1、1第二章參考?xì)庀兜姆胩匦允窃鯓永L制的？研究氣隙的伏秒特性有何實(shí)用意義？答：氣隙伏秒特性用實(shí)驗(yàn)方法來(lái)求?。罕３忠欢ǖ牟ㄐ味鸺?jí)升高電壓，從示波圖求取。電壓較低時(shí)，擊穿發(fā)生在波尾。電壓甚高時(shí)，放電時(shí)間減至很小，擊穿可發(fā) 生在被頭。在波尾擊穿時(shí)，以沖擊電壓幅值作為縱坐標(biāo)，放電時(shí)間作為橫坐標(biāo)。在波頭擊穿時(shí)，還以放電時(shí)間作為橫坐標(biāo)，但以擊穿時(shí)電壓作為縱坐標(biāo)。把相應(yīng) 的點(diǎn)連成一條曲線，就是該氣隙在該電壓波形下的伏秒特性曲線。伏秒特性對(duì)于比較不同設(shè)備絕緣的沖擊擊穿特性具有重要意義，例如，在考慮不 同絕緣強(qiáng)度的配合時(shí)，為了更全面地反映絕緣的沖擊擊穿特性，就必須采用伏秒 特性。試說(shuō)明在雷電沖擊電壓作用下，導(dǎo)線

2、對(duì)平行平板氣隙（S/D10S/D10）和球-球氣 隙（S/DvO.5S/DvO.5）的伏秒特性形狀有何不同，并解釋其原因。答：兩種情況反映在伏秒特性的形狀上，導(dǎo)線對(duì)平行平板氣隙（S/D10S/D10）的伏秒特性在相當(dāng)大的范圍內(nèi) 向左上角上翹，而球一球氣隙（S/D0.5S/D10S/D10 ），電場(chǎng)分布極不均勻，在最低擊穿電壓作用下，放電發(fā)展到完全擊穿需要較長(zhǎng)的時(shí)間，如不同程度地提高電壓 峰值，擊穿前時(shí)間將會(huì)相應(yīng)減小。球球氣隙（S/D0.5S/D0.5 ），電場(chǎng)分布較為均勻，當(dāng)某處場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到自持放電值時(shí)，沿途各處放電發(fā)展均很快，故擊穿前時(shí)間較短（不超過(guò) 2323 s s）。試解釋 5050%擊穿電

3、壓。答：5050 %擊穿電壓是指氣隙被擊穿的概率為50%50%的沖擊電壓峰值。該值已很接近伏秒特性帶的最下邊緣，能反映該氣隙的基本耐電強(qiáng)度，但由于氣隙的擊穿電壓與電 壓波形相關(guān)，因此 5050%擊穿電壓并不能全面地代表該氣隙的耐電強(qiáng)度。標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下，下列氣隙的擊穿場(chǎng)強(qiáng)約為多少（氣隙距離不超過(guò)2m m，電壓均為峰值計(jì)）？答：a a、均勻電場(chǎng)，各種電壓。U Ub24.424.4 S S 6.536.53 S S式中一一空氣的相對(duì)密度；S S氣隙的距離，cmcm。b b、不均勻電場(chǎng)，最不利的電場(chǎng)情況，最不利的電壓極性，直流、雷電沖擊、操作 沖擊、工1 1、2、3 3、4 4、2頻電壓。直流：4.5

4、kV/cm4.5kV/cm ;棒板間隙（正棒負(fù)板）雷電沖擊： 6kV/cm6kV/cm 棒板間隙（正棒負(fù)板）操作沖擊： 3.7kV/cm3.7kV/cm 棒板間隙（正棒負(fù)板）工頻電壓： 4.4kV/cm4.4kV/cm 棒板間隙（正極性）5 5、為什么壓縮氣體的電氣強(qiáng)度遠(yuǎn)較常壓下的氣體為高？又為什么當(dāng)大氣的濕 度增大時(shí)，空氣間隙的擊穿電壓增高。答：壓縮氣體中的電子的平均自由行程大為減小，削弱電離過(guò)程，從而提高氣體的電 氣強(qiáng)度。當(dāng)大氣的濕度增大時(shí)，大氣中有較多的水蒸氣，其電負(fù)性較強(qiáng)，易俘獲自由電子以形成負(fù)離子，使最活躍的電離因素即自由電子的數(shù)目減少，阻礙電離的發(fā)展。6 6、某110k110kv

5、v電氣設(shè)備如用于平原地區(qū)， 其外絕緣應(yīng)通過(guò)的工頻試驗(yàn)電壓有效值 為240kv240kv，如用于海拔 4000m4000m 地區(qū)，而試驗(yàn)單位位于平原地帶，問(wèn)該電氣 設(shè)備的外絕緣應(yīng)通過(guò)多大的工頻試驗(yàn)電壓值？試驗(yàn)電壓修正經(jīng)驗(yàn)公式：UbU0KdKh其中：K Kh為濕度修正系數(shù)，這里不考慮，可取1 1；K Kd為空氣相對(duì)密度修正系數(shù)，Kdm，指數(shù) m m 一般情況下取 1 1。p 273P。273p。101.3kPa,020C（標(biāo)準(zhǔn)參考大氣條件）；p p:實(shí)試時(shí)的大氣壓力，kPakPa；:實(shí)試時(shí)的溫度，0C C在不考慮溫度差異情況下，查國(guó)標(biāo)得海拔4000m4000m 的平均氣壓為61.7kPa61.7k

6、Pa(2020C)，/ /61.761.7K Kd0.60.6101.3101.3Ub240u。b400kVKdKh0.67 7、為提高棒-板間隙的擊穿電壓，分別采取了以下五種措施，試討論這些措施 的有效性？為什么？（ 1 1）增大氣壓；（2 2）在適當(dāng)位置設(shè)置極間障；（3 3）抽 真空；（4 4）充 4.54.5 大氣壓的 SF6SF6 氣體；（5 5）將板極的尺寸增大。答：（1 1）增大氣壓：有一定效果，因?yàn)闅鈮涸龃蠛?，分子間距離減小，電子的平均自 由程減小，3不利于碰撞電離的發(fā)生，因而擊穿電壓增大。但是，由于該間隙是極 不均勻電場(chǎng)，增大氣壓的效果沒(méi)有均勻電場(chǎng)的明顯，而且在某一段氣壓范圍內(nèi)

7、， 由于增大氣壓后棒電極附近不能形成有效的電暈層，擊穿電壓反而會(huì)下降，尤其 在正棒負(fù)板時(shí)更明顯。（ 2 2）在適當(dāng)位置設(shè)置極間障：有效，因?yàn)閷?duì)于持續(xù)電壓，極間障上面可以聚集空 間電荷，這些空間電荷能夠使極間障與板電極之間的電場(chǎng)變得均勻，因而擊穿電 壓可提高；對(duì)于沖擊電壓，極間障阻礙光的傳播，不利于空間光電離的發(fā)展，因 而擊穿電壓可提高。對(duì)于正棒負(fù)板，極間障在較大范圍內(nèi)均可以提高擊穿電壓， 對(duì)于負(fù)棒正板，極間障只有在靠近棒電極的位置才可以提高擊穿電壓，而在遠(yuǎn)離 棒電極的位置上降低了擊穿電壓，因?yàn)樵谶@種情況下，原本擴(kuò)散到空間的負(fù)離子 被聚集到極間障上，增強(qiáng)了極間障與板電極之間的電場(chǎng)強(qiáng)度。（ 3 3

8、）抽真空： 在一定壓力范圍內(nèi)有效， 根據(jù)巴申定律， 隨著氣壓從較高數(shù)值下降， 擊穿電壓首先會(huì)逐漸降低，因?yàn)殡娮拥钠骄杂沙淘龃螅菀滓l(fā)碰撞電離；然 后逐漸升高，因?yàn)榭諝庀”。娮釉谡麄€(gè)電極之間的形成中與氣體分子碰撞的機(jī) 會(huì)很少，從而發(fā)生有效碰撞電離的機(jī)會(huì)很小，加之氣體分子稀薄，光電離、熱電 離的數(shù)量也少， 最終使得電子崩不能充分發(fā)展。 但是，當(dāng)氣壓低于 1.33*101.33*10-2PaPa 后， 擊穿電壓基本維持不變，因?yàn)榇藭r(shí)引發(fā)擊穿的因素主要是陰極電子發(fā)射等。（ 4 4）充 4.54.5 大氣壓的 SF6SF6 氣體：無(wú)效。首先，極不均勻場(chǎng)中容易發(fā)生電暈，SF6SF6氣體在電暈中發(fā)生電

9、離，產(chǎn)生離解，離解物和繼發(fā)性反應(yīng)物有很大的腐蝕性，對(duì) 絕緣有很大的危害，因而 SF6SF6 氣體中不允許采用極不均勻電場(chǎng)。（ 5 5）將板極的尺寸增大： 無(wú)效。 因?yàn)闃O不均勻電場(chǎng)中擊穿電壓主要受電場(chǎng)均勻程 度的影響，增大板極尺寸不會(huì)顯著影響電場(chǎng)的均勻程度，因而不會(huì)顯著影響擊穿 電壓。一般在封閉組合電器中充 SF6SF6 氣體的原因是什么？與空氣比較，SF6SF6 的絕緣特性如何？答：SFSF6具有較高的耐電強(qiáng)度；而且有很強(qiáng)的滅弧性能；它是一種無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒、非然性的惰性化合物； 對(duì)金屬和其它絕緣材料沒(méi)有腐蝕作用； 在中等壓力下， SFSF6氣體可以被液化，便于儲(chǔ)藏和運(yùn)輸。與空氣比較 SFSF

10、6氣體具備如下絕緣特性：1 1、 電 離和離解特性：電負(fù)性強(qiáng)、離解附著力強(qiáng)、密度大自由行程短；2 2、 電 場(chǎng)特性：只適用于均勻與稍不均勻場(chǎng)，不適用于極不均勻電場(chǎng)；3 3、 極性效應(yīng)：SFSF6氣體絕緣結(jié)構(gòu)的絕緣水平是由負(fù)極性電壓決定；4 4、時(shí) 間特性：分散性大；5 5、壓 力特性：氣體壓強(qiáng)愈高， 電極表面粗糙度的影響和雜質(zhì)對(duì)電場(chǎng)干擾的應(yīng)相 就愈強(qiáng)列，當(dāng)氣壓超過(guò) 0.6MPa0.6MPa 時(shí)，SF6SF6 絕緣裝置在工藝上已很難控制，故 應(yīng)用氣壓大約在0.1MPa0.4MPa0.1MPa0.4MPa 范圍內(nèi)較為適宜。8 8、49 9、為什么 SF6SF6 氣體絕緣大多數(shù)只在均勻電場(chǎng)和稍不均勻電場(chǎng)下應(yīng)用？最經(jīng)濟(jì) 適宜的氣壓范圍約為多少，采用更高氣壓時(shí)，應(yīng)注意哪些問(wèn)題？答：在極不均勻電場(chǎng)下， SF6SF6 氣體的擊穿電壓與空氣的擊穿電壓基本相當(dāng)，同時(shí)，SF6SF6在高場(chǎng)強(qiáng)的作用下會(huì)發(fā)生分解成有毒氣體，因而 SF6SF6 氣體絕緣大多數(shù)只在均勻電 場(chǎng)和少不均勻電場(chǎng)下應(yīng)用。最經(jīng)