高電壓技術(shù)復(fù)習(xí)題

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1、（1）在氣體放電過程中，碰撞電離為什么主要是由電子產(chǎn)生的？答：1、氣體中的帶電粒子主要有電子和離子，它們?cè)陔妶?chǎng)力的作用下向各自的極板運(yùn)動(dòng)，帶正電荷的粒子向負(fù)極板運(yùn)動(dòng)，帶負(fù)電荷的粒子向正極板運(yùn)動(dòng)。2、電子與離子相比，它的質(zhì)量更小，半徑更小，自由行程更大，遷移率更大，因此在電場(chǎng)力的作用下，它更容易被加速，因此電子的運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)大于離子的運(yùn)動(dòng)速度。3、與離子相比，當(dāng)電子去碰撞中性的氣體分子，它更容易累積到足夠多的動(dòng)能，因此電子碰撞中性分子并使之電離的概率要比離子大得多。所以，在氣體放電過程中，碰撞電離主要是由電子產(chǎn)生的。（2）帶電粒子是由哪些物理過程產(chǎn)生的，為什么帶電

2、粒子產(chǎn)生需要能量？答：1、帶電粒子主要是由電離產(chǎn)生的，根據(jù)電離發(fā)生的位置，分為空間電離和表面電離。根據(jù)電離獲得能量的形式不同，空間電離又分為光電離、熱電離和碰撞電離，表面電離分為正離子碰撞陰極表面電離、光電子發(fā)射、熱電子發(fā)射和強(qiáng)場(chǎng)發(fā)射。2、原子或分子呈中性狀態(tài)，要使原子核外的電子擺脫原子核的約束而成為自由電子，必須施加一定的外加能量，使基態(tài)的原子或分子中結(jié)合最松弛的那個(gè)電子電離出來所需的最小能量稱為電離能。（3）為什么SF6氣體的電氣強(qiáng)度高？答：SF6氣體之所以具有特別高的電氣強(qiáng)度，主要因?yàn)檫@些氣體都具有很強(qiáng)的電負(fù)性，容易俘獲自由電子而形成負(fù)離子（電子附著過程

3、），電子變成負(fù)離子后，雖然氣體中的帶電粒子的數(shù)目沒有變化，但氣體中自由電子的數(shù)目變少了，而電子又是碰撞電離的主要因素，因此氣體中碰撞電離的能力變得很弱，因而削弱了放電發(fā)展過程。1-2湯遜理論與流注理論對(duì)氣體放電過程和自持放電條件的觀點(diǎn)有何不同？這兩種理論各適用于何種場(chǎng)合？答：湯遜理論的基本觀點(diǎn)：電子碰撞電離是氣體電離的主要原因；正離子碰撞陰極表面使陰極表面逸出電子是維持氣體放電的必要條件；陰極逸出電子能否接替起始電子的作用是自持放電的判據(jù)。它只適用于低氣壓、短氣隙的情況。氣體放電流注理論以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，它考慮了高氣壓、長(zhǎng)氣隙情況下空間電荷對(duì)原有電場(chǎng)的影響和空間光

4、電離的作用。在初始階段，氣體放電以碰撞電離和電子崩的形式出現(xiàn)，但當(dāng)電子崩發(fā)展到一定程度之后，某一初始電子的頭部集聚到足夠數(shù)量的空間電荷，就會(huì)引起新的強(qiáng)烈電離和二次電子崩，這種強(qiáng)烈的電離和二次電子崩是由于空間電荷使局部電場(chǎng)大大增強(qiáng)以及發(fā)生空間光電離的結(jié)果，這時(shí)放電即轉(zhuǎn)入新的流注階段。1-3在一極間距離為1cm的均勻電場(chǎng)氣隙中，電子碰撞電離系數(shù)α=11cm-1。今有一初始電子從陰極表面出發(fā)，求到達(dá)陽(yáng)極的電子崩中的電子數(shù)。答：eαd=e11=59874。1-5試近似估算標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下半徑分別為1cm和1mm的光滑導(dǎo)線的電暈起始場(chǎng)強(qiáng)。P15皮克公式1-6氣體介質(zhì)在沖擊

5、電壓下的擊穿有何特點(diǎn)？其沖擊電氣強(qiáng)度通常用哪些方式表示？答：在持續(xù)電壓（直流、工頻交流）作用下，氣體間隙在某一確定的電壓下發(fā)生擊穿。而在沖擊電壓作用下，氣體間隙的擊穿就沒有這種某一個(gè)確定的擊穿電壓，間隙的擊穿不僅與電壓值有關(guān)，還與擊穿過程的時(shí)間（放電時(shí)間）有關(guān)。這就是說，氣體間隙的沖擊擊穿特性要用兩個(gè)參數(shù)（擊穿電壓值和放電時(shí)間）來表征，而氣體間隙在持續(xù)電壓作用下?lián)舸┨匦灾灰脫舸╇妷褐狄粋€(gè)參數(shù)來表征。其沖擊電氣強(qiáng)度通常用50%沖擊擊穿電壓和伏秒特性兩種方式表征。1-10簡(jiǎn)述絕緣污閃的發(fā)展機(jī)理和防止對(duì)策。答：戶外絕緣子在污穢狀態(tài)下發(fā)生的沿面閃絡(luò)稱為絕緣子的污閃。

6、絕緣子的污閃是一個(gè)受到電、熱、化學(xué)、氣候等多方面因素影響的復(fù)雜過程，通?？煞譃榉e污、受潮、干區(qū)形成、局部電弧的出現(xiàn)和發(fā)展等四個(gè)階段。防止絕緣子發(fā)生污閃的措施主要有：（1）調(diào)整爬距（增大泄露距離）；（2）定期或不定期的清掃；（3）涂料；（4）半導(dǎo)體釉絕緣子；（5）新型合成絕緣子1-11試運(yùn)用所學(xué)的氣體放電理論，解釋下列物理現(xiàn)象：（1）大氣濕度增大時(shí)，空氣間隙的擊穿電壓增高，而絕緣子表面閃絡(luò)電壓下降；答：大氣濕度增大時(shí)，大氣中含有的水汽分子能俘獲自由電子而形成負(fù)離子，這對(duì)氣體中的放電過程起著抑制作用，可見大氣的濕度越大，氣隙的擊穿電壓增高。而大氣濕度增大時(shí)，絕緣子

7、表面容易形成水膜，如果絕緣子表面有積污的話，積污層容易受潮，增大泄露電流，容易造成濕閃或者污閃，絕緣子表面閃絡(luò)電壓下降。（2）壓縮氣體的電氣強(qiáng)度遠(yuǎn)較常壓下的氣體高。答：氣壓很大時(shí)，電子自由行程變小，得到動(dòng)能減小，所以擊穿電壓升高。（3）沿面閃絡(luò)電壓顯著地低于純氣隙的擊穿電壓。答:沿面閃絡(luò)是指沿面放電已貫通兩電極。電極放入固體介質(zhì)后的沿面閃絡(luò)電壓要比相同電極空氣間隙的擊穿電壓低，這是因?yàn)檠毓腆w介質(zhì)表面的電場(chǎng)與空氣間隙間電場(chǎng)相比已經(jīng)發(fā)生了畸變，這種畸變使固體介質(zhì)表面的電場(chǎng)更為不均勻。而造成沿面電場(chǎng)畸變的原因主要有：1.固體介質(zhì)與電極表面接觸不良，存在小縫隙。2.固

8、體介質(zhì)表面由于潮氣形成很薄的水膜，水膜