《高电压技术（第3版）吴广宁》课后习题完整答案解析

《高电压技术（第3版）吴广宁》课后习题完整答案解析教材信息：吴广宁主编，机械工业出版社，全书共9章，下面分章节整理核心习题简答+计算题完整步骤。第1章气体的绝缘特性与介质电气强度1-1气体放电产生带电质点最主要方式？为什么？答：碰撞电离。

电子质量极小、自由行程远大于离子，电场中更容易积累动能；电子碰撞中仅发生弹性散射，动能损失极少；离子质量大，碰撞易损失能量，难以持续电离，因此碰撞电离是产生带电质点核心途径。1-2简述汤逊理论与流注理论汤逊理论（低气压、短间隙）

外界光电离产生初始电子，电子碰撞电离系数α倍增电子；正离子轰击阴极产生表面电离系数γ；自持放电条件：γ(eαd−1)=1。

流注理论（高气压、长间隙，工程常用）

电子崩头部空间电荷畸变电场，崩头电场极强，产生大量光电离，快速形成贯通两极的导电通道（流注）；无需阴极表面电离维持放电。

适用：大气环境、长间隙雷电/操作冲击放电。1-3棒-板正极性电晕起始电压高于负极性原因棒正极：电子向棒极（强电场区）运动，电子崩集中在棒附近，正空间电荷削弱棒端电场，抑制电离，电晕难以产生，起始电压高。棒负极：电子远离棒极，正离子堆积在棒表面，强化棒端电场，极易自持放电，电晕起始电压更低。1-4标准雷电冲击波形参数定义标准波形1.2/50μs名义零点O1波前时间T1=1.2μs半峰值时间T2=50μs：O1到电压衰减至峰值一半的时间；1-5操作冲击放电电压特点U形曲线，击穿电压仅与波前时间相关，与波尾无关；极性效应：正极性50%击穿电压远低于负极；饱和特性：波前过长时击穿电压趋于稳定；试验分散性远大于工频、雷电冲击；邻近效应：接地物体靠近间隙会大幅降低正极性击穿电压。1-6大气校正计算题（典型例题）已知：P=755mmHg，t=33∘C，实测击穿峰值U测=108kV

空气相对密度：

δ=1-7高原绝缘子耐压换算（海拔修正）海拔4000m，35kV支柱绝缘子标准干工频耐受100kV；

海拔修正系数ka=eH/8000，H=4000m第2章液体电介质绝缘特性2-1液体电导形成、电场影响两类电导：离子电导：油中杂质、水分解离产生离子，弱场下服从欧姆定律；电泳电导：乳化水滴、树脂胶粒带电，电场定向迁移形成电流。

电场分区：弱电场（E≪10强电场（E>102-2液体三大击穿理论纯净去气油：电击穿：电子碰撞电离贯通通道；含气油：气泡击穿：气泡介电常数小，内部场强远高于油，气体先击穿、气泡拉长贯通电极；工程用油：杂质小桥击穿：水分、纤维顺电场排列成导电小桥，发热汽化形成气泡通道。2-3水分、固体杂质对绝缘的破坏水分：解离离子增大电导、损耗；形成导电小桥，大幅降低击穿电压；纤维杂质：极化定向搭建小桥，是变压器油击穿电压骤降的主要原因。2-4提高液体击穿电压措施过滤除去水分、纤维；真空脱气；添加抗氧化剂；采用油-屏障绝缘结构；降低油温。第3章固体电介质绝缘特性3-1四种极化形式对比极化类型响应时间有无损耗机理电子式极化10无电子轨道弹性偏移离子式极化10极小晶格离子相对位移偶极子极化10有极性分子定向转动夹层极化秒级～分钟大多层介质界面电荷堆积3-2固体介质三种击穿形式电击穿：强场电子碰撞电离，短时、低温、击穿电压高；热击穿：介质损耗发热大于散热，温度失控热熔化碳化，电压随温度升高明显下降；电化学击穿：长期电压、局部放电老化，产生裂纹、树枝，击穿电压随作用时间大幅降低。3-3局部放电损伤介质机理带电粒子撞击材料表面，机械侵蚀；放电产生臭氧、氮氧化物，化学腐蚀高分子；局部高温热裂解，形成炭化通道；累积损伤引发电树枝、水树枝。3-4典型计算题3-3已知：C=3200pF=3200×10−12F，有功损耗：

P=ωCU2tgδ=314×3200×并联等值电阻：

R=串联等值参数：

r=第4章绝缘预防性试验4-1预防性试验核心特点非破坏性试验，施加电压低于额定耐受电压；分停电试验、在线监测；判断绝缘潜伏缺陷，避免运行击穿；分绝缘特性试验、局部放电试验两大类。4-2绝缘电阻、吸收比、泄漏电流绝缘电阻：直流电压下介质总电阻，反映整体受潮、贯通缺陷；吸收比K=R60s/泄漏电流：加压逐级升高，观测电流增长曲线，检出集中性缺陷。4-3西林电桥测tgδ原理、正反接线原理：电桥平衡时，介质损耗角正切由可调电阻、电容比值求得；正接线：试品对地绝缘，高压端接试品，适合套管、互感器；反接线：试品接地（如变压器绕组），桥体低压侧接地，现场最常用。4-4局部放电定义绝缘内部局部区域未贯通两极的放电；特征参量：视在放电量、放电次数、放电重复率、放电相位分布。第5章线路与绕组波过程5-1波阻抗物理意义Z=L0/5-2彼德逊法则将入射波等效为电压源2u0串联波阻抗5-3变压器绕组冲击电压分布初始电压按电容分布，首端绕组电位梯度极大；稳态按电感均匀分布；绕组间加装静电屏、增大纵向电容可改善电压均匀性。第6章雷电过电压及防雷保护6-1雷电流波形、雷击分类标准雷电流2.6/50μs6-2避雷器工作原理阀型避雷器：正常工频高阻绝缘，雷电冲击低阻泄放雷电流；MOA氧化锌避雷器：无间隙，非线性伏安特性，残压低，现代电网主流。6-3输电线路防雷措施架设避雷线、降低杆塔接地电阻、线路耦合地线、中性点经消弧线圈接地、装设线路避雷器。第7章内部过电压7-1工频电压升高成因空载长线电容效应、不对称短路、发电机甩负荷。7-2操作过电压类型合闸空载线路、切除空载线路、切除空载变压器、电弧接地过电压。7-3限制操作过电压措施断路器并联分合闸电阻、MOA避雷器、中性点装设消弧线圈、并联电抗器补偿长线电容效应。第8章高电压试验技术8-1工频、雷电、操作冲击试验设备工频试验变压器：串级升压，配调压器；冲击电压发生器：多级电容并联充电、串联放电产生标准冲击波。8-2试验电压测量方法分峰值电压表、电容分压器、阻容分压器、球隙测压器（标准比对设备）。第9章电力设备绝缘与外绝缘9-1爬电比距定义外绝缘爬电距离/系统最高工作电压，单位cm/9-2污秽沿面闪络过程潮湿雾层→污层表面电导增大→局部干区形成→干区电弧延伸→贯通两极闪络。9-3防污措施增大爬电比距、涂覆RTV防污涂料、采用复合绝缘子、定