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1、第2章固体的绝缘特性与介质的电气强度3-1简述介质损耗的定义，分析固体无机晶体、无机玻璃和陶瓷介质的损耗主要由那些损耗组成？3-2固体介质的表面电导率除了介质的性质之外，还与那些因素有关？它们各有什么影 响？3-3固体介质的击穿主要有那几种形式？它们各有什么特征？3-4局部放电引起电介质劣化、损伤的主要原因有那些？3-5聚合物电介质的树枝化形式主要有那几种？它们各是什么原因形成的？3-6均匀固体介质的热击穿电压是如何确定的？3-7试比较气体、液体和固体介质击穿过程的异同。3-8影响套管沿面闪络电压的主要因素有哪些？3-9具有强垂直分量时的沿面放电和具有弱垂直分布时的沿面放电，哪个对绝缘的危害
2、比较大3T简述介质损耗的定义，分析固体无机晶体、无机玻璃和陶瓷介质的损耗主要由那些 损耗组成？介质损耗：绝缘材料在电场作用下，由于介质电导和介质极化的滞后效应，在其内部引 起的能量损耗。也叫介质损失，简称介损。在交变电场作用下，电介质内流过的电流相量和 电压相量之间的夹角（功率因数角）的余角b称为介质损耗角。（1）固体无机晶体介质只有位移极化，其介质损耗主要来源于电导；（2）无机玻璃的介质损耗可以认为主要由三部分组成：电导损耗、松弛损耗和结构损 耗；（3 ）陶瓷介质可分为含有玻璃相和几乎不含玻璃相两类，第一类陶瓷是含有大量玻璃 相和少量微晶的结构，其介质损耗主要由三部分组成：玻璃相中离子电导损
3、耗、结构较松的 多晶点阵结构引起的松弛损耗以及气隙中含水引起的界面附加损耗，tanS相当大。第二类 是由大量的微晶晶粒所组成，仅含有极少量或不含玻璃相，通常结晶相结构紧密，tanS比 第一类陶瓷小得多。3-2固体介质的表面电导率除了介质的性质之外，还与哪些因素有关？它们各有什么影 响？答：介质的表面电导率九不仅与介质的性质有关，而且强烈地受到周围环境的湿度、 温度、表面的结构和形状以及表面粘污情况的影响。（1 ）电介质表面吸附的水膜对表面电导率的影响由于湿空气中的水分子被吸附于介质的表面，形成一层很薄的水膜。因为水本身为半导 体（夕。所以介质表面的水膜将引起较大的表面电流，使八增加。（2）电介
4、质的分子结构对表面电导率的影响电介质按水在介质表面分布状态的不同，可分为亲水电介质和疏水电介质两大类。a）亲水电介质：这种介质表面所吸附的水易于形成连续水膜，故表面电导率大，特别 是一些含有碱金属离子的介质，介质中的碱金属离子还会进入水膜，降低水的电阻率，使表 面电导率进一步上升，甚至丧失其绝缘性能。b）疏水电介质：这些介质分子为非极性分子所组成，它们对水的吸引力小于水分子的 内聚力，所以吸附在这类介质表面的水往往成为孤立的水滴，其接触角690。，不能形成连 续的水膜，故九很小，且大气湿度的影响较小。(3)电介质表面清洁度对表面电导率的影响表面沾污特别是含有电解质的沾污，将会引起介质表面导电水
5、膜的电阻率下降，从而使 九升高。3-3固体介质的击穿主要有哪几种形式？它们各有什么特征？答：固体电介质的击穿中，常见的有热击穿、电击穿和不均匀介质局部放电引起击穿等 形式。(1 )热击穿热击穿的主要特征是：不仅与材料的性能有关，还在很大程度上与绝缘结构(电极的配 置与散热条件)及电压种类、环境温度等有关，因此热击穿强度不能看作是电介质材料的本 征特性参数。(2 )电击穿电击穿的主要特征是：击穿场强高，实用绝缘系统不可能达到；在一定温度范围内，击 穿场强随温度升高而增大，或变化不大。均匀电场中电击穿场强反映了固体介质耐受电场作 用能力的最大限度，它仅与材料的化学组成及性质有关，是材料的特性参数之
6、一。(3)不均匀电介质的击穿击穿从耐电强度低的气体开始，表现为局部放电，然后或快或慢地随时间发展至固体介 质劣化损伤逐步扩大，致使介质击穿。3-4局部放电引起电介质劣化、损伤的主要原因有哪些？答：局部放电引起电介质劣化损伤的机理是多方面的，但主要有如下三个方面：(1 )电的作用：带电粒子对电介质表面的直接轰击作用，使有机电介质的分子主链断 裂；(2 )热的作用：带电粒子的轰击作用引起电介质局部的温度上升，发生热熔解或热降 解；(3)化学作用：局部放电产生的受激分子或二次生成物的作用，使电介质受到的侵蚀 可能比电、热作用的危害更大。3-5聚合物电介质的树枝化形式主要有哪几种？它们各是什么原因形成
7、的?答：引起聚合物电介质树枝化的原因是多方面的，所产生的树枝亦不同。(1)电树枝树枝因介质中间歇性的局部放电而缓慢地扩展，或在脉冲电压作用下迅速发展，或在无 任何局部放电的情况下，由于介质中局部电场集中而发生。(2 )水树枝树枝因存在水分而缓慢发生，如在水下运行的200700V低压电缆中也发现有树枝，一 般称为水树枝，即直流电压下也能促进树枝化。(3)电化学树枝因环境污染或绝缘中存在杂质而引起，如电缆中由于腐蚀性气体在线芯处扩散，与铜发 生反应就形成电化学树枝。3-6均匀固体介质的热击穿电压是如何确定的?答：一般情况下，可以近似化为以下两种极端情况来讨论(1)脉冲热击穿认为电场作用时间很短，以
8、致导热过程可以忽略不计，则热平衡方程为(2)稳态热击穿电压长时间作用，介质内温度变化极慢，热击穿临界电压为Ul=S(T， dT3-7试比较气体、液体和固体介质击穿过程的异同。答:(1)相同点：电介质击穿是电介质丧失电绝缘能力的现象。三者的击穿，尤其是电击穿均有以碰撞电离为基础，气体放电的汤逊理论和流注理论建立在碰撞电离基础上，电子崩 发展至自持；液体与固体的电击穿理论，均分为碰撞电离开始和电子崩发展至一定大小为击 穿条件两类。(2)相异点：与气体相比，液体、固体电介质的击穿类型更复杂，液体电介质的击穿 有气泡和工程杂质为载体的击穿过程，固体电介质有热击穿和不均匀介质击穿两类。与气体、 液体电介
9、质相比，固体电介质的击穿场强较高，但固体电介质击穿后材料中留下不能恢复的 痕迹，即使去掉外施电压，也不像气体、液体介质那样能自行恢复绝缘性能。3-8影响套管沿面闪络电压的主要因素有哪些？（1）沿面闪络电压与套管绝缘材料特性有关（2 ）沿面闪络电压与套管表面潮湿程度以及套管表面粗糙程度有关（3）套管是否与电极紧密接触对沿面闪络电压也有较大影响3-9具有强垂直分量时的沿面放电和具有弱垂直分布时的沿面放电，哪个对绝缘的危害 比较大电场具有弱垂直分量的情况下，电极形状和布置已使电场很不均匀，因而介质表面积聚 电荷使电压重新分布所造成的电场畸变，不会显著降低沿面放电电压。另外，这种情况下电 场垂直分量较小，沿表面也没有较大的电容电流流过，放电过程中不会出现热电离现象，故 没有明显的滑闪放电，因而垂直于放电发展方向的介质厚度对放电电压实际上没有影响。其 沿面闪络电压与空气击穿电压的差别相比强垂直分量时要小得多。因此具有强垂直分量时的 沿面放电对绝缘的危害更大。