《高电压工程基础(第2版)》第05章习题答案
高电压工程第二版答案,林福昌
高电压工程第二版答案1到11章25--------------------------------------------------------------------------------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。
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。
高电压工程基础习题答案
20 片，多 7 片，292cm； 14 片，182cm
5.1 5.2 5.3
94.25w 分别提高 0.53kV/cm; 1.76kV/cm 交流下：液体场强为 1.82Kv/mm，固体场强为 0.91kv/mm 直流下：液体场强为 7.69kv/mm，固体场强为 1.54kv/mm
Z 22 443.13
Z 20 Z 02 84.94 2) kc 02 0.155 8.8 因 入 口 电 容 为 变 压 器 通 过 归 算 至 首 端 的 对 地 电 容 来 代 替 ， 利 用 公 式
CT CK 得出，因而两者会有区别；入口电容的测量方法是通过测量变压器绕
绝缘电阻 吸收比
பைடு நூலகம்
泄漏电流
介损角正切 tg 局部放电 气相色谱分析
受潮、穿透性导电通道、绝缘内含气泡 无法测得非穿透性的局部 的游离，绝缘分层、脱壳，老化劣化， 损坏，很小部分绝缘的老化 绕组上附积油泥，绝缘油脏污、劣化 劣化，个别的绝缘弱点 绝缘是否存在局部缺陷 局部过热或局部放电缺陷，对慢性局部 潜在缺陷较灵敏 不易发现突发性故障
以极性液体（如蓖麻油）为例，在额定电压范围内，绝缘良好的极性液 体 tg 基本和试验电压的幅值无关； 极性液体 tg 与温度关系如下： 在低温时， 极化损耗和电导损耗都较小， 随着温度的升高， 液体的粘度减小， 偶极子转向极化增加，电导损耗也在增大，所以总的 tg 亦上升，并在 t＝t1 时 达到极大值；在 t1<t<t2 的范围内，由于分子热运动的增强妨碍了偶极子沿电场 方向的有序排列， 极化强度反而随温度的上升而减弱，由于极化损耗的减小超过 了电导损耗的增加，所以总的 tg 曲线随 t 的升高而下降，并在 t=t2 时达到极小 值；在 t>t2 以后，由于电导损耗随温度急剧上升、极化损耗不断减小而退居次 要地位，因而 tg 就随时间 t 的上升而持续增大。 极性液体 tg 与频率关系如下：
高电压工程第五周作业部分答案与批改情况_66540798
第五周高电压工程作业答案与批改情况张灵2012-4-83-3 提高套管工频滑闪电压有哪些措施？单纯增加沿面距离效果如何？答：第一问，见书74页3.3.3节：增大固体电介质的厚度，或采用相对介电常数较小的固体介质，都可提高滑闪放电电压。
减小表面电阻率ρs，也可提高滑闪放电电压，工程上常采用在套管的法兰附近涂半导电漆的方法来减小ρs。
第二问，滑闪情况下，沿面闪络电压不和沿面距离成正比，靠增长沿面距离来提高闪络电压的方法，在此种绝缘结构下效果并不显著。
〖批改情况〗本题同学们基本都做对了。
3-4 某套管在工频试验电压下刚好无滑闪现象，若试验电压幅值不变，但施加标准雷电冲击电压，问试验中能否出现滑闪，为什么？答：见书73页3.3.3节的公式（3-7）电压交变速度起快，越容易滑闪。
冲压电压下，电压的等效频率比工频高得多，电场的强垂直分量更明显，冲击电压比工频电压更易引起滑闪。
〖批改情况〗本题同学们基本都做对了。
3-7 简述绝缘子的污闪过程。
答：见书76页3.4.1节《污闪及其过程》，分为四阶段：污秽的沉积、污秽的受潮、干区的形成及局部电弧的产生、局部电弧的发展及闪络的完成。
〖批改情况〗本题同学们基本都做对了。
3-9 为提高绝缘子的污闪电压，可采取哪些措施？答：见3.5.7节《提高污闪电压的方法》。
〖批改情况〗本题同学们基本都做对了。
3-11 光滑瓷套管，εr = 6，内直径6 cm，壁厚3 cm，管内装有直径为6 cm或3 cm的导杆时，试用经验公式估算这两种情况滑闪放电的起始电压各为多少？解：（1）64 kV cr U = （2）151 kV cr U =注：比表面电容的定义：单位面积介质表面与另一电极间的电容值。
〖批改情况〗第一问同学们基本都做对了。
第二问，基本都考虑有误，正解主要步骤如下： 导杆直径3cm 时，复合介质：231212r r r r U E dr E dr =+⎰⎰Q C U =032CC lr π=3-12 某平板玻璃厚2 mm ，要通过工频滑闪放电来测定其相对介电常数，试验中测得工频滑闪电压为17kV （有效值），试估算： （1）该平板玻璃的相对介电常数是多少？ （2）该平板玻璃的比表面电容值是多少？ 解：1220 2.606810F/cm C -=⨯5.90r ε= 〖批改情况〗本题同学们基本都做对了。
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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 。
4)A ．自持放电B ．非自持放电C ．电弧放电D ．均匀场中放电C 。
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 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 Cmg / cm 2。
A. ≤0.03B.>0.03~0.06C.>0.06~0.10D.>0.10~0.258)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 t 020 C，压力 b 0101.3 kPa ，绝对湿度h 011g / m 318)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。
高电压技术第二版习题答案(部分)说课材料
高电压技术第二版习题答案(部分)第一章气体放电的基本物理过程（1）在气体放电过程中，碰撞电离为什么主要是由电子产生的？答：气体中的带电粒子主要有电子和离子，它们在电场力的作用下向各自的极板运动，带正电荷的粒子向负极板运动，带负电荷的粒子向正极板运动。
电子与离子相比，它的质量更小，半径更小，自由行程更大，迁移率更大，因此在电场力的作用下，它更容易被加速，因此电子的运动速度远大于离子的运动速度。
更容易累积到足够多的动能，因此电子碰撞中性分子并使之电离的概率要比离子大得多。
所以，在气体放电过程中，碰撞电离主要是由电子产生的。
（2）带电粒子是由哪些物理过程产生的，为什么带电粒子产生需要能量？答：带电粒子主要是由电离产生的，根据电离发生的位置，分为空间电离和表面电离。
根据电离获得能量的形式不同，空间电离又分为光电离、热电离和碰撞电离，表面电离分为正离子碰撞阴极表面电离、光电子发射、热电子发射和强场发射。
原子或分子呈中性状态，要使原子核外的电子摆脱原子核的约束而成为自由电子，必须施加一定的外加能量，使基态的原子或分子中结合最松弛的那个电子电离出来所需的最小能量称为电离能。
（3）为什么SF6气体的电气强度高？答：主要因为SF6气体具有很强的电负性，容易俘获自由电子而形成负离子，气体中自由电子的数目变少了，而电子又是碰撞电离的主要因素，因此气体中碰撞电离的能力变得很弱，因而削弱了放电发展过程。
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：汤逊理论的基本观点：电子碰撞电离是气体电离的主要原因；正离子碰撞阴极表面使阴极表面逸出电子是维持气体放电的必要条件；阴极逸出电子能否接替起始电子的作用是自持放电的判据。
它只适用于低气压、短气隙的情况。
气体放电流注理论以实验为基础，它考虑了高气压、长气隙情况下空间电荷对原有电场的影响和空间光电离的作用。
在初始阶段，气体放电以碰撞电离和电子崩的形式出现，但当电子崩发展到一定程度之后，某一初始电子的头部集聚到足够数量的空间电荷，就会引起新的强烈电离和二次电子崩，这种强烈的电离和二次电子崩是由于空间电荷使局部电场大大增强以及发生空间光电离的结果，这时放电即转入新的流注阶段。
高电压技术第二版习题答案
高电压技术第二版习题答案高电压技术第二版习题答案高电压技术第二版习题答案第一章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（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. 碰撞游离方式在这种方式下，游离能为与中性原子（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（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（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。
3. 电子被吸附这主要是某些气体（如SF6 、水蒸汽）分子易吸附气体中的自由电子成为负离子，从而使气体中自由电子（负的带电质点）消失。
1—2 自持放电是指仅依靠自身电场的作用而不需要外界游离因素来维持的放电。
外界游离因素是指在无电场作用下使气体中产生少量带电质点的各种游离因素，如宇宙射线。
讨论气体放电电压、击穿电压时，都指放电已达到自持放电阶段。
汤生放电理论的自持放电条件用公式表达时为Y （e a S - 此公式表明：由于气体中正离子在电场作用下向阴极运动，撞击阴极，此时已起码撞出一个自由电子（即从金属电极表面逸出）。
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第5章 习题
5.1 一台电容器的电容量C =1μF ，tan δ=3×10-3，求施加工频电压U =10kV （有效
值）时电容器的功率损耗。
解：由题意可知，电路中的电容器的功率损耗即为介质损耗
工频电压下: ω=2πf =100π
所以，功率损耗为：P =U 2ωC tan δ=94.25W
5.2 一充油的均匀电场间隙的距离为30mm ，极间施加工频电压300kV 。
若在极
间放置一个3mm 的屏障和三个3mm 的屏障，问此时油中场强分别提高多少（油的εr =2，屏障的εr =4）？
解：极间未放屏障时，油中场强E 0=U d =10kV mm ⁄
（1）极间放置一个d=3mm 的屏障时，
油中场强E 1=U
ε1(d ε2+30−d ε1)=3002×(34+272)=10.5kV mm ⁄
此时油中场强提高∆U =E 1−E 0=0.5kV mm ⁄
（2）极间放置三个d=3mm 的屏障时，
油中场强E 2=U
ε1(3×d ε2+30−3d ε1)=3002×(3×34+212)=11.8kV mm ⁄
此时油中场强提高∆U =E 1−E 0=1.8kV mm ⁄
5.3变压器的油－屏障绝缘的冲击系数为1.7。
若220kV 变压器的1min 试验电压
为395kV （有效值），则相应的雷电冲击试验电压应为多大？
解：冲击系数β=U b50
U ss =1.7，由题意可知U ss =√2×395kV
则，U b50=1.7×√2×395=949.5kV
5.4平行平板电容器电极间有两种电介质，界面和电极平行。
其中固体介质厚
5mm ，εr =4，绝缘电阻率ρ为1016Ω·cm ；液体介质厚3mm ，εr =2，ρ=5×1015Ω·cm 。
问极间施加工频电压
（有效值）10kV 和直流电压10kV 时介质中场强分别为多大？
解：（1）工频电压下：
固体介质中场强E 1=
U ε1(d 1ε1+d 2ε2)=0.91kV/mm
液体介质中场强E 2=U ε2(d 1ε1+d 2ε2)=1.82kV/mm
（2）直流电压下：γ1=1
ρ1=10−6s cm ⁄γ2=1ρ2=2×10−6s cm ⁄ 固体介质中场强E 1=
U γ1(d 1γ1+d 2γ2)=1.538kV/mm 液体介质中场强E 2=
U γ2(d 1γ1+d 2γ2)=0.769kV/mm
5.5
一根（有效值）的单芯铅包电力电缆，其绝缘层的内、外半径分
别为8.5mm 及20mm ，求：
（1）工作电压下，在绝缘层最里及最外处的场强；
（2）若采用分阶绝缘：内层5mm 厚用εr =4.5的油浸纸，外层6.5mm 厚用εr =3.8的油浸纸。
求最里、最外层以及分阶绝缘两侧的场强。
解：（1）场强公式：E x =U
x ln R r
在绝缘层最里的场强：E r =
U r ln R r =8.73kV mm ⁄ 在绝缘层最外的场强：E R =U
R ln R r
=3.71kV mm ⁄ （2）长度为l 的同轴圆柱电极间的电容为r
R l C r ln 20επε=，采用分阶绝缘时，内层介质的电容1C 与外层介质的电容2C 之比值为006.15.1320
ln 8.35.85
.13ln
5.421==C C 。
内层介质承受的电压为kV C C U C C UC U 6
6.311
006.1311012
12121=+=+=+= 外层介质承受的电压为kV U 85.3166.31)3110
(2=-= 最里层介质处场强为mm kV E r 05.85
.85.13ln 5.866.31=⨯=。