高电压技术第一章第六-七节习题

1-7气体介质在冲击电压下的击穿有何特点？其冲击电气强度通常用哪些方式来表示？在持续作用电压下，每个气隙的击穿电压均为一确定的数值，通常都以这一击穿电压来表征该气隙的击穿电压或电气强度。但气隙在冲击电压作用下的击穿就复杂多了，冲击电压下的气隙击穿电压不是一个确定的数值，亦即在冲击电压作用下，气隙的击穿电压不确定，在同一冲击电压下，气隙有可能击穿也有可能不被击穿。表示方法：50%冲击击穿电压：即采用击穿百分比为50%时的电压来表征气隙的冲击击穿特性；伏秒特性：表示该气隙的冲击击穿电压与放电时间的关系。1-8试述50%冲击击穿电压和50%伏秒特性两个术语中的“50%”所指的意义有何不同？这两个术语之间有无关系？50%冲击击穿电压是指对气隙施加10次电压有4~6次击穿，即击穿概率为50%50%伏秒特性是指以放电时间为横坐标，纵坐标为电压形成的曲线图，50%概率放电时间的含义是在伏秒特性曲线的上下包络线间选择某一时间数值，使在每个电压下的多次击穿中放电时间小于该数值的恰占一半。两个术语应用于不同的场合：U50%是不考虑放电时延情况下表征间隙冲击击穿特性，而50%伏秒特性是考虑时延情况下的表征。1-9设某一“球一球”气隙和某一“棒一板”气隙的静态击穿电压均为，它们的伏秒特性分别如习图-2中的曲线a与b所示。试回答：（1）它们的伏秒特性有何差别？为什么有这样的差别？（2）图中“棒一板”气隙的伏秒特性处于“球一球”气隙之上，这是否说明“棒一板”气隙的绝缘强度优于“球一球”气隙？为什么？baUs)习图-2题1-9图它们的伏秒特性的差别是：球-球“气隙的伏秒特性较平坦，而“棒-板”气隙的伏秒特性较陡。这是因为“球-球”气隙的电场分布为稍不均匀电场，平均击穿场强较高，放电发展较快，放电时延较短；而“棒-板”气隙的电场分布为极不均匀电场，平均击穿场强较低，放电形成时延受电压影响大，放电时延较长且分散性也大，所以其伏秒特性曲线在放点时间还相当大时，便随时间减少而明显上翘，比较陡。（2）由伏秒特性曲线可知，曲线a总是低于曲线b，说明在同一时间电压作用下，总是“球-球”气隙先击穿，“棒-板”气隙的绝缘强度优于“球-球”气隙。但对于同样长度的同类介质气隙，则“球-球”气隙的绝缘强度要优于“棒-板”气隙。1-10试分别用汤逊理论和流注理论说明空气如何在足够强的电场作用下一步步由电介质变成导体。汤逊放电理论:受外界因素的作用，在气体间隙中存在自由电子，这些自由电子在电场中被加速，并在运动过程中不断与气体原子或分子发生碰撞;当电子获得电场提供的足够动能时，就会使气体原子产生碰撞电离，形成新的自由电子和正离子。这些新产生的电子和原有电子又从电场中得能量，并继续碰撞其它气体原子，又可能激发出新的自由电子。这样，自由电子数将会成指数倍地增长，形成电子雪崩。由于电子的质量比离子小得多，因此，电子移动的速度比离子快许多，形成的电子崩的头部不断向前扩展，最终形成自持性气体放电。流注理论:在外施电场作用下，电子崩由阴极向阳极发展，由于气体原子(或分子)的激励、电离、复合等过程产生光电离，在电子崩附近由光电子引起新的子电子崩，电子崩接近阳极时，电离最强，光辐射也强。光电子产生的子电子崩汇集到由阳极生长的放电通道，并帮助它的发展，形成由阳极向阴极前进的流注(正流注)，流注的速度比碰撞电离快。同时，光辐