高电压工程基础第二版课后答案唐炬
《高电压工程基础(第2版)》第09章习题答案
第9章习题9.1 雷电流、落雷密度是怎样定义的？答：雷电流：雷击具有一定参数的物体时，流过被击物的电流与被击物之波阻抗有关，波阻抗越小，流过被击物电流愈大，当波阻抗为零时，流经被击物的电流定义为雷电流。
实际上被击物阻抗不可能为零，因此规程规定，雷电流是指雷击于电阻（等值）小于等于30欧的低接地电阻物体时，流过该物体的电流。
落雷密度：每一个雷暴日，每平方公里对地面落雷次数，γ称为地面落雷密度。
9.2 说明阀式避雷器中残压、额定（灭弧）电压、保护特性、续流的含义及定义。
答：残压：当避雷器上过电压的瞬时值达到放电间隙的冲击放电电压U时，间b隙击穿，电压波即被截断，这时避雷器呈现小电阻，它在最大允许冲击电流下的U。
压降称为残压R额定（灭弧）电压：我国有关规程规定，阀式避雷器的间隙灭弧电压，在中性点直接接地的系统中，应取设备最高运行线电压的80%，而在中性点非直接接地的系统中，取值不应低于设备最高运行线电压的100%。
保护特性：为了保证避雷器有良好的保护性能，要求间隙应有平坦的伏秒特性和较强的熄灭工频续流的能力，阀片电阻是非线性的，它在大电流（冲击电流）时呈现小电阻，以保证其上的压降（残压）足够低，而在冲击电流过后，阀片在电网的工频电压作用下呈现大电阻，以限制工频续流，有利于间隙灭弧。
续流：避雷器在雷电冲击作用下动作，冲击电压消失后，加在该避雷器上的恢复电压即系统的工频电压，它将使间隙中继续流过工频电流，称其为续流。
9.3 金属氧化物避雷器有哪些优点？答：金属氧化物避雷器优点如下：1）非线性系数α值很小；2）保护性能好；3）金属氧化物避雷器基本无续流，动作负载轻，耐重复动作能力强；4）通流容量大；5）结构简单，尺寸小，易于大批量生产，造价低；6）可适用于多种特殊需要。
9.4 试述雷击地面时，被击点电位的计算模型。
设雷电流I = l00 kA，被击点A对地的电阻R = 30Ω。
求A点的电位（雷电通道波阻抗Z0 = 300 Ω）。
高电压工程基础-第11章习题答案
第11章 习题11-1变电所中的大气过电压有几种？如何防止？直击雷过电压和感应雷过电压两种。
对于直击雷的防护措施是采用避雷针、避雷线及良好的接地网。
对入侵波防护的措施是在变电所、发电厂内安装避雷器以限制电气设备上的过电压幅值；同时发电厂、变电所通过进线保护段上采取相应的措施，对于直配电机，在电机母线上装设电容器，限制入侵波的陡度。
11-2 当用避雷器保护变压器时，避雷器动作后，作用于变压器的电压高于避雷器的残压，为什么？当避雷器和变压器有一段距离时，雷击高压线路后，避雷器动作，雷电波在运动，不管被保护设备在避雷器来波前面还是在避雷器来波后面，两者之间始终出现一个电压差，由分析可知，数值为Δu=2a l v，这就是为什么变压器上的电压会高于避雷器上的残压的原因，也说明避雷器有一定的保护范围（距离）。
11-3 某 220kV 变电所一路出线，其允许侵入波陡度为 300kV/μs ，若分别用普通阀式避雷器、磁吹避雷器、金属氧化物避雷器来保护变压器，试估算避雷器与变压器的最大电气距离。
解：避雷器与变压器的最大电气距离为：=2/j R m u u l v α-。
根据教材174-175页表9-1至9-3，可以找到：普通阀式避雷器5kA 残压为652kV 、磁吹避雷器5kA 残压为520kV ，金属氧化物避雷器10kA 残压不大于520kV 。
取变压器三次截波耐压值最大值为1090kV ，波速为300m/μs ，根据上面的公式可得： 普通阀式避雷器：1090652==219m 2/2300/300j R m u u l v α--=⨯； 磁吹阀式避雷器：1090520==285m 2/2300/300j Rm u u l v α--=⨯； 金属氧化物按照10kA 残压计算，同上，285m m l =。
11-4 试述变电所进线保护段的标准接线中各元件的作用。
变电站进线段保护标准接线中，对1~2公里这段线路采取加强防雷措施，提高输电线路的耐雷水平。
《高电压工程基础(第2版)》第10章习题答案
第10章习题10-1 输电线路防雷的基本措施是什么?线路避雷器为什么能提高线路的耐雷水平？（1）防止雷直击导线：沿线架设避雷线，有时还要装避雷针与其配合，在某些情况下可改用电缆线路；（2）防止雷击塔顶或避雷线后引起绝缘闪络：降低杆塔的接地电阻，增大耦合系数，适当加强线路绝缘，在个别杆塔上安装线路避雷器；（3）防止雷击闪络后转化为稳定的工频电弧：适当增加绝缘子片数，减少绝缘子串上工频电场强；电网中采用不接地或经消弧线圈接地方式；（4）防止线路中断供电：采用自动重合闸或双回路、环网供电等措施。
因为幅值很高的雷电波到来之后，避雷器动作，只要其残压低于绝缘子串的放电电压，绝缘子串就不会发生冲击闪络，当然就不会出现稳定的工频电弧，从而增加了线路的耐雷能力。
10-2 输电线路的耐雷水平、建弧率和雷击跳闸率各是什么含义。
耐雷水平：雷击线路绝缘不发生闪络所能承受的最大雷电流幅值。
建弧率：冲击闪络转化为稳定工频电弧的概率。
雷击跳闸率：折算为统一的条件下（100公里长线路、40个雷电日），由于雷击而引起的线路跳闸的次数。
10-3 35kV 及以下的输电线路为什么一般不采取全线架设避雷线的措施？对于35kV及以下电压等级线路，线路绝缘耐受雷电能力非常低，雷电即使落到输电线路附近地面（或附近物体）上，在线路上出现的感应过电压都会引起线路的闪络。
如采用全线架设避雷线，一定会增加杆塔的高度，势必引来更多的雷击到输电线路上，从而增加输电线路的雷击跳闸率，所以全线架设避雷线是没有好处的。
10-4 10-1 例中的220kV 线路若架设在山区，且杆塔冲击接地电阻R ch=15Ω，其余条件不变，求该线路的耐雷水平及雷击跳闸率。
解：（1）计算几何参数1）避雷线与导线的平均高度15.4m m 12324.233224.5m m 7321.2932=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-=-==⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-=-=b d dp b b bp f h h f h h 2）避雷线对外侧导线的耦合系数几何耦合系数0c K ，可用式（8-49）求出0c K =0.229 计及电晕后，耦合系数加大，由表8-1查出1c K =1.25， 则10 1.250.2290.286c c c K K K ==⨯=3）杆塔电感gt L塔型铁塔，一般杆身电感为0.5μH/m ，则 H 14.5H 1.295.0gt μμ=⨯=L（2）雷击塔顶时分流系数由表10-1查得 88.0g =β（3）雷击塔顶时的耐雷水平1I 由式（10-25）得 ()50%1g c 82kA 12.6 2.6gt dp ch U I L h R K β==⎡⎤⎛⎫++- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦（4）雷电流超过1I 的概率由式（9-1）得%7.111=p（5）计算绕击耐雷水平2I 由式（10-8）得A I k 6.152=（6）雷电流超过2I 的概率由式（9-1）得 %5.662=p（7）击杆率g ，绕击率a p ，建弧率η由表10-2查得击杆率41g =；由式（10-16）得%51.0a =p ，由式（10-1）得80.0=η。
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：
《高电压工程基础(第2版)》第11章习题答案
第11章 习题11-1变电所中的大气过电压有几种？如何防止？直击雷过电压和感应雷过电压两种。
对于直击雷的防护措施是采用避雷针、避雷线及良好的接地网。
对入侵波防护的措施是在变电所、发电厂内安装避雷器以限制电气设备上的过电压幅值；同时发电厂、变电所通过进线保护段上采取相应的措施，对于直配电机，在电机母线上装设电容器，限制入侵波的陡度。
11-2 当用避雷器保护变压器时，避雷器动作后，作用于变压器的电压高于避雷器的残压，为什么？当避雷器和变压器有一段距离时，雷击高压线路后，避雷器动作，雷电波在运动，不管被保护设备在避雷器来波前面还是在避雷器来波后面，两者之间始终出现一个电压差，由分析可知，数值为Δu=2a l v，这就是为什么变压器上的电压会高于避雷器上的残压的原因，也说明避雷器有一定的保护范围（距离）。
11-3 某 220kV 变电所一路出线，其允许侵入波陡度为 300kV/μs ，若分别用普通阀式避雷器、磁吹避雷器、金属氧化物避雷器来保护变压器，试估算避雷器与变压器的最大电气距离。
解：避雷器与变压器的最大电气距离为：=2/j R m u u l v α-。
根据教材174-175页表9-1至9-3，可以找到：普通阀式避雷器5kA 残压为652kV 、磁吹避雷器5kA 残压为520kV ，金属氧化物避雷器10kA 残压不大于520kV 。
取变压器三次截波耐压值最大值为1090kV ，波速为300m/μs ，根据上面的公式可得： 普通阀式避雷器：1090652==219m 2/2300/300j R m u u l v α--=⨯； 磁吹阀式避雷器：1090520==285m 2/2300/300j Rm u u l v α--=⨯； 金属氧化物按照10kA 残压计算，同上，285m m l =。
11-4 试述变电所进线保护段的标准接线中各元件的作用。
变电站进线段保护标准接线中，对1~2公里这段线路采取加强防雷措施，提高输电线路的耐雷水平。
(完整版)高电压工程基础-第08章习题答案
第8章 习题8.1 直流电源合闸于L-C 电路，电容C 上电压会比电源高吗？ 为什么？如果电源是交流，电 容C 上电压会发生什么变化，它与哪些因素有关？解： 1）直流电源合闸于L-C 电路，电容C 上电压会比电源高。
因为，如图所示C假定一个无穷大直流电源对集中参数的电感、电容充电，且t=0-，i=0, u c =0。
在t=0时合闸：()()()()dt t i Cdt t di L t u t u E c L ⎰+=+=1，即()()E t u dt t u d LC c c =+22，解为()()01cos c u t E t ω=-，0ω=，可见电容C 上的电压可达到2E 。
也可以这样理解，当电容上电压为E 时，回路中电流达最大值，电感中电流不能突变，继续给电容充电，使得电容上电压达到2E 。
2）如果电源是交流，在15-16个周波后，暂态分量可认为已衰减至零，电容电压的幅值为20220C U E ωωω=-，0ω为回路的自振角频率。
此时电容电压与回路自振角频率和电源频率有关，可见电容上电压在非常大的范围内变化。
8.2 什么是导线的波速、波阻抗？分布参数的波阻抗的物理意义与集中参数电路中的电阻有何不同？解：波阻抗：在无损均匀导线中，某点的正、反方向电压波与电流波的比值是一个常数Z ，该常数具有电阻的量纲Ω，称为导线的波阻抗。
波速：平面电磁波在导线中的传播速度，001C L ±=ν，波速与导线周围介质有关，与导线的几何尺寸及悬挂高度无关。
波阻抗虽然与电阻具有相同的量纲，而且从公式上也表示导线上电压波与电流波的比值，但两者的物理含义是不同的：1) 波阻抗表示只有一个方向的电压波和电流波的比值，其大小只决定于导线单位长度的电感和电容，与线路的长度无关，而导线的电阻与长度成正比；2) 波阻抗说明导线周围电介质所获得的电磁能的大小，以电磁能的形式储存在周围电介质中，并不被消耗，而电阻则吸收电源能量并转变为热能消耗掉； 3) 波阻抗有正、负号，表示不同方向的流动波，而电阻则没有。
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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高电压工程基础第二版课后答案唐炬第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：a5hc/，计算得到：258.02x10m，
而可见光的波长范围为390ne~780ma即（390~780）×10°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：2=253.7×10?m，金属铜的逸出功为3.9eV=624×10PJ，
此紫外线的光子能量为：W=hv=hc-/2=7.84×109J2624×10J故此紫外线照射铜电极时会引起电极表面电子发射。
2.3SF6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。
=0.91×10-30kg,1eV=1.6×10-19J）？
解：若想引起SF6气体的碰撞电离，则需要电子的动能大于其电离能，即：mv2215.6eV。
由此，我们得到电子速度应满足：v2234x106m/x。
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-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
107x1.602x10“库伦，假设此间隙的极板面积为s，则可求得此间隙解：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：
2.5一个lcm长的均匀场间隙中，电子碰撞电离系数a=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）：n=noe。
故将题中所给数据代入后可得到n=e“，即到达阳极板的电子崩中电子数为n=e“=59874。