln
av
d E r
f r d
E r
=
=+
其中 R=160mm ，r=50mm 。代入上式可得f=1.89<2，所以此时电场是稍不均匀的。 2. 离地高度10m 处悬挂单根直径3cm 导线，导线上施加有效值63.5kV 工频交流电压，请计算导线表面最大场强。若将该导线更换为水平布置的双分裂导线，两导线总截面积保持与单根导线一致，线间距离30cm ，请重新计算导线表面最大场强。
解：1)：等效成圆柱—板电极：由课本P9页可查的公式为max 0.9ln
U
E r d r r
=+，
其中U=63.5kV ，d=10m ，r=1.5cm 。代入上式可得：max 5.858/E kV cm =。 2）由题意可知：2212r r ππ=
，可得：1 1.060.0106r cm m =
==，两导线相邻S=30cm=0.3m,
10.01060.03530.3
r S ==
对于二分裂导线，由课本P9页可查得公式。
所以2
112max
2
11(122)
(2)ln
r r U S S
E H r r S
+-=，其中H=10m, max 5.450/E kV cm = 3.总结常用调整电场强度的措施。 解： 1）、改变电极形状
①增大电极曲率半径；②改善电极边缘；③使电极具有最佳外形； 2）、改善电极间电容分布
①加屏蔽环；②增设中间电极； 3）、利用其他措施调整电场
①采用不同的电介质；②利用电阻压降；③利用外施电压强制电压分布；
第二章
1、解：由题意：
21
2
e e i m v eV ≥，因此
：
62.7510/e v m s ≥==?
,,57.6nm i c
hv eV v λλ
≥=≤所以。水蒸气的电离电位为12.7eV 。
97.712.7
hc
nm λ≤
= 可见光的波长范围在400-750nm ，不在可见光的范围。
2、解：194
223
2212.5 1.6103()12.5,,9.661810()233 1.3810
i i i w w O eV w KT T K K --???=====??? 气体的绝对温度需要达到96618K 。 3、解：由/0()n n e λλλ-=知
100
2200
2330034400
0:(1)63.2%2:()23.3%23:()8.6%34:() 3.1%n n e n n n e
e
n n n e
e n n n e
e
n λ
λ
λλ
λλλ
λ
λλλ
λ
λ
λ
λλλλλλλ-
-
-
-
-
-
-
-=-=-=-=-=-=-=-=
4、解：对于带电粒子有：
-6326321313=10cm /,
10(10).1(.)dN
s N s cm s cm dt
ρρ-----=-=-?=-，即31(.)s cm 内减少一对离子，即离子的平均寿命为1S 。 5、解：由于电流Q
I t
=
，可知 197112
1102
11.610105810/=2J =1.610/cm I Q eN J A cm s ts ts
J A --=
===???=??考虑到正负离子，所以 6、解：由题意知：电场强度不变。又因为：
12d d 01020,,a a ad I I e I e I I e ===I
1122d I I α=所以ln （-d ）， 1
1212ln
ln10
7.6750.3
I I cm d d α-===-
18
10107.6750.11919
3.810 1.1101.610 1.610
ad I n e e -?--?===????? 7、解:
00(1)
i d
ax ax ad i
i i n n n n e n e dx e α
====
-?有题意可知：n
8、解 ：根据题意设：极间距离为d,
0c n n n ?单位时间内阴极单位面积产生的电子外电离因数下阴极单位面积产生的电子新增离子数
0,,()ad i
c c a c n n n n n n e n n n a
αγ=+?=+
?=- 可得到达阳极的电子总数为：00(1)
(1)
,11ad ad i c a ad
n n e e n n n n e
α
γγα
γ
γγ++
-+=
=++-
9、解：由公式可得：/1
ln
b
Bpd U Apde γ
-=，可得：
/2507600.1/4600
8.57600.153.08910bpd U b
Apde
e
e
e γ--??--???-===?
当d=1.0cm,31.6b U kV =时,
/2507601/31600
8.5760171.35910bpd U b
Apde
e
e e γ--??--???-===?
10、解：min 1
1
ln
2.718ln 0.025()0.687(133)14.6
a
e pd cm p A
γ
?=
=
=?
,min min ()3650.687250.755b U B pd V =?=?=
11、解：假设在P 气压下，两间隙的放电电压相等，即
12()()f pd f pd =
查图2-12的曲线可知
120.25,0.1pd pd ==时，两间隙的放电电压大约相等，此时
p=0.025[133pa]，所以当
210.025[133]d d p pa >时，先放电；p<0.025[133pa]时，先放电
12、解：由题意可知：60/,6010600/,E U
V cm E V cm E p d
==?==又可得： 120.6 1.21,2600/600/kV kV d cm d cm V cm V cm
=
===
12211211200111ln (ln ln )(2.4 1.2) 1.221
I I I cm d d I d d I I α-=
=-=-=--- 110.12[133]cm Pa P
α
--=
1.27401
1.00108008
ad I e e I γ--?-=-
=-=? 1ln 1
ln ,7.697,6007.6974618r ad d cm U Ed V r a
=====?=
13、解：由公式
2220[()],,=4X r E Q
A B A B E p p x α
πεε=-其中为常数。 011()4R
r r Q
U Exdx r R πεε==
-?，04r Q Rr
C U R r
πεε==-，2()x rR E U R r x =- ()r R E U R r r =
-,1ln R r dx r
α=?，即22
21[()]ln ()R r rRU Ap B dx R r x p r -=-? 14
、解：由公式0029.33.15(110.1.13c T p p
E p T MPa T δδ=+
=?=?=
50
3.15(150.715/,ln 50.7150.25ln 58.390.5c c c R E kV cm U E r kV
r =+
===??
=41.29U kV =有效
15
、解：由公式30.3(1/,ln ,2800c c c d
E m kV cm U E r d h cm r δ====，
因此
c 800800
ln
,=0.72(1ln E r m r r r =取m ，可得，解得r=6cm 16
、解：由公式30.3(1c E m =+
,r=1.9/2=0.95cm 可得 全面电晕，m=0.82，32.44/c E kV cm =;部分电晕，m=0.72,
28.49/c E kV cm =
因为ln c r d U E r r
=，对于110kV 输电线路
对于线-
线
1102
13.72/370ln
0.95ln
0.95
c r U E kV cm
d r r =
=
=? 对于线-
地：11012.04/22440ln 0.95ln
0.95
c r U E kV cm h r r =
==? 对于线线间发生局部电晕，要求电压至少为228.31kV ，对于线地发生局部放电，要求电压至少为260.25kV
即不会出现局部电晕，也不会出现全面电晕 17、对于220kV 输电线路
线-
线
2202
27.44/370
ln
0.95ln
0.95
c r U E kV cm
d r r =
=
=?
线-
地
24.08/2ln 0.95ln 0.95
c r U E kV cm h r r =
==?，又16题分析可知： 不会出现局部电晕，也不会出现全面电晕 18、解：可近似为球—板，进而近似为球—球
0.337
27.7(1)(/),1,20c E kV cm r cm r δδδ
=+
==，可得28.17/c E kV cm = 由表1-2知：max 0.928.17/r d
E U kV cm rd
+==，
U=kV,求出
d=51.90cm ，所以均压球离墙的距离为51.90cm 19、解： A
点：/27.231.4/, 1.82,345/ln A d r Ed
E kV cm f U kV cm r d f r
======+
B
点：24(131.6/,3,210.6/B R Ed E kV cm f U kV cm r f ======
因为B A U U <,所以B 点先放电，放电电压为210.6/kV cm
又因为24(131.6/B E kV cm ==,()
300/B Ed E R r U kV f R r -==≥,代入数据
可得R=1.975m
20、解：工频750kV
实验变压器，峰值电压为0.75 1.0605MV = 棒—板长空气间隙模型，查表2-46曲线可得1 2.5d m =，实际上
1 1.8 2.5 4.5d kd m ==?=
雷电冲击电压为1.5MV ，查表2-51棒—板电极，最大距离为2.7m,实际 1.3 2.7 3.51d m =?=
第三章
1、
解：若管内有直径为6cm 的导杆，则滑闪放电发生在瓷管外壁。
13011112
21
6
1.27610/649106ln
4910ln
3
r
C F cm r r r εππ-=
=
=????????
由经验公式滑闪放电电压40.4401.3610/64.12cr U C kV -=?=
若管内导杆直径为3cm,则滑闪放电发生在瓷管外壁且0C 为瓷管与空气的1C 相串联 则1411111221
1
6
4.2510/349103ln
4910ln
1.5
C F cm r r r ππ-=
=
=????????
1414010112.76 4.25
10 3.1881012.76 4.25
C C C C C --?=
=?=?++ 由经验公式滑闪放电电压40.441.3610/118.03cr U C kV -=?= 2、
解: 1301111221
6
1.27610/649106ln
4910ln
3
r
C F cm r r r εππ-=
=
=????????
由经验公式滑闪放电电压40.4401.3610/64.12cr U C kV -=?= 在100kV 的1.2/50us 全部冲击电压下
200cr l k C U =在负雷电冲击下，
火花长度为251325103310(1.2810)10016.23cr l k C U cm -==????= 在正雷电冲击下，
火花长度为251325203910(1.2810)10019.19cr l k C U cm -==???? 在交流下50,2,2du
f Hz f u fu dt
πωωπ==== 火
花长度为
251325203910(1.2810)100 2.67cr l k C U cm -==????= 3、
解：在工频电压下，0.90.95.6 5.6(100)353.34f d U l kV ==?=
裕度为：
353.34110
221%110
-=
在冲击电压下，0.920.92507.87.8(100)539.63d U l kV ==?= 裕度为：539.63110
390.6%110
-=
淋雨时
在工频试验电压下 淋
雨
表
面
长
度
为
121270,40 1.6/,3/L cm L cm E kV cm E kV cm ====空气间隙为， 1122 1.670340232f U E L E L kV =+=?+?=裕度为:
232110
100.9%110
-= 冲击电压下，滑闪电压与干闪电压很相似，即近似认为裕度仍为390.6% 4、
解：由题意可知，对于中等污染地区，污秽等级为Ⅱ级，爬电
第一章 气体放电的基本物理过程 （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：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。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。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：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。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：主要因为SF6气体具有很强的电负性，容易俘获自由电子而形成负离子，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：e αd=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 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 cm ,1 m ,/5.58)1 .03.0(1*1*30)3.01(30/39)1 3.0(1*1*30)3.01(301.01导线半径空气相对密度光滑导线导线表面粗糙系数--=-=+=+==+=+===r m cm kV r m E cm kV r m E m c m c δδδδδ
高电压技术考试试题答案 一、选择题（每小题1分共１５分） 1、气体中的带电质点是通过游离产生的。 2、气体去游离的基本形式有漂移、扩散、复合、吸附效应。 3、气体放电形式中温度最高的是电弧放电。表现为跳跃性的为火花放电。 4、根据巴申定律，在某一Pd的值时，击穿电压存在极小值。 5、自然界中的雷电放电就是属于典型的超长间隙放电。 6、在极不均匀电场中，空气湿度增加，空气间隙击穿电压提高。 7、即使外界游离因素不存在，间隙放电仅依靠外电场作用即可继续进行的放电，称为自持放电。 8、交流高电压试验设备主要是指高电压试验变压器。 9、电磁波沿架空线路的传播速度为C或真空中的光速。 10、一般当雷电流过接地装置时，由于火花效应其冲击接地电阻小于工频接地电阻。 11、线路的雷击跳闸率包括雷击杆塔跳闸率和绕击跳闸率。 12、为了防止反击，要求改善避雷线的接地，适当加强绝缘，个别杆塔使用避雷器。 13、考虑电网的发展，消弧线圈通常处于过补偿运行方式。 14、导致铁磁谐振的原因是铁芯电感的饱和特性。 15、在发电厂、变电所进线上，设置进线段保护以限制流过避雷器的雷电流幅值和入侵波的陡度。 二、判断题（每小题2分共20分正确的在题后括号内打“×”错误的在题后打“√”） 1、气体状态决定于游离与去游离的大小。当去游离小于游离因素时最终导致气体击穿。（√） 2、游离主要发生在强电场区、高能量区；复合发生在低电场、低能量区。（√） 3、游离过程不利于绝缘；复合过程有利于绝缘。（√） 4、巴申定律说明提高气体压力可以提高气隙的击穿电压。（√） 5、空气的湿度增大时，沿面闪络电压提高。（×） 6、电气设备的绝缘受潮后易发生电击穿。（×） 7、输电线路上的感应雷过电压极性与雷电流极性相同。（×） 8、避雷器不仅能防护直击雷过电压，也能防护感应雷过电压。（√） 9、．带并联电阻的断路器可以限制切除空载线路引起的过电压。（√） 10、输电线路波阻抗的大小与线路的长度成正比。（×） 三、选择题（在每个小题的四个备选答案中，按要求选取一个正确答案，并将正确答案的序号填在题后括号内。每小题1分共15分） 1、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 2、SF6气体具有较高绝缘强度的主要原因之一是（ D ）。 A．无色无味性B．不燃性C．无腐蚀性D．电负性 3、在极不均匀电场中，正极性击穿电压比负极性击穿电压（ A ）。 A.．小B．大C．相等D．不确定 4、减少绝缘介质的介电常数可以（ B ）电缆中电磁波的传播速度。 A．降低B．提高C．不改变D．不一定 5、避雷器到变压器的最大允许距离（ A ）。
第一章作业 1-1解释下列术语 （1）气体中的自持放电；（2）电负性气体； （3）放电时延；（4）50%冲击放电电压；（5）爬电比距。 答：（1）气体中的自持放电：当外加电场足够强时，即使除去外界电离因子，气体中的放电仍然能够维持的现象； （2）电负性气体：电子与某些气体分子碰撞时易于产生负离子，这样的气体分子组成的气体称为电负性气体； （3）放电时延：能引起电子崩并最终导致间隙击穿的电子称为有效电子，从电压上升到静态击穿电压开始到出现第一个有效电子所需的时间称为统计时延，出现有效电子到间隙击穿所需的时间称为放电形成时延，二者之和称为放电时延； （4）50%冲击放电电压：使间隙击穿概率为50%的冲击电压，也称为50%冲击击穿电压； （5）爬电比距：爬电距离指两电极间的沿面最短距离，其与所加电压的比值称为爬电比距，表示外绝缘的绝缘水平，单位cm/kV。
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：汤逊理论认为电子碰撞电离是气体放电的主要原因，二次电子来源于正离子撞击阴极使阴极表面逸出电子，逸出电子是维持气体放电的必要条件。所逸出的电子能否接替起始电子的作用是自持放电的判据。流注理论认为形成流注的必要条件是电子崩发展到足够的程度后，电子崩中的空间电荷足以使原电场明显畸，流注理论认为二次电子的主要来源是空间的光电离。 汤逊理论的适用范围是短间隙、低气压气隙的放电；流注理论适用于高气压、长间隙电场气隙放电。 1-3在一极间距离为1cm的均匀电场电场气隙中，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目。 解：到达阳极的电子崩中的电子数目为 n a= eαd= e11?1=59874
《高电压工程》习题答案 第一章 1. 解释绝缘电阻、吸收比、泄漏电流、tan δ的基本概念。为什 么可以用这些参数表征绝缘介质的特性? 绝缘电阻：电介质的电阻率很大，只有很小的泄漏电流（一般以 μA 计）流过电介质，对应的电阻很大，称为绝缘电阻。绝缘电阻是 电气设备和电气线路最基本的绝缘指标。绝缘电阻值的大小常能灵敏 的反映绝缘情况，能有效地发现设备局部或整体受潮和脏污，以及绝 缘击穿和严重过热老化等缺陷。 吸收比：吸收比K 定义为加上直流电压后60s 与15s 时的绝缘电阻值之比。即s s R R K 1560=。若绝缘良好，比值相差较大；若绝缘裂化、受潮或有缺陷，比值接近于1，因此绝缘实验中可以根据吸收比K 的 大小来判断绝缘性能的好坏。 泄漏电流：流过电介质绝缘电阻的纯阻性电流，不随时间变化， 称为泄漏电流。泄漏电流实际上就是电气线路或设备在没有故障和施加电压的作用下，流经绝缘部分的电流，因此，它是衡量电器绝缘性 好坏的重要标志之一。 tan δ ：介质损耗因数是在交流电压作用下，电介质中电流的有 功分量与无功分量的比值。即C R I I = δtan 。tan δ是反映绝缘介质损耗大小的特征参数。
2. 为什么一些电容量较大的设备如电容器、电力电缆等经过直流高压实验后，要用接地棒将其两极间短路放电长达5-10min? 因为容型设备的储存电荷较多，放电实质是一个RC电路，等效的公式为U（1-e T），其中时间常数T=R*C ，电容越大，放电的时间越长。为了操作安全以及不影响下一次试验结果，因此要求电容要充分放电至安全程度，时间长达5-10min。 3. 试比较气体、液体、固体电介质的击穿场强大小及绝缘恢复特性。 固体电介质击穿场强最大，液体电介质次之，气体电介质最小；气体电介质和液体电介质属于自恢复绝缘，固体电介质属于非自恢复绝缘。 4. 何谓电介质的吸收现象?用电介质极化、电导过程的等值电路说明出现此现象的原因。为什么可以说绝缘电阻是电介质上所加直流电压与流过电介质的稳定体积泄漏电流之比? （1）一固体电介质加上直流电压U，如图1-1a所示观察开关S1合上之后流过介质电流i的变化情况。电流从大到小随时间衰减，最终稳定于某一数值，此现象称为“吸收现象”。如图1-1b所示。 图1-1 直流电压下流过电介质的电流
考点5：电力系统防雷保护 5.1 输电线路的感应雷过电压 一、雷击线路附近大地时，线路上的感应雷过电压 1、先导 在导线轴线方向上的电场强度X E 将导线两端与雷云电荷异号的正电荷，吸引到最靠近先导通道的一段导线上，成为束缚电荷。导线上的负电荷则被排斥而向两侧运动，经线路泄露电导和系统中性点进入大地。 导线上电流很小，忽略线路工作电压，导线电位仍保持的电位。正束缚电荷产生的电场在导线高度处被电导中负电荷产生的电场所抵消。 2、主放电 先导通道中的负电荷自下而上被迅速中和，相应的电场被迅速减弱，使导线上正束缚电荷迅速释放，形成电压波向两侧传播，形成的过电压称为感应过电压的静电分量。 与此同时，由于先导通道中雷电流所产生的磁场变化而引起的感应称为感应过电压的电磁分量。 （1）当雷击点离开线路的距离s>65m 时， )(25d L KV S h I u g ??≈ 其中L I ：雷电流峰值（KA）； d h ：导线平均高度（m）； S：为雷击点离线路的距离。 感应过电压峰值一般最大可达300～400KV，这会引起35KV 及以下钢筋混凝土杆线路绝缘闪络。 （2）加避雷线 由于屏蔽作用，感应过电压下降，导线上的感应过电压为 )k 1(U U gd , gd -= 因此，避雷线离导线越近，耦合系数k 越大，U 感应越小。
二、雷击线路杆塔时，导线上的感应过电压 无避雷线d ah =gd U 有避雷线)1(U gd ,k ah d -= 与直击雷相比，感应过电压的特点： 1、 极性与雷云电荷相反，一般为正极性。 2、 在三相导线上同时出现，不会直接产生相间过电压。 3、 波形较缓和，波前几微秒到几十微秒，波长可达数百微秒。 5.2 输电线路的直击雷过电压和耐雷水平 一、雷击杆塔顶部 1．塔顶电位 塔顶电流i gt <雷电流L i ，即 L i i β=gt 雷电流到达峰值时，塔顶电压有最大值 6.2(ch L R U gt L td I +=β 其中β为分流系数，设雷电流具有斜角波前，at i =，则t L R L L b i b t ++=11 β，t 取T/2，（T 1波前时间2.6us） 2．导线电位和线路绝缘上的电位 当塔顶电位为td U 时，在塔顶的避雷线也有同样的电位，导线上产生的耦合电压为td kU ，由于通道电磁场的作用，导线上有感应过电压)1(a k h d -, 此电压与塔顶电位极性相反，所以导线电位的幅值d U 为 )1(a U U td k h k d d --= 作用在线路绝缘上的总电压
第一章 1—1 气体中带电质点是通过游离过程产生的。游离是中性原子获得足够的能量(称游离能)后成为正、负带电粒子的过程。根据游离能形式的不同，气体中带电质点的产生有四种不同方式： 1.碰撞游离方式在这种方式下，游离能为与中性原子(分子)碰撞瞬时带电粒子所具有的动能。虽然正、负带电粒子都有可能与中性原子(分子)发生碰撞，但引起气体发生碰撞游离而产生正、负带电质点的主要是自由电子而不是正、负离子。 2.光游离方式在这种方式下，游离能为光能。由于游离能需达到一定的数值，因此引起光游离的光主要是各种高能射线而非可见光。 3.热游离方式在这种方式下，游离能为气体分子的内能。由于内能与绝对温度成正比，因此只有温度足够高时才能引起热游离。 4.金属表面游离方式严格地讲，应称为金属电极表面逸出电子，因这种游离的结果在气体中只得到带负电的自由电子。使电子从金属电极表面逸出的能量可以是各种形式的能。 气体中带电质点消失的方式有三种： 1.扩散带电质点从浓度大的区域向浓度小的区域运动而造成原区域中带电质点的消失，扩散是一种自然规律。 2.复合复合是正、负带电质点相互结合后成为中性原子(分子)的过程。复合是游离的逆过程，因此在复合过程中要释放能量，一般为光能。 、水蒸汽)分子易吸附气体中的自由 3.电子被吸附这主要是某些气体(如SF 6 电子成为负离子，从而使气体中自由电子(负的带电质点)消失。 1—2 自持放电是指仅依靠自身电场的作用而不需要外界游离因素来维持的放电。外界游离因素是指在无电场作用下使气体中产生少量带电质点的各种游离因素，如宇宙射线。讨论气体放电电压、击穿电压时，都指放电已达到自持放电阶段。 汤生放电理论的自持放电条件用公式表达时为 γ(eαs-1)=1 此公式表明：由于气体中正离子在电场作用下向阴极运动，撞击阴极，此时已起码撞出一个自由电子(即从金属电极表面逸出)。这样，即便去掉外界游离因素，仍有引起碰撞游离所需的起始有效电子，从而能使放电达到自持阶段。 1—3 汤生放电理论与流注放电理论都认为放电始于起始有效电子通过碰撞游离形成电子崩,但对之后放电发展到自持放电阶段过程的解释是不同的。汤生放电理论认为通过正离子撞击阴极，不断从阴极金属表面逸出自由电子来弥补引起电子碰撞游离所需的有效电子。而流注放电理论则认为形成电子崩后，由于正、负空间电荷对电场的畸变作用导致正、负空间电荷的复合，复合过程所释放的光能又引起光游离，光游离结果所得到的自由电子又引起新的碰撞游离，形成新的电子崩且汇合到最初电子崩中构成流注通道，而一旦形成流注，放电就可自己维持。因此汤生放电理论与流注放电理论最根本的区别在于对放电达到自持阶段过程的解释不同，或自持放电的条件不同。 汤生放电理论适合于解释低气压、短间隙均匀电场中的气体放电过程和现象，而流注理论适合于大气压下，非短间隙均匀电场中的气体放电过程和现象。
高电压工程第二版答案1到11章25 -------------------------------------------------------------------------------- 1-1答：汤逊理论的核心是：①电离的主要因素是空；1-2答：自持放电的条件是式（1-9），物理意义；1-3答：均匀场放电特点：再均匀电场中，气体间隙；1-4答：由大到小的排列顺序为：板—板，负极性棒；1-5答：冲击特点见P23：①当冲击电压很低时；1-6答：伏秒特性的绘制方法见P24，其意义在于；1-7答：（1）工频电压作用下的特点：见P19—；1-8答：影 1-1答：汤逊理论的核心是：①电离的主要因素是空间碰撞电离。②正离子碰撞阴极导致的表面电离是自持放电的必要条件。汤逊理论是在气压较低，Pd值较小的条件下的放电基础上建立起来的，因此这一理论可以较好地解释低气压，短间隙中的放电现象，对于高气压，长间隙的放电现象无法解释（四个方面大家可以看课本P9）。流注理论认为：。。。（P11最下面），该理论适用于高气压长间隙的放电现象的解释。 1-2答：自持放电的条件是式（1-9），物理意义为：当一个电子从阴极发出向阳及运动的过程中，发生碰撞电离，产生正离子，在正离子到达阳极后，碰撞阴极再次产生电子，只有当产生的电子比上一次多的时候才会形成电子崩，进而出现自持放电现象。因此该式为自持放电的条件。 1-3答：均匀场放电特点：再均匀电场中，气体间隙内的流注一旦形成，放电将达到自持的成都，间隙就被击穿；极不均匀场放电特点：P13下侧。 1-4答：由大到小的排列顺序为：板—板，负极性棒—板，棒--棒，正极性棒—板。其中板--板之间相当于均匀电场，因此其击穿电压最高，其余三个的原因见P20图1-20以及上面的解析。 1-5答：冲击特点见P23：①当冲击电压很低时。。。②随着电压的升高。。。③随着电压继续升高。。。④最后。。。用50%冲击击穿电压或伏秒特性来表示击穿特性，但是工程上为方便起见，通常用平均伏秒特性或者50％伏秒特性来表示气体间隙的冲击穿特性。 1-6答：伏秒特性的绘制方法见P24，其意义在于（P23最下面）并且通过伏秒特性，可以进一步对保护间隙进行改进设计，从而更好地保护电气设备的绝缘。 1-7答：（1）工频电压作用下的特点：见P19—P20，包括均匀场，稍不均匀场，极不均匀场的放电特点。（2）雷电冲击电压作用下的特点：同1-5题。（3）操作冲击电压作用下的特点：P25第二段：研究表明。。。。正极性操作冲击电压击穿电压较负极性下要低得多。 1-8答：影响气体间隙击穿的主要因素为气体间隙中的电场分布，施加电压的波形，气体的种类和状态等. 1-9答：提高间隙击穿电压的措施：一,改善电场的分布：①②③二，削弱活抑制电离过程①②③具体内容见P28。
单选题 某架空线路的电容为0.01μF/km，电感为0.9mH/km，这该架空线的波阻抗为（）。 收藏 A. 400 B. 300 C. 500 D. 200 回答错误!正确答案： A 空载线路自动重合闸，产生的过电压最大值为电源电压的（）倍。 收藏 A. 3 B. 1 C. 4 D. 2
线路末端开路，则电压反射系数为（）。 收藏 A. 1/2 B. C. 1 D. -1 回答错误!正确答案：C 不均匀的绝缘试品,如果绝缘受潮,则吸收比K将（）。收藏 A. 远小于1 B. 不宜确定 C. 远大于1 D. 约等于1
我国标准对雷暴日等于40天的地区，取地面落雷密度为（）。收藏 A. 0.09 B. 0.05 C. 0.11 D. 0.07 回答错误!正确答案：D 对于线路的冲击电晕，下列说法不正确的是（）。 收藏 A. 冲击电晕使线路间耦合系数减小 B. 不易确定 C. 冲击电晕使线路得波阻抗减小 D. 冲击电晕使线路得波速度降低
为防止避雷针对构架发生反击，它们空气间距离应（）。收藏 A. ≥5m B. ≤5m C. ≥3m D. ≤3m 回答错误!正确答案： A 下列表述中，对波阻抗描述不正确的是（）。 收藏 A. 波阻抗的大小与线路的几何尺寸有关 B. 线路越长，波阻抗越大 C. 波阻抗是前行波电压与前行波电流之比 D. 波阻抗与线路的单位长度电感和电容有关
我国有关规程建议雷道波阻抗取（）。 收藏 A. 300Ω B. 500Ω C. 400Ω D. 50Ω 回答错误!正确答案： A 星形接法中性点不接地的三相变压器，当冲击电压波仅沿一相入侵时，绕组中性点的最大电位可达入侵波幅值的（）。 收藏 A. 2 B. 2/3 C. 4/3 D. 1
第一章
?1-1解释下列术语 （1）气体中的自持放电；（2）电负性气体； （3）放电时延；（4）50%冲击放电电压；（5）爬电比距。 答：（1）气体中的自持放电：当外加电场足够强时，即使除去外界电离因子，气体中的放电仍然能够维持的现象； （2）电负性气体：电子与某些气体分子碰撞时易于产生负离子，这样的气体分子组成的气体称为电负性气体； （3）放电时延：能引起电子崩并最终导致间隙击穿的电子称为有效电子，从电压上升到静态击穿电压开始到出现第一个有效电子所需的时间称为统计时延，出现有效电子到间隙击穿所需的时间称为放电形成时延，二者之和称为放电时延； （4）50%冲击放电电压：使间隙击穿概率为50%的冲击电压，也称为50%冲击击穿电压； （5）爬电比距：爬电距离指两电极间的沿面最短距离，其与所加电压的比值称为爬电比距，表示外绝缘的绝缘水平，单位cm/kV。
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：汤逊理论认为电子碰撞电离是气体放电的主要原因，二次电子来源于正离子撞击阴极使阴极表面逸出电子，逸出电子是维持气体放电的必要条件。所逸出的电子能否接替起始电子的作用是自持放电的判据。流注理论认为形成流注的必要条件是电子崩发展到足够的程度后，电子崩中的空间电荷足以使原电场明显畸，流注理论认为二次电子的主要来源是空间的光电离。 汤逊理论的适用范围是短间隙、低气压气隙的放电；流注理论适用于高气压、长间隙电场气隙放电。 1-3在一极间距离为1cm的均匀电场电场气隙中，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目。 解：到达阳极的电子崩中的电子数目为 n a= eαd= e11?1=59874 答：到达阳极的电子崩中的电子数目为59874个。
第一章作
?1-1解释下列术语 （1）气体中的自持放电；（2）电负性气体； （3）放电时延；（4）50%冲击放电电压；（5）爬电比距。 答：（1）气体中的自持放电：当外加电场足够强时，即使除去外界电离因子，气体中的放电仍然能够维持的现象； （2）电负性气体：电子与某些气体分子碰撞时易于产生负离子，这样的气体分子组成的气体称为电负性气体； （3）放电时延：能引起电子崩并最终导致间隙击穿的电子称为有效电子，从电压上升到静态击穿电压开始到出现第一个有效电子所需的时间称为统计时延，出现有效电子到间隙击穿所需的时间称为放电形成时延，二者之和称为放电时延； （4）50%冲击放电电压：使间隙击穿概率为50%的冲击电压，也称为50%冲击击穿电压； （5）爬电比距：爬电距离指两电极间的沿面最短距离，其与所加电压的比值称为爬电比距，表示外绝缘的绝缘水平，单位cm/kV。
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：汤逊理论认为电子碰撞电离是气体放电的主要原因，二次电子来源于正离子撞击阴极使阴极表面逸出电子，逸出电子是维持气体放电的必要条件。所逸出的电子能否接替起始电子的作用是自持放电的判据。流注理论认为形成流注的必要条件是电子崩发展到足够的程度后，电子崩中的空间电荷足以使原电场明显畸，流注理论认为二次电子的主要来源是空间的光电离。 汤逊理论的适用范围是短间隙、低气压气隙的放电；流注理论适用于高气压、长间隙电场气隙放电。 1-3在一极间距离为1cm的均匀电场电场气隙中，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目。 解：到达阳极的电子崩中的电子数目为 n a? e?d? e11?1?59874 答：到达阳极的电子崩中的电子数目为59874个。
高电压技术各章知识点 第一篇电介质的电气强度 第1章气体的绝缘特性与介质的电气强度 1、气体中带电质点产生的方式热电离、光电离、 碰撞电离、表面电离 2、气体中带电质点消失的方式流入电极、逸出气 体空间、复合 3、电子崩与汤逊理论电子崩的形成、汤逊理论的 基本过程及适用范围 4、巴申定律及其适用范围 击穿电压与气体相对密度和极间距离乘积之间的关系。两者乘积大于0.26cm时,不再适用 5、流注理论 考虑了空间电荷对原有电场的影响和空间光电离的作用，适用两者乘积大于0.26cm 时的情况 6、均匀电场与不均匀电场的划分以最大场强与 平均场强之比来划分。 7、极不均匀电场中的电晕放电电晕放电的过 程、起始场强、放电的极性效应 8、冲击电压作用下气隙的击穿特性雷电和操作 过电压波的波形冲击电压作用下的放电延时与 伏秒特性50%击穿电压的概念 9、电场形式对放电电压的影响均匀电场无极性 效应、各类电压形式放电电压基本相同、分散性 小极不均匀电场中极间距离为主要影响因素、极 性效应明显。 10、电压波形对放电电压的影响电压波形对均匀 和稍不均匀电场影响不大对极不均匀电场影响 相当大完全对称的极不均匀场：棒棒间隙极 大不对称的极不均匀场：棒板间隙 11、 11、气体的状态对放电电压的影响湿度、密度、海拔高度的 影响 12、气体的性质对放电电压的影响在间隙中加入高电强度气 体,可大大提高击穿电压，主要指一些含卤族元素的强电负 性气体，如SF6 13、提高气体放电电压的措施 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 用高真空高电气强度气体SF6 的采用
1-1气体放电过程中产生带电质点最重要的方式是什么，为什么？ 答: 碰撞电离是气体放电过程中产生带电质点最重要的方式。 这是因为电子体积小，其自由行程(两次碰撞间质点经过的距离)比离子大得多，所以在电场中获得的动能比离子大得多。其次．由于电子的质量远小于原子或分子，因此当电子的动能不足以使中性质点电离时，电子会遭到弹射而几乎不损失其动能；而离子因其质量与被碰撞的中性质点相近，每次碰撞都会使其速度减小，影响其动能的积累。 1-2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过程，电子总数增至d eα个。假设每次电离撞出一个正离子，故电极空间共有（d eα－1）个正离子。这些正离子在电场作用下向阴极运动，并撞击阴极．按照系数γ的定义，此（d eα－1） eα－1）个正离子在到达阴极表面时可撞出γ（d 个新电子，则(d eα-1)个正离子撞击阴极表面时，至少能从阴极表面释放出一个有效电子，以弥补原来那个产生电子崩并进入阳极的电子，则放电达到自持放电。即汤逊理论的自持放电条件可表达为r(d eα＝1。 eα-1)=1或γd 1-3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？ 答:（1）当棒具有正极性时，间隙中出现的电子向棒运动，进入强电场区，开始引起电离现象而形成电子崩。随着电压的逐渐上升，到放电达到自持、爆发电晕之前，在间隙中形成相当多的电子崩。当电子崩达到棒极后，其中的电子就进入棒极，而正离子仍留在空间，相对来说缓慢地向板极移动。于是在棒极附近，积聚起正空间电荷，从而减少了紧贴棒极附近的电场，而略为加强了外部空间的电场。这样，棒极附近的电场被削弱，难以造成流柱，这就使得自持放电也即电晕放电难以形成。 （2）当棒具有负极性时，阴极表面形成的电子立即进入强电场区，造成电子崩。当电子崩中的电子离开强电场区后，电子就不再能引起电离，而以越来越慢的速度向阳极运动。一部份电子直接消失于阳极，其余的可为氧原子所吸附形
第8章 习题 8.1 直流电源合闸于L-C 电路，电容C 上电压会比电源高吗？ 为什么？如果电源是交流，电 容C 上电压会发生什么变化，它与哪些因素有关？ 解： 1）直流电源合闸于L-C 电路，电容C 上电压会比电源高。因为，如图所示 C 假定一个无穷大直流电源对集中参数的电感、电容充电，且t=0-，i=0, u c =0。 在t=0时合闸：()()()()dt t i C dt t di L t u t u E c L ?+=+=1 ，即()()E t u dt t u d LC c c =+2 2，解为()()01cos c u t E t ω=- ，0ω= ，可见电容C 上的电压可达到2E 。 也可以这样理解，当电容上电压为E 时，回路中电流达最大值，电感中电流不能突变，继续给电容充电，使得电容上电压达到2E 。 2）如果电源是交流，在15-16个周波后，暂态分量可认为已衰减至零，电容电压的幅值为 2 022 0C U E ωωω =-，0ω为回路的自振角频率。此时电容电压与回路自振角频率和电源频率有关，可见电容上电压在非常大的范围内变化。 8.2 什么是导线的波速、波阻抗？分布参数的波阻抗的物理意义与集中参数电路中的电阻有何不同？ 解：波阻抗：在无损均匀导线中，某点的正、反方向电压波与电流波的比值是一个常数Z ，该常数具有电阻的量纲Ω，称为导线的波阻抗。 波速：平面电磁波在导线中的传播速度，0 01C L ±=ν，波速与导线周围介质有关，与导 线的几何尺寸及悬挂高度无关。 波阻抗虽然与电阻具有相同的量纲，而且从公式上也表示导线上电压波与电流波的比值，但两者的物理含义是不同的： 1) 波阻抗表示只有一个方向的电压波和电流波的比值，其大小只决定于导线单位长度的电
高电压工程课后答案 1.1空气作为绝缘的优缺点如何？ 答：优点：空气从大气中取得，制取方便，廉价，简易，具有较强的自恢复能力。缺点：空气比重较大，摩擦损失大，导热散热能力差。空气污染大，易使绝缘物脏污，且空气是助燃物当仿生电流时，易烧毁绝缘，电晕放电时有臭氧生成，对绝缘有破坏作用。 1.2为什么碰撞电离主要是由电子而不是离子引起？ 答：由于电子质量极小，在和气体分子发生弹性碰撞时，几乎不损失动能，从而在电场中继续积累动能，此外，一旦和分子碰撞，无论电离与否均将损失动能，和电子相比，离子积累足够造成碰撞电离能量的可能性很小。 1.5负离子怎样形成，对气体放电有何作用？ 答：在气体放电过程中，有时电子和气体分子碰撞，非但没有电离出新电子，碰撞电子反而别分子吸附形成了负离子，离子的电离能力不如电子，电子为分子俘获而形成负离子后电离能力大减，因此在气体放电过程中，负离子的形成起着阻碍放电的作用。 1.7非自持放电和自持放电主要差别是什么？ 答：非自持放电必须要有光照，且外施电压要小于击穿电压，自持放电是一种不依赖外界电离条件，仅由外施电压作用即可维持的一种气体放电。 1.13电晕会产生哪些效应，工程上常用哪些防晕措施？ 答：电晕放电时能够听到嘶嘶声，还可以看到导线周围有紫色晕光，会产生热效应，放出电流，也会产生化学反应，造成臭氧。 工程上常用消除电晕的方法是改进电极的形状，增大电极的曲率半径。 1.14比较长间隙放电击穿过程与短间隙放电放电击穿过程各有什么主要特点？ 答：长时间放电分为先导放电和主放电两个阶段，在先导放电阶段中包括电子崩和流注的形成和发展过程，短间隙的放电没有先导放电阶段，只分为电子崩流注和主放电阶段。 2.1雷电放电可分为那几个主要阶段？ 答：主要分为先导放电过程，主放电过程，余光放电过程。 2.4气隙常见伏秒特性是怎样制定的？如何应用伏秒特性？ 答：制定的前提条件是①同一间隙②同一波形电压③上升电压幅值。当电压较低时击穿发生在波尾，取击穿时刻t1作垂线与此时峰值电压横轴的交点为1，当电压升高时，击穿也发生在峰值，取击穿时刻的值t2作垂线与此时峰值电压横轴的交点为2，当电压进一步升高时，击穿发生在波前，取此时击穿时刻t3作垂线与击穿电压交点为3，连接123 应用：伏秒特性对于比较不同设备绝缘的冲击击穿特性有重要意义，如果一个电压同时作用于两个并联气隙s1和s2上，若某一个气隙先击穿了，则电压被短接截断，另一个气隙就不会击穿。 2.7为什么高真空和高压力都能提高间隙的击穿电压？简述各自运用的局限性？ 答：在高气压条件下，气压增加会使气体密度增大，电子的自由行程缩短，削弱电离工程从而提高击穿电压，但高气压适用于均匀电场的条件下而且要改进电极形状，点击应仔细加工光洁，气体要过滤，滤去尘埃和水分 在高真空条件下虽然电子的自由行程变得很大，但间隙中已无气体分子可供碰撞，故电离过程无从发展，从而可以显著提高间隙的击穿电压，但是在电气设备中气固液等几种绝缘材料往往并存，而固体液体绝缘材料在高真空下会逐渐释放出气体，因此在电气设备中只有在真空断路器等特殊场合下才采用高真空作为绝缘。 2.8什么是细线效应？
第一章作业 ?1-1解释下列术语 （1）气体中的自持放电；（2）电负性气体； （3）放电时延；（4）50%冲击放电电压；（5）爬电比距。 答：（1）气体中的自持放电：当外加电场足够强时，即使除去外界电离因子，气体中的放电仍然能够维持的现象； （2）电负性气体：电子与某些气体分子碰撞时易于产生负离子，这样的气体分子组成的气体称为电负性气体； （3）放电时延：能引起电子崩并最终导致间隙击穿的电子称为有效电子，从电压上升到静态击穿电压开始到出现第一个有效电子所需的时间称为统计时延，出现有效电子到间隙击穿所需的时间称为放电形成时延，二者之和称为放电时延； （4）50%冲击放电电压：使间隙击穿概率为50%的冲击电压，也称为50%冲击击穿电压； （5）爬电比距：爬电距离指两电极间的沿面最短距离，其与所加电压的比值称为爬电比距，表示外绝缘的绝缘水平，单位cm/kV。
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：汤逊理论认为电子碰撞电离是气体放电的主要原因，二次电子来源于正离子撞击阴极使阴极表面逸出电子，逸出电子是维持气体放电的必要条件。所逸出的电子能否接替起始电子的作用是自持放电的判据。流注理论认为形成流注的必要条件是电子崩发展到足够的程度后，电子崩中的空间电荷足以使原电场明显畸，流注理论认为二次电子的主要来源是空间的光电离。 汤逊理论的适用范围是短间隙、低气压气隙的放电；流注理论适用于高气压、长间隙电场气隙放电。 1-3在一极间距离为1cm的均匀电场电场气隙中，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目。 解：到达阳极的电子崩中的电子数目为 n a= eαd= e11?1=59874 答：到达阳极的电子崩中的电子数目为59874个。
考点1：电介质的电气特性及放电理论 （一）气体电介质的击穿过程 气体放电可以分非自持放电和自持放电两种。20世纪Townsend在均匀电场，低气压，短间隙的条件下进行了放电试验，提出了比较系统的理论和计算公式，解释了整个间隙的放电过程和击穿条件。 1、汤逊放电理论的适用范围： 汤逊理论的核心是： (1)电离的主要因素是电子的空间碰撞电离和正离子碰撞阴极产生表面电离； (2)自持放电是气体间隙击穿的必要条件。 汤逊理论是在低气压、Pd值较小的条件下进行的放电实验的基础上建立起来的，这一放电理论能较好的解释低气压短间隙中的放电现象。因此，汤逊理论的适用范围是低气压短间隙(Pd<26 66kPa.cm)。在高气压、长气隙中的放电现象 无法用汤逊理论加以解释，两者间的主要差异表现在以下几方面： (1) 放电外形根据汤逊理论，气体放电应在整个间隙中均匀连续地发展。 低气压下气体放电发光区确实占据了整个间隙空间，如辉光放电。但在大气压下气体击穿时出现的却是带有分支的明亮细通道。 (2) 放电时间根据汤逊理论，闻隙完成击穿，需要好几次循环：形成电子崩，正离子到达阴极产生二次电子，又形成更多的电子崩。完成击穿需要一定的时间。但实测到的在大气压下气体的放电时间要短得多。 (3) 击穿电压当Pd值较小时，根据汤逊自持放电条件计算的击穿电压与实测值比较一致；但当Pd值很大时，击穿电压计算值与实测值有很大出入。 (4) 阴极材料的影响根据汤逊理论，阴极材料的性质在击穿过程中应起一定作用。实验表明，低气压下阴极材料对击穿电压有一定影响，但大气压下空气中实测到的击穿电压却与阴极材料无关。
由此可见汤逊理论只适用于一定的Pd范围，当Pd>26 66kPa. cm后，击穿过程就将发生改变，不能用汤逊理论来解释了。 2、流注理论 利用流注理论可以很好地解释高气压、长间隙情况下出现的一系列放电现象。 (1) 放电外形 流注通道电流密度很大，电导很大，故其中电场强度很小。 因此流注出现后，将减弱其周围空间内的电场，加强了流注前方的电场，并且这一作用伴随着其向前发展而更为增强。因而电子崩形成流注后，当某个流注由于偶然原因发展更快时，它就将抑制其它流注的形成和发展，这种作用随着流注向； 前推进将越来越强，开始时流注很短可能有三个，随后减为两个，最后只剩下一个流注贯通整个间隙了，所以放电是具有通道形式的。 (2) 放电时间 根据流注理论，二次电子崩的起始电子由光电离形成，而光子的速度远比电子的大，二次电子崩又是在加强了的电场中，所以流注发展更迅速，击穿时间比由汤逊理论推算的小的多。 (3) 阴极材料的影响 根据流注理论，大气条件下气体放电的发展不是依靠芷离子使阴极表面电离形成的二次电子维持的，而是靠空间光电离产生电子维持的，故阴极材料对气体击穿电压没有影响。 在Pd值较小的情况下，起始电子不可能在穿越极间距离后完成足够多的碰撞电离次数，因而难 e≥108所要求的电子数，这样就不可能出现流注，放电的自持只能依靠阴极上的 过程。以聚积到ad 因此汤逊理论和流注理论适用于一定条件下的放电过程，不能用一种理论来取代另一种理论，它们互相补充，可以说明广阔的Pd范围内的放电现象。 ‘ 3、不均匀电场中气体的击穿 稍不均匀电场中放电达到自持条件时发生击穿现象，此时气隙中平均电场强度比均匀电场气隙的要小，因此在同样极间距离时稍不均匀场气隙的击穿电压比均匀气隙的要低，在极不均匀场气隙中自持放电条件即是电晕起始条件，由发生电晕至击穿的过程还必须增高电压才能完成。 极不均匀电场有如下特征： (1) 极不均匀电场的击穿电压比均匀电场低；
高电压工程课后答案 1.1 空气作为绝缘的优缺点如何？ 答：优点：空气从大气中取得，制取方便，廉价，简易，具有较强的自恢复能力。缺点： 空气比重较大，摩擦损失大，导热散热能力差。空气污染大，易使绝缘物脏污，且空气是助 燃物当仿生电流时，易烧毁绝缘，电晕放电时有臭氧生成，对绝缘有破坏作用。 1.2 为什么碰撞电离主要是由电子而不是离子引起？ 答：由于电子质量极小，在和气体分子发生弹性碰撞时，几乎不损失动能，从而在电场中 继续积累动能，此外，一旦和分子碰撞，无论电离与否均将损失动能，和电子相比，离子积 累足够造成碰撞电离能量的可能性很小。 1.5 负离子怎样形成，对气体放电有何作用？ 答： 在气体放电过程中，有时电子和气体分子碰撞，非但没有电离出新电子，碰撞电子反 而别分子吸附形成了负离子， 离子的电离能力不如电子， 电子为分子俘获而形成负离子后电 离能力大减，因此在气体放电过程中，负离子的形成起着阻碍放电的作用。 1.7 非自持放电和自持放电主要差别是什么？ 答： 非自持放电必须要有光照， 且外施电压要小于击穿电压， 自持放电是一种不依赖外界 电离条件，仅由外施电压作用即可维持的一种气体放电。 1.13 电晕会产生哪些效应，工程上常用哪些防晕措施？ 答： 电晕放电时能够听到嘶嘶声， 还可以看到导线周围有紫色晕光， 会产生热效应， 放出 电流，也会产生化学反应，造成臭氧。 工程上常用消除电晕的方法是改进电极的形状，增大电极的曲率半径。 1.14 比较长间隙放电击穿过程与短间隙放电放电击穿过程各有什么主要特点？ 答：长时间放电分为先导放电和主放电两个阶段， 在先导放电阶段中包括电子崩和流注的 形成和发展过程，短间隙的放电没有先导放电阶段，只分为电子崩流注和主放电阶段。 2.1 雷电放电可分为那几个主要阶段？ 答：主要分为先导放电过程，主放电过程，余光放电过程。 2.4 气隙常见伏秒特性是怎样制定的？如何应用伏秒特性？ 答：制定的前提条件是①同一间隙②同一波形电压③上升电压幅值。 当电压较低时击穿发 生在波尾，取击穿时刻 t1 作垂线与此时峰值电压横轴的交点为 1，当电压升高时，击穿也 发生在峰值，取击穿时刻的值 t2 作垂线与此时峰值电压横轴的交点为 2，当电压进一步升 高时，击穿发生在波前，取此时击穿时刻 t3 作垂线与击穿电压交点为 3，连接 123 应用：伏秒特性对于比较不同设备绝缘的冲击击穿特性有重要意义， 如果一个电压同时作用 于两个并联气隙 s1 和 s2 上，若某一个气隙先击穿了， 则电压被短接截断， 会击 穿。 2.7 为什么高真空和高压力都能提高间隙的击穿电压？简述各自运用的局限性？ 答：在 高气压条件下，气压增加会使气体密度增大，电子的自由行程缩短， 而提高击穿电压， 但高气压适用于均匀电场的条件下而且要改进电极形状， 光洁，气体要过滤，滤去尘埃和水分 在高真空条件下虽然电子的自由行程变得很大， 但间隙中已无气体分子可供碰 撞， 故电离过 程无从发展， 从而可以显著提高间隙的击穿电压， 但是在电气设备中气固液等几种绝缘材料 往往并存， 而固体液体绝缘材料在高真空下会逐渐释放出气体， 空断路 器等特殊场合下才采用高真空作为绝缘。 2.8 什么是细线效应？ 答；当导线直径很小时， 导线周围容易形成比较均匀的电晕层， 另一个气隙就不 削弱电离工程从 点击应仔细加工 因此在电气设备中只有在真 电压增加， 电晕层逐渐扩大，
高电压复习重点整理 一、汤逊理论和流注理论 1、具体内容 汤逊理论：汤逊理论实质就是电子崩理论。书P8-P11第二节至第三节 2、汤逊放电的实质是： 电子碰撞电离是气体放电的主要原因，二次电子来源于正离子撞击阴极使阴极表面逸出电子，逸出电子是维持气体放电的必要条件。所逸出的电子能否接替起始电子的作用是自持放电的判据。 3、流注理论（P13）认为：在初始阶段，气体放电以碰撞电离和电子崩的形式出现，但当电子崩发展到足够的程度后，电子崩中的空间电荷足以使原电场（外施电压在气隙中产生的电场）明显畸变，大大加强电子崩崩头和崩尾处的电场。另一方面，电子崩中电荷密度很大，所以复合过程频繁，放射出的光子在这部分强场区很容易成为引发新的空间光电离的辐射源，因此流注理论认为：二次电子的主要光源是空间的光电离。这时放电转入新的流注阶段。流注的特点是电离强度很大和传播速度很快，出现流注后，放电便获得独立继续发展的能力，而不再依赖外界电离因子的作用，可见这时出现流注的条件也是自持放电的条件。 4、应用条件 汤逊理论：应用于均匀电场，低气压，短气隙 流注理论：应用于均匀电场，高气压，长气隙 5、二者的区别与联系 相同点：都有电子崩的产生 不同点：流注的形成过程中有二次崩的形成、二次电离在气体击穿过程中起了重要作用。 二、极性效应(P18-20)产生的条件 在极不均匀电场中，放电一定从曲率半径较小的那个电极表面开始，与该电极极性无关。但后来的发展过程、气隙的电气强度、击穿电压等都与该电极的极性有密切的关系。极不均匀电场中的放电存在着明显的极性效应。（书上没说具体产生条件是什么，根据这段话理解我猜条件是极不均匀的电场中的放电吧。）三、标准雷电压雷电流波形