高电压工程第二版答案-林福昌讲解学习

高电压工程第二版答案1到11章25

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1-1答：汤逊理论的核心是：①电离的主要因素是空；1-2答：自持放电的条件是式（1-9），物理意义；1-3答：均匀场放电特点：再均匀电场中，气体间隙；1-4答：由大到小的排列顺序为：板—板，负极性棒；1-5答：冲击特点见P23：①当冲击电压很低时；1-6答：伏秒特性的绘制方法见P24，其意义在于；1-7答：（1）工频电压作用下的特点：见P19—；1-8答：影

1-1答：汤逊理论的核心是：①电离的主要因素是空间碰撞电离。②正离子碰撞阴极导致的表面电离是自持放电的必要条件。汤逊理论是在气压较低，Pd值较小的条件下的放电基础上建立起来的，因此这一理论可以较好地解释低气压，短间隙中的放电现象，对于高气压，长间隙的放电现象无法解释（四个方面大家可以看课本P9）。流注理论认为：。。。（P11最下面），该理论适用于高气压长间隙的放电现象的解释。

1-2答：自持放电的条件是式（1-9），物理意义为：当一个电子从阴极发出向阳及运动的过程中，发生碰撞电离，产生正离子，在正离子到达阳极后，碰撞阴极再次产生电子，只有当产生的电子比上一次多的时候才会形成电子崩，进而出现自持放电现象。因此该式为自持放电的条件。

1-3答：均匀场放电特点：再均匀电场中，气体间隙内的流注一旦形成，放电将达到自持的成都，间隙就被击穿；极不均匀场放电特点：P13下侧。

1-4答：由大到小的排列顺序为：板—板，负极性棒—板，棒--棒，正极性棒—板。其中板--板之间相当于均匀电场，因此其击穿电压最高，其余三个的原因见P20图1-20以及上面的解析。

1-5答：冲击特点见P23：①当冲击电压很低时。。。②随着电压的升高。。。③随着电压继续升高。。。④最后。。。用50%冲击击穿电压或伏秒特性来表示击穿特性，但是工程上为方便起见，通常用平均伏秒特性或者50％伏秒特性来表示气体间隙的冲击穿特性。

1-6答：伏秒特性的绘制方法见P24，其意义在于（P23最下面）并且通过伏秒特性，可以进一步对保护间隙进行改进设计，从而更好地保护电气设备的绝缘。

1-7答：（1）工频电压作用下的特点：见P19—P20，包括均匀场，稍不均匀场，极不均匀场的放电特点。（2）雷电冲击电压作用下的特点：同1-5题。（3）操作冲击电压作用下的特点：P25第二段：研究表明。。。。正极性操作冲击电压击穿电压较负极性下要低得多。

1-8答：影响气体间隙击穿的主要因素为气体间隙中的电场分布，施加电压的波形，气体的种类和状态等.

1-9答：提高间隙击穿电压的措施：一,改善电场的分布：①②③二，削弱活抑制电离过程①②③具体内容见P28。

1-10答：纯空气间隙形成的电场接近于均匀电场，其击穿电压较高。由于沿面电位分布不均匀；固体介质与电极接触不良，存在小间隙；固体介质表面具有一定的粗糙度等因素，使表面的电场发生了畸变，因此其击穿电压明显下降，而且，当其表面潮湿污染时，沿面放电电压会更低。

1-11答：SF6气体为电负性气体，容易附着电子形成负离子，不容易被电场加速，电离能力大为下降，因此其起着阻碍放电的作用，所以其具有较高的绝缘强度。

高电压工程（第二章）参考答案

1.一般电介质的电导主要是离子电导，而导体的电导依靠自由电子导电，同时电介质中的

自由电子数量很少，自由电子电导通常都非常微弱；并且电介质电导率比导体电导率低很多。

介质损耗角正切作为表征介质损耗程度的物理量；温度、外施电压频率及外施电压的改变都会引起绝缘介质损耗角正切的变化（详课本P48-49）。

异同点：

相同点：气体放电中的汤逊理论、液体电介质的电击穿理论以及固体电介质的电击穿理论具有相似之处，都是建立在碰撞电离的基础之上，三者在击穿过程都会产生电子崩，当电子崩发展到足够强，都会导致电介质的击穿；三者的击穿过程都有环境温度、电压作用时间、电场的均匀程度等有密切关系；

不同点：在工程中，气体的击穿过程通常用流注理论，工程液体电介质用气泡击穿理论来解释，而对于固体则还可以用热击穿理论和电化学击穿理论解释；一般固体电介质的击穿场强比液体的击穿场强高，液体的击穿场强又比气体的击穿场强要高；

影响液体电介质击穿的主要因素（见课本P50—课本非常之详细）

固体电介质的电击穿和热击穿的区别（见课本P53--课本非常之详细）

对于固体电介质和薄层空气串联：由于固体电介质的介电常数比空气的介电常数大，所以根据各层电介质中的电场强度与介电常数成反比的关系，可知薄层空气电介质所承受的场强较大，其更容易击穿；

对于纸和油层串联：由于纸的介电常数比油层的介电常数大，故根据各层电介质中的电场强度与介电常数成反比的关系，可知油层所承受的电场强度较大，其更容易击穿。2.3.4.5.6.

2014/11/22

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第四章

根据书上95页“二、绝缘电阻和吸收比的测量”这一节的内容。可以解答1、2小题。

这一小结的第一段加上第二段的第一句话。

这一节说到吸收比K越大吸收现象越明显，但后面又说必须R和K两者结合起来才能具体判定。所以本题建议组织答案如下：

答：⑴一般情况下，K值越大表示吸收现象越明显，当绝缘性能良好时，K值应远大于1，当绝缘受潮时K值会变小，一般认为当K<1.3时，就可判断绝缘可能受潮。所以，正常情况下，我们可以认为A的绝缘状况更好。

⑵但是某些特殊的材料，可能K<1.3，但是它的阻值R很高，此时就不能单纯的依靠K值得大小来判断，还需要依靠极化指数作为另一个判据。

综上，一般情况下，我们可以认为A的绝缘性能比B好，但是如果是哪些特殊材料，还需另作评价。

3.书上没有，问的度娘：

答：被测的绝缘材料是有一定的电容的，如果加交流电压，就会出现交流的电容电流，这样就分不清有无泄漏电流及多少了。加直流电压，不会产生电容电流，测得的就是泄漏电流了，即使它很小，也没有问题

4.书上99页4.2.2节小标题

答：屏蔽、倒相法、采用角差法测量。

5书上97页4、2节第5行。

答：分布性的绝缘缺陷。

6.书上98页最后一段，和99页第一段，比较笼统。

答：正接法一般应用于实验室内的测试材料及小设备，实现样品的对地绝缘。而在实际中，绝大多数电气设备的金属外壳是直接放在接地底座上的，这时就要用反接法。

第五章；1.答：在图5-2中，可以得到串级变压器输出电压；定电流为I2，则装置的额定实验容量为3U2I2；2.自耦调压器:是一种自耦变压器，通过调节炭刷在；次侧的输出电压；移圈式调压器：通过改变短路线圈与前两个线圈之间的；电动发电机组：这种设备通过调节发电机的励磁调节发；3.；4.直流耐压试验在绝缘预防性试验中应用比较广泛，；可以测量泄露电流，因此可以有效的

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第五章

1.答：在图5-2中，可以得到串级变压器输出电压为U=3U2该设备输出的额

定电流为I2，则装置的额定实验容量为3U2I2。最高一级变压器T3的额定试验容量为：U2I2。中间一级变压器T2的装置额定容量为2U2I2，这台变压器除了直接供应负荷的容量U2I2外，还向T3提供励磁容量U2I2。同理，第一台变压器T1的装置额定容量为3U2I2。

2.自耦调压器:是一种自耦变压器，通过调节炭刷在绕组上的位置就可以调节二

次侧的输出电压。这种调压器结构简单，漏抗小，波形畸变小，功率损耗小，可以获得比电源电压稍高的输出电压，在小容量试验中大量采用。由于滑动绕组触头与绕组的接触可能不良，容易引起发热、绕组线匝短路等问题，故自耦调压器的容量不能做得很大，一般不超过20kV A。

移圈式调压器：通过改变短路线圈与前两个线圈之间的相互位置，便可以达到改变耦合强度和磁通量，从而达到调压的目的。由于这种调压器不存在滑动触头，所以容量可以做到很大。但由于这种调压器的主磁通不能完全通过导磁材料形成闭合回路，所以漏抗较大，且随短路线圈位置的改变而改变，从而使输出的波形产生不同程度的畸变。对于波形要求不十分严格的和容量较大的场合，移圈式调压器的应用比较广泛。

电动发电机组：这种设备通过调节发电机的励磁调节发电机的输出电压，由于不受电网电压的影响，能得到谐波含量很少的正弦波并实现均匀的电压调节。但这种调压设备价格昂贵，只有在对实验要求很高的或实验室才采用这种调压装置。

3.

4.直流耐压试验在绝缘预防性试验中应用比较广泛，在进行直流耐压试验时还

可以测量泄露电流，因此可以有效的反映绝缘内部的集中缺陷。主要应用在对直流输电和用电设备进行耐压试验，对于一些容量较大的交流设备，有时受高压试验电源容量限制而无法进行直流耐压试验时，也常用直流耐压试验来代替交流耐压试验。

5.（1）采用5-12的倍压整流电路拓扑结构，T的高压绕组一端接地，另一端

最高点位为Um，高压绕组对低压绕组的电位差为Um，对绕组的结缘要求低，可以减小体积。（2）倍压整流电路的输出直流电压不随级数的增加而增高，在某一级数存在最大值，可利用5-13式得到对应的级数，采用适当的级数以减小体积。（3）电容的容量越大，输出纹波越少，根据实验要求，采用适当的波形质量要求，选择适当的电容器容量可以减小体积。

6.

7.不能。电容器由并联充电转换为串联放电的关键是对地杂散电容来不及放

电，所以杂散电容不可去掉，有时须增加杂散电容来保证各级球隙顺利自动放电。

8.在冲击电压产生回路中，波尾主要有C1的充电快慢来决定，称C2和R1为

波头电容和波头电阻，C1和R2为波尾电容和波尾电阻。根据5-17式减小R1能够减小波头时间，根据5-20式减小R2能减小半峰值时间。

第十章；1.为什么重视工频电压升高：P238最下面一段：；主要原因：1）空载线路的电容效应引起；；2）不对称短路引起；；3）甩负荷引起；2.解释电容效应：P239最上面一段；；线路首端有串联电感：我认为答案是P240最下面一；线路末端有并联电感：P241第一段“由于并联电抗；3.主要措施（自己总结的）：1）减小线路长度；2；4.铁磁谐振过电压的产生：P244

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第十章

1.为什么重视工频电压升高：P238最下面一段：“工频过电压的幅值不高......”；

主要原因：1）空载线路的电容效应引起；

2）不对称短路引起；

3）甩负荷引起。

2.解释电容效应：P239最上面一段；

线路首端有串联电感：我认为答案是P240最下面一段“电源感抗Xs的存在使线路首端的电压升高……”。

线路末端有并联电感：P241第一段“由于并联电抗器的电感能补偿线路的对地电容……”。

3.主要措施（自己总结的）：1）减小线路长度；2）线路两端的断路器需遵循一定的操作顺序；3）补偿容性电流削弱电容效应，在线路上安装并联电抗器。

4.铁磁谐振过电压的产生：P24410.2.2节下面第一段；

与线性谐振的不同：P245参照“三.铁磁谐振的基本特点”。

5.原因：P250“三.电磁式电压互感器饱和引起的谐振过电压”下面第一段；

措施:P25110.3节上面的（1）（2）（3）（4）。

6.电弧接地过电压的产生原因：P252最上面一段；

过电压的发展过程：不会。

7．不会。

8.不会。

9.P26110.5.3节下面“（1）采用带并联电阻的断路器”。

10.不会。

第十一章

1.

综合考虑设备的造价、维护费用和绝缘故障引起的事故损失，合理的确定设备的绝缘水平，从而使电气设备绝缘故障率或停电事故率降低到在经济上和运行上可以接受的水平，达到安全运行和经济上总体效益最高的目的。

3.

1惯用法：按作用于绝缘上的最大过电压和最小绝缘强度的概念来配合的，即首先确定设备上可能出现的最危险的过电压,然后根据经验乘上一个考虑各种因素的影响和一定裕度的系数，从而决定绝缘应耐受的电压水平。

2统计法：统计法是根据过电压幅值和绝缘的耐电强度都是随机变量的实际情况，在已知过电压幅值和绝缘闪络电压的概率分布后，用计算的方法求出绝缘闪络的概率和线路的跳闸率，在进行了技术经济比较的基础上，正确地确定绝缘水平。

除了在330kv及以上超高电压线路绝缘的设计中采用统计法以外，其他情况下主要采用惯用法。因为要得出击穿电压概率分布很困难，代价较大。