高电压技术第三版课后答案

高电压技术第三版课后答案

【篇一：高电压技术(周泽存)课后作业与解答】

t>p11，1-1 解答：

电介质极化种类及比较

在外电场的作用下，介质原子中的电子运动轨道将相对于原子核发

生弹性位移，此为电子式极化或电子位移极化。离子式结构化合物，出现外电场后，正负离子将发生方向相反的偏移，使平均偶极距不

再为零，此为离子位移极化。

极性化合物的每个极性分子都是一个偶极子，在电场作用下，原先

排列杂乱的偶极子将沿电场方向转动，显示出极性，这称为偶极子

极化。

在电场作用下，带电质点在电介质中移动时，可能被晶格缺陷捕获

或在两层介质的界面上堆积，造成电荷在介质空间中新的分布，从

而产生电矩，这就是空间电荷极化。

1-6

解答：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：1、画出电介质的等效电路（非简化的）及其向量图，说明电

路中各元件的含义，指出介质损失角。

图1－4－2中，rlk为泄漏电阻；ilk为泄漏电流；cg为介质真空和无损极化所形成的电容；ig为流过cg的电流；cp为无损极化所引

起的电容；rp为无损极化所形成的等效电阻；ip为流过rp－cp支

路的电流，可以分为有功分量ipr和无功分量ipc。

jg为真空和无损极化所引起的电流密度，为纯容性的；jlk为漏导引

起的电流密度，为纯阻性的；jp为有损极化所引起的电流密

。。。

度，它由无功部分jpc和有功部分jpr组成。容性电流jc与总电容

电流密度向量j之间的夹角为?，称为介质损耗角。介质损耗角简称

介损角?，为电介质电流的相角领先电压相角的余角，功率因素角?

的余角，其正切tg?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。

第二章

p45，2-2

解答：汤森德理论认为电子崩向阳极不断发展，崩中的正离子撞击阴极也产生自由电子。自由电子的撞击电离和正离子撞击阴极表面的电离的放电产生和发展的原因。

流注理论认为电子崩发展使崩头和崩尾场强增加而崩内场强减少，有利于崩内发生复合产生大量的光子，而光子又产生光电离，光子产生的电子也产生二次电子崩迅速汇入到主崩，以等离子体的形式向阴极发展就形成了流注。

异同点分为下面的相同点和相异点：

相同点：两者产生和发展都需要碰撞电离和电子崩。

相异点：汤逊理论主要考虑了电子的碰撞电离和正离子撞击阴极表面的电离；流柱理论主要考虑了电子的碰撞电离、空间电荷对电场畸变的影响和空间光电离。

应用条件：汤逊理论适合低气压、小距离的情况，?s

。

。

。。

?0.26cm，比较均匀的电场适用；流注理论是高气压、远距离的情况，

?s?0.26cm或不均匀的电场适用。

补充：1、说明巴申定律的实验曲线的物理意义是什么？解答：巴申曲线如下图所示：

其物理意义在于：在均匀的电场中，击穿电压ub是气体的相对密度?、极间距离s乘积的函数，只要?不变。

?s的乘积不变，ub也就

其原因可解释如下：假设s保持不变，当气体密度?增大时，电子的平均自由行程缩短了，相邻两次碰撞之间，电子积聚到足够动能的几率减小了，故ub必然增大。反之当?减小时，电子在碰撞前积聚到足够动能的几率虽然增大了，但气体很稀薄，电子在走完全程中与气体分子相撞的总次数却减到很小，欲使击穿ub也须增大。故在这两者之间，总有一个?值对造成撞击游离最有利，此时ub最小。同样，可假设?保持不变，s值增大时，欲得一定的场强，电压必须

增大。当s值减到过小时，场强虽大增，但电于在走完全程中所遇

到

的撞击次数己减到很小，故要求外加电压增大，才能击穿。这两者

之间，也总有一个s的值对造成撞击游离最有利，此时ub最小。

2、什么叫“污闪”?发生污闪的最不利的大气条件是什么?列举提高

污闪电压的措施。解答：绝缘子上有污秽且在毛毛雨、雾、露、雪

等不利天气下发生的闪络称为污闪。现代电力系统防止污闪事故的

对策： 1、调整爬距

爬电比距：外绝缘“相－地“之间的爬电距离（cm）与系统最高工作（线）电压（kv，有效值）之比。将爬距调大可以减少污闪事故的

发生。可以通过增加绝缘子的片数和改变绝缘子的类型。

2、定期或不定期的清扫

3、涂料

涂憎水性涂料，如硅油或硅脂，近年来常采用室温化硅橡胶（rtv）

涂料。 4、半导体釉绝缘子

表面有电导电流流过，产生热量使污层不易吸潮。 5、新型合成绝

缘子

重量轻、抗拉、抗弯、耐冲击负荷、电气绝缘性能好、耐电弧性能好，但也存在价格贵、老化等问题。3、电晕产生的物理机理是什么？它有哪些有害影响？试列举工程上各种防晕措施的实例。

解答：电晕放电是极不均匀电场中的一种自持放电现象，在极不均

匀电场中，在气体间隙还没有击穿之前，在电极曲率较大的附近的

空间的局部的场强已经很大了，从而在这局部强场中产生强烈的电离，但离电极稍远处场强已大为减弱，故此电离区域不能扩展到很大，只能在电极的表面产生放电的现象。

电晕放电的危害主要表现在这几个方面：

1）伴随着游离、复合、激励、反激励等过程而有声、光、热等效应，发出“咝咝”的声音，蓝色的晕光以及使周围气体温度升高等。 2）在

尖端或电极的某些突出处，电子和离于在局部强场的驱动下高速运动，与气体分子交换动量，形成“电风”。当电极固定得刚性不够时，气体对“电风”的反作用力会使电晕极振动或转动。

3）电晕会产生高频脉冲电流，其中还包含着许多高次谐波，这会造

成对无线电的干扰。

4）电晕产生的化学反映产物具有强烈的氧化和腐蚀作用，所以，电

晕是促使有机绝缘老化的重要因素。 5）电晕还可能产生超过环保标