(完整版)高电压技术(第三版)课后习题答案_2
高电压技术第三版课后习题答案_
第一章作⏹1-1解释下列术语（1）气体中的自持放电；（2）电负性气体；（3）放电时延；（4）50%冲击放电电压；（5）爬电比距。
答：（1）气体中的自持放电：当外加电场足够强时，即使除去外界电离因子，气体中的放电仍然能够维持的现象；（2）电负性气体：电子与某些气体分子碰撞时易于产生负离子，这样的气体分子组成的气体称为电负性气体；（3）放电时延：能引起电子崩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开始到出现第一个有效电子所需的时间称为统计时延，出现有效电子到间隙击穿所需的时间称为放电形成时延，二者之和称为放电时延；（4）50%冲击放电电压：使间隙击穿概率为50%的冲击电压，也称为50%冲击击穿电压；（5）爬电比距：爬电距离指两电极间的沿面最短距离，其与所加电压的比值称为爬电比距，表示外绝缘的绝缘水平，单位cm/kV。
1-2汤逊理论与流注理论对气体放电过程和自持放电条件的观点有何不同？这两种理论各适用于何种场合？答：汤逊理论认为电子碰撞电离是气体放电的主要原因，二次电子来源于正离子撞击阴极使阴极表面逸出电子，逸出电子是维持气体放电的必要条件。
所逸出的电子能否接替起始电子的作用是自持放电的判据。
流注理论认为形成流注的必要条件是电子崩发展到足够的程度后，电子崩中的空间电荷足以使原电场明显畸，流注理论认为二次电子的主要来源是空间的光电离。
汤逊理论的适用范围是短间隙、低气压气隙的放电；流注理论适用于高气压、长间隙电场气隙放电。
1-3在一极间距离为1cm的均匀电场电场气隙中，电子碰撞电离系数α=11cm-1。
今有一初始电子从阴极表面出发，求到达阳极的电子崩中的电子数目。
解：到达阳极的电子崩中的电子数目为n a? e?d? e11?1?59874答：到达阳极的电子崩中的电子数目为59874个。
1-5近似估算标准大气条件下半径分别为1cm和1mm的光滑导线的电晕起始场强。
解：对半径为1cm的导线对半径为1mm的导线答：半径1cm导线起晕场强为39kV/cm，半径1mm导线起晕场强为58.5kV/cm1-10 简述绝缘污闪的发展机理和防止对策。
高电压技术第三版本课后习题包括答案.docx
精品文档第一章作业1-1 解释下列术语（1）气体中的自持放电；（ 2）电负性气体；（3）放电时延；（ 4） 50% 冲击放电电压；（ 5）爬电比距。
答：（1）气体中的自持放电：当外加电场足够强时，即使除去外界电离因子，气体中的放电仍然能够维持的现象；（2）电负性气体：电子与某些气体分子碰撞时易于产生负离子，这样的气体分子组成的气体称为电负性气体；（3）放电时延：能引起电子崩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开始到出现第一个有效电子所需的时间称为统计时延，出现有效电子到间隙击穿所需的时间称为放电形成时延，二者之和称为放电时延；（4）50% 冲击放电电压：使间隙击穿概率为 50% 的冲击电压，也称为50% 冲击击穿电压；（5）爬电比距：爬电距离指两电极间的沿面最短距离，其与所加电压的比值称为爬电比距，表示外绝缘的绝缘水平，单位cm/kV 。
.精品文档1-2 汤逊理论与流注理论对气体放电过程和自持放电条件的观点有何不同？这两种理论各适用于何种场合？答：汤逊理论认为电子碰撞电离是气体放电的主要原因，二次电子来源于正离子撞击阴极使阴极表面逸出电子，逸出电子是维持气体放电的必要条件。
所逸出的电子能否接替起始电子的作用是自持放电的判据。
流注理论认为形成流注的必要条件是电子崩发展到足够的程度后，电子崩中的空间电荷足以使原电场明显畸，流注理论认为二次电子的主要来源是空间的光电离。
汤逊理论的适用范围是短间隙、低气压气隙的放电；流注理论适用于高气压、长间隙电场气隙放电。
1-3 在一极间距离为1cm 的均匀电场电场气隙中，电子碰撞电离系数α=11cm-1 。
今有一初始电子从阴极表面出发，求到达阳极的电子崩中的电子数目。
解：到达阳极的电子崩中的电子数目为n a e d e11 159874答：到达阳极的电子崩中的电子数目为59874 个。
.精品文档1-5 近似估算标准大气条件下半径分别为1cm 和 1mm 的光滑导线的电晕起始场强。
（完整版）《高电压技术》习题解答
1《高电压技术》习题解答第一章1—1 气体中带电质点是通过游离过程产生的。
游离是中性原子获得足够的能量气体中带电质点是通过游离过程产生的。
游离是中性原子获得足够的能量气体中带电质点是通过游离过程产生的。
游离是中性原子获得足够的能量((称游离能称游离能))后成为正、负带电粒子的过程。
根据游离能形式的不同，气体中带电质点的产生有四种不同方式：1.1.碰撞游离方式碰撞游离方式碰撞游离方式 在这种方式下，游离能为与中性原子在这种方式下，游离能为与中性原子在这种方式下，游离能为与中性原子((分子分子))碰撞瞬时带电粒子所具有的动能。
虽然正、负带电粒子都有可能与中性原子正、负带电粒子都有可能与中性原子((分子分子))发生碰撞，但引起气体发生碰撞游离而产生正、负带电质点的主要是自由电子而不是正、负离子。
2.光游离方式光游离方式 在这种方式下，游离能为光能。
由于游离能需达到一定的数值，因此引起光游离的光在这种方式下，游离能为光能。
由于游离能需达到一定的数值，因此引起光游离的光主要是各种高能射线而非可见光。
3.热游离方式热游离方式 在这种方式下，游离能为气体分子的内能。
由于内能与绝对温度成正比，因此只有温在这种方式下，游离能为气体分子的内能。
由于内能与绝对温度成正比，因此只有温度足够高时才能引起热游离。
4.金属表面游离方式金属表面游离方式 严格地讲，应称为金属电极表面逸出电子，因这种游离的结果在气体中只得到严格地讲，应称为金属电极表面逸出电子，因这种游离的结果在气体中只得到带负电的自由电子。
使电子从金属电极表面逸出的能量可以是各种形式的能。
气体中带电质点消失的方式有三种：1.扩散 带电质点从浓度大的区域向浓度小的区域运动而造成原区域中带电质点的消失，扩散是一种自然规律。
2.复合 复合是正、负带电质点相互结合后成为中性原子复合是正、负带电质点相互结合后成为中性原子((分子分子))的过程。
复合是游离的逆过程，因此在复合过程中要释放能量，一般为光能。
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1-2简要论述汤逊放电理论。
答: 设外界光电离因素在阴极表面产生了一个自由电子，此电子到达阳极表面时由于α过程，电子总数增至个。
假设每次电离撞出一个正离子，故电极空间共有d e α（－1）个正离子。
这些正离子在电场作用下向阴极运动，并撞击阴极．按照系数的d e αγ定义，此（－1）个正离子在到达阴极表面时可撞出（－1）个新电子，则(-deαγdeαdeα1)个正离子撞击阴极表面时，至少能从阴极表面释放出一个有效电子，以弥补原来那个产生电子崩并进入阳极的电子，则放电达到自持放电。
即汤逊理论的自持放电条件可表达为r(-1)=1或＝1。
de αγdeα1-3为什么棒－板间隙中棒为正极性时电晕起始电压比负极性时略高？答:（1）当棒具有正极性时，间隙中出现的电子向棒运动，进入强电场区，开始引起电离现象而形成电子崩。
随着电压的逐渐上升，到放电达到自持、爆发电晕之前，在间隙中形成相当多的电子崩。
当电子崩达到棒极后，其中的电子就进入棒极，而正离子仍留在空间，相对来说缓慢地向板极移动。
于是在棒极附近，积聚起正空间电荷，从而减少了紧贴棒极附近的电场，而略为加强了外部空间的电场。
这样，棒极附近的电场被削弱，难以造成流柱，这就使得自持放电也即电晕放电难以形成。
（2）当棒具有负极性时，阴极表面形成的电子立即进入强电场区，造成电子崩。
当电子崩中的电子离开强电场区后，电子就不再能引起电离，而以越来越慢的速度向阳极运动。
一部份电子直接消失于阳极，其余的可为氧原子所吸附形成负离子。
电子崩中的正离子逐渐向棒极运动而消失于棒极，但由于其运动速度较慢，所以在棒极附近总是存在着正空间电荷。
结果在棒极附近出现了比较集中的正空间电荷，而在其后则是非常分散的负空间电荷。
负空间电荷由于浓度小，对外电场的影响不大，而正空间电荷将使电场畸变。
棒极附近的电场得到增强，因而自持放电条件易于得到满足、易于转入流柱而形成电晕放电。
1-5操作冲击放电电压的特点是什么？答：操作冲击放电电压的特点：（1）U 形曲线，其击穿电压与波前时间有关而与波尾时间无关；（2）极性效应，正极性操作冲击的50％击穿电压都比负极性的低；（3）饱和现象；（4）分散性大；（5）邻近效应，接地物体靠近放电间隙会显著降低正极性击穿电压。
高电压技术第三版课后答案
高电压技术第三版课后答案【篇一：高电压技术(周泽存)课后作业与解答】t>p11，1-1 解答：电介质极化种类及比较在外电场的作用下，介质原子中的电子运动轨道将相对于原子核发生弹性位移，此为电子式极化或电子位移极化。
离子式结构化合物，出现外电场后，正负离子将发生方向相反的偏移，使平均偶极距不再为零，此为离子位移极化。
极性化合物的每个极性分子都是一个偶极子，在电场作用下，原先排列杂乱的偶极子将沿电场方向转动，显示出极性，这称为偶极子极化。
在电场作用下，带电质点在电介质中移动时，可能被晶格缺陷捕获或在两层介质的界面上堆积，造成电荷在介质空间中新的分布，从而产生电矩，这就是空间电荷极化。
1-6解答：由于介质夹层极化，通常电气设备含多层介质，直流充电时由于空间电荷极化作用，电荷在介质夹层界面上堆积，初始状态时电容电荷与最终状态时不一致；接地放电时由于设备电容较大且设备的绝缘电阻也较大则放电时间常数较大（电容较大导致不同介质所带电荷量差别大，绝缘电阻大导致流过的电流小，界面上电荷的释放靠电流完成），放电速度较慢故放电时间要长达5～10min。
补充：1、画出电介质的等效电路（非简化的）及其向量图，说明电路中各元件的含义，指出介质损失角。
图1－4－2中，rlk为泄漏电阻；ilk为泄漏电流；cg为介质真空和无损极化所形成的电容；ig为流过cg的电流；cp为无损极化所引起的电容；rp为无损极化所形成的等效电阻；ip为流过rp－cp支路的电流，可以分为有功分量ipr和无功分量ipc。
jg为真空和无损极化所引起的电流密度，为纯容性的；jlk为漏导引起的电流密度，为纯阻性的；jp为有损极化所引起的电流密。
度，它由无功部分jpc和有功部分jpr组成。
容性电流jc与总电容电流密度向量j之间的夹角为?，称为介质损耗角。
介质损耗角简称介损角?，为电介质电流的相角领先电压相角的余角，功率因素角?的余角，其正切tg?称为介质损耗因素，常用％表示，为总的有功电流密度与总无功电流密度之比。
高电压技术课后习题答案详解
高电压技术课后习题答案详-标准化文件发布号：（9456・EUATWK・MWUB・WUNN・INNUL・DDQTY・KII 1-1气体放电过程中产生带电质点最重要的方式是什么，为什么？答:碰撞电离是气体放电过程中产生带电质点最重要的方式。
这是因为电子体积小，其自曲行程（两次碰撞间质点经过的距离）比离子大得多，所以在电场中获得的动能比离子大得多。
其次.山于电子的质量远小于原子或分子，因此当电子的动能不足以使中性质点电离时，电子会遭到弹射而儿乎不损失其动能；而离子因其质量与被碰撞的中性质点相近，每次碰撞都会使其速度减小，影响其动能的积累。
1-2简要论述汤逊放电理论。
答:设外界光电离因素在阴极表面产生了一个自由电子，此电子到达阳极表面时由于&过程，电子总数增至£炉个。
假设每次电离撞出一个正离子，故电极空间共有（疋"一1）个正离子。
这些正离子在电场作用下向阴极运动，并撞击阴极.按照系数卩的定义，此（出^一“个正离子在到达阴极表面时可撞出了（^-1）个新电子，则（^-1）个正离子撞击阴极表面时，至少能从阴极表面释放出一个有效电子，以弥补原来那个产生电子崩并进入阳极的电子，则放电达到自持放电。
即汤逊理论的自持放电条件可表达为r（^-l）=l或了严=1。
「3为什么棒一板间隙中棒为正极性时电晕起始电压比负极性时略高？答：（1）当棒具有正极性时，间隙中出现的电子向棒运动，进入强电场区，开始引起电离现象而形成电子崩。
随着电压的逐渐上升，到放电达到自持、爆发电晕之前，在间隙中形成相当多的电子崩。
当电子崩达到棒极后，其中的电子就进入棒极，而正离子仍留在空间，相对来说缓慢地向板极移动。
于是在棒极附近，积聚起正空间电荷，从而减少了紧贴棒极附近的电场，而略为加强了外部空间的电场。
这样，棒极附近的电场被削弱，难以造成流柱，这就使得自持放电也即电晕放电难以形成。
（2）当棒具有负极性时，阴极表面形成的电子立即进入强电场区，造成电子崩。
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第一章 气体放电的基本物理过程一、选择题1) 流注理论未考虑 B 的现象。
A ．碰撞游离B ．表面游离C ．光游离D ．电荷畸变电场2) 先导通道的形成是以 C 的出现为特征。
A ．碰撞游离B ．表面游离C ．热游离D ．光游离3) 电晕放电是一种 A 。
A ．自持放电B ．非自持放电C ．电弧放电D ．均匀场中放电4) 气体内的各种粒子因高温而动能增加，发生相互碰撞而产生游离的形式称为 C 。
A.碰撞游离B.光游离C.热游离D.表面游离5) ___ B ___型绝缘子具有损坏后“自爆”的特性。
A.电工陶瓷B.钢化玻璃C.硅橡胶D.乙丙橡胶6) 以下哪个不是发生污闪最危险的气象条件？DA.大雾B.毛毛雨C.凝露D.大雨7) 污秽等级II 的污湿特征：大气中等污染地区，轻盐碱和炉烟污秽地区，离海岸盐场3km~10km地区，在污闪季节中潮湿多雾但雨量较少，其线路盐密为 C 2/cm mg 。
A .≤0.03 B.>0.03~0.06 C.>0.06~0.10 D.>0.10~0.25 8) 以下哪种材料具有憎水性？AA . 硅橡胶 B.电瓷 C. 玻璃 D 金属二、填空题9)气体放电的主要形式：辉光放电、 电晕放电、 刷状放电、 火花放电、 电弧放电 。
10)根据巴申定律，在某一PS 值下，击穿电压存在 极小（最低） 值。
11)在极不均匀电场中，空气湿度增加，空气间隙击穿电压 提高 。
12)流注理论认为，碰撞游离和 光电离 是形成自持放电的主要因素。
13)工程实际中，常用棒－板或 棒－棒 电极结构研究极不均匀电场下的击穿特性。
14)气体中带电质子的消失有 扩散 、复合、附着效应等几种形式15)对支持绝缘子，加均压环能提高闪络电压的原因是 改善(电极附近)电场分布 。
16)沿面放电就是沿着 固体介质 表面气体中发生的放电。
17)标准参考大气条件为：温度C t 200 ，压力 0b 101.3 kPa ，绝对湿度30/11m g h18)越易吸湿的固体，沿面闪络电压就越__低____19)等值盐密法是把绝缘子表面的污秽密度按照其导电性转化为单位面积上____NaCl ______含量的一种方法20)常规的防污闪措施有： 增加 爬距，加强清扫，采用硅油、地蜡等涂料三、计算问答题21) 简要论述汤逊放电理论。
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第一章作业■ 解释下列术语(1)气体屮的自持放电；(2)电负性气体；(3)放电时延；(4) 50%冲击放电电压；(5)爬电比距。
答：(1)气体中的自持放电：当外加电场足够强时，即使除左•外界电离因子，气体中的放电仍然能够维持的现象；(2)电负性气体：电子与某些气体分子碰撞时易于产生负离子，这样的气体分子组成的气体称为电负性气体；(3)放电时延：能引起电了崩并最终导致间隙击穿的电了称为有效电子，从电压上升到静态击穿电压开始到出现第一个有效电子所需的时间称为统计时延，出现有效电子到间隙击穿所需的时间称为放电形成时延，二者之和称为放电时延；(4)50%冲击放电电压:使间隙击穿概率为50%的冲击电压，也称为50%冲击击穿电压；(5)爬电比距：爬电距离指两电极间的沿而最短距离，其与所加电压的比值称为爬电比距，表示外绝缘的绝缘水平，单位cm/kV°J■1-2汤逊理论与流注理论对气体放电过程和口持放电条件的观点有何不同？这两种理论各适用于何种场合？答：汤逊理论认为电了碰撞电离是气体放电的主要原因，二次电子来源于正离了撞击阴极使阴极表面逸出电子，逸岀电了是维持气休放电的必雯条件。
所逸出的电子能否接替起始电子的作川是自持放电的判据。
流汴理论认为形成流注的必要条件是电了崩发展到足够的程度后，电子崩中的空间电荷足以使原电场明显畸，流注理论认为二次电子的主要来源是空间的光电离。
汤逊理论的适川范围是短间隙、低气压气隙的放电；流注理论适用于高气压、长间隙电场气隙放电。
在一极间距离为1cm的均匀电场电场气隙屮，电子碰撞电离系数a =11cm-1o 今有一初始电子从阴极表而出发，求到达阳极的电子崩中的电子数冃。
解：到达阳极的电子崩屮的电子数忖为n(l— e(xd =e}M =59874答：到达阳极的电子崩屮的电子数冃为59874个。
1・5近似估算标准大气条件卜•半径分别为1cm和1mm的光滑导线的电晕起始场强。
解：对半径为1cm的导线(03、£ =30/7^ l + -y= =30xlxlx I 后丿对半径为1mm的导线( 03 'E =30xlxlx 1+• ‘ •=5&5(kV/cm)答：半径1cm导线起晕场强为39kV/cm,半径1mm Y线起晕场强为58.5kV/cm1-10简述绝缘污闪的发展机理和防止对策。
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第一章作业V1- 1解释下列术语（1）气体中的自持放电；（2）电负性气体；（3）放电时延；（4）50%冲击放电电压；（5）爬电比距。
答：（1）气体中的自持放电：当外加电场足够强时，即使除去外界电离因子，气体中的放电仍然能够维持的现象；（2 ）电负性气体：电子与某些气体分子碰撞时易于产生负离子，这样的气体分子组成的气体称为电负性气体；（3）放电时延：能引起电子崩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开始到出现第一个有效电子所需的时间称为统计时延，出现有效电子到间隙击穿所需的时间称为放电形成时延，二者之和称为放电时延；（4）50%冲击放电电压：使间隙击穿概率为50%的冲击电压，也称为50%冲击击穿电压；（5）爬电比距：爬电距离指两电极间的沿面最短距离，其与所加电压的比值称为爬电比距，表示外绝缘的绝缘水平，单位cm/kV。
1-2汤逊理论与流注理论对气体放电过程和自持放电条件的观点有何不同？这两种理论各适用于何种场合？答：汤逊理论认为电子碰撞电离是气体放电的主要原因，二次电子来源于正离子撞击阴极使阴极表面逸出电子，逸出电子是维持气体放电的必要条件。
所逸出的电子能否接替起始电子的作用是自持放电的判据。
流注理论认为形成流注的必要条件是电子崩发展到足够的程度后，电子崩中的空间电荷足以使原电场明显畸，流注理论认为二次电子的主要来源是空间的光电离。
汤逊理论的适用范围是短间隙、低气压气隙的放电；流注理论适用于高气压、长间隙电场气隙放电。
1-3在一极间距离为1cm的均匀电场电场气隙中，电子碰撞电离系数a =11cm-1。
今有一初始电子从阴极表面出发，求到达阳极的电子崩中的电子数目。
解:到达阳极的电子崩中的电子数目为n a e d e11 1 59874答：到达阳极的电子崩中的电子数目为59874个。
1-5近似估算标准大气条件下半径分别为1cm和1mm的光滑导线的电晕起始场强。
解：对半径为1cm的导线0 3 0 3Ec 30m 3 （1 ——）30 1 1 （1 ）39（ kV / cm）.r 3 1 1对半径为1mm的导线Ec 30 1 1 （1 ,.0.3）58.5（kV/cm）<0.1 1答：半径1cm导线起晕场强为39kV/cm，半径1mm导线起晕场强为58 ・5kV/cm1-10简述绝缘污闪的发展机理和防止对策。
答：户外绝缘子在污秽状态下发生的沿面闪络称为绝缘子的污闪。
绝缘子的污闪是一个受到电、热、化学、气候等多方面因素影响的复杂过程，通常可分为积污、受潮、干区形成、局部电弧的出现和发展等四个阶段。
防止绝缘子发生污闪的措施主要有：（1）调整爬距（增大泄露距离）（2）定期或不定期清扫；（3）涂料；（4 ）半导体釉绝缘子；（5）新型合成绝缘子。
1-11试运用所学的气体放电理论，解释下列物理现象：（1）大气的湿度增大时，空气间隙的击穿电压增高，而绝缘子表面的闪络电压下降；（2）压缩气体的电气强度远较常压下的气体高；（3）沿面闪络电压显著地低于纯气隙的击穿电压。
答：（1 ）大气湿度增大时，大气中的水分子增多，自由电子易于被水分子俘获形成负离子，从而使放电过程受到抑制，所以击穿电压增高；而大气湿度增大时，绝缘子表面容易形成水膜，使绝缘子表面积污层受潮，泄漏电流增大，容易造成湿闪或污闪，绝缘子表面闪络电压下降；（2）气压很大时电子的自由行程变小，两次碰撞之间从电场获得的动能减小，电子的碰撞电离过程减弱，所以击穿电压升高，气体的电气强度也高；（3）沿面闪络电压显著地低于纯气隙的击穿电压是因为沿固体介质表面的电场与纯气隙间的电场相比发生了畸变，造成电场畸变的原因有：1.固体介质与电极表面接触不良，存在小缝隙； 2.固体介质表面由于潮气形成水膜，水膜中的正负离子在电场作用下积聚在沿面靠近电极的两端；3.固体介质表面电阻不均匀和表面的粗糙不平。
2-1试用经验公式估算极间距离 d=2cm 的均匀电场气隙在标准大气条件下的平均击穿场强 Eb 。
P32 解：d=2cm 的均匀电场气隙平均击穿场强为E 24.55 6.66J / d 24.55 1 6.66、1/ 2 29.26(kV/cm ) 答：标准大气条件下的平均击穿场强为 29.26kV/cm2-3在线路设计时已确定某线路的相邻导线间气隙应能耐受峰值 为士 1800kV 的雷电冲击电压，试利用经验公式近似估计线间距离至少应为若干？ P36解：导线间的气隙可以用棒-棒气隙近似表 示对正极性雷电冲击：取两者中较大者308cm第二章作业U 50%75 5.6d 对负极性雷电冲击： d (1800 75) / 5.6 308(cm) U 50% 110 6d d (1800 110) / 6282(cm)答：线间距离至少应为308cm2.9卫 2.9 -101.31755 0.954 t760273 33由于3处于0.95〜1.05之间U U U U 108113.2(kV)000.954答：该气隙在标准大气条件下的击穿电压值为113・2kV2-5某110kV电气设备的外绝缘应有的工频耐压水平（有效值）为260kV，如该设备将安装到海拔3000m的地方运行，问出厂时（工厂位于平原地区）的试验电压影增大到多少? 解：出厂时的试验电压值：U K a U p1.11H 10 42601.1P3913000 1042-4在p=755mmHg , t=33的条件下测得一气隙的击穿电压峰值为108kV，试近似求取该气隙在标准大气条件下的击穿电压值。
P38解：在p=755mmHg，t=33条件下的空气相对密度为：260325(kV)答：出厂试验电压值应增大到 325kV2-6为避免额定电压有效值为 1000kV 的试验变压器的高压引出端发 生电晕放电，在套管上部安装一球形屏蔽极。
设空气的电气强 度E0=30kV/cm ，试决定该球形电极应有的直径。
P40 解：球形电极应有的直径为：U g max2 1000 D 2R 2 計 230 94.2(cm)c 答：该球形电极应有的直径为 94.2cm。
第三章作业3- 1某双层介质绝缘结构，第一、二层的电容和电阻分别为：C1=4200pF，R1=1400M Q ; C2=3000pF、R2=2100M Q。
当加上40kV直流电压时，试求：(1 )当t=0合闸初瞬，C1、C2上各有多少电荷？(2)到达稳态后，C1、C2上各有多少电荷？绝缘的电导电流为多大? 解：(1)绝缘结构的等值电路如图所示：t=0合闸初瞬时，电压按电容反比分配,可得C23000 U U -1C C 4200 30001 250 / 3 16.67(kV ) 4010R1 C1 =1R2C2U1U21C1 上的电荷 Q1 C1U1 4200 10 12 50 / 3 10370( C)C2 上的电荷 Q 2 C 2U 2 C 2(U U 1 ) 3000 10 12 (40 50 / 3) 10370( C)(2)稳态时，因为作用电压 U 为直流，所以C1和C2可视为开路，流过绝缘的电导电流由总电阻决定，即40 103 _80 10 6(1400 2100) 10 6 7 此时C1上的电压与R1上的电压相等，即 I U R R 1 211.43( A)U R I 1400 106 (80 / 7) 10 6 16(kV)C1上的电荷Q C U 4200 101 1 1C2上的电荷Q2 C2U2 3000 10 1212 16 10 3 67.2( C) (40 16) 10372( C)3- 3某设备对地电容C=3200pF，工频下的tg 3 =0.01 ,如果所施加的工频电压等于32kV，求：(1)该设备绝缘所吸收的无功功率和所消耗的有功功率各为多少？(2)如果该设备的绝缘用并联等值电路来表示，则其中电阻值R为若干？(3)如果用串联等值电路表示，则其中的电容值C s和电阻值r各位若干？解: ( 1)该设备所吸收的有功功率为P U 2Ctg (32 103)2314 3200 10 120.0110.3(W)所吸收的无功功率为P 103 Q 1030Var 1.03kVar tg 0.01(3)在绝缘的串联等值电路和并联等值电路中，等值电容近似相 等，即Cs=Cp=C=3200p F因此，对串联等值电路，由 tg C s r 可得串联等值电阻(2)在绝缘的并联等值电路中，有tg世 U I R _1 C 1UC R CR 1Ctg112314 3200 10 0.0199.5(M )tg 0.01C s314 3200 10129.95(k )3- 6 一充油的均匀电场间隙距离为30mm，极间施加工频电压300kV 若在极间放置一个屏障，其厚度分别为3mm和10mm，求油中的电场强度各比没有屏障时提高多少倍？(设油的e r1 =2，屏障的e r2 =4) 解：没有屏障时油中的电场强度为E U—300100(kV/cm )0d 30 10 1放置厚度为di的屏障时(令d为未放屏障时的间隙距离，油中的电场强度，E2为屏障中的电场强度)Er1 1E (d d )1 1 联立解得油中的电场强度为E2E d2E1r1300 d1=3mm 时，E1 2 0.3 / 4 (3 此时油中电场强度提高的倍数为Ud1r 2d1r10.3)/ 2E1 E0105.26(kV/cm )5.26 0.0526E1为E 100此时油中电场强度提高的倍数为E E 120 100__ i ______ 0E100d1=10mm 时，E -120(kV/cm )12 1/4(3 1) / 20.2第四章作业4- 1测量绝缘电阻能发现那些绝缘缺陷？试比较它与测量泄漏电流实验项目的异同。
答：测量绝缘电阻能有效地发现下列缺陷：绝缘总体状态不佳；绝缘体受潮或局部严重受潮；两极间有贯穿性的缺陷等。
测量绝缘电阻和测量泄露电流试验项目的相同点：两者的原理和适用范围是一样的，不同的是测量泄漏电流可使用较高的电压（10kV及以上），并且可一观察泄漏电流随时间的变化情况，因此能比测量绝缘电阻更有效地发现一些尚未完全贯通的集中性缺陷。
4- 4根据绝缘预防性试验的结果来判断电气设备绝缘状态时，除了要重视每一项试验的结果外.为什么还要进行综合分析判断？当其中个别试验项目不合格，达不到规程的有关要求时.应如何处理,答：P89・第五章作业51怎样选择试验变压器的额定电压和额定容量？设一被试品的电容量为4000pF* 所加的试验电压有效值为400k V,试求进行这一工频耐压试验时流过试品的电流和该试验变压器的输出功率。
解：进行工频耐压试验时流过试品的电流为I 2 fCU 10 3 2 50 4 10 3 400 10 30.5(A)该试验变压器的输出功率为P 2 fCU 2 10 3 2 50 4 10 3 400 2 10 3200(kVA)5- 2当习图-4中的球隙F击穿时，试验变压器T的初级绕组所接的电压表PV的读数为若干？答：查附录球隙放电电压表可知图中球隙F放电电压峰值为79.5kV,此电压为变压器高压侧交流电压峰值，所以变压器初级绕组电压表读数U 79.5/2 4001005- 6为什么选用球隙而不是其他形状的224.9(V)习图-4题5-2图图中】AV, 380V/0-400V； T：40QV/100kVi间隙（特别是消除了边缘效应的平板电极）？答: P108U12 34650Z1 Z2 346 2992.27(kV)6-1条电容为0.007為F从g 电悸为（L9：｛：imir/krr 空线路和•根电容为0.187pF/km.电廡为0.15各mH/km的电缆相连°当•峰值光50M/M电斥波沿着电缆传播到架空线上去，求节点上的电压峰值°解：架空线路的波阻抗Z1为Z fL 0.933 10 31\ C 飞 0.00778 10 6* 1电缆线路的波阻抗Z2为346()Z0.155102EC? '10.1871029()节点上的电压峰值为解：根据彼得逊法则可得等值电路如 图所示，回路总电流I 2U ° 2600 Z (Z / 4)/1( Z / 2) 400 100 〃162.9(kA)母线上的电压幅值6-2试求习图 •5所示变电所母线上的电压幅值，其中Z 为架空出线的波阻抗(约 4000),才为电缆岀线的波阻抗(约320)e 从一条架空线上人侵的过电压波幅俏 Z Z 2U 0 Z Z 丄 Z Z Z Z 'U 2U 0 IZ 2 600 400 2.9 40(kV)100Q (习图解：根据彼得逊法则可得等值电路如 图所示，回路总电流I 2； Z 2 1000 500Z R // Z 500 100 // 501 2 1.875（kA ）（1 ）进入电缆的电流波幅值2I 2I 1.25(kA)3 （1）进人电缆的电压波与电流波的福值;<2）架空线上的电压反射波与电流反射波的福值;（3》流过避雷器的电流幅值I6~3 -幅值等于1000A 的冲击电流波从一条波阻抗Zi = 500Q 的架空线路流入一根波 阻抗Z 3=50Q 的电缆线路, -6）.试求二在二者连接的节点A 上并联有一只阀式避雷器的工作电阻尺=进入电缆的电压波幅值U 2 E 2 1.25 50 62.5(kV)(2)架空线上的电压反射波幅值 U '' U I Z 62.5 500 437.5(kV) 1 2 1 1架空线上的电流反射波幅值(3 )流过避雷器的电流幅值I R -I 0.625(kA) 3I ' 1 H U 1 4375 右 500 1 0.875(kA)6 - 5 —条波阻抗等于500Q 的架空线掘一串联电阻R 与一根波阻抗等于500的电缆相 连(习图・8儿 设原始波心为已知.从架空线传人电缆，而电阻尺之值对应于所吸收 的功率为最大时鼻试求：(D 流入电缆的电压折射波与电流折射波；节点A 处的电压反射波与电流反射波；z.ZpSOOft(2) ⑶ 因反射而返回架空线的功率和串联电阻所吸收的功率°解：根据彼得逊法则， 电阻吸收功率最大时， 画出其等值电路如图所示。