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解
-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过程，电子总数增至de个。假设每次电离撞出一个正离子，故电极空间共有（de－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．按照系数的定义，此（de－1）个正离子在到达阴极表面时可撞出（de－1）个新电子，则(de-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(de-1)=1或de＝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。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。
1-4雷电冲击电压的标准波形的波前和波长时间是如何确定的？
答：图1-13表示雷电冲击电压的标准波形和确定其波前和波长时间的方法(波长指冲击波衰减至半峰值的时间)。图中O为原点，P点为波峰。国际上都用图示的方法求得名义零点1O。图中虚线所示，连接P点与0.3倍峰值点作虚线交横轴于1O点，这样波前时间1T、和波长2T都从1O算起。
目前国际上大多数国家对于标准雷电波的波形规定是：
%302.11sT， %20502sT
图1-13 标准雷电冲击电压波形
1T－波前时间 2T－半峰值时间 maxU冲击电压峰值
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。
1-6影响套管沿面闪络电压的主要因素有哪些？
答：影响套管沿面闪络电压的主要因素有
（1）电场分布情况和作用电压波形的影响（2）电介质材料的影响（3）气体条件的影响（4）雨水的影响
1-7具有强垂直分量时的沿面放电和具有弱垂直分量时的沿面放电，哪个对绝缘的危害比较大，为什么？
答：具有强垂直分量时的沿面放电对绝缘的危害比较大。电场具有弱垂直分量的情况下，电极形状和布置已使电场很不均匀，因而介质表面积聚电荷使电压重新分布所造成的电场畸变，不会显著降低沿面放电电压。另外这种情况下电场垂直分量较小．沿表面也没有较大的电容电流流过，放电过程中不会出现热电离现象，故没有明显的滑闪放电，因而垂直于放电发展方向的介质厚度对放电电压实际上没有影响。其沿面闪络电压与空气击穿电压的差别相比强垂直分量时要小得多。
1-8某距离4m的棒-极间隙。在夏季某日干球温度=30℃，湿球温度=25℃，气压=99.8kPa的大气条件下，问其正极性50%操作冲击击穿电压为多少kV（
空气相对密度=0.95） 答：距离为4m的棒-极间隙，其标准参考大气条件下的正极性50%操作冲击击穿电压50U标准=1300kV。
查《高电压技术》可得空气绝对湿度320g/mh。从而/21,h再由图3-1求得参数1.1K。求得参数1500bUgLK•=1300/（500×4×0.95×1.1）=0.62，于是由图3-3得指数0.34mW。
空气密度校正因数0.340.950.9827mdK
湿度校正因数0.341.11.033whKK
所以在这种大气条件下，距离为4m的棒-极间隙的正极性50%操作冲击击穿电压为12505013000.98271.0331320kVUUKK••夏标准。
1-9某母线支柱绝缘子拟用于海拔4500m的高原地区的35kV变电站，问平原地区的制造厂在标准参考大气条件下进行1min工频耐受电压试验时，其试验电压应为多少kV？
解：查GB311.1-1997的规定可知，35kV母线支柱绝缘子的1min干工频耐受电压应为100kV，则可算出制造厂在平原地区进行出厂1min干工频耐受电压试验时，其耐受电压U应为
0044100154kV1.1101.1450010aUUKUH
2-1电介质极化的基本形式有哪几种，各有什么特点？
答：电介质极化的基本形式有
（１）电子位移极化 5
图（1） 电子式极化
（２）偶极子极化
图（2） 偶极子极化
（a）无外电场时 （b）有外电场时
1—电极 2—电介质（极性分子）
2-2如何用电介质极化的微观参数去表征宏观现象？
答：克劳休斯方程表明，要由电介质的微观参数（N、）求得宏观参数—介电常数r，必须先求得电介质的有效电场iE。
（１）对于非极性和弱极性液体介质，有效电场强度
0233riPEEE
式中，P为极化强度（0(1)rPE）。
上式称为莫索缔（Mosotti）有效电场强度，将其代入克劳休斯方程[式(2-11)]，得到非极性与弱极性液体介质的极化方程为
0123rrN （２）对于极性液体介质，由于极性液体分子具有固有偶极矩，它们之间的距离近，相互作用强，造成强的附加电场，洛伦兹球内分子作用的电场2E≠0，莫索缔有效电场不适用。
2-3非极性和极性液体电介质中主要极化形式有什么区别？
答：非极性液体和弱极性液体电介质极化中起主要作用的是电子位移极化，偶极子极化对极化的贡献甚微；极性液体介质包括中极性和强极性液体介质，这类介质在电场作用下，除了电子位移极化外，还有偶极子极化，对于强极性液体介质，偶极子的转向极化往往起主要作用。
2-4极性液体的介电常数与温度、电压、频率有什么样的关系？
答：（１）温度对极性液体电介质的r值的影响
如图2-2所示，当温度很低时，由于分子间的联系紧密，液体电介质黏度很大，偶极子转动困难，所以r很小；随着温度的升高，液体电介质黏度减小，偶极子转动幅度变大，r随之变大；温度继续升高，分子热运动加剧，阻碍极性分子沿电场取向，使极化减弱，r又开始减小。
（２）频率对极性液体电介质的r值的影响
如图2-1所示，频率太高时偶极子来不及转动，因而r值变小。其中0r相当于直流电场下的介电常数，f>f1以后偶极子越来越跟不上电场的交变，r值不断下降；当频率f=f2时，偶极子已经完全跟不上电场转动了，这时只存在电子式极化，r减小到r，常温下，极性液体电介质的r≈3～6。
2-5液体电介质的电导是如何形成的电场强度对其有何影响
答：液体电介质电导的形成：
（１）离子电导——分为本征离子电导和杂质离子电导。设离子为正离子，它们处于图２－５中A、B、C等势能最低的位置上作振动，其振动频率为υ，当离子的热振动能超过邻近分子对它的束缚势垒0u时，离子即能离开其稳定位置而迁移。
（２）电泳电导——在工程中，为了改善液体介质的某些理化性能，往往在液体介质中加入一定量的树脂，这些树脂在液体介质中部分呈溶解状态，部分可能呈胶粒状悬浮在液体介质中，形成胶体溶液，此外，水分进入某些液体介质也可能造成乳化状态的胶体溶液。这些胶粒均带有一定的电荷，当胶粒的介电常数大于液体的介电常数时，胶粒带正电；反之，胶粒带负电。胶粒相对于液体的电位0U一般是恒定的，在电场作用下定向的迁移构成“电泳电导”。
电场强度的影响
（１）弱电场区：在通常条件下，当外加电场强度远小于击穿场强时，液体介质的离子电导率是与电场强度无关的常数，其导电规律遵从欧姆定律。
（２）强电场区：在E≥107V/m的强电场区，电流随电场强度呈指数关系增长，除极纯净的液体介质外，一般不存在明显的饱和电流区。液体电介质在强电场下的电导具有电子碰撞电离的特点。
2-6目前液体电介质的击穿理论主要有哪些？
答：液体介质的击穿理论主要有三类：
（１）高度纯净去气液体电介质的电击穿理论
（２）含气纯净液体电介质的气泡击穿理论
（３）工程纯液体电介质的杂质击穿理论
2-7液体电介质中气体对其电击穿有何影响？ 答：气泡击穿观点认为，不论由于何种原因使液体中存在气泡时，由于交变电压下两串联介质中电场强度与介质介电常数成反比，气泡中的电场强度比液体介质高，而气体的击穿场强又比液体介质低得多，所以总是气泡先发生电离，这又使气泡温度升高，体积膨胀，电离将进一步发展；而气泡电离产生的高能电子又碰撞液体分子，使液体分子电离生成更多的气体，扩大气体通道，当气泡在两极间形成“气桥”时，液体介质就能在此通道中发生击穿。
热化气击穿观点认为，当液体中平均场强达到107～108V/m时，阴极表面微尖端处的场强就可能达到108V/m以上。由于场致发射，大量电子由阴极表面的微尖端注入到液体中，估计电流密度可达105A/m2以上。按这样的电流密度来估算发热，单位体积、单位时间中的发热量约为1013J/（s·3m），这些热量用来加热附近的液体，足以使液体气化。当液体得到的能量等于电极附近液体气化所需的热量时，便产生气泡，液体击穿。
电离化气击穿观点认为，当液体介质中电场很强时，高能电子出现，使液体分子C—H键（C—C键）断裂，液体放气。
2-8水分、固体杂质对液体电介质的绝缘性能有何影响？
答：（１）水分的影响
当水分在液体中呈悬浮状态存在时，由于表面张力的作用，水分呈圆球状（即胶粒），均匀悬浮在液体中，一般水球的直径约为10-2～10-4cm。在外电场作用下，由于水的介电常数很大，水球容易极化而沿电场方向伸长成为椭圆球，如果定向排列的椭圆水球贯穿于电极间形成连续水桥，则液体介质在较低的电压下发生击穿。
(完整版)高电压技术第4章习题答案
第四章 绝缘的预防性试验
4-1测量绝缘电阻能发现哪些绝缘缺陷?试比较它与测量泄漏电流试验项目的异同。
4-2绝缘干燥时和受潮后的吸收特性有什么不同？为什么测量吸收比能较好的判断绝缘是否受潮？
4-3简述西林电桥的工作原理。为什么桥臂中的一个要采用标准电容器?这—试验项目的测量准确度受到哪些因素的影响?
4-4在现场测量tanδ而电桥无法达到平衡时，应考虑到什么情况并采取何种措施使电桥调到平衡?
4-5什么是测量tanδ的正接线和反接线?它们各适用于什么场合?
4-6综合比较本章中介绍的各种预防性试验项目的效能和优缺点(能够发现和不易发现的绝缘缺陷种类、检测灵敏度、抗干扰能力、局限性等)。
4-7总结进行各种预防性试验时应注意的事项。
4-8对绝缘的检查性试验方法，除本章所述者外，还有哪些可能的方向值得进行探索研究的?请开拓性地、探索性地考虑一下，也请大致估计一下这些方法各适用于何种电气设备，对探测何种绝缘缺陷可能有效。
4-9综合计论：现行对绝缘的离线检查性试验存在哪些不足之处?探索一下：对某些电气设备绝缘进行在线检测的可能性和原理性方法。 4-1测量绝缘电阻能发现哪些绝缘缺陷?试比较它与测量泄漏电流试验项目的异同。
答：测量绝缘电阻能有效地发现下列缺陷：总体绝缘质量欠佳；绝缘受潮；两极间有贯穿性的导电通道；绝缘表面情况不良。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)，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。
4-2绝缘干燥时和受潮后的吸收特性有什么不同？为什么测量吸收比能较好的判断绝缘是否受潮？
答：绝缘干燥时的吸收特性02RR，而受潮后的吸收特性01RR。如果测试品受潮，那么在测试时，吸收电流不仅在起始时就减少，同时衰减也非常快，吸收比的比值会有明显不同，所以通过测量吸收比可以判断绝缘是否受潮。
高电压技术课后习题答案详解之欧阳学文创作
欧阳学文创作
欧阳学文创作 11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？
欧阳学文
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。
12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de个。假设每次电离撞出一个正离子，故电极空间共有（de－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．按照系数的定义，此（de－1）个正离子在到达阴极表欧阳学文创作
欧阳学文创作 面时可撞出（de－1）个新电子，则(de1)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(de1)=1或de＝1。
13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，欧阳学文创作
高电压技术课后习题答案详解之欧阳家百创编
欧阳家百创编
欧阳家百创编 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？
欧阳家百（2021.03.07）
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过程，电子总数增至de个。假设每次电离撞出一个正离子，故电极空间共有（de－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．按照系数的定义，此（de－1）个正离子在到达阴极表面时可撞出（de－1）个新电子，则(de-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(de-1)=1或de＝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欧阳家百创编
欧阳家百创编 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。
高电压技术第四版习题答案
第一章
1‐1
极化种类 电子式极化 离子式极化 偶极子极化 夹层极化
产生场合
所需时间
能量损耗
无 几乎没有
有 有
产生原因 束缚电子运行轨道偏
移 离子的相对偏移 偶极子的定向排列 自由电荷的移动
任何电介质-15 s 离子式结构电介质-13 s 极性电介质-10～10-2 s
多层介质的交界面-1 s～数小时
1‐4
金属导体 气体，液体，固体
电导形式 （自由电子）电子电导
电导率γ很大
（自由电子、正离子、负离子、杂质电导、自身离解、杂质、离子） γ很小
离子电导 ρ很大
金属导电的原因是自由电子移动；电介质通常不导电，是在特定情况下电
离、化学分解或热离解出来的带电质点移动导致。 1‐6 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：
图中C1 代表介质的无损极化（电子式和离子式极化），C2 —R2 代表各种有损极化，而R3则代表电导损耗。
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δ，称为介质损耗角。介质损耗角简称介损角δ，为电介质电流的相角领先电压相角的余角，功率因素角ϕ的余角，其正切tgδ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。
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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过程，电子总数增至de个。假设每次电离撞出一个正离子，故电极空间共有（de－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．按照系数的定义，此（de－1）个正离子在到达阴极表面时可撞出（de－1）个新电子，则(de-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(de-1)=1或de＝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。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？
(完整版)高电压绝缘技术课后习题答案
第一章1.计算同轴圆柱电极的不均匀系数f，其中内导体外直径为100 mm，外壳的内直径为320 mm。解： , , dRravUEdmaxlnUERrr maxlnavdErfrdEr其中 R=160mm，r=50mm。代入上式可得f=1.89<2，所以此时电场是稍不均匀的。2. 离地高度10m处悬挂单根直径3cm导线，导线上施加有效值63.5kV工频交流电压，请计算导线表面最大场强。若将该导线更换为水平布置的双分裂导线，两导线总截面积保持与单根导线一致，线间距离30cm，请重新计算导线表面最大场强。解：1)：等效成圆柱—板电极：由课本P9页可查的公式为，max0.9lnUErdrr其中U=63.5kV，d=10m，r=1.5cm。代入上式可得：。max5.858/EkVcm 2）由题意可知：，可得：，两导线相邻S=30cm=0.3m,2212rr11.060.01062rrcmm 10.01060.03530.3rS对于二分裂导线，由课本P9页可查得公式。所以，其中H=10m, 2112max211(122)(2)lnrrUSSEHrrSmax5.450/EkVcm3.总结常用调整电场强度的措施。解：1）、改变电极形状①增大电极曲率半径；②改善电极边缘；③使电极具有最佳外形；2）、改善电极间电容分布①加屏蔽环；②增设中间电极；3）、利用其他措施调整电场①采用不同的电介质；②利用电阻压降；③利用外施电压强制电压分布； 第二章1、解：由题意：，因此：212eeimveV196221.61021.562.7510/ieeeVvmsmn 。水蒸气的电离电位为12.7eV。,,57.6nmichveVv所以97.712.7hcnm可见光的波长范围在400-750nm，不在可见光的范围。2、解：1942232212.51.6103()12.5,,9.661810()2331.3810iiiwwOeVwKTTKK气体的绝对温度需要达到96618K。3、解：由知/0()nne100220023300344000:(1)63.2%2:()23.3%23:()8.6%34:()3.1%nnennneennneennneen4、解：对于带电粒子有：，-6326321313=10cm/,10(10).1(.)dNsNscmscmdt即内减少一对离子，即离子的平均寿命为1S。31(.)scm5、解：由于电流，可知QIt197112110211.610105810/=2J=1.610/cmIQeNJAcmststsJA考虑到正负离子，所以6、解：由题意知：电场强度不变。又因为：12dd01020,,aaadIIeIeIIeI， 1122dII所以ln（-d）11212lnln107.6750.3IIcmdd1810107.6750.119193.8101.1101.6101.610adInee7、解:00(1)idaxaxadiiinnnnenedxe有题意可知：n8、解 ：根据题意设：极间距离为d, 0cnnn单位时间内阴极单位面积产生的电子外电离因数下阴极单位面积产生的电子新增离子数0,,()adiccacnnnnnnennna可得到达阳极的电子总数为：00(1)(1),11adadicaadnneennnne9、解：由公式可得：，可得：/1lnbBpdUApde/2507600.1/46008.57600.153.08910bpdUbApdeeee当d=1.0cm,,31.6bUkV时/2507601/316008.5760171.35910bpdUbApdeeee10、解：min11ln2.718ln0.025()0.687(133)14.6aepdcmpA ,minmin()3650.687250.755bUBpdV11、解：假设在P气压下，两间隙的放电电压相等，即12()()fpdfpd查图2-12的曲线可知时，两间隙的放电电压大约相等，此时p=0.025[133pa]，所以当120.25,0.1pdpd210.025[133]ddppa时，先放电；p<0.025[133pa]时，先放电12、解：由题意可知：60/,6010600/,EUVcmEVcmEpd又可得： 120.61.21,2600/600/kVkVdcmdcmVcmVcm12211211200111ln(lnln)(2.41.2)1.221IIIcmddIddII110.12[133]cmPaP 1.274011.00108008adIeeI 1ln1ln,7.697,6007.6974618raddcmUEdVra13、解：由公式2220[()],,=4XrEQABABEppx其中为常数。，，011()4RrrQUExdxrR04rQRrCURr2()xrREURrx,，即()rREURrr1lnRrdxr2221[()]ln()RrrRUApBdxRrxpr14、解：由公式000.30529.33.15(1),10.1.13cTppEpTMPaTr0.305503.15(1)50.715/,ln50.7150.25ln58.390.50.25cccREkVcmUErkVrc=41.292UUkV有效15、解：由公式，因此0.29830.3(1)/,ln,2800cccdEmkVcmUErdhcmrr，解得r=6cmc8000.2988005002ln,=0.722=30.3(1)lnErmrrrr取m，可得50016、解：由公式,r=1.9/2=0.95cm可得0.29830.3(1)cEmr全面电晕，m=0.82，;部分电晕，m=0.72, 32.44/cEkVcm28.49/cEkVcm因为，对于110kV输电线路lncrdUErr对于线-线1102/213.72/370ln0.95ln0.95crUEkVcmdrr对于线-地：1102/312.04/22440ln0.95ln0.95crUEkVcmhrr对于线线间发生局部电晕，要求电压至少为228.31kV，对于线地发生局部放电，要求电压至少为260.25kV ings in their being are good for 即不会出现局部电晕，也不会出现全面电晕17、对于220kV输电线路线-线2202/227.44/370ln0.95ln0.95crUEkVcmdrr线-地，又16题分析可知：1102/324.08/22440ln0.95ln0.95crUEkVcmhrr不会出现局部电晕，也不会出现全面电晕18、解：可近似为球—板，进而近似为球—球 ，可得0.33727.7(1)(/),1,20cEkVcmrcmr28.17/cEkVcm由表1-2知：，U=kV,求出d=51.90cm，所以均压球离墙的max0.928.17/rdEUkVcmrd5002距离为51.90cm19、解：A点：13.35/27.231.4/,1.82,345/lnAdrEdEkVcmfUkVcmrdfrrB点：124(1)31.6/,3,210.6/BREdEkVcmfUkVcmrfr因为,所以B点先放电，放电电压为BAUU210.6/kVcm又因为,,代入数据可得R=1.975m124(1)31.6/BEkVcmr()300/BEdERrUkVfRr20、解：工频750kV实验变压器，峰值电压为0.7521.0605MV棒—板长空气间隙模型，查表2-46曲线可得，实际上12.5dm11.82.54.5dkdm雷电冲击电压为1.5MV，查表2-51棒—板电极，最大距离为2.7m,实际1.32.73.51dm
高电压技术答案解析
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《高电压技术》习题答案
单选题（小四号宋体）
以下属于操作过电压的是（ B ）。
A工频电压升高 B . 电弧接地过电压
C.变电所侵入波过电压 D . 铁磁谐振过电压
卜列电介质中属于离子结构的是（ D )o
A.纤维 B. 变压器油
C.空气 D. 云母
解释气压较咼、距离较长间隙中的气体放电过程可用 ( B )o
A汤逊理论 B . 流注理论
C.巴申定律 D . 小桥理论
电晕放电是 「种（A ） o
A. 自持放电 B •非自持放电
C. 电弧放电 D •沿面放电
冲击系数是（B ）冲击放电电压与静态放电电压之比。
系数为（A）
A. 折射系数a= 1，反射系数3= 0
B. 折射系数a=— 1，反射系数 =1
C. 折射系数a= 0，反射系数3= 1
D. 折射系数a= 1，反射系数3=— 1
避雷针的保护范围通常是指雷击概率为（ C ）o
A. 0%的空间范围 B. 1% 的空间范围
C. 0.1%的空间范围 D. 10% 的空间范围
阀式避雷器的保护比是指残压与（ A ）电压之比。
A. 灭弧 B .额定
C.冲击电压 D. 工频放电
当避雷器与被保护设备之间有一定距离时，若有雷电波侵入 ,则在被保护设备绝缘上出
现的过电压将比避雷器的残压（ B ）。
A. 低一个AU; B. 冋 -个AU
C. 一样大； D. 不一 疋
切除空载变压器出现过电压的主要原因是 (D ) O 1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11. C. 75% D . 100%
工频耐压试验一般要求持续（ C ）的耐压时间。
A. 3 min B. 2 min
C. 1 min D. 5 min
波阻抗为Z的线路末端接负载电阻 R,且R= Z, 入射电压Ub到达末端时，波的折反射 A. 25% B . 50% 2
A.电弧重燃 B. 中性点不接地 3
《高电压技术》参考答案
参考答案
第一章 电介质的极化、电导和损耗
一、单项选择题：
1. D 2. D 3. B
二、填空题：
1. 增大了
2．电子式极化、离子式极化、偶极子式极化、空间电荷极化（夹层式极化）
3．在电场作用下极化程度的物理量
4．电子式极化、离子式极化
5．偶极子式极化、空间电荷极化（夹层式极化）
6．大些
7．离子性、电子性
8． 电导强弱程度
9．电场强度、温度、杂质
10．体积电导、表面电导
11．电导损耗、极化损耗
12．电导
13．CtgU2
14．电导
三、简答题
1．答：电介质的电导为离子性电导，随着温度的升高，分子的热运动加剧，分子之间的联系减弱，介质中离解出的离子数目增多，所以电导率增大。而导体的电导是电子性电导，温度升高，分子的热运动加剧，电子在电场作用下定向运动时遇到的阻力增大，所以电导率降低。
2．答：不同。电介质在直流电压作用下只有电导损耗，而在交流电压作用下除了电导损耗外还有周期性极化引起的极化损耗，所以同样条件下，电介质在交流电压下的损耗大于直流电压下的损耗。
3．答：电介质的电导是离子性电导，而金属导体的电导是电子性电导；电介质的电导率小，导体的电导率大；随温度升高，电介质的电导率增大，导体的电导率减小。 1 第二章 气体电介质的击穿特性
一、单项选择题：
1．B 2. C 3. A 4. C 5. B 6. D 7. A 8. C 9. D 10. A
11. D 12. B 13. C 14. C
二、填空题：
1. 辉光放电、火花放电、电弧放电、电晕放电
2．最小
3．升高
4．空间光游离
5．棒—棒
6．扩散
7．改善电场分布、削弱气隙中的游离过程
8．固体介质
9．20℃、101.3
10．低
11．增大
12．250/2500
13．空间电荷
14．增大
三、简答题
(完整版)高电压课后习题答案
e good for som
ethin1 / 15第1章 气体的绝缘特性与介质的电气强度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过程，电子总数增至个。假设de
每次电离撞出一个正离子，故电极空间共有（－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de
数的定义，此（－1）个正离子在到达阴极表面时可撞出（－1）个新电子，则(-1)个正离子撞击阴极表面时，dedede
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。dede
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。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。1-4雷电冲击电压的标准波形的波前和波长时间是如何确定的？答：图1-13表示雷电冲击电压的标准波形和确定其波前和波长时间的方法(波长指冲击波衰减至半峰值的时间)。图中O为原点，P点为波峰。国际上都用图示的方法求得名义零点。图中虚线所示，连接P点与0.3倍峰值点作虚线交横轴于点，1O1O
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定义
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、保护装置特性及设备的绝缘特性，最终确定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，确定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：在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定绝缘子串的片数，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雷器的保护水平为基础确定的。
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高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XS可以加剧电容效应，相当于把线路拉长。电源容量愈小，电源的等值电抗XS愈大，空载线路末端电压升高也愈大。
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：在超高压电网中，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。这是因为并联电抗器的电感补偿了线路对地电容，减小流经线路的电容电流，从而削弱了电容效应的缘故。