高电压工程基础-第02章习题答案
(完整版)高电压技术第2章参考答案
第二章参考1、 气隙的伏秒特性是怎样绘制的？研究气隙的伏秒特性有何实用意义？ 答：气隙伏秒特性用实验方法来求取：保持一定的波形而逐级升高电压，从示波图求取。
电压较低时，击穿发生在波尾。
电压甚高时，放电时间减至很小，击穿可发生在被头。
在波尾击穿时，以冲击电压幅值作为纵坐标，放电时间作为横坐标。
在波头击穿时，还以放电时间作为横坐标，但以击穿时电压作为纵坐标。
把相应的点连成一条曲线，就是该气隙在该电压波形下的伏秒特性曲线。
伏秒特性对于比较不同设备绝缘的冲击击穿特性具有重要意义，例如，在考虑不同绝缘强度的配合时，为了更全面地反映绝缘的冲击击穿特性，就必须采用伏秒特性。
2、 试说明在雷电冲击电压作用下，导线对平行平板气隙（S/D>10）和球－球气隙（S/D<0.5）的伏秒特性形状有何不同，并解释其原因。
答：两种情况反映在伏秒特性的形状上，导线对平行平板气隙（S/D>10）的伏秒特性在相当大的范围内向左上角上翘，而球－球气隙（S/D<0.5）的伏秒特性在很小的时间范围内向上翘。
原因可以解释为：导线对平行平板气隙（S/D>10），电场分布极不均匀，在最低击穿电压作用下，放电发展到完全击穿需要较长的时间，如不同程度地提高电压峰值，击穿前时间将会相应减小。
球－球气隙（S/D<0.5），电场分布较为均匀，当某处场强达到自持放电值时，沿途各处放电发展均很快，故击穿前时间较短（不超过2~3μs ）。
3、 试解释50％击穿电压。
答：50％击穿电压是指气隙被击穿的概率为50%的冲击电压峰值。
该值已很接近伏秒特性带的最下边缘，能反映该气隙的基本耐电强度，但由于气隙的击穿电压与电压波形相关，因此50％击穿电压并不能全面地代表该气隙的耐电强度。
4、 标准大气条件下，下列气隙的击穿场强约为多少（气隙距离不超过２m ，电压均为峰值计）？答：a 、 均匀电场，各种电压。
S S U b δδ53.64.24+=式中δ——空气的相对密度；S ——气隙的距离，cm 。
《高电压工程》习题答案完整版
《高电压工程》习题答案第一章1. 解释绝缘电阻、吸收比、泄漏电流、tan δ的基本概念。
为什么可以用这些参数表征绝缘介质的特性?绝缘电阻：电介质的电阻率很大，只有很小的泄漏电流（一般以μA 计）流过电介质，对应的电阻很大，称为绝缘电阻。
绝缘电阻是电气设备和电气线路最基本的绝缘指标。
绝缘电阻值的大小常能灵敏的反映绝缘情况，能有效地发现设备局部或整体受潮和脏污，以及绝缘击穿和严重过热老化等缺陷。
吸收比：吸收比K 定义为加上直流电压后60s 与15s 时的绝缘电阻值之比。
即ss R R K 1560=。
若绝缘良好，比值相差较大；若绝缘裂化、受潮或有缺陷，比值接近于1，因此绝缘实验中可以根据吸收比K 的大小来判断绝缘性能的好坏。
泄漏电流：流过电介质绝缘电阻的纯阻性电流，不随时间变化，称为泄漏电流。
泄漏电流实际上就是电气线路或设备在没有故障和施加电压的作用下，流经绝缘部分的电流，因此，它是衡量电器绝缘性好坏的重要标志之一。
tan δ ：介质损耗因数是在交流电压作用下，电介质中电流的有功分量与无功分量的比值。
即CR I I =δtan 。
tan δ是反映绝缘介质损耗大小的特征参数。
2. 为什么一些电容量较大的设备如电容器、电力电缆等经过直流高压实验后，要用接地棒将其两极间短路放电长达5-10min?因为容型设备的储存电荷较多，放电实质是一个RC电路，等效的公式为U（1-e T），其中时间常数T=R*C ，电容越大，放电的时间越长。
为了操作安全以及不影响下一次试验结果，因此要求电容要充分放电至安全程度，时间长达5-10min。
3. 试比较气体、液体、固体电介质的击穿场强大小及绝缘恢复特性。
固体电介质击穿场强最大，液体电介质次之，气体电介质最小；气体电介质和液体电介质属于自恢复绝缘，固体电介质属于非自恢复绝缘。
4. 何谓电介质的吸收现象?用电介质极化、电导过程的等值电路说明出现此现象的原因。
为什么可以说绝缘电阻是电介质上所加直流电压与流过电介质的稳定体积泄漏电流之比?（1）一固体电介质加上直流电压U，如图1-1a所示观察开关S1合上之后流过介质电流i的变化情况。
高电压技术_1到8章_课后习题答案
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，其自由行程(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．由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，电子会遭到弹射而几乎不损失其动能；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α过程，电子总数增至d e α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γ的定义，此（d e α－1）个正离子在到达阴极表面时可撞出γ（d e α－1）个新电子，则(d e α-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(d eα-1)=1或γde α＝1。
1-3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。
高电压技术课后答案
第一章电力系统绝缘配合1、 解释电气设备的绝缘配合和绝缘水平的泄义答：电气设备的绝缘配合是指综合考虑系统中可能出现的各种作用过电压、保护装苣特性及设备的绝缘特性， 最终确建电气设备的绝缘水平。
电气设备的绝缘水平是指电气设备能承受的各种试验电压值，如短时工频试验电压，长时工频试验电压，雷电 冲击试验电压及各种操作冲击电压2、 电力系统绝缘配合的原则是什么答：电力系统绝缘配合的原则是根据电气设备在系统应该承受的各种电压，并考虑过电压的限压措施和设备的 绝缘性能后，确能电气设备的绝缘水平。
3、 输电线路绝缘子串中绝缘子片数是如何确定的答：根据机械负荷确定绝缘子的型式后绝缘子片数的确定应满足：任工作电压下不发生雾闪：在操作电压下不 发生湿闪；具有一定的雷电冲击耐受强度，保证一定的耐雷水平。
具体做法：按工作电压下所需的泄露距离初步确左绝缘子串的片数，然后按照操作过电压和耐雷水平进行验算 和调整。
4、 变电站内电气设备的绝缘水平是否应该与输电线路的绝缘水平相配合为什么答：输电线路绝缘与变电站中电气设备之间不存在绝缘水平相配合问题。
通常，线路绝缘水平远高于变电站内 电气设备的绝缘水平，以保证线路的安全运行。
从输电线路传入变电站的过电压由变电站母线上的避雷器限制，而 电气设备的绝缘水平是以避需器的保护水平为基础确左的。
第二章内部过电压1、 有哪几种形式的工频过电压答：主要有空载长线路的电感-电容效应引起的工频过电压，单相接地致使健全相电压升髙引起的工频过电压 以及发电机突然甩负荷引起的工频过电压等。
2、 电源的等值电抗对空长线路的电容效应有什么影响答：电源的等值电抗凡可以加剧电容效应，相当于把线路拉长。
电源容疑愈小，电源的等值电抗凡愈大，空载 线路末端电压升髙也愈大。
3、 线路末端加装并联电抗器对空长线路的电容效应有什么影响答：在超髙压电网中，常用并联电抗器限制工频过电压，并联电抗器接于线路末端，使末端电压下降。
高电压技术课后习题答案
高电压技术课后习题答案【篇一：高电压技术课后复习思考题答案】ss=txt>仅供参考第一章1.1、气体放电的汤逊理论与流注理论的主要区别在哪里？他们各自的适用范围如何？答：区别：①汤逊理论没有考虑到正离子对空间电场的畸变作用和光游离的影响②放电时间不同③阴极材料的性质在放电过程中所起的作用不同④放电形式不同范围：1.3、在不均匀电场中气体间隙放电的极性效应是什么？答：带电体为正极性时，电晕放电形成的电场削弱了带电体附近的电场，而增强了带电体远处的电场使击穿电压减小而电晕电压增大；带电体为负极性时，与正极性的相反，正负极性的带电体不同叫极性效应。
1.4、什么是电晕放电？它有何效应？试例举工程上所采用的各种防晕措施答：（1）在极不均匀场中，随着间隙上所加电压的升高，在高场强电极附近很小范围的电场足以使空气发生游离，而间隙中大部分曲域电场仍然很小。
在高场强电极附近很薄的一层空气中将具有自持放电条件，而放电仅局限在高场强电极周围很小范围内，整个间隙尚未被击穿。
这种放电现象称为电晕放电。
（2）引起能量损耗电磁干扰，产生臭氧、氮氧化物对气体中的固体介质及金属电极造成损伤或腐蚀（3）加大导线直径、使用分裂导线、光洁导线表面1.9、什么是气隙的伏秒特性？它是如何制作的？答：伏秒特性：工程上用气隙上出现的电压最大值与放电时间的关系来表征气隙在冲击电压下的击穿特性，称为气隙的伏秒特性。
制作方法：实验求得以间隙上曾经出现的电压峰值为纵坐标，以击穿时间为横坐标得伏秒特性上一点，升高电压击穿时间较少，电压甚高可以在波头击穿，此时又可记一点，当每级电压下只有一个击穿时间时，可绘出伏秒特性的一条曲线，但击穿时间具有分散性，所以得到的伏秒特性是以上下包络线为界的一个带状区域。
1.13、试小结各种提高气隙击穿电压的方法，并提出适用于何种条件？答：（1）改进电极形状，增大电极曲率半径，以改善电场分布，如变压器套管端部加球型屏蔽罩等；（2）空间电荷对原电场的畸变作用，可以利用放电本身所产生的空间电荷来调整和改善空间的电场分布；（3）极不均匀场中屏障的作用，在极不均匀的气隙中放入薄片固体绝缘材料；（4）提高气体压力可以大大减小电子的自由行程长度，从而削弱和抑制游离过程；（5）采用高真空可以减弱气隙中的碰撞游离过程；（6）高电气强度气体sf6的采用。
高电压技术课后题答案详解
第一章电介质的极化、电导和损耗第二章气体放电理论1)流注理论未考虑的现象。
表面游离2)先导通道的形成是以的出现为特征。
C- C．热游离3)电晕放电是一种。
A--A．自持放电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--C.热游离5)以下哪个不是发生污闪最危险的气象条件？D-D.大雨6)以下哪种材料具有憎水性？A--A.硅橡胶20)极性液体和极性固体电介质的相对介电常数与温度和电压频率的关系如何？为什么？极化液体相对介电常数在温度不变时，随电压频率的增大而减小，然后就见趋近于某一个值，当频率很低时，偶极分子来来得及跟随电场交变转向，介电常数较大，当频率接近于某一值时，极性分子的转向已经跟不上电场的变化，介电常数就开始减小。
在电压频率不变时，随温度的升高先增大后减小，因为分子间粘附力减小，转向极化对介电常数的贡献就较大，另一方面，温度升高时分子的热运动加强，对极性分子的定向排列的干扰也随之增强，阻碍转向极化的完成。
极性固体介质的相对介电常数与温度和频率的关系类似与极性液体所呈现的规律。
21)电介质电导与金属电导的本质区别为何？１）带电质点不同：电介质为带电离子（固有离子，杂质离子）；金属为自由电子。
２）数量级不同：电介质的γ小，泄漏电流小；金属电导的电流很大。
３）电导电流的受影响因素不同：电介质中由离子数目决定，对所含杂质、温度很敏感；金属中主要由外加电压决定，杂质、温度不是主要因素。
22)简要论述汤逊放电理论。
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eαd 个。
假设每次电离撞出一个正离子，故电极空间共有（eαd －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γ的定义，此（eαd －1）个正离子在到达阴极表面时可撞出γ（eαd －1）个新电子，则( eαd -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αd电子，则放电达到自持放电。
高电压工程基础-第02章习题答案
第2章 习题2.1 氮气的电离能为15.5eV ，求能引起光电离的光子的最大波长是多少？是否在可见光范围内？解：光电离的条件：W hc /≤λ，计算得到：88.0210λ−≤⨯m ，而可见光的波长范围为390~780nm nm 即(390~780)910−⨯m ，故可引起氮气光电离的光子不属于可见光。
2.2 一紫外灯的主要谱线的波长为253.7nm ，用以照射铜电极时，问会不会引起电极表面电子发射？解：9253.710λ−=⨯m ，金属铜的逸出功为193.9 6.2410eV J −=⨯，此紫外线的光子能量为：1919/7.8410 6.2410W h νhc λJ J −−===⨯≥⨯故此紫外线照射铜电极时会引起电极表面电子发射。
2.3 SF 6气体的电离能为15.6eV ，问要引起碰撞电离时电子的速度至少应为多大（电子的质量m e =0 .91×10-30kg ，1 eV=1.6×10-19J ）？解：若想引起SF 6气体的碰撞电离，则需要电子的动能大于其电离能，即：eV mv 6.15212≥。
由此，我们得到电子速度应满足：62.3410/νm s ≥⨯。
2.4 用放射性同位素照射一均匀场间隙，使间隙每秒钟在每一立方厘米中产生107对正、负带电质点。
若两电极之间的距离d =5cm ，问图2-3中饱和电流密度等于多少？解：由题可知此间隙每秒每立方厘米内产生的自由电子的电荷量为：−=⨯⨯719010 1.60210q 库伦，假设此间隙的极板面积为S ，则可求得此间隙中的电荷量总和0=Q q Sdt ，设饱和电流密度为η，则=Q ηSt，代入数据后计算得到1228.0110/ηA cm −=⨯。
2.5 设气体中电子的平均自由行程为λ，求自由行程大干2λ和大于10λ的概率各为多少?解：根据公式：0n n =/−x λe 说明自由行程的分布规律，对于一个电子来说，λ/x e −表示自由行程大于x 的概率。
高电压技术习题答案 2
高电压技术复习题及答案一、选择题(1) 流注理论未考虑 B 的现象。
B．表面游离(2) 先导通道的形成是以 C 的出现为特征。
C．热游离(3) 电晕放电是一种 A 。
A．自持放电(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 。
C.热游离(5) 以下哪个不是发生污闪最危险的气象条件？ D 。
D.大雨(6) SF6气体具有较高绝缘强度的主要原因之一是__ D _。
D．电负性(7) 冲击系数是____B__放电电压与静态放电电压之比。
B．50%(8) 在高气压下，气隙的击穿电压和电极表面__ A___有很大关系A．粗糙度(9) 雷电流具有冲击波形的特点：___C__。
C．迅速上升，平缓下降(10) 在极不均匀电场中，正极性击穿电压比负极性击穿电压___A__。
A. 小(11)下面的选项中，非破坏性试验包括_ ADEG__，破坏性实验包括__BCFH__。
B.交流耐压试验C.直流耐压试验F.操作冲击耐压试验 H.雷电冲击耐压试验(12) 用铜球间隙测量高电压，需满足那些条件才能保证国家标准规定的测量不确定度？ ABCDA 铜球距离与铜球直径之比不大于0.5B 结构和使用条件必须符合IEC的规定C 需进行气压和温度的校正D 应去除灰尘和纤维的影响(13) 交流峰值电压表的类型有： ABC 。
A电容电流整流测量电压峰值 B整流的充电电压测量电压峰值 C 有源数字式峰值电压表(14) 关于以下对测量不确定度的要求，说法正确的是： A 。
A 对交流电压的测量，有效值的总不确定度应在±3％范(15) 构成冲击电压发生器基本回路的元件有冲击电容C1，负荷电容C2，波头电阻R1和波尾电阻R2，为了获得一很快由零上升到峰值然后较慢下降的冲击电压，应使_ B_ 。
B．C1＞＞C2、R1＜＜R2(18) 电容分压器的低压臂的合理结构是__ACD__。
A.低压臂电容的内电感必须很小C. 电缆输入端应尽可能靠近电容C2的两极。
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第2章 习题
2.1 氮气的电离能为15.5eV ，求能引起光电离的光子的最大波长是多少？是否在可见光范围内？
解：光电离的条件：W hc /≤λ，计算得到：88.0210λ-≤⨯m ，
而可见光的波长范围为390~780nm nm 即(390~780)910-⨯m ，故可引起氮气光电离的光子不属于可见光。
2.2 一紫外灯的主要谱线的波长为25
3.7nm ，用以照射铜电极时，问会不会引起电极表面电子发射？
解：9253.710λ-=⨯m ，金属铜的逸出功为193.9 6.2410eV J -=⨯，
此紫外线的光子能量为：1919/7.8410 6.2410W h νhc λJ J --===⨯≥⨯
故此紫外线照射铜电极时会引起电极表面电子发射。
2.3 SF 6气体的电离能为15.6eV ，问要引起碰撞电离时电子的速度至少应为多大（电子的质量m e =0 .91×10-30kg ，1 eV=1.6×10-19J ）？
解：若想引起SF 6气体的碰撞电离，则需要电子的动能大于其电离能，即：eV mv 6.152
12≥。
由此，我们得到电子速度应满足：62.3410/νm s ≥⨯。
2.4 用放射性同位素照射一均匀场间隙，使间隙每秒钟在每一立方厘米中产生107对正、负带电质点。
若两电极之间的距离d =5cm ，问图2-3中饱和电流密度等于多少？
解：由题可知此间隙每秒每立方厘米内产生的自由电子的电荷量为：
-=⨯⨯719010 1.60210q 库伦，假设此间隙的极板面积为S ，则可求得此间隙中
的电荷量总和0=Q q Sdt ，设饱和电流密度为η，则=
Q ηSt
，代入数据后计算得到1228.0110/ηA cm -=⨯。
2.5 设气体中电子的平均自由行程为λ，求自由行程大干2λ和大于10λ的概率各为多少?
解：根据公式：0n n =/-x λe 说明自由行程的分布规律，对于一个电子来说，λ
/x e -表示自由行程大于x 的概率。
故当λλ10,221==x x 时的概率分别为13.5%和0.0045% 。
2.6 一个1cm 长的均匀场间隙中，电子碰撞电离系数α=11cm -1。
若有一个初始电子从阴极出发，求到达阳极的电子崩中的电子数。
解：根据书中公式（2-11）：d e n n α0=。
故将题中所给数据代入后可得到11e n =，
即到达阳极板的电子崩中电子数为11e n =59874=。
2.7 同轴圆柱电极的内电极半径为r ，两电极间的距离为d ，写出其电场不均匀系数的表达式。
解：
电场不均匀系数f 的定义为间隙中最大场强max E 与平均场强a E 的比值，即：
max =a E f E ，=a U E d。
式中U 为电极间电压，d 为电极板间距离。
距离圆柱轴线距离x 处的电场强度为：
/(ln )x R E U x r
= 最大场强即为内圆柱表面的场强，即：
max r /(r ln )R E E U r
==。
而平均场强为：
av /E U R r =-。
因此电场不均匀系数f 为：
max av /ln()ln E R r d r d f R E r r r r
-+===。
2.8 同心球电极的内电极半径为r ，两电极间的距离为d ，写出这种电极布置的电场利用系数的表达式。
解：
离球心距离为x 处的电场强度为：2()x Rr E U R r x =
-。
则最大场强应为内球的表面场强，即：()max r R E E U R r r ==
-。
平均场强为：/()av E U R r =-。
因此电场利用系数为：
max 1av E r r f E R r d
===+。
2.9 计算标准大气条件下半径分别为lcm 和1mm 的光滑导线的电晕起始场强。
解：
根据书中所给经验公式：301⎛= ⎝
c E ，式中r 为导线半径（cm ）。
将所给数据代入此公式后得到1=39kV/cm E ，258.46kV/cm E =。
2.10 高压实验大厅中一高压引线的半径r =3mm ，导线的表面粗糙度系数m =0.85，导线的离地高度为4m ，实验室中气压为97kPa ，气温25℃。
计算该高压引线的电晕起始电压。
解：
根据书中给出的公式12301⎛= ⎝
c E m m δ，式中12,m m 分别为导线表面粗糙系数和雨雪等天气对导线表面偏离理想状态的因素，δ为气体相对密度。
2ln =c c h U E r r
，式中为导线离地高度，r 为导线半径h 。
根据公式（2-23）：=2.9
p δT
,式中p 为实验时的大气压强（kPa ），为实验时温度（K ）。
由所给数据p =97kPa ，25298℃==T K 计算得到972.90.944298
=⨯=δ。
根据公
式：122301,ln c c c h E m m δU E r r ⎛== ⎝
，代入已知数据后计算得到该高压引线的电晕起始电压89.08kV Uc =。