高电压技术问答题汇总

一电介质的极化、电导和损耗二气体放电的基本物理过程1.简要论述汤逊放电理论。

当外施电压足够高时，一个电子从阴极出发向阳极运动，由于碰撞游离形成电子崩，则到达阳极并进入阳极的电子数为e as个(α为一个电子在电场作用下移动单位行程所发生的碰撞游离数；s为间隙距离)。

因碰撞游离而产生的新的电子数或正离子数为(e as-1)个。

这些正离子在电场作用下向阴极运动，并撞击阴极．若1个正离子撞击阴极能从阴极表面释放r个(r为正离子的表面游离系数)有效电子，则(e as-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(e as-1)=1。

2.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？（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成负离子。

电子崩中的正离子逐渐向棒极运动而消失于棒极，但由于其运动速度较慢，所以在棒极附近总是存在着正空间电荷。

结果在棒极附近出现了比较集中的正空间电荷，而在其后则是非常分散的负空间电荷。

负空间电荷由于浓度小，对外电场的影响不大，而正空间电荷将使电场畸变。

棒极附近的电场得到增强，因而自持放电条件易于得到满足、易于转入流柱而形成电晕放电。

3.影响套管沿面闪络电压的主要因素有哪些？（1）电场分布情况和作用电压波形的影响（2）电介质材料的影响（3）气体条件的影响（4）雨水的影响三气体介质的电气强度1、保护设备与被保护设备的伏秒特性应如何配合？为什么？保护设备的伏秒特性应始终低于被保护设备的伏秒特性。

这样，当有一过电压作用于两设备时，总是保护设备先击穿，进而限制了过电压幅值，保护了被保护设备2、一些卤族元素化合物（如SF6）具有高电气强度的原因是什么？（1）由于含有卤族元素，这些气体具有很强的电负性，气体分子容易和电子结合成为负离子，从而削弱了电子的碰撞电离能力，同时又加强了复合过程。

（2）这些气体的分子量都比较大，分子直径较大，使得电子在其中的自由行程缩短，不易积聚能量，从而减少了碰撞电离的能力。

（3）电子在和这些气体的分子相遇时，还易引起分子发生极化等过程，增加能量损失，从而减弱碰撞电离的能力。

四液体和固体介质的电气特性1.一般来说，标准电容器采用气体绝缘，电力电容器采用油纸绝缘，为什么？气体电介质的相对介电常数接近1，极化率极小，气体电介质的损耗就是电导损耗，当电场强度小于使气体分子电离所需要值时，气体介质损耗很小，所以标准电容器采用气体绝缘。

而电力电容器采用油纸绝缘是因为油纸绝缘具有优良的电气性能，干纸和纯油组合后，油填充了纸中薄弱点的空气隙，纸在油中又起了屏障作用，使总体的耐电强度提高很多。

2.测量绝缘材料的泄漏电流为什么用直流电压而不用交流电压？答：因为直流电压作用下的介质损失仅有漏导损失，而交流作用下的介质损失不仅有漏导损失还有极化损失。

所以在直流电压下，更容易测量出泄漏电流。

五电气设备绝缘预防性试验1.正接法和反接法西林电桥各应用在什么条件下？答：正接法一般应用于实验室内的测试材料及小设备，实现样品的对地绝缘。

实际上，绝大多数电气设备的金属外壳是直接放在接地底座上的，换句话说，就是试品的一极是固定接地的，这时就要用反接法。

六 绝缘的高压试验1.压充电标准电容器有什么功用？由于气体介质基本上无损耗，接近于理想介质，所以由它构成的电容器的电容量不受作用电压的影响，准确而稳定。

这种电容器有良好的屏蔽，有无晕的电极，电容值不受周围环境的影响。

2.高压实验室中被用来测量交流高电压的方法常用的有几种？ 利用气体放电测量交流高电压，例如静电电压表；利用静电力测量交流高电压，例如静电电压表；利用整流电容电流测量交流高电压，例如峰值电压表；利用整流充电电压测量交流高电压，例如峰值电压表。

3.在说明多极冲击电压发生器动作原理时，为什么必须强调装置对地杂散电容所起的作用？因为对地杂散电容引起容易高频振荡，产生冲击过电压。

4.冲击电流波形有哪两类？第一类：电流从零值以较短的时间上升到峰值，然后以近似指数规律或强阻尼正弦波形下降到零。

第二类冲击电流波形近似为方波。

5.对两类冲击波，中国和IEC 标准怎么规定的？第一类波形，中国和IEC 标准规定了4种该类冲击波，即1μs/20μs ，4μs/10μs,8μs/20μs 和30μs/80μs 冲击电流波。

第二类规定的冲击电流波形峰值持续时间规定为500μs ，1000μs ，2000μs ，或者2000μs 与3200μs 之间。

6.简述冲击电流发生器的基本原理。

由一组高压大电容量的电容器，先通过直流高压并联充电，充电时间为几十秒到几分；然后通过触发球隙的击穿，并联地对试品放电，从而在试品上流过冲击大电流。

7.名词解释：50％放电电压：球隙的冲击放电电压是有分散性的，球隙的50％放电电压是指在此电压作用下，相应的球间隙距离的放电概率为50％。

8.简述对冲击电压测量系统响应特性的要求。

标准规定：对于认可的冲击电压测量系统，在测量波前时间为T f 的雷电标准冲击电压时，它的过冲β和部分阶跃响应时间T α 与T f 的比值，应处在图9-13中的剖面线所划的范围以内。

测量波前截断波时，除了要满足这一要求外，还规定了实验阶跃响应时间T N 和部分响应时间T α应满足另一附加要求。

即c N c T T T T 03.003.0≤≤-α。

当考虑测量雷电冲击电压时，要求它的部分响应时间ns T 30≤α，而且实验响应时间ns T N 15≤。

当考虑测量雷电冲击电压波前截波时，要求ns T 20≤α，而ns T N 10≤。

9.测量高电压的弱电仪器常受一些电磁干扰，干扰来源主要有哪些？测量用的射频同轴电缆外皮中通过的瞬态电流引起的干扰，间隙放电时产生的空间电磁辐射，仪器电源线引入的干扰10.简述高电压试验时的抗干扰措施。

改善接地回线；实验室采用全屏蔽；专为应用于高压测试中的通用数字示波器及其附属设备建一小屏蔽室或屏蔽盒；分压器应置于紧靠集中接地极的地点，并以最短的连线相接；由分压器到测量仪器敷设宽度较大的金属板或金属带作为接地连线；测量电缆采取两端匹配的接线方式；测量电缆长度应尽可能短；采用双屏蔽同轴电缆，或在单屏蔽同轴电缆外再套一金属管，甚至在双屏蔽同轴电缆外再套金属管；在测量电缆上加设共模抑制器；提高传递信号环节的信噪比。

11.利用试验变压器产生操作冲击电压波以及电力变压器进行感应操作冲击电压波试验时，为什么波长时间T Z与铁心中的起始磁通量0φ和铁心的饱和磁通量sφ相关？答：第一个半波持续的时间取决于铁心饱和出现的时刻，也就是取决于饱和磁通量和初始磁通量的差值。

理论上说，做了第一次操作波试验后，铁心上会留下同向剩磁，在做第二次同极性操作波试验时，波长会有所缩短。

δ随级数n 12.串级倍压直流高压装置的串级数受到什么因素制约？答：电路的U的平方倍关系上升，U∆随n的立方倍关系上升。

当级数n超过一定值时，再增加n也无助于输出电压的增加，而元件数量和整个结构高度去会随n而正比上升。

七输电线路和绕组中的波过程输电线路的波阻抗1、波阻抗与集中参数电阻有什么不同？答：波阻抗是表示参数线路（或绕组）的参数，阻抗表示集中参数电路（或元件）的参数；波阻抗表示具有同一方向的电压波与电流波大小的比值，阻抗则等于此阻抗上电压与电流之比；电磁波通过波阻抗时，能量以电磁形式存储在周围介质中，而不是被消耗，而当R不为0时阻抗消耗能量；波阻抗的数值只与导线单位长度的电感L0和电容C0有关，与导线长度无关，而阻抗与导线长度有关。

另外，同样的一条线路在讨论雷电或操作过电压作用下要用分布参数的波阻抗来表征，而讨论工频稳态电压作用下则用集中参数电路（如∏型）的阻抗来表征。

2、冲击电晕对波过程有什么影响？为什么？答：由于冲击电晕使周围空气游离，好像增大了导线的半径，将增大导线单位长度的对地电容C0，所以当考虑冲击电晕时，波速将减慢（约为光速的0.75倍）。

3、行波传到线路开路的末端时，末端电压如何变化？为什么？答：行波传到线路开路的末端时，即电压波为全反射，使末端的电压升高为入射电压的2倍，这是很危险的。

从能量的角度解释，由于末端开路时，末端电流为零，入射波的全部能量转变为电场能量的缘故。

4、行波传到线路末端对地接有匹配电阻时，末端电压如何变化？为什么？答：线路末端接电阻R，且R=Z1时，反射电压为零，折射电压等于入射电压。

表明波到线路末端不发生反射，行波传到末端时全部能量都消耗在电阻R上了，这种情况称为阻抗匹配。

在进行高压测量时，在电缆末端接一匹配电阻，其值等于电缆波阻抗，就可以消除波传到电缆末端时的折、反射情况，从而正确的测量到来波的波形和幅值。

5、使用彼德逊法则的先决条件是什么？答：彼德逊法则是流动波沿分布参数线路传到节点后，在该节点只有一次折、反射过程的前提条件下，利用波方程推导出来的，所以在使用彼德逊法时，要满足以下两个条件：（1）波沿分布参数的线路射入；（2）波在该节点只有一次折、反射过程。

6、为什么一般采用并联电容、而不是串联电感的方法来降低来波陡度？答：行波通过串联电感和并联电容时，波头都会被拉平，但是由于波刚传到电感时发生的正反射会使电感首端电压抬高，危及电感首端绝缘，所以一般采用并联电容、而不是串联电感的方法来降低来波陡度。

变压器绕组中的波过程1、绕组中的起始电压分布与哪些因素有关？答：绕组中的起始电压分布与距绕组首端为x 点的电压u ，对地电容c ，匝间电容k ，绕组长度l 等因素有关。

2、行波刚传到变压器绕组时，为什么可以用入口电容来等效？答：当行波刚传到变压器绕组时，由于电感的阻流作用，流过电感的电流可忽略。

所有从绕组首端的匝间电容的dx 0K 看进去的总电容链，因为电容链震荡元件数目是无穷的，所以，行波刚传到变压器绕组时，可以用入口电容来等效。

3、什么是变压器的内保护？答：所谓变压器的内保护即是在变压器绕组的内部结构上采取保护措施，减少暂态震荡。