清华大学 高压电技术14
《高电压技术》课程标准
《高电压技术》课程标准一、课程说明二、课程定位本课程为“发电厂及电力系统”专业的一门职业拓展课程。
主要阐述了典型绝缘材料的电气特性、绝缘的预防性试验、雷电和防雷设备、雷电过电压的防护。
通过本课程的学习，使学生掌握常用电介质的电气性能，会做电气设备绝缘预防性试验，并能根据试验数据做出绝缘性能的初步判断；能理解过电压产生的原因，熟悉发电厂、变电站及线路的过电压保护装置的作用，能配置发电厂、变电站及线路的过电压保护装置。
三、设计思路安全用电课程根据电力企业的实际需求和从业岗位调研，与企业能工巧匠、技术主管一起，根据工作领域和岗位的任职要求，参照相关的职业资格标准，通过对从事安全工作的岗位进行分析，归纳出安全员工种岗位的工作任务，以岗位任务为培养导向，以安全员职业资格标准为培养目标。
四、课程培养目标完成本课程学习后能够获得的理论知识、专业能力、方法能力、社会能力。
1.专业能力（1）掌握高电压下气体、液体及固体绝缘介质的击穿特性；（2）掌握高电压技术试验的方法及测量结果；（3）掌握电力系统过电压产生的原因；（4）了解电力系统绝缘的配合；（5）能正确理解国际、行业及企业标准，并能根据标准要求进行高电压试验；（6）能阅读各种技术手册及规程。
（7）能结合现场实际情况，合理选择过电压防护设别，以保证电气从业人员、电网运行以及电气设备的安全性。
（8）能进行高电压电气设备的基本维护和检修2.方法能力（1）资料收集与整理能力；（2）一定的绘制与识图能力；（3）理论知识的运用能力；（4）一定抽象思维的能力；3.社会能力（1）通过课程学习，培养学生严谨求实的工作态度，爱岗敬业，对待工作和学习一丝不苟、精益求精的精神。
（2）具有较强的事业心和责任感，具有良好的心理素质和身体素质。
具有理论联系实际的良好学风，具有发现问题、分析问题和解决问题的能力，以及团结协作和互相沟通的能力。
（3）通过学习养成积极思考问题、自主学习和解决问题的习惯和能力；具备团队协作能力，吃苦耐劳、诚实守信的优秀品质。
重庆大学清华大学高电压技术习题
重庆大学清华大学高电压技术习题高电压技术课程习题第一章气体的绝缘强度1－1空气主要由氧和氮组成，其中氧分子（O2）的电离电位较低，为12.5V。
（1）若由电子碰撞使其电离，求电子的最小速度；（2）若由光子碰撞使其电离，求光子的最大波长，它属于哪种性质的射线；（3）若由气体分子自身的平均动能产生热电离，求气体的最低温度。
1－2气体放电的汤森德机理与流注机理主要的区别在哪里？它们各自的使用范围如何？1－3长气隙火花放电与短气隙火花放电的本质区别在哪里？形成先导过程的条件是什么？为什么长气隙击穿的平均场强远小于短气隙的？1－4正先导过程与负先导过程的发展机理有何区别？1－5雷电的破坏性是由哪几种效应造成的？各种效应与雷电的哪些参数有关？雷电的后续分量与第一分量在发展机理上和参数上有哪些不同？1－6为什么SF6气体绝缘大多只在较均匀的电场下应用？最经济适宜的压强范围是多少？1－7盘形悬式绝缘子在使用中的优缺点是什么？1－8超高压输电线路绝缘子上的保护金具有哪些功用？设计保护金具时应考虑什么问题？第二章液体、固体介质的绝缘强度2－1试比较电介质中各种极化的性质和特点？2－2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2－3电介质导电与金属导电的本质区别为什么？2－4正弦交变电场作用下，电介质的等效电路是什么？为什么测量高压电气设备的绝缘电阻时，需要按标准规范的时间下录取，并同时记录温度？2－5某些电容量较大的设备经直流高电压试验后，其接地放电时间要求长达5～10min，为什么？2－6试了解各国标准试油杯的结构，并比较和评价。
2－7高压电气设备在运行中发生绝缘破坏，从而引起跳闸或爆炸事故是很多的，请注意观察和分析原因。
第三章电气设备绝缘实验技术3－1总结比较各种检查性试验方法的功效（包括能检测出绝缘缺陷的种类、检测灵敏度、抗干扰能力等）。
3－2总结进行各种检查性试验时应注意的事项。
高电压技术
绪论学科地位本课程性质、任务和要求本课程内容教材及主要参考书课程导引一学科地位日本小崎正光教授把最高品质能量形态的电能有关知识和技术体系称为电气－电子工程学，它可理解为图示的三柱组成的体系：对高电压与绝缘技术可这样理解：电能与人类的生存、发展有密切关系，而高电压与绝缘技术是其中一个很重要的知识体系，它是支撑电能应用的一根有力的支柱。
高电压绝缘技术将抓住成为梦之能源的核聚变发电、超导应用、大陆间送电、直流系统、电能储藏、高性能蓄电池等大量课题进一步发展下去。
二本课程性质、任务和要求高电压技术是电工学科的一个重要分支，它主要研究高电压、强电场下各种电气物理问题。
本课程是一门重要的专业技术基础课，主要内容包括：高压电气绝缘高压电气试验电力系统过电压及其保护在电气工程及自动化工程中具有较强的理论性、实践性的应用价值。
通过本课程的学习，学生应达到以下要求：获得各种电介质的绝缘特性知识提高抗电强度的方法了解高电压试验设备原理、试验方法掌握波过程的基本理论具有分析计算供电系统中大气过电压、操作过电压的能力学会限制各种过电压的措施理解供电系统中绝缘配合的原则三本课程内容包括课堂、习题、实验三大部分四教材及主要参考教材：赵智大，高电压技术，中国电力出版社，1999参考书目小崎正光，高电压与绝缘技术，科学出版社，2001邱毓昌等，高电压工程，西安交大出版社，1995肖如泉，高电压试验工程，清华大学出版社，2001文远芳，高电压技术，华中科技大学出版社，2001张纬钹，何金良等，过电压防护与绝缘配合，2002五课程导引电能与电力系统电能是现代社会中最重要、最方便的能源。
电能具有许多优点，如：可以方便地转化为其他形式的能量。
如：机械能、热能、光能、化学能等；输送和分配易于实现；应用规模灵活。
动力系统、电力系统和电力网示意图如下图所示：图0-1 动力系统、电力系统和电力网示意图1890 英国出现从Deptford到伦敦长达45km的10kV输电线路1891 德国出现从Lauffen到法兰克福长达170km的15kV三相输电线路电力工业作为能源工业的主力而受到极大重视，在发达家的能源消费比例中，电能占一多半。
高电压技术
提高电压的效果
• 降低线路损耗 • 提高输送功率 • 提高输送距离 • 节省线路走廊
不同电压等级线损
不同电压等级传输能量曲线
高电压、 高电压、高场强下的特殊问题
绝缘问题 没有可靠的绝缘，高电压高场强甚至无法 没有可靠的绝缘， 实现。在一定的电压形式下 实现。在一定的电压形式下，必须选择合理的 电压形式 绝缘材料，设计合理的绝缘结构。 绝缘材料，设计合理的绝缘结构。 绝缘结构
教材：周泽存，高电压技术，中国电力出版社，2007 教材：周泽存，高电压技术，中国电力出版社，
参考书目： 参考书目： 文远芳，高电压技术，华中科技大学出版社 文远芳，高电压技术， 小崎正光，高电压与绝缘技术，科学出版社， 小崎正光，高电压与绝缘技术，科学出版社，2001 邱毓昌等，高电压工程，西安交大出版社， 邱毓昌等，高电压工程，西安交大出版社，1995 肖如泉，高电压试验工程，清华大学出版社， 肖如泉，高电压试验工程，清华大学出版社，2001 张纬钹，何金良等，过电压防护与绝缘配合， 张纬钹，何金良等，过电压防护与绝缘配合，2002
与高电压相对应的绝缘问题
绝缘的作用是将电位不相等的导体分开
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与高电压相对应的绝缘问题
绝缘是电气设备结构中的重要部分
与高电压相对应的绝缘问题
绝缘常是电气设备中的薄弱环节 美国东北部和加拿大东部大部分地区2003年 14日下 美国东北部和加拿大东部大部分地区2003年8月14日下 2003 午4时20分， 因纽约北部一座电厂设备遭雷击起火，造成 20分 因纽约北部一座电厂设备遭雷击起火， 大面积停电，波及到美国东部的纽约、底特律、克利夫兰、 大面积停电，波及到美国东部的纽约、底特律、克利夫兰、 托莱多和加拿大的多伦多、渥太华等大城市， 托莱多和加拿大的多伦多、渥太华等大城市，美国关闭了 纽约和俄亥俄等4个州的9个核电站， 纽约和俄亥俄等4个州的9个核电站，纽约和多伦多的地铁 全部瘫痪，通讯中断，地面交通拥堵严重， 全部瘫痪，通讯中断，地面交通拥堵严重，许多人回不了 家，只好露宿街头。由于正值夏季天气炎热用电高峰，造 只好露宿街头。由于正值夏季天气炎热用电高峰， 成极大不便和巨大损失， 恢复供电用了几天的时间， 成极大不便和巨大损失 ， 恢复供电用了几天的时间 ， 比 11”带来的损失和影响的面积大了许多。 “9.11”带来的损失和影响的面积大了许多。
高电压技术课后习题答案
高电压技术课后习题答案【篇一：高电压技术课后复习思考题答案】ss=txt>仅供参考第一章1.1、气体放电的汤逊理论与流注理论的主要区别在哪里？他们各自的适用范围如何？答：区别：①汤逊理论没有考虑到正离子对空间电场的畸变作用和光游离的影响②放电时间不同③阴极材料的性质在放电过程中所起的作用不同④放电形式不同范围：1.3、在不均匀电场中气体间隙放电的极性效应是什么？答：带电体为正极性时，电晕放电形成的电场削弱了带电体附近的电场，而增强了带电体远处的电场使击穿电压减小而电晕电压增大；带电体为负极性时，与正极性的相反，正负极性的带电体不同叫极性效应。
1.4、什么是电晕放电？它有何效应？试例举工程上所采用的各种防晕措施答：（1）在极不均匀场中，随着间隙上所加电压的升高，在高场强电极附近很小范围的电场足以使空气发生游离，而间隙中大部分曲域电场仍然很小。
在高场强电极附近很薄的一层空气中将具有自持放电条件，而放电仅局限在高场强电极周围很小范围内，整个间隙尚未被击穿。
这种放电现象称为电晕放电。
（2）引起能量损耗电磁干扰，产生臭氧、氮氧化物对气体中的固体介质及金属电极造成损伤或腐蚀（3）加大导线直径、使用分裂导线、光洁导线表面1.9、什么是气隙的伏秒特性？它是如何制作的？答：伏秒特性：工程上用气隙上出现的电压最大值与放电时间的关系来表征气隙在冲击电压下的击穿特性，称为气隙的伏秒特性。
制作方法：实验求得以间隙上曾经出现的电压峰值为纵坐标，以击穿时间为横坐标得伏秒特性上一点，升高电压击穿时间较少，电压甚高可以在波头击穿，此时又可记一点，当每级电压下只有一个击穿时间时，可绘出伏秒特性的一条曲线，但击穿时间具有分散性，所以得到的伏秒特性是以上下包络线为界的一个带状区域。
1.13、试小结各种提高气隙击穿电压的方法，并提出适用于何种条件？答：（1）改进电极形状，增大电极曲率半径，以改善电场分布，如变压器套管端部加球型屏蔽罩等；（2）空间电荷对原电场的畸变作用，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；（3）极不均匀场中屏障的作用，在极不均匀的气隙中放入薄片固体绝缘材料；（4）提高气体压力可以大大减小电子的自由行程长度，从而削弱和抑制游离过程；（5）采用高真空可以减弱气隙中的碰撞游离过程；（6）高电气强度气体sf6的采用。
高电压技术课件ppt
总结词
高电压技术经历了多个阶段，从最初的直流输 电到现代的特高压交流输电，其技术水平和应用范围 不断得到提升和拓展。未来，随着新能源、智能电网 等领域的快速发展，高电压技术将继续向更高电压等 级、更远距离输电、更高效节能等方向发展。同时， 随着科技的不断进步，高电压技术还将与其他领域的 技术进行交叉融合，产生更多的创新应用。
应急预案制定
制定详细的高电压安全事故应急预案，明确应急组织、救援程序 和救援措施。
应急演练和培训
定期进行应急演练和培训，提高工作人员应对高电压安全事故的能 力和意识。
及时救援和处理
一旦发生高电压安全事故，应迅速启动应急预案，采取有效措施进 行救援和处理，以减少人员伤亡和财产损失。
06 实践案例分析
高电压设备的绝缘测试与维护
绝缘测试
为了确保高电压设备的安全运行，必 须定期进行绝缘测试。常见的绝缘测 试方法包括耐压测试、介质损耗测试 、局部放电测试等。
维护与检修
高电压设备的运行过程中，应定期进 行维护和检修，及时发现和处理设备 存在的隐患和缺陷，保证设备的正常 运行。
高电压的电磁场与电磁屏蔽
高电压技术在电力系统中的作用
总结词
高电压技术在电力系统中的作用
详细描述
高电压技术在电力系统中扮演着至关重要的角色。通过高压输电，可以大幅度提高输电效率，降低线损，减少能 源浪费。同时，高电压也是电力系统稳定运行的重要保障，能够有效地解决电力供需矛盾，保障电力系统的安全 稳定运行。
高电压技术的发展历程与趋势
某地区高电压输电线路的设计与优化
总结词
考虑地理环境、气象条件、线路长度等 因素，采用先进的输电技术，优化设计 高电压输电线路。
VS
详细描述
清华大学高电压与绝缘技术情况简介
清华大学高电压与绝缘技术情况简介
电机工程与应用电子技术系
1、清华大学电机系概况 2、清华大学电机系教学体系与高电压工程教学
电机工程与应用电子技术系
1、清华大学电机系概况
电机工程与应用电子技术系
1932年秋建系，是清华大学最早成立的工科 院系之一。
首任系主任由工学院 院长顾毓琇教授兼任
第三次项目训练所选题目 比较油断路器、真空断路器及SF6断路器的
优缺点；
比较稳态电压测量和冲击电压测量的主要 特点
罗怡；杨芳；田立亭； 意大利中央电工试验所CESI近30年的 高气压空气绝缘特性与高压空气断路器
麻敏华
主要研究内容
的发展状况
田冀焕；莫逆；王新； 高燕
张怀晟；谷冰；王小哲； 徐斌
我国抽水蓄能的发展
电机工程与应用电子技术系
项目训练
电机工程与应用电子技术系
部分本科生高电压工程项目训练题目
姓名 龙彪、孟杰、肖伟、鲁
斌
谢乐；白岩； 陈均
第一次项目训练所选题目 我国交流输电电压等级的发展变化
我国电力行业的标准 是通过怎样的过程与组织制定的？
第二次项目训练所选题目 产生臭氧的几种主要方法及其优缺点
高压输电线的电晕损失是如何计算的？
电机工程与应用电子技术系
八十多年来，电机系不断开拓创新，不 断生长出新的学科方向。
1952年在电机系电讯组的 基础上发展出了清华大学无线 电电子学系，即现在的电子工 程系。
1958年在电机系自动学与 远动学教研组及运筹学教研组 的基础上发展出了清华大学自 动控制系，即苏州新加坡工业园采用20kV配电系统 的优缺点
GB311-83与GB311.1-1997简介
《高电压技术》教学大纲
《高电压技术》教学大纲一、课程基本信息（一级标题：4号、黑体；下同）课程编号：（正文：11号、宋体；下同）课程名称：高电压技术学时范围：48学时实验学时：4学时总学分: 2课程类别：专业课课程性质：限选课先行课程：电工学、电磁学、电力系统分析、发电厂电气部分适用专业（方向）：电气工程（电力系统及其自动化方向、配电自动化方向）责任单位：电气与信息学院二、课程性质、地位和任务高电压技术是电工学科的一个重要分支，它主要研究高电压、强电场下各种电气物理问题。
《高电压技术》课程是电气工程专业（包括电力系统及其自动化方向、配电自动化方向等）一门重要的专业技术课，是从事电力系统的专业人员必须掌握的专业知识。
本课程具有完整的理论体系，又是一门实践性很强的学科，对学生的基础理论、基本知识和实践经验、技能都有较好的培养和锻炼。
三、课程的内容及要求、教学重点与难点本课程的教学环节包括课堂讲授，实验，习题和考试。
通过上述基本教学步骤，使学生获得各种电介质的绝缘特性和提高抗电强度方法的知识；了解高电压试验设备原理、试验方法；掌握波过程的基本理论，具有分析计算供电系统中大气过电压、操作过电压的能力，学会限制各种过电压的措施，理解供电系统中绝缘配合的原则。
本课程包括三部分：第一部分：电介质的电气强度（1）主要教学内容：气体放电的基本物理过程、气体介质的电气强度、沿面放电、电介质的电气性能与液体和固体介质的电气特性。
（2）知识点与能力点要求：1）知识点：气体放电的基本概念（包括游离、放电、击穿、击穿电压、击穿场强、自持放电等）、三种间隙的气体放电理论（低气压、短间隙、均匀电场的汤逊理论、标准大气压下一般间隙的流注理论、长间隙的先导主放电理论）、气体放电的伏安特性、巴申特性曲线、伏秒特性曲线、电晕及极性效应、沿面放电的基本概念（包括沿面放电、闪络、闪络电压等）和沿面放电的形成、电介质的极化、电介质的电导、电介质的损耗、液体的放电理论及提高液体击穿电压的措施。
高电压技术习题与答案复试必备讲解
第一章 气体放电的基本物理过程一、选择题1)流注理论未考虑 ______ 的现象。
A .碰撞游离 B .表面游离 C .光游离 D .电荷畸变电场 2)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 3)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 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 ______ 。
A.碰撞游离B.光游离C.热游离D.表面游离5) _____ 绝缘子具有损坏后“自爆”的特性。
A.电工陶瓷B.钢化玻璃C.硅橡胶D.乙丙橡胶6) 以下哪个不是发生污闪最危险的气象条件？A.大雾B.毛毛雨C.凝露D.大雨7) 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/cm 。
A. <0.03B.>0.03~0.06C.>0.06~0.10D.>0.10~0.25 8) 以下哪种材料具有憎水性？A.硅橡胶B.电瓷C.玻璃 D 金属、填空题9)气体放电的主要形式： _____ 、 _______ 、 _____ 、 _____ 、 ______ 10)根据巴申定律，在某一 PS 值下，击穿电压存在 _____ 值。
11)在极不均匀电场中，空气湿度增加，空气间隙击穿电压 一 12)流注理论认为，碰撞游离和 ______ 是形成自持放电的主要因素。
13)工程实际中，常用棒一板或 ______ 电极结构研究极不均匀电场下的击穿特 性。
三、计算问答题21) 简要论述汤逊放电理论。
22) 为什么棒一板间隙中棒为正极性时电晕起始电压比负极性时略高?14)15)16)17)18)19) 20) 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 t o =20C ，压力 b 。
高电压技术
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¾高电压试验问题 高电压工程是一门工程性很强的学科，实
验是必不可少的。 高电压试验面临诸如以下问题： ¾如何产生高压？ ¾如何对电气设备进行高压试验？ ¾如何测量高压？
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¾过电压保护问题
电力系统运行过程中，经常会导致比工作电 压高得多的电压产生，如：自然界的雷击、电力 系统本身操作导致的操作过电压等。
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直流输电的应用
由于直流输电在成本和原理上的特点，大多数 实际工程属于下列四种类型之一： 1.地下或水下电缆（超过40~50km的等价距离 后，直流电缆具有显著优势） 2.长距离大功率输电； 3.交流系统的异步互联； 4.大型电力系统的稳定；
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对直流输电的评价
虽然技术上的进步和多端直流（MTDC）系统的 引入有望提供直流输电的应用范围，但未来不 可能出现直流电网替代交流电网的现象；
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●光电离：在光照射下，将光子能量传给粒子，游离 出自由电子。
接地阻抗：交流输电具有较高的接地阻抗。不允许稳 态时出现地（零序）电流。对直流电流，可忽略接地 阻抗，直流输电可以仅由一条输电线和大地构成回路 运行（单级运行）。而交流输电的单相运行（或任何 不对称运行）不能超过1s。
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直流输电的应用受到下列因素的限制：
1.换流设备的高成本 2.无法用变压器改变电压水平； 3.产生谐波； 4.换流站需要无功功率； 5.控制复杂；
采用高电压技术将电能大容量、远距离、 低损耗地输送，提高电力系统运行的经济效 益，防止过电压，提高耐压水平，保持电网运 行的安全可靠性。
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电能与电力系统 电能是现代社会中最重要、最方便的能源。
电能具有许多优点，如： 9可以方便地转化为其他形式的能量。
高电压工程-学生2014-2-25_443905537
1894年Niagara Falls 水电站，1896年采用三相交流系统输 送到Buffalo，结束了1880年以来交直流输电的争论。 Over a short time, Tesla’s poly-phase system for generation, transmission and application of electricity was accepted all over.
高压输电线对通讯系统产生的干扰及防护方法。 我国大气污染的状况及对电力系统外绝缘的影响。 材料表面等离子体改性的基本原理及应用举例。 雷电流是怎样测量的？ 高层建筑的雷电防护。
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开展项目训练的目的
调动学生主动学习、主动探索的积极性。满足不同学生 的求知需求。 掌握专业知识的同时，了解国家电力行业的相关技术政 策。工科学生应该了解行业重要进展和重大工程，了解国 家的技术政策制定背景，并学习如何分析以往技术政策的 得失、现行技术政策的优缺点。 尝试阅读并了解本专业主要技术文献，了解国际、国家 及行业主要技术标准，能较快查找所需文献及材料，尝试 分析、总结相关内容。 大大拓展教材内容，并适当训练学生的公开表达能力。
For most scientists the invention of rotating magnetic field was one of the greatest successes of human imagination in the world history.
高电压技术课后习题答案详解
高电压技术课后习题答案详解-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII1-1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α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（deα－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（deα－1）个正离子在到达阴极表面时可撞出γ（deα－1）个新电子，则(deα-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(deα-1)=1或γd eα＝1。
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。
高电压技术》课程习题及参考答案
高电压技术》课程习题及参考答案《高电压技术》课程习题及参考答案绪论1.现代电力系统的特点是什么？答：机组容量大；输电容量大，距离长；电网电压达到750KV的特高压；高压绝缘和系统过电压的问题愈显突出。
2.高电压技术研究的内容是什么？答：（1）高压绝缘及高压试验方法（2）系统过电压的产生及防护第1章高电压绝缘1.电介质的电气性能有哪些？答：电介质的电气性能包括极化，电导，损耗，击穿。
2.固体介质击穿有哪些类型？各有什么特点？答：固体介质击穿类型有：电击穿，热击穿，电化学击穿电击穿：击穿电压很高，过程快，与设备的温度无关；热击穿：击穿过程较长，击穿电压不高，与环境温度和介质自身品质有关；电化学击穿：设备运行时间很长，在电、热、化学的作用下，绝缘性能已经较差，可能在不高的电压下击穿。
3.什么是绝缘子的污闪？防止污闪的措施有哪些？答：污秽的绝缘子在毛毛雨或大雾时发生的闪络，称为污闪。
防止污闪的措施有：定期清扫绝缘子；在绝缘子表面上涂一层憎水性的防尘材料；增加绝缘子片数或使用防污绝缘子。
第2章高电压下的绝缘评估及试验方法1.表征绝缘劣化程度的特征量有哪些？答：耐电强度，机械强度，绝缘电阻，介质损失角正切，泄漏电流等2.绝缘缺陷分哪两类？答：绝缘缺陷分为：集中性和分布性两大类。
3.绝缘的预防性试验分哪两类？答：非破坏性（绝缘特性）试验和破坏性试验两类。
4.电介质的等值电路中，各个支路分别代表的物理意义是什么？答：纯电容支路代表无损极化，电容支路代表有损极化，纯电阻支路代表电导支路。
5.测量绝缘电阻的注意事项有哪些？答：1）被试品的电源及对外连接线应折除，并作好安全措施2）对被试品充分放电3）兆欧表的转速保持120转/ 分4）指针稳定后读数5）对于大电容量试品，应先取连接线，后停表。
6）测试后对被试品放电7）记录当时的温度和湿度。
6.试比较几种基本试验方法对不同设备以及不同的绝缘缺陷的有效性和灵敏性。
答：测量绝缘电阻能反映集中性和分布性的缺陷，适用任何设备；测量泄漏电流能更灵敏地反应测绝缘电阻所发现的缺陷；测量介质损失角正切能发现绝缘整体普遍劣化及大面积受潮。
高电压技术课后习题答案
第一章1‐1极化种类产生场合所需时间能量损耗产生原因电子式极化任何电介质 10-15 s 无束缚电子运行轨道偏移离子式极化离子式结构电介质 10-13 s 几乎没有离子的相对偏移偶极子极化极性电介质 10-10～10-2 s 有偶极子的定向排列夹层极化多层介质的交界面 10-1 s～数小时有自由电荷的移动1‐4电导形式 电导率金属导体 （自由电子）电子电导 γ很大气体，液体，固体 （自由电子、正离子、负离子、杂质电导、自身离解、杂质、离子）离子电导γ很小ρ很大金属导电的原因是自由电子移动；电介质通常不导电，是在特定情况下电离、化学分解或热离解出来的带电质点移动导致。
1‐6由于介质夹层极化，通常电气设备含多层介质，直流充电时由于空间电荷极化作用，电荷在介质夹层界面上堆积，初始状态时电容电荷与最终状态时不一致；接地放电时由于设备电容较大且设备的绝缘电阻也较大则放电时间常数较大（电容较大导致不同介质所带电荷量差别大，绝缘电阻大导致流过的电流小，界面上电荷的释放靠电流完成），放电速度较慢故放电时间要长达5～10min。
补充：图中C1 代表介质的无损极化（电子式和离子式极化），C2 —R2 代表各种有损极化，而R3则代表电导损耗。
图1－4－2中，为泄漏电阻；为泄漏电流；为介质真空和无损极化所形成的电容；为流过的电流；为无损极化所引起的电容；为无损极化所形成的等效电阻；为流过支路的电流，可以分为有功分量和无功分量。
lk R lk I g C g I g C p C p R p I p p C R －pr I pc I g J 。
为真空和无损极化所引起的电流密度，为纯容性的；为漏导引起的电流密度，为纯阻性的；为有损极化所引起的电流密度，它由无功部分和有功部分组成。
容性电流与总电容电流密度向量之间的夹角为lk 。
J p 。
J pc 。
J pr 。
J c 。
J 。
J δ，称为介质损耗角。
介质损耗角简称介损角δ，为电介质电流的相角领先电压相角的余角，功率因素角ϕ的余角，其正切δtg 称为介质损耗因素，常用％表示，为总的有功电流密度与总无功电流密度之比。
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造成电击
静电电击就是由带电的人体对其他物体放 电，或由带电体向人体放电引起人体电流引 起的
引起爆炸火灾
存在可燃性物质的地方，如炼油厂，油轮、 油库、液化气、炸药库等因静电放电引起爆 炸的事时有耳闻。飞机在加油时，如果油速 过快则会因大量的静电产生发生放电而爆炸
37
3.3 静电危险极限
☆从安全考虑，静电带来的 危害主要为： 电击 火灾爆炸
偶电层模型
17
流动时，带走了偶电层上的可移动部分的电荷，形 成流动电流 液体中的沉降起电：悬浮在液体中的微粒沉降 时，会使微粒和液体分别带等量异号电荷，使液体 内产生电场，这种现象称之 液体的喷雾带电： 喷射在空间的液体类物质由 于扩展分散和分离，使之形成许多微小液雾和新的 界面，当此偶电层分离时产生静电 液体的溅泼起电：溅泼液体时，微小的非湿润液 滴落在物体表面并在界面上形成偶电层。由于液滴 的惯性滚动而发生电荷分离，使液滴和物体表面分 别带上不同符号的电荷，这个过程叫做液体的溅泼 起电
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带电极性：在电解带电中，无水酸同金属 接触时带负电，而无水碱同金属接触时带 正电。同理，强酸性材料容易带负电，强 碱性材料容易带正电 电解偶电层：电解偶电层液体厚度约为 （10～60）×10-10 m、电位差约（0.01～ 0.1）V、电荷密度约0.2 C/m2
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1.2 静电起电现象
1.2.1 气固、液固、固固起电
法拉第筒
-
绝缘物
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+ 内筒 +Q + +
外筒
测量仪表
CS C0 + -
Cin
R0
绝缘物
内外筒表面分别带有等量异号电荷：Q 两筒之间的电位差（电压）： U 电容： C 内筒中带电体之电量： Q=CU
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2.2 电流时间计算法
测量带电体放电电流随时间的变化： i(t) 则大体总的带电量Q为：
Q = ∫ i (t )dt
3
1.1 静电起电的基本概念
☆静电现象经常能够看到，比较普遍的是： 摩擦起电 金属接触也 感应起电 能带电？ 电晕放电引起的电荷注入 还有压电、热电和电解带电等等 静电起电非常容易发生，甚至连金属之间 相互接触和分离也能够引起静电带电
4
1.1.1 物质的功函数
功函数概念：所谓功函数是指电子克 服物质的束缚而越出该物质所需的最 小能量 功函数单位：以电子伏特(eV)来表示 1 eV=1.6×10-19 J 功函数数值范围：各种物质，包括金 属、半导体和金属氧化物、高分子固 体的功函数的范围大约是3～6 eV
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液体流动带电：液体在管道中受压力差的作用而
粉体物质的带电
悬浮粉体：气体中处于悬浮态的粉体物 质，其带电量超过一定量后，发生放电 粉体气力输送的带电：粉体气力输送时， 粉体和管道分别带上等量异号的电荷，并 产生充电电流（起电电流） 如：散装炸药压气输送和装填中的带电
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1.2.2 人体的带电
人体的带电方式
苎麻的电极化 特性
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热电带电
若使显示压电效应的晶体（例如电石 的晶体）加热，则一端带正电，另一端带 负电。冷却时与加热时的带电符号相反， 这种现象称为热电现象
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电解带电
概念：固体与液体（电解质溶液）接触时，固 体离子将向溶液扩散，在固体和电解质溶液的 界面上将有电流流过。随着这一过程的进行， 界面上出现偶电层，形成电位差。 固体表面的电解：固体相接触时，由于固体表 面吸附很薄的水膜或其它液体，因而在固体与 固体相接触的间隙之间，也有这样的薄膜，并 在这里发生电解现象。当薄膜厚度为100×10-9 m时最容易发生电解。在这种电解带电中，由 于液体薄膜大大降低固体的表面电阻率，使固 体接触分离时界面两侧电荷几乎全部泄漏而不 带电
5
1.1.2 材料的接触与分离带电
由于不同的物质具有不同的功函数。在没有 外界电场或带电质点的作用下，这些不同功 函数的介质相互接触或分离也可以引起静电 两种不同的固体，或固体和液体、固体和气 体接触后在接触面会形成偶电层，产生接触 电位差，由此引起各种方式的带电现象，如 固体与固体、气体与固体、液体与固体的接 触和分离的带电
摩擦带电 感应带电 接触带电
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人体静电的积累和流散
带电过程中人体的电量
t − RC
Q = I 0 RC (1 − e
)
I0----单位时间起电量（带电速率） R----人体对地电阻 C----人体对地电容
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带电过程中的人体电位
• 人体电位
V = I 0 R (1 − e
t − RC
)
• 当t 趋近无穷大时，人体带电电位有最大值，即：
Vmax = I 0 R
• 人体对大地的放电电流
I = I 0e
t − RC
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人体电容
概念：人体电容是人体对地电容。它的 60％以上 是人脚对地面的电容，40％是 人身其它部分对地（包括地面的接地导 体）的电容 数量级：数十～数百pF之间 影响人体带电的因素：影响人体电容和 电阻的因素
t − RC
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例 金属与金属接触带电
当两种金属接触距离达到 或小于25×10-8 cm时，也 可在两金属接触面处引起 偶电层，产生接触电位 差。偶电层的电位差和电 荷密度关系如右所示 式中的φ1和φ2是两种 金属的功函数。而d、e分 别是间距和电子的带电 量，真空介电常数ε0
+ + + + + -
相互接触的金属块
Φ1 − Φ 2 V= e
σ=
ε0
ed
(φ1 − φ 2 )
7
摩擦带电与静电序列
静电序列概念：表征不同物 质之间摩擦时相互之间对电 荷的相对吸附能力 带电极性：序列中任意两种 物质摩擦时，位于上面的物 质带正电，位于下面的物质 带负电 富盖特、福勒 (Fukada、Fowler) 1958年测得静电序列 （+）云母 丙烯 琥珀 聚苯乙烯 聚乙烯 聚四氟乙烯
32
水泥工业
水泥厂水泥熟料是利用钢球冲击研磨物 料的，这将使干燥的水泥粉和钢球带上 相反的电荷，粉末吸附在钢球表面上， 产生抱球现象，这一层粉末成了缓冲 层，降低了生产效率，并且使成品粉粗 细不均，影响产品质量33来自3.2 静电放电的危害
静电一旦发生放电，其危害甚宽 也甚大。如果从带有几千伏、几十千 伏高电位的物体发生脉冲刷形放电和 火花放电时，则在瞬态有几安培的电 流流动，并伴随着电磁波发射，这种 静电能量会引起种种灾害
Q = I 0 RC (1 − e
)
23
二、静电测量
2.1 电位电容计算法 2.2 电流时间计算法 2.3 测量仪器与电流单位
24
2.1 电位电容计算法
利用法拉第筒测量感应静电电位，法拉第筒 就是两个装在一起又互相绝缘的带盖金属筒， 外筒接地，是静电测量中的一个重要设备
+ 内筒 + +Q CS C0 + Cin R0 测量仪表 + 外筒
高电压工程第四讲
静电篇
清华大学电机系 周远翔 二零零四年秋 （电2）
1
静电篇
一、静电起电 二、静电测量 三、静电危害与防护 四、静电应用
2
一、静电起电
1.1 静电起电的基本概念
1.1.1 物质的功函数 1.1.2 材料的接触与分离带电
1.2 静电起电现象
1.2.1 气固、液固、固固起电 1.2.2 人体带电
38
3.3.1 电击极限
由于人体带电的放电引起电击的极限
电击电压：通常对人体发生电击，女性约1200～ 2000 V，男性为1500～3000 V以上，这表明女性 比男性对静电冲击的感受性高 电击电量：对应于（2～3）10-7 C/m2以上的人体 放电的电荷量，如人体静电容为90 pf，带电电位 即使低于3 kV，也会遭到电击。静电电击从人体 带电电位1.0 kV到12.0 kV有不同的感觉 能量极限：静电放电由于能量小，电流一般小于 引起人体心脏功能紊乱的50 mA·s
+ + + + + -
+ -
+ -
+ -
-
-
-
剥离起电示 意图
10
压电带电
某些材料在机械力作 用下产生电荷的效应 石英晶体在1×105 N/m2的压强下，承受 压力的两个表面上出 现正负电荷，产生约 0.5 V的电位差 苎麻加压力和除去压 力均出现电荷
电极化 (C/cm 2 )
×10-11 6.0 4.5 3.0 1.5 0.0 0 20 40 60 80 压强 (kg/cm2)
8
断裂带电
材料因机械破裂使带电粒子分开，断裂后 的两半各带上等量异号电荷
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + -
断裂带电示 意图
9
剥离起电
当相互密切结合的物体剥离 时，会引起电荷分离，引起 分离物体双方带电的现象， 称为剥离起电，如图所示 剥离带电根据不同的接触面 积、接触面粘着力和剥离速 度而产生不同静电量。剥离 速度不同可产生不同的静电 量，高时可达10-7 C
在生产实际中，有各种各样产生静电的可 能，典型的可以归纳带电主体和相互作用起 电形式为： 带电主体：气体、液体、固体 起电形式： 气体与固体 液体与固体 固体与固体
15
气体物质的带电
喷雾带电：当高压气体喷出时，如果管内有液体 存在，由于与管道内壁和喷嘴内壁面接触，在其 界面容易引起电荷的移动，当液体的气流与壁面 剥离时，同样会产生电荷分离，作为带电液滴分 散于气流中喷射而产生带电 单纯的气体，在通常条件下不会引起带电 气体中存在悬浮液体微粒时，高压喷出液-气混合 物时会引起带电，属于喷雾带电 气体中存在悬浮固体微粒时，高压喷出气体会引 起带电，这种带电与管道粉体气力输送时的粉体 带电是同一现象