1、1第二章參考氣隙的伏秒特性是怎樣繪制的？研究氣隙的伏秒特性有何實用意義？答：氣隙伏秒特性用實驗方法來求取：保持一定的波形而逐級升高電壓，從示波圖求取。電壓較低時，擊穿發生在波尾。電壓甚高時，放電時間減至很小，擊穿可發 生在被頭。在波尾擊穿時，以沖擊電壓幅值作為縱坐標，放電時間作為橫坐標。在波頭擊穿時，還以放電時間作為橫坐標，但以擊穿時電壓作為縱坐標。把相應 的點連成一條曲線，就是該氣隙在該電壓波形下的伏秒特性曲線。伏秒特性對于比較不同設備絕緣的沖擊擊穿特性具有重要意義，例如，在考慮不 同絕緣強度的配合時，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。試說明在雷電沖擊電壓作用下，導線

2、對平行平板氣隙（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，導線對平行平板氣隙（S/D10S/D10）的伏秒特性在相當大的范圍內 向左上角上翹，而球一球氣隙（S/D0.5S/D10S/D10 ），電場分布極不均勻，在最低擊穿電壓作用下，放電發展到完全擊穿需要較長的時間，如不同程度地提高電壓 峰值，擊穿前時間將會相應減小。球球氣隙（S/D0.5S/D0.5 ），電場分布較為均勻，當某處場強達到自持放電值時，沿途各處放電發展均很快，故擊穿前時間較短（不超過 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度，但由于氣隙的擊穿電壓與電 壓波形相關，因此 5050%擊穿電壓并不能全面地代表該氣隙的耐電強度。標準大氣條件下，下列氣隙的擊穿場強約為多少（氣隙距離不超過2m m，電壓均為峰值計）？答：a a、均勻電場，各種電壓。U Ub24.424.4 S S 6.536.53 S S式中一一空氣的相對密度；S S氣隙的距離，cmcm。b b、不均勻電場，最不利的電場情況，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（正棒負板）雷電沖擊： 6kV/cm6kV/cm 棒板間隙（正棒負板）操作沖擊： 3.7kV/cm3.7kV/cm 棒板間隙（正棒負板）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度遠較常壓下的氣體為高？又為什么當大氣的濕 度增大時，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，削弱電離過程，從而提高氣體的電 氣強度。當大氣的濕度增大時，大氣中有較多的水蒸氣，其電負性較強，易俘獲自由電子以形成負離子，使最活躍的電離因素即自由電子的數目減少，阻礙電離的發展。6 6、某110k110kv

5、v電氣設備如用于平原地區， 其外絕緣應通過的工頻試驗電壓有效值 為240kv240kv，如用于海拔 4000m4000m 地區，而試驗單位位于平原地帶，問該電氣 設備的外絕緣應通過多大的工頻試驗電壓值？試驗電壓修正經驗公式：UbU0KdKh其中：K Kh為濕度修正系數，這里不考慮，可取1 1；K Kd為空氣相對密度修正系數，Kdm，指數 m m 一般情況下取 1 1。p 273P。273p。101.3kPa,020C（標準參考大氣條件）；p p:實試時的大氣壓力，kPakPa；:實試時的溫度，0C C在不考慮溫度差異情況下，查國標得海拔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）在適當位置設置極間障；（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，因為氣壓增大后，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生，因而擊穿電壓增大。但是，由于該間隙是極 不均勻電場，增大氣壓的效果沒有均勻電場的明顯，而且在某一段氣壓范圍內

7、， 由于增大氣壓后棒電極附近不能形成有效的電暈層，擊穿電壓反而會下降，尤其 在正棒負板時更明顯。（ 2 2）在適當位置設置極間障：有效，因為對于持續電壓，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變得均勻，因而擊穿電 壓可提高；對于沖擊電壓，極間障阻礙光的傳播，不利于空間光電離的發展，因 而擊穿電壓可提高。對于正棒負板，極間障在較大范圍內均可以提高擊穿電壓， 對于負棒正板，極間障只有在靠近棒電極的位置才可以提高擊穿電壓，而在遠離 棒電極的位置上降低了擊穿電壓，因為在這種情況下，原本擴散到空間的負離子 被聚集到極間障上，增強了極間障與板電極之間的電場強度。（ 3 3

8、）抽真空： 在一定壓力范圍內有效， 根據巴申定律， 隨著氣壓從較高數值下降， 擊穿電壓首先會逐漸降低，因為電子的平均自由程增大，容易引發碰撞電離；然 后逐漸升高，因為空氣稀薄，電子在整個電極之間的形成中與氣體分子碰撞的機 會很少，從而發生有效碰撞電離的機會很小，加之氣體分子稀薄，光電離、熱電 離的數量也少， 最終使得電子崩不能充分發展。 但是，當氣壓低于 1.33*101.33*10-2PaPa 后， 擊穿電壓基本維持不變，因為此時引發擊穿的因素主要是陰極電子發射等。（ 4 4）充 4.54.5 大氣壓的 SF6SF6 氣體：無效。首先，極不均勻場中容易發生電暈，SF6SF6氣體在電暈中發生電

9、離，產生離解，離解物和繼發性反應物有很大的腐蝕性，對 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。（ 5 5）將板極的尺寸增大： 無效。 因為極不均勻電場中擊穿電壓主要受電場均勻程 度的影響，增大板極尺寸不會顯著影響電場的均勻程度，因而不會顯著影響擊穿 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具有較高的耐電強度；而且有很強的滅弧性能；它是一種無色、無味、無毒、非然性的惰性化合物； 對金屬和其它絕緣材料沒有腐蝕作用； 在中等壓力下， SFSF6氣體可以被液化，便于儲藏和運輸。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：電負性強、離解附著力強、密度大自由行程短；2 2、 電 場特性：只適用于均勻與稍不均勻場，不適用于極不均勻電場；3 3、 極性效應：SFSF6氣體絕緣結構的絕緣水平是由負極性電壓決定；4 4、時 間特性：分散性大；5 5、壓 力特性：氣體壓強愈高， 電極表面粗糙度的影響和雜質對電場干擾的應相 就愈強列，當氣壓超過 0.6MPa0.6MPa 時，SF6SF6 絕緣裝置在工藝上已很難控制，故 應用氣壓大約在0.1MPa0.4MPa0.1MPa0.4MPa 范圍內較為適宜。8 8、49 9、為什么 SF6SF6 氣體絕緣大多數只在均勻電場和稍不均勻電場下應用？最經濟 適宜的氣壓范圍約為多少，采用更高氣壓時，應注意哪些問題？答：在極不均勻電場下， SF6SF6 氣體的擊穿電壓與空氣的擊穿電壓基本相當，同時，SF6SF6在高場強的作用下會發生分解成有毒氣體，因而 SF6SF6 氣體絕緣大多數只在均勻電 場和少不均勻電場下應用。最經