高電壓技術(shù)第一章第六-七節(jié)習(xí)題

1-7氣體介質(zhì)在沖擊電壓下的擊穿有何特點(diǎn)？其沖擊電氣強(qiáng)度通常用哪些方式來(lái)表示？在持續(xù)作用電壓下，每個(gè)氣隙的擊穿電壓均為一確定的數(shù)值，通常都以這一擊穿電壓來(lái)表征該氣隙的擊穿電壓或電氣強(qiáng)度。但氣隙在沖擊電壓作用下的擊穿就復(fù)雜多了，沖擊電壓下的氣隙擊穿電壓不是一個(gè)確定的數(shù)值，亦即在沖擊電壓作用下，氣隙的擊穿電壓不確定，在同一沖擊電壓下，氣隙有可能擊穿也有可能不被擊穿。表示方法：50%沖擊擊穿電壓：即采用擊穿百分比為50%時(shí)的電壓來(lái)表征氣隙的沖擊擊穿特性；伏秒特性：表示該氣隙的沖擊擊穿電壓與放電時(shí)間的關(guān)系。1-8試述50%沖擊擊穿電壓和50%伏秒特性兩個(gè)術(shù)語(yǔ)中的“50%”所指的意義有何不同？這兩個(gè)術(shù)語(yǔ)之間有無(wú)關(guān)系？50%沖擊擊穿電壓是指對(duì)氣隙施加10次電壓有4~6次擊穿，即擊穿概率為50%50%伏秒特性是指以放電時(shí)間為橫坐標(biāo)，縱坐標(biāo)為電壓形成的曲線圖，50%概率放電時(shí)間的含義是在伏秒特性曲線的上下包絡(luò)線間選擇某一時(shí)間數(shù)值，使在每個(gè)電壓下的多次擊穿中放電時(shí)間小于該數(shù)值的恰占一半。兩個(gè)術(shù)語(yǔ)應(yīng)用于不同的場(chǎng)合：U50%是不考慮放電時(shí)延情況下表征間隙沖擊擊穿特性，而50%伏秒特性是考慮時(shí)延情況下的表征。1-9設(shè)某一“球一球”氣隙和某一“棒一板”氣隙的靜態(tài)擊穿電壓均為，它們的伏秒特性分別如習(xí)圖-2中的曲線a與b所示。試回答：（1）它們的伏秒特性有何差別？為什么有這樣的差別？（2）圖中“棒一板”氣隙的伏秒特性處于“球一球”氣隙之上，這是否說(shuō)明“棒一板”氣隙的絕緣強(qiáng)度優(yōu)于“球一球”氣隙？為什么？baUs)習(xí)圖-2題1-9圖它們的伏秒特性的差別是：球-球“氣隙的伏秒特性較平坦，而“棒-板”氣隙的伏秒特性較陡。這是因?yàn)椤扒?球”氣隙的電場(chǎng)分布為稍不均勻電場(chǎng)，平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)較高，放電發(fā)展較快，放電時(shí)延較短；而“棒-板”氣隙的電場(chǎng)分布為極不均勻電場(chǎng)，平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)較低，放電形成時(shí)延受電壓影響大，放電時(shí)延較長(zhǎng)且分散性也大，所以其伏秒特性曲線在放點(diǎn)時(shí)間還相當(dāng)大時(shí)，便隨時(shí)間減少而明顯上翹，比較陡。（2）由伏秒特性曲線可知，曲線a總是低于曲線b，說(shuō)明在同一時(shí)間電壓作用下，總是“球-球”氣隙先擊穿，“棒-板”氣隙的絕緣強(qiáng)度優(yōu)于“球-球”氣隙。但對(duì)于同樣長(zhǎng)度的同類(lèi)介質(zhì)氣隙，則“球-球”氣隙的絕緣強(qiáng)度要優(yōu)于“棒-板”氣隙。1-10試分別用湯遜理論和流注理論說(shuō)明空氣如何在足夠強(qiáng)的電場(chǎng)作用下一步步由電介質(zhì)變成導(dǎo)體。湯遜放電理論:受外界因素的作用，在氣體間隙中存在自由電子，這些自由電子在電場(chǎng)中被加速，并在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不斷與氣體原子或分子發(fā)生碰撞;當(dāng)電子獲得電場(chǎng)提供的足夠動(dòng)能時(shí)，就會(huì)使氣體原子產(chǎn)生碰撞電離，形成新的自由電子和正離子。這些新產(chǎn)生的電子和原有電子又從電場(chǎng)中得能量，并繼續(xù)碰撞其它氣體原子，又可能激發(fā)出新的自由電子。這樣，自由電子數(shù)將會(huì)成指數(shù)倍地增長(zhǎng)，形成電子雪崩。由于電子的質(zhì)量比離子小得多，因此，電子移動(dòng)的速度比離子快許多，形成的電子崩的頭部不斷向前擴(kuò)展，最終形成自持性氣體放電。流注理論:在外施電場(chǎng)作用下，電子崩由陰極向陽(yáng)極發(fā)展，由于氣體原子(或分子)的激勵(lì)、電離、復(fù)合等過(guò)程產(chǎn)生光電離，在電子崩附近由光電子引起新的子電子崩，電子崩接近陽(yáng)極時(shí)，電離最強(qiáng)，光輻射也強(qiáng)。光電子產(chǎn)生的子電子崩匯集到由陽(yáng)極生長(zhǎng)的放電通道，并幫助它的發(fā)展，形成由陽(yáng)極向陰極前進(jìn)的流注(正流注)，流注的速度比碰撞電離快。同時(shí)，光輻