《高电压绝缘技术(第二版)》课后题答案中国电力出版社

高电压绝缘技术 （第二版） 课后答案 第二章 1、解：由题意： 212 e e im v 因此： 1962 2 1 . 6 1 0 2 1 . 5 6 2 . 7 5 1 0 /m , , 5 7 . 6 n mi ch v e V v 所 以。水蒸气的电离电位为 9 7 . 71 2 . 7hc 可见光的波长范围在 400在可见光的范围。 2、解： 1942 232 2 1 2 . 5 1 . 6 1 03( ) 1 2 . 5 , , 9 . 6 6 1 8 1 0 ( )2 3 3 1 . 3 8 1 0 e V w K T T 气体 的绝对温度需要达到 96618K。 3、解：由 /0()n n e 知 1 0 022 0 0233 0 0344 0 00 : (1 ) 6 3 . 2 %2 : ( ) 2 3 . 3 %2 3 : ( ) 8 . 6 %3 4 : ( ) 3 . 1 %n n e nn n e e nn n e e nn n e e n 4、解：对于带电粒子有： - 6 3 2 6 3 2 1 3 1 3= 1 0 c m / , 1 0 ( 1 0 ) . 1 ( . ) s c m s c ，即 31( . )减少一对离子，即离子的平均寿命为 1S。 5、解：由于电流 可知 1 9 7 1 1 211 0 211 . 6 1 0 1 0 5 8 1 0 /= 2 J = 1 . 6 1 0 / c e c ms t s t 考 虑 到 正 负 离 子 ， 所 以6、解：由题意知：电场强度不变。又因为： 12 0 2 0, e I e I I e 22所 以 ， 1 1212ln l n 1 07 . 6 7 50 . 3II 18 1010 7 . 6 7 5 0 . 11 9 1 93 . 8 1 0 1 . 1 1 01 . 6 1 0 1 . 6 1 0n 7、解 : 00 ( 1 )x a x a n e n e d x e 有 题 意 可 知 ： n 8、解 ：根据题意设：极间距离为 d, 0 位 时 间 内 阴 极 单 位 面 积 产 生 的 电 子外 电 离 因 数 下 阴 极 单 位 面 积 产 生 的 电 子新 增 离 子 数0 , , ( )ad ic c a n n n n e n n 可得到达阳极的电子总数为： 00 ( 1 ) ( 1 ),11a d a e e 9 、 解 ： 由 公 式 可 得 ：/ 1p d UA p d e ，可得：/ 2 5 0 7 6 0 0 . 1 / 4 6 0 08 . 5 7 6 0 0 . 153 . 0 8 9 1 0b p d p d e 当 d=3 1 时, / 2 5 0 7 6 0 1 / 3 1 6 0 08 . 5 7 6 0 1 71 . 3 5 9 1 0b p d U bA p d e 10、解：m i . 7 1 8 l 0 2 5( ) 0 . 6 8 7 ( 1 3 3 )1 4 . 6 d c m , m i n m i n( ) 3 6 5 0 . 6 8 7 2 5 0 . 7 5 5 p d V 11、解：假设在 P 气压下，两间隙的放电电压相等，即12( ) ( )f p d f p d查图 2曲线可知 120 . 2 5 , 0 . 1p d p d时，两间隙的放电电压大约相等，此时 p=33，所以当210 . 0 2 5 1 3 3 d dp p a 时 ， 先 放 电 ； p33时 ， 先 放 电12、解：由题意可知： 6 0 / , 6 0 1 0 6 0 0 / ,c m E V c m 又 可 得 ：120 . 6 1 . 21 , 26 0 0 / 6 0 0 /k V k Vd c m d c mV c m V c m 12 2 11 2 1 1 2 0 01 1 1l n ( l n l n ) ( 2 . 4 1 . 2 ) 1 . 221I I I d I d d I I 110 . 1 2 1 3 3 c m P 1 . 2 7 40 1 1 . 0 0 1 08008 1n , 7 . 6 9 7 , 6 0 0 7 . 6 9 7 4 6 1 8ra d d c m U E d 13、解：由公式22 20 ( ) , , = 4 A B Ep p x 其 中 为 常 数 。 011()4Rr x d x ， 04 R r ，2()r x ()r r r , 1dx r ，即222 1 ( ) l n() UA p B d xR r x p r 14、解：由公式000 . 3 0 5 2 9 . 33 . 1 5 (1 ) , 10 . 1 . 1 3c T p T M P a 0 . 3 0 5 5 03 . 1 5 ( 1 ) 5 0 . 7 1 5 / , l n 5 0 . 7 1 5 0 . 2 5 l n 5 8 . 3 90 . 50 . 2 5c c k V c m U E r k c= 4 1 . 2 92UU k V有 效15、解：由公式 0 . 2 9 83 0 . 3 ( 1 ) / , l n , 2 8 0 0c c m k V c m U E r d h c ，因此 0 0 . 2 9 8 8 0 05 0 0 2 l n , = 0 . 7 2 2 = 3 0 . 3 ( 1 ) l nE r m 取 m ， 可 得 500，解得 r=66、解：由公式 0 . 2 9 83 0 . 3 (1 )r,r=得 全面电晕， m=3 2 . 4 4 /cE k V c m;部分电晕， m=2 8 . 4 9 /cE k V c m因为 r r，对于 110电线路 对于线 0 2 / 2 1 3 . 7 2 /370l n 0 . 9 5 l 9 5k V c 对于线 1 1 0 2 / 31 2 . 0 4 /2 2 4 4 0l n 0 . 9 5 l n 0 . 9 5k V c 对于线线间发生局部电晕，要求电压至少为 于线地发生局部放电，要求电压至少为 即不会出现局部电晕，也不会出现全面电晕 17、对于 220电线路 线 2 0 2 / 2 2 7 . 4 4 /370l n 0 . 9 5 l n 0 . 9 5k V c 线 1 0 2 / 3 2 4 . 0 8 /2 2 4 4 0l n 0 . 9 5 l n 0 . 9 5E k V c r ，又 16 题分析可知： 不会出现局部电晕，也不会出现全面电晕 18、解：可近似为球 板，进而近似为球 球 0 . 3 3 72 7 . 7 ( 1 ) ( / ) , 1 , 2 0cE k V c m r c ，可得 2 8 . 1 7 /cE k V c m由表 1：m a x 0 . 9 2 8 . 1 7 / k V c ， U=500 2 出 d=以均压球离墙的距离为 9、解： A 点：1 3 . 3 5 /2 7 . 2 3 1 . 4 / , 1 . 8 2 , 3 4 5 /d r E dE k V c m f U k V c r B 点： 12 4 ( 1 ) 3 1 . 6 / , 3 , 2 1 0 . 6 / dE k V c m f U k V c 因为所以 B 点先放电，放电电压为 kV 又因为 12 4 (1 ) 3 1 . 6 /BE k V c , () 300/B E d E R rU k r , 代 入 数 据 可 得R=0、解：工频 750验变压器，峰值电压为 0 . 7 5 2 1 . 0 6 0 5 棒 板长空气间隙模型，查表 2线可得1 实际上1 1 . 8 2 . 5 4 . 5d k d m 雷电冲击电压为 表 2 板电极，最大距离为 际 1 . 3 2 . 7 3 . 5 1 第三章 1、 解：若管内有直径为 6导杆，则滑闪放电发生在瓷管外壁。 1301111 2216 1 . 2 7 6 1 0 /64 9 1 0 6 l 1 0 l c r 由经验公式滑闪放电电压 4 0 . 4 401 . 3 6 1 0 / 6 4 . 1 2 k V 若管内导 杆直径为 3滑闪放电发生在瓷管外壁且0则141 1111 22116 4 . 2 5 1 0 /34 9 1 0 3 l 1 0 l 5C F c r 1 4 1 401011 2 . 7 6 4 . 2 5 1 0 3 . 1 8 8 1 01 2 . 7 6 4 . 2 5C 由经验公式滑闪放电电压 4 0 . 4 41 . 3 6 1 0 / 1 1 8 . 0 3 k V 2、 解 : 130 1111 2216 1 . 2 7 6 1 0 /64 9 1 0 6 l 1 0 l c r 由经验公式滑闪放电电压 4 0 . 4 401 . 3 6 1 0 / 6 4 . 1 2 k V 在 100 0部冲击电压下 2500cr k C U 在负雷电冲击下， 火花长度为 2 5 5 1 3 2 54410 1003 3 1 0 (1 . 2 8 1 0 ) 1 0 0 1 6 . 2 31 . 2cr k C U c 在正雷电冲击下， 火花长度为 2 5 5 1 3 2 54420 1003 9 1 0 (1 . 2 8 1 0 ) 1 0 0 1 9 . 1 91 . 2cr k C U c 在交流下 5 0 , 2 , 2 z f u f 火花长度为2 5 5 1 3 2 5 64420 3 9 1 0 (1 . 2 8 1 0 ) 1 0 0 2 1 0 0 1 0 2 . 6 7cr k C U c 3、 解：在工频电压下， 0 . 9 0 . 95 . 6 5 . 6 ( 1 0 0 ) 3 5 3 . 3 4l k V 裕度为： 3 5 3 . 3 4 1 1 0 221%110 在冲击电压下， 0 . 9 2 0 . 9 250 7 . 8 7 . 8 (1 0 0 ) 5 3 9 . 6 3dU l k V 裕度为： 5 3 9 . 6 3 1 1 0 3 9 0 . 6 %110 淋雨时 在工频试验电压下 淋雨表面长度为1 2 1 27 0 , 4 0 1 . 6 / , 3 /L c m L c m E k V c m E k V c m 空 气 间 隙 为 ， 1 1 2 2 1 . 6 7 0 3 4 0 2 3 2 L E L k V 裕度为 : 2 3 2 1 1 0 1 0 0 . 9 %110 冲击电压下，滑闪电压与干闪电压很相似，即近似认为裕度仍为 4、 解：由题意可知，对于中 等污染地区，污秽等级 为级， 爬电距离可取 cm/, 对于 爬电距离为 2 . 1 7 2 2 0 1 . 1 5 1 9 . 628n ，取 20 片，正常绝缘用 1314片，比正常多用 67 片，串长为 2 0 2 0 1 4 . 6 2 9 2H c m 对于 缘子， 2 . 1 7 2 2 0 1 . 1 5 1 4 . 0 839n ，取 15 片，串长 15H=15*13=195、 解：由题意可知， ， 25t ,湿度为 32 0 /h g 相对空气密度为00273 9 9 . 8 2 7 3 2 0 0 . 9 6 8 72 7 3 1 0 1 . 3 2 7 3 2 5 12,k k, 1 0 . 0 1 2 ( / 1 1 ) 1 . 1 1 5 8 有图 2知， 3003 0 0 0 . 7 65 0 0 5 0 0 0 . 7 3 0 . 9 6 8 7 1 . 1 1 5 8U k V 时 ， d=73cm,g= 查图 3知， 0 . 5 0 . 5120 . 5 , ( 0 . 9 6 8 7 ) (1 . 1 1 5 8 ) 1 . 0 4tm k k k 则0 3 0 0 / 1 . 0 4 2 8 8 . 5 11 . 0 4k V 6、 解：1 2 09 9 . 5 , = 3 0 2 7 . 5 , 5 4 0 , / P a t t U k V U U k ，00273 9 9 . 5 2 7 3 2 0 0 . 9 4 9 82 7 3 1 0 1 . 3 2 7 3 3 0 由于12= 3 0 2 7 ，查 3知， 31 2 5 h g m31 . 4 4 5 1 . 4 4 5 2 . 5 (1 0 1 . 3 9 9 . 5 ) 0 . 0 2 /2 7 3 2 7 3 3 0Dt b g c 31 2 5 . 5 0 . 0 2 2 5 . 7 /h h g m 32 5 . 7 / 0 . 9 4 9 8 2 7 . 0 6 /h g c m ，查图 3 K=图 240 5 4 0 4 04 0 5 , 1 0 0 155U d d c m m 540 0 . 9 8 8 85 0 0 5 0 0 1 0 . 9 4 9 8 1 . 1 5K g= 查图 3得，1 2 1 21 , 0 . 9 4 9 8 , 1 . 1 5 , 1 . 0 9 2 3m tm k k k k k k 0 / 5 4 0 / 1 . 0 9 2 3 4 9 4 . 3 7 k k V 7、解： 查图 3得 36/H g ，31 . 4 4 5 1 . 4 4 5 (1 4 9 ) (1 0 1 . 3 1 0 2 . 6 ) 0 . 0 3 2 7 /2 7 3 2 7 3 1 4Dt b g c 6 0 . 0 3 2 7 5 . 9 6 7 3h H H 00273 1 0 2 . 6 2 7 3 2 0 1 . 0 3 42 7 3 1 0 1 . 3 2 7 3 1 4 ， 35 . 9 6 7 3 / 1 . 0 3 4 5 . 7 7 1 /h g c m 1 0 . 0 1 0 ( / 1 1 ) 0 . 9 4 8 ， 查表可得，球的直径为 1，且距离 正极性冲击电压为 65656 5 . 0 4 15 0 0 5 0 0 0 . 2 6 5 5 1 . 0 3 4 0 . 9 4 8K g= 查图 3得，121 , 0 , 6 5 6 / 1 . 0 3 4 6 3 4 . 4 3 k ， 8、解： 441 1 1 1 41 . 1 1 0 1 . 1 3 5 0 0 1 0 1 . 1 0 . 3 5 0 . 7 5 3 42 6 5 2 6 5 * 3 5 3 . 3 33 k V 第五章 5 体绝缘电气设备中在 20C 时充的气压为 求该设备中 气体密度？及该设备中 体的液化温度为多少？ 解：根据 物理性质，当气压为 度为 20C 时其密度为 l，则由 pV 当气压增至 ， n 也增至原来的 ，故此时密度为： 7 . 5 6 . 1 6 4 4 6 . 2 3m n m o 其中 摩尔质量； 由图 5气压 液化温度约为 当然 气体密度也可由图 5得。 5压为 体，若其 / / )0%，则此时有效电离系数 为多大？ 解：由式（ 5 11( c m M P a ) 2 7 . 7 0 . 1 8 8 5 2 4 5 1 . 4 ( c m M P a )c r i p p 则 12 4 5 c m 5同轴圆柱电极间的介质为 体，其击穿场强布参数为 1 7 7 k V / ，5 k V /c m 。 （ 1）求此时的耐受场强； （ 2）若电极长度增为 100 倍，求耐受场强的下降比例。 解：（ 1）本题所述情况与图 5同，由耐受场强定义有： 02 4 1 7 7 5 . 6 7 4 1 5 4 . 3 2 k V / c （ 2）当电极面积增为 n 倍时，可按 n 个相同的间隙并联来考虑，则由 5( l n )( ) 1 1 ( ) 1 e x p e x x F x 则按贡贝尔分布参数， 保持不变，而 n ，则长度增加为 100 倍时，其耐受场强变为： 02 4 1 7 7 5 . 6 7 l n 1 0 0 5 . 6 7 4 1 2 8 . 2 1 k V / c 耐受场强下降比例为： 1 5 4 . 3 2 1 2 8 . 2 1 1 6 . 9 2 %1 5 4 . 3 2r a t i o 5500体绝缘电缆为分相封闭式同轴圆柱电极结构，其中导电芯的外径为 89壳的内径为248 20C 时充气气压为 该稍不均匀场气体间隙的击穿电压？它与 500统要求的冲击绝缘水平 （ 1550比有多大裕度？ 解：由图 5内外半径分别为 r、 R： 极间场强 / ( l n ( / ) ) 0 . 9 7 5 8 / x R r U x； 沿 x 轴方向电子有效电离系数为： 2 7 . 7 0 . 4 ( 8 8 5 ) 2 7 . 7 9 8 0 5 . 8 2 7 . 0 3 / 9 8 0 5 . 80 . 4x U x 击穿时，电子崩长度为临界电子崩长度 有： c （ 1） 其中： 8 8 5 0 . 4 3 5 4 k V / c mc r i 由（ 1）式大于 0，故 8 . 9 3 5 4 3 1 5 0 . 6 k 由式（ 5： 2 7 . 0 3 l n 9 8 0 5 . 8 1 3c cr x U （ 2） 根据（ 1）、（ 2）可得击穿电压： 3 3 2 7 .5 k 故裕度为： 3 3 2 7 . 5 1 5 5 0 1 0 0 % 1 1 4 . 7 %1550 第六章 6量固体电介质体积电阻率V和表面电阻率s的试样如图 6示。铝箔电极用凡士林粘在介质上，电极的形 状、尺寸也表示在图上。设测得的体积电阻为面电阻为V及s如何确定？ 答：如果测量体积电阻时电压施加在上表面圆盘电极和下表面方形电极上，则： 21 不清楚测量表面电阻率时的接法，如果连接在上表面外环电极和下表面电极上，则还需要知道下表面方形电极边 长 a。 4 ss 6根电缆长 100m，绝缘层的内外半径分别为 5 15 20C 时绝缘的体积电阻率V= 123 10 ，而电阻温度系数 =： （ 1） 20C 时电缆的体积绝缘电阻。 （ 2）如电缆绝缘层的温度为 10C 及 30C，则电阻各为多少？ （ 3）如电缆长度为 200m，则 20C 时体积绝缘电阻为多少？ 答：（ 1）如果从电缆两端测量绝缘 电阻则有： 1 2 2 132 2 2 2213 1 0 1 0 1 0 0 4 . 7 7 1 0( ) ( 0 . 1 5 0 . 0 5 )r r （ 2）由电导率随温度变化的关系有 202 0 0 010101 0 0 2 0 2 02030303 0 0 2 0 2 0200 . 8 1 8 71 . 2 2 1 4 由上面关系： 1 0 2 03 0 2 01 1 40 8 7从而： 131 0 2 0133 0 2 01 . 2 2 1 4 5 . 8 2 1 00 . 8 1 8 7 3 . 9 1 1 0 （ 3）如果电缆长度为 200m，则体积电阻计算式有 1 2 2 132 2 2 2213 1 0 1 0 2 0 0 9 . 5 4 1 0( ) ( 0 . 1 5 0 . 0 5 )r r 6根光滑瓷棒，半径为 5、下为金属法兰，绝缘距离为 1m，体积电阻率 131 1 0 c ，而表面电阻率 121 1 0s ，问： （ 1）不加护环及加护环时，测得的绝缘电阻各为多少？ （ 2）如因潮湿使s降为 91 10，则上两者又各为多少？ 答：（ 1）加护环时，测得的电阻仅为体积绝缘电阻： 不加护环时，应从电流角度进行分析： I又有： 其中： 1 3 213212121 1 0 1 0 1 1 . 2 7 1 00 . 0 51 1 0 1 3 . 1 8 1 02 2 0 . 0 5 故有： 122 . 5 4 1 0 （ 2）如果因潮湿使得表面电阻率降低，则加护环测得的绝缘电阻不变 1 3 2 1321 1 0 1 0 1 1 . 2 7 1 00 . 0 5s 而不加护环时： 9 91 1 0 1 3 . 1 8 1 02 2 0 . 0 5ss lR r 93 . 1 8 1 0 6平行平板电极间为真空时，电容为 放入当前介电常数为 固体电介质。加上 50流电压后，介质 损耗为 25W。试计算放入的固体电介质的 。 答：由电容容值计算公式，放入介质后： 0 3 . 1 8 0 . 1 0 . 3 1 8 d 介质损耗： 2 6 225t a n 0 . 12 5 0 0 . 3 1 8 1 0 5 0 0 0 6台电容器电容 C=2000=直流下的绝缘电阻为 2000： （ 1）工频（有效值） 100的功率损失； （ 2）直流 100的损失，它与交流下损失的比值； （ 3） 交流下介质损失的并联等值回路中的等值电阻，它与直流绝缘电阻的比值。 解：（ 1）由介损计算公式，在工频电压作用下： 2 1 2 21 t a n 2 5 0 2 0 0 0 1 0 (1 0 0 0 0 0 ) 0 . 0 1 6 2 . 8 3 U （ 2）在直流电压作用下： 222 6100000 5 0 0 1 0 与交流下损失的比值为： （ 3）21121t a ( ) 则有 81 1211 1 . 5 9 1 0t a n 2 5 0 2 0 0 0 1 0 0 . 0 1R C 它与直流绝缘电阻的比值： 861 . 5 9 1 0 0 . 0 7 9 52 0 0 0 1 0 6 6局部放电试验原理接线图，其中 00000加到某一高电压时， 发生视在放电量为 5局部放电，请问此时会误解为 发生了多大的局部放电量？ 解：设放电之后 ，则有： 1(1 ) C U 如果是 有： 1(1 )m x 又