高电压技术复习

作者:钱汇娱乐 发布时间:2020-11-08 13:05

  高电压技术复习_工学_高等教育_教育专区。高电压技术复习 以下内容对应于老师给的 24 个考点,黑色粗体为重点 1.汤逊理论和流注理论的内容,适用条件? 电子崩的形成:外界电离因子在阴极附近产生了一个初始电子,如果空间电场强度足够大,该电子

  高电压技术复习 以下内容对应于老师给的 24 个考点,黑色粗体为重点 1.汤逊理论和流注理论的内容,适用条件? 电子崩的形成:外界电离因子在阴极附近产生了一个初始电子,如果空间电场强度足够大,该电子在向阳 极运动时就会引起碰撞电离,产生一个新的电子,初始电子和新电子继续向阳极运动又会引起新的碰撞 电离, 产生更多电子。 依此, 电子将按照几何级数不断增多。 这种急剧增大的空间电子流被称为电子崩。 汤逊理论:在外电离(如光源)作用下,在阴极附近产生起始电子。这些电子在电场作用下,在向阳极运 动的途中与中性原子发生碰撞电离,而形成初始电子崩。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。汤逊理论适用于低气压、短间隙、均匀电场。 间隙划分:2cm 以下的为短间隙、2—100cm 为一般间隙、100cm 及以上的为长间隙。 流注理论:在外电离(如光源)作用下,在阴极附近产生起始电子。这些电子在电场作用下,在向阳极运 动的途中与中性原子发生碰撞电离,而形成初始电子崩。当初崩发展到阳极时图示崩头中电子迅速跑到 该极进行中和。暂留的正离子(在电子崩头部其密度最大)作为正空间电荷使原有的电场畸变,加强了 的局部电场作用下,又形成新的电子崩叫二次崩,二次崩头部的电子跑向初崩的正空间电荷区域,与之 汇合成为充满正负带电离子的混合通道。这个通道就称为流注。流注理论认为二次电子的主要来源是本 身产生的空间光电离。流注理论适用于标准大气压、一般间隙情况下出现的放电现象。 流注的发展方向是从阳极到阴极,与初崩的方向相反。 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。 2.带电粒子的产生有哪些方式?电离方式有哪些? 气体中电子与正离子的产生:电离方式,分为热电离、光电离、碰撞电离和分级电离;电极表面电子的逸 出;气体中负离子的形成:电子与气体分子或原子发生碰撞,并吸附在一起形成负离子。 3. 电晕放电的特点? 电晕放电是极不均匀电场所特有的一种局部自持放电形式。由于电场强度沿气隙的分布极不均匀,因而当 所加电压达到某一临界值时, 曲率半径较小的电极附近空间的电场强度首先达到了起始场强 E0, 因而在 这个局部区域出现碰撞电离和电子崩, 甚至出现流注, 这种仅仅发生在强场区的局部放电称为电晕放电。 电晕放电是划分均匀(稍不均匀)电场和极不均匀电场的依据。发生电晕时在电极周围可以看到光亮, 并伴有咝咝声。 自持放电:只需要外加电压就能维持的放电;非自持放电:依靠外电离因素的作用而维持的放电。 4. 几种典型击穿电压的比较(正极性棒棒负极性棒棒正极性棒板负极性棒板) 在工频电压作用下,棒-板间隙的击穿总是发生在棒的极性为正、电压达幅值时,并且其击穿电压(幅值) 和直流电压下的正棒-负板的击穿电压相近。棒-棒间隙的平均击穿场强为 3.8kV(有效值)/cm 或 5.36kV (幅值)/cm,棒-板间隙稍低一些,约为 3.35kV(有效值)/cm 或 4.8kV(幅值)/cm。 决定极性要看表面电场较强的那个电极所具有的电位符号: 1)在两个电极几何形状不同时, 极性取决于曲率半径较小的那个电极 的电位符号,如“棒-板”气隙。2)在两个电极几何形状相同时,极性取决于不接地的那个电极上的电位,如“棒-棒”气隙。 5. 标准雷电电压波波形。波前时间,半峰时间。 冲击电压就是作用时间极为短暂的电压,一般指雷电冲击和操作冲击电压。前者是由雷电造成的 幅值高、陡度大、作用时间极短的冲击电压;后者是由电力系统操作或发生事故时,因状态发生突然 变化引起的持续时间较长、幅值高于系统相电压几倍的冲击电压。 作虚线 倍峰值点 交恒轴于 O’点 T1=1.2(1+30%)us T2=50(1+20%)us 6.SF6 具有较高绝缘强度的原因? ? SF6 是一种强电负性气体,电气强度特别高,具备优异的灭弧能力;液化温度低,能同时采用高 气压;良好的化学稳定性,出现放电时不易分解、不燃烧或爆炸、不产生有毒物质;生产不太困难,价 格不过于昂贵。 7. 介质的极化形式和极化特点(极化时间、极化条件) 。极化程度如何衡量?用什么参数衡量? 极化形式:电子式极化、离子式极化、偶极子极化、夹层极化和空间电荷极化。极化特点:电子式 极化存在于一切电介质中,完成极化需要的时间极短,当外电场消失时,整体恢复中性;这种极化 不产生能量损耗,不会使介质发热。 离子式极化离子相对位移有限,外电场消失后即恢复原状;所需时间很短,其几乎与外电场频率无关。 (离 子间的结合力会随温度的升高而减小,从而使极化程度增强;离子的密度随温度的升高而减小,使 极化程度减弱) 。 偶极子极化是非弹性的,极化过程需要消耗一定的能量,极化所需的时间也较长,10-10~10-2s,所以 极性电介质的值与电源频率有较大关系。频率太高时,偶极子将来不及转动, 因而其 ? r 值变小。 极化程度由介电常数 来衡量, 越大,极化程度也越强,ε 0---真空的介电常数,ε ---介质的介 电常数,ε r---介质的相对介电常数。对于平行平板电容器,极间为线.沿面闪络的定义,防止绝缘子的污闪有哪些措施? 沿整个固体绝缘表面发生的放电成为沿面闪络;防止措施:调整爬距(增大泄漏电流,爬电比距指外绝缘 的爬电距离与系统最高工作电压之比。; ) 定期或不定期的清扫; 涂料; 半导体釉绝缘子; 新型合成绝缘子。 沿面放电是沿着固体介质表面发展的气体放电现象;污闪是沿着污染表面发展的闪络 9. 电介质极化损耗(什么是电介质?电介质损耗怎么衡量?计算公式,西林桥的接法) 电介质:在电场的作用下能建立极化的一切物质,不导电的物质称为电介质。本质特征是以极化的方式传 递、存储或记录电场的作用和影响 电介质损耗: 在电场作用下电介质中的能量损耗。 它包括由电导引起的损耗和某些有损极化 (例如偶极子、 夹层极化)引起的损耗,总称介质损耗。直流下,电介质中没有周期性的极化过程,只要外加电压还没有 达到引起局部放电的数值,介质中的损耗将仅由电导组成;交流时,有: P ? UI cos ? ? UI R ? UIctg? ? U 2?C ptg? tg? ? IR U /R 1 ? ? IC U?C p ?C P R 其中被试品的等值电容和电阻分 别为 Cx 和 Rx;R3 为可调的无感电 阻; N 为高压标准电容器的电容; C C4 为可调电容;R4 为定值无感电 阻;P 为交流检流计。 10. 液体介质击穿原理(小桥理论) ,固体介质电导有哪些? 电击穿理论:碰撞电离,电子倍增; 气泡击穿理论:液体受热分解出气体,液体大分子解离出气体小分子,静电斥力引起气泡变大,尖 端处电晕放电引起液体气化,气泡中首先电离、产生更多气体、扩大气体通道,气泡形成“小桥” “小桥”击穿理论:杂质(如纤维)形成“小桥” 。 固体电介质的电导:离子电导、电子电导、表面电导。 电介质的电导为表征电介质导电性能的主要物理量 11.吸收比极化指数定义,值的大小所代表的意义? 吸收比是同一试品在两个不同时刻的绝缘电阻的比值,所以排除了绝缘结构和体积尺寸的影响。令 t=15s 和 t=60s 瞬间的两个电流值的和比值。 极化指数: 12.固体介质击穿原理? 电击穿理论:当施加于电介质的电场增大到相当强时,电介质的电导就不服从欧姆定律了,电场到某个临 界值时,电介质电导突然剧增,电介质便由绝缘状态到导电状态,这一跃变现象称为电介质的击穿。固体 介质的电击穿是指仅仅由于电场的作用而直接使介质破坏并丧失绝缘性能的现象。在介质的电导很小,又 有良好的散热条件以及介质内部不存在局部放电的情况下,固体介质的击穿通常为电击穿,击穿场强可达 105-106kV/m。 热击穿理论:固体介质会因介质损耗而发热,如果周围环境温度高,散热条件不好,介质温度将不断上升 而导致绝缘的破坏,如介质分解、熔化、碳化或烧焦,从而引起热击穿。 电化学击穿:固体介质在长期工作电压作用下,由于介质内部发生局部放电等原因,使绝缘劣化,电气强 度逐步下降并引起击穿的现象称为电化学击穿。 实际电气设备中的固体介质击穿过程是错综复杂的,常取决于介质本身的特性、绝缘结构形式和电场均匀 性。 13. 双层介质的计算。 分阶绝缘:由介电常数不同的多层绝缘构成的组合绝缘 分阶原则:对越靠近缆芯的内层绝缘选用介电常数越大的材料,以达到电场均匀化的目的。 高压电气设备一般采用多种电介质组合的绝缘结构; 双层介质的厚度、 电导率及介电常数分 别为 d1、d2,y1、y2 和 e1、e2: 平均场强:E=U/(d1+d2)=U/d 则有: E1=y2*d*E/(y1*d2+y2*d1); E2=y1*d*E/(y1*d2+y2*d1); 14. 绝缘缺陷有哪些形式?绝缘电阻定义? 集中性缺陷:裂缝、局部破损、气泡等;分散性缺陷:内绝缘受潮、老化、变质等。 绝缘电阻: 是一切电介质和绝缘结构的绝缘状态最基本的综合特性参数, 绝缘物在规定条件下的直流电阻。 测量绝缘电阻时,其值是不断变化的;t 无穷时刻,等于两层介质绝缘电阻的串联值。绝缘电阻均指吸收电流衰减完毕后的稳态 电阻值。受潮时,绝缘电阻显著降低,Ig 显著增大,Ia 迅速衰减。因此,能揭示绝缘整体受潮、局部严重受潮、存在贯穿性缺 陷等情况,但有局限性。 15.波阻抗的定义和特征以及与电阻的不同? 波阻抗 Z 是电压波与电流波之间的一个比例常数,Z=u′/i′, 波阻抗表示同一方向传播的电压波和电流波之间比值的大小,电磁波通过波阻抗为 Z 的无损线路时, 其能量以电磁能的形式储存于周围的介质中,而不像通过电阻那样被消耗掉。 为了区别不同方向的行波,Z 的前面应有正负号。 如果导线上有前行波,又有反行波,两波相遇时,总电压和总电流的比值不再等于波阻抗。 波阻抗的数值 Z 只与导线 有关,而与线.什么是操作过电压?电力系统中有哪些操作过电压(工频电压升高铁磁谐振是过电压吗)? 操作过电压所指的操作应理解为“电网参数的突变” ,这一类过电压的幅值较大,可采用限压保护装置和其 他技术措施来加以限制。 过电压:指电力系统中出现的对绝缘有危险的电压升高和电位差升高 常见类型:切断空载线路过电压、空载线路合闸过电压、切断空载变压器过电压和断续电弧接地过电压。 工频电压升高与铁磁谐振过电压均属于暂时过电压。 17.中性点接地系统为何要接地?(可靠性与非接地系统比谁高) 中性点不接地电网中的单相接地电流(电容电流)较大,接地点电弧将不能自熄,而以断续电弧的形式存在, 就会产生断续电弧接地过电压,接地是为了防止出现断续电弧。采用中性点有效接地方式虽然能解决断续 电弧问题,但每次发生单相接地故障都会引起断路器跳闸,大大降低了供电可靠性。 对付断续电弧接地过电压的防护措施有:采用中性点有效接地方式和采用中性点经消弧线.区分预防性试验和破坏性试验. 预防性试验(试验电压低):局部放电试验、绝缘电阻测试、泄漏电流、绝缘油的电气试验。 破坏性试验(试验电压高):工频高压试验、直流高压试验、冲击高压试验。 19.工频耐压试验的原理,各元件的意义,试验方法?(如何加压?加多少次,多长时间?) 原理:在回路频率 f=1/2π √LC 时,回路产生 谐振,此时试品上的电压是励磁变高压端输出电 压的 Q 倍。Q 为系统品质因素,即电压谐振倍数, 一般为几十到一百以上。先通过调节变频电源的 输出频率使回路发生串联谐振,再在回路谐振的 条件下调节变频电源输出电压使试品电压达到试 验值。由于回路的谐振,变频电源较小的输出电 压就可在试品 CX 上产生较高的试验电压。 (百度) 试验方法:按规定的升压速度提升作用在被试品 TO 上的电压,直到它等于所需的试验电压为止。 保持 1 分钟,没有发现绝缘击穿或局部损伤,可认为合格通过。 20.直击雷、感应雷的定义及影响因素? 雷电过电压可分为直击雷过电压和感应雷过电压两种。直击雷过电压是由于雷电放电,强大的雷电流直接 流经被击物产生的过电压;感应雷过电压是雷击线路附近大地,由于电磁感应在导线上产生的过电压。 (影 响因素没找到) 21.电力系统的接地有哪些形式? 接地按用途可分为工作接地、保护接地、防雷接地和静电接地 4 种。 (1)工作接地电力系统电气装置中,为运行需要所设的接地,如中性点的直接接地,中性点经消弧线圈、 电阻接地,又称系统接地。 (2)保护接地电气装置的金属外壳、配电装置的构架和线路杆塔等,由于绝缘损坏有可能带电,为防止其 危及人身和设备的安全而设的接地 (3)防雷接地为雷电保护装置(避雷针、避雷线和避雷器等)向大地泄放雷电流而设的接地,也称为雷电 保护接地。 (4)防静电接地为防止静电对易燃油、天然气贮罐、氢气贮罐和管道等的危险作用而设的接地 22.避雷针的保护范围是指? 避雷针的保护范围是指被保护物体在此空间范围内不致遭受直接雷击。保护范围:表示避雷装置的保护效 能,保护范围是相对的,每一个保护范围都有规定的绕击(概)率,绕击指的是雷电绕过避雷装置而击中 被保护物体的现象。我国有关规程所推荐的保护范围对应于 0.1%的绕击率。 23.什么叫雷暴日?雷电流的定义? 雷暴日是指该地区平均一年内有雷电放电的平均天数,单位 d/a;直接雷击时,通过被击物体,而泄入大地 的电流。 24.绝缘配合的概念和原则 概念:电力系统中用以确定输电线路和电工设备绝缘水平的原则、方法和规定。 原则:根据设备在系统中可能承受的各种电压(工作电压及过电压) ,并考虑限压装置的特性和设备 的绝缘特性来确定必要的耐受强度,以便把作用于设备上的各种电压所引起的绝缘结构损坏和影响连续运 行的概率,降低到在经济和运行上能接受的水平。


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