高电压技术(第三版)课后习题答案

1、第1章操作第1章操作1-1解释下列术语解释下列术语(1)气体中的自持放电；()气体中的自持放电；(2)电负性气体；)电负性气体；(3)放电延迟；()放电延迟；(4) 50%脉冲放电电压；(脉冲放电电压；(5)爬电比。)爬电比。答：(1)气体中的自持放电：当外加电场足够强时，即使去掉外部电离因子，气体中的放电仍能保持；(2)电子负气：当电子与一些气体分子碰撞时，很容易产生负离子。由这种气体分子组成的气体称为电负性气体；(3)放电延迟：能引起电子崩溃并最终导致间隙击穿的电子称为有效电子，从电压上升到静态击穿电压直到第一个有效电子出现的时间称为统计延迟，从有效电子到间隙击穿的时间称为放电形成延迟，它

2、们之和称为放电延迟。(4)50%脉冲放电电压：使间隙击穿概率达到50%的脉冲电压，也称为50%脉冲击穿电压；(5)爬电距离：爬电距离是指两个电极之间沿表面的最短距离，其与外加电压的比值称为爬电距离，表示外绝缘的绝缘水平，单位为厘米/千伏。1-2汤普森理论和流理论对气体放电过程和自持放电条件的观点有什么不同？这两种理论适用于什么场合？有什么不同？这两种理论适用于什么场合？答：汤姆逊理论认为电子碰撞电离是气体放电的主要原因，二次电子来自正离子撞击阴极，导致电子从阴极表面逃逸，这是维持气体放电的必要条件。逃逸的电子能否取代初始电子是自持放电的标准。流理论认为流光形成的必要条件是电子坍缩中的空间电荷足

3、以使原来的电场明显畸变，流理论认为二次电子的主要来源是空间的光电离。汤姆逊理论的应用范围是短间隙和低压气隙放电；流理论适用于高压长间隙电场气隙放电。1-3在电极间距离为1cm的均匀电场气隙中，在电子碰撞电离系统的均匀电场气隙中，电子碰撞电离系统的数量为11cm-1。现在有一个初始电子从阴极表面到达阳极。现在有一个从阴极表面开始的初始电子，计算到达阳极的电子坍缩中的电子数。电子坍缩中的电子数。解答：到达阳极的电子坍缩中的电子数是59874 111。1-5标准大气条件下半径为1厘米和1毫米的光滑导体电晕起始场强的近似估算。电晕初始场强。解决方案：简述了1厘米(3911 3.0 11130 3.0

4、130 r MEC)半径导线(1毫米)千伏/厘米(5.5811)绝缘污闪的发展机理和预防措施。0 3.0 11130c东1-10。简述了绝缘污闪的发展机理和预防措施。答：污秽状态下户外绝缘子的表面闪络称为绝缘子污闪。绝缘子污闪是一个受电、热、化学和气候等多种因素影响的复杂过程，通常可分为四个阶段：积污、受潮、干区形成、局部电弧的产生和发展。防止绝缘子污闪的措施主要有：(1)调整爬电距离(增加漏电距离)(2)定期或不定期清扫；(3)涂层；(4)半导体釉绝缘体；(5)新型复合绝缘子。答：半径为1cm的导体电晕起始场强为39kV/cm，半径为1mm的导体电晕起始场强为58.5kV/cm-1。尝试用所

5、学的气体放电理论来解释以下物理现象：(1)空气间隙的击穿电压随着大气湿度的增加而增加，而绝缘子表)当大气湿度增加时，空气间隙的击穿电压增加。表面闪络电压下降；(2)压缩气体的电强度远高于正常压力下的气体；压缩气体的电强度远高于正常压力下的气体；(3)沿表面的闪络电压明显低于纯气隙的击穿电压。沿表面的闪络电压明显低于纯气隙的击穿电压。答：答：(1)当大气湿度增加时，大气中的水分子增加，自由电子容易被水分子捕获形成负离子，从而抑制放电过程，使击穿电压增加；但是，当大气湿度增加时，容易在绝缘子表面形成水膜，使绝缘子表面的污染层变湿，增加泄漏电流，容易引起湿闪或污闪，降低绝缘子表面的闪络电压；(2)当

6、气压较高时，电子的自由行程减小，两次碰撞之间电场获得的动能减小，电子的碰撞电离过程减弱，因此击穿电压增加，气体的电强度也较高；(3)沿表面的闪络电压明显低于纯空气间隙的击穿电压，因为与纯空气间隙之间的电场相比，沿固体电介质表面的电场失真。电场畸变的原因如下：1 .固体电介质与电极表面接触不良，并且存在小间隙；2.水分在固体介质表面形成水膜，水膜中的正负离子在电场的作用下沿表面聚集在电极附近的两端；3.固体介质表面电阻不均匀和表面粗糙。第二章作业第二章作业2-1用经验公式估算极间距离估算在标准大气条件下，极间距离d=2厘米的均匀电场气隙的平均击穿场强Eb。P32解决方案：在d=2cm的均匀电场中

7、，气隙的平均击穿场强为)kv/cm(26.292/166 . 6155 . 24/66 . 655 . 24 deb 2-3已确定某条线路相邻导线之间的气隙应能承受峰值为1800kV的雷电冲击电压。应该是多少？P36解决方案：解决方案：导体之间的气隙可以近似表示为棒到棒的气隙：()厘米(3086)。5/)751800(6。575 P ddU对负闪电的影响：)厘米(2826/)1101800(6110 P ddU，其中较大的为308厘米。答：2-4当在p=755毫伏和t=33时测量气隙的峰值击穿电压时，气隙的峰值击穿电压为108千伏。尽量接近标准大气条件下的气隙击穿电压。尽量接近标准大气条件下的

8、气隙击穿电压。P38溶液：溶液：在p=755mmHg时，t=33时的相对空气密度为954。0 33273 1 755 760 3 .101 9。29.因为它在0.951.05千伏(2 .113 954)之间。某110千伏电气设备外绝缘的工频耐压等级(有效值)为260千伏。如果设备将安装在海拔高度，如果设备将安装在海拔3000米的高度，询问何时离开工厂，何时离开工厂(工厂位于平原地区)测试电压阴影增加了多少(工厂位于平原地区)？P39解决方案：工厂测试电压值：答：答：标准大气条件下气隙的击穿电压值为113.2千伏(325 260 1030001.1 1 260 101.1 1 44小时)答：工厂

9、测试电压应增加到325千伏。2-6为避免额定电压有效值，并避免额定电压有效值为1000千伏的试验变压器高压出口处的电晕放电，在套管上部安装了一个球形屏蔽电极。将空气的电场强度设置为电晕放电，并在套管的上部安装一个球形屏蔽电极。让空气的电强度E0=30kV/cm，并尝试确定球形电极的直径。尝试确定球形电极的直径。P40解决方案：解决方案：球形电极的直径应为：)cm(2 .94 30 10002 222 max c g E U RD a: a:球形电极的直径应为94.2cm。在第3章作业3-1的双层介质绝缘结构中，第一层和第二层的电容和电阻为：C1=4200pF，R1=1400m；C2=3000p

10、F，R2=2.1亿。添加时。当施加40kV DC电压时，试着问：当施加DC电压时，试着问：(1)当t=0时，C2 C1有多少电荷？每个多少钱？(2)达到稳定状态后)达到稳定状态后，C2 C1有多少电荷？绝缘的传导电流是多少？每个多少钱？绝缘的传导电流是多少？解决方案：解决方案：(1)绝缘结构的等效电路如图所示：t=0。在闭合的初始瞬间，电压根据电容的反比分布，R1 R2 C1 C2 U1 U2 U，即1 221 C U U，可用(67.163/50 1040 30004200 3000 3 21 2 1kV U CC U所以C1的电荷)(70 103/50104200 312 111 C UC

11、Q C2)(70 10)3/5040(103000)(312) C1和C2可视为开路，流经绝缘的电导电流由总电阻决定，即(43.1110 7 80 10)21001 400(1040 6 63 21 a RR u I)此时，C1的电压等于R1的电压。 即，(1610)7/80(101400 6611千伏IRU C1上的电荷)(2 .671016104200 312 111立方厘米C2上的电荷)(7210) 1640 (10300312 222立方厘米3-3某些设备对地的电容C=电源频率下的=0.01，如果应用，如果应用的电源频率电压等于32千伏，问：问：(1)什么是设备绝缘吸收的无功功率和消耗

12、的有功功率是多少？(2)如果设备的绝缘由并联等效电路表示，则为电阻值)如果设备的绝缘由并联等效电路表示，则电阻值为R(如果设备干燥)？操。(3)如果用串联等效电路表示，电容值)如果用串联等效电路表示，那么电容值Cs、电阻值和电阻值R都是干的？操。解决方案：解决方案：(1)设备吸收的有功功率为(3 . 1001 . 0103200314)W(1032)(12232 CTGUP)，吸收的无功功率为kvar03.1VAR 10301.03.10 TG P Q (2)在绝缘并联等效电路中，有(3)m(5.99 01.0103200314 111/12 CTG CRCUR)9 103200314 01.

13、一次充油的均匀电场间隙距离为300千伏毫米。如果在两极之间放置屏障，其厚度分别为3毫米和10毫米。找出油中的电场，油中的电场强度比没有屏障时增加了多少倍。(油的强度比没有屏障的高多少倍？(假设r1r1=2的油=2，r2r2=4的势垒=4)解决方案：当放置厚度为d1的势垒时，无势垒的油中的电场强度是)千伏/厘米(100 1030 300 1 0 d U E)(假设d是无势垒的间隙距离，E1是油中的电场强度， E2是屏障中的电场强度)2211 ee RR 1211)(当油中的电场强度为1 121 11 RR DDD U E D1=3 mm时)，kV/cm(26.105 2/)3.03(4/3.02

14、 300 1 E，当油中的电场强度增加0.526.0 100 26.5 001 E ED1=10mm)kV/cm(120 2/)13(时通过与测量泄漏电流和实验测量绝缘电阻进行比较，可以发现哪些绝缘缺陷？将其与测量泄漏电流的实验项目进行比较。项目的异同。答：测量绝缘电阻可以有效地发现以下缺陷：整体绝缘状态差；绝缘完全潮湿或局部严重潮湿；两极之间有穿透缺陷。测量绝缘电阻和测量漏电流试验项目的相似性：原理和适用范围相同，但不同的是可以用更高的电压(10kV及以上)测量漏电流，并且可以观察到漏电流随时间的变化，所以比测量绝缘电阻更有效的是发现一些未完全穿透的集中缺陷。回答：P89。第5章操作第5章操作解决方案：在工频耐压试验过程中，流经试样的电流为(a5)。测试变压器的输出功率是)KVA(20010400104502102 32332 FCUP5-2)。什么是阅读？答：查附录中的球隙放电电压表，可以看到图中球隙F的放电电压峰值为79.5千伏，这是变压器高压侧交流电压的峰值，所以变压器初级绕组