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 e

α-1)=1或γd

e 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。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：

%302.11±=s T μ， %20502±=s T μ

图1-13 标准雷电冲击电压波形

1T －波前时间 2T －半峰值时间 max U 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/m h =。从而/21,h δ=再由图3-1求得参

数 1.1K =。求得参数1500b U g L K

δ=?=1300/（500×4×0.95×1.1）=0.62，于是由图3-3得指数0.34m W ==。

空气密度校正因数0.340.950.9827m d

K δ=== 湿度校正因数0.341.1 1.033w h K K ===

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12505013000.9827 1.0331320kV U U K K =??=??=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

0044100154kV 1.110 1.1450010

a U U K U H --====-?-? 第二章 液体的绝缘特性与介质的电气强度

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

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 、α）求得宏观参数—介电常数r ε，必须先求得电介质的有效电场i E 。

（１）对于非极性和弱极性液体介质，有效电场强度

0233

r i P E E E εε+=+= 式中，P 为极化强度（0(1)r P E εε=-）。

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

123r r N εαεε-=+ （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 ε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 ε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 ε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 ε又开始减小。

（２）频率对极性液体电介质的r ε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 ε值变小。其中0r ε相当于直流电场下的介电常数，f>f 1以后偶极子越来越跟不上电场的交变，r ε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 ε减小到r ε∞，常温下，极性液体电介质的r ε≈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

u时，离子即能离开其稳定位置而迁移。

邻近分子对它的束缚势垒

（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，

U一般是恒定的，在电场作用下定向的迁移构成“电胶粒带负电。胶粒相对于液体的电位

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

m），这些热量用来加热附近的液体，足以使液体气化。当液体得发热量约为1013J/（s·3

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。

（２）固体杂质的影响

一般固体悬浮粒子的介电常数比液体的大，在电场力作用下，这些粒子向电场强度最大的区域运动，在电极表面电场集中处逐渐积聚起来，使液体介质击穿场强降低。

2-9如何提高液体电介质的击穿电压？

答：工程应用上经常对液体介质进行过滤、吸附等处理，除去粗大的杂质粒子，以提高液体介质的击穿电压。

第三章固体的绝缘特性与介质的电气强度

3-1什么叫电介质的极化？极化强度是怎么定义的？

答：电介质的极化是电介质在电场作用下，其束缚电荷相应于电场方向产生弹性位移现象和偶极子的取向现象。电介质的极化强度可用介电常数的大小来表示，它与该介质分子的极性强弱有关，还受到温度、外加电场频率等因素的影响。

3-2固体无机电介质中，无机晶体、无机玻璃和陶瓷介质的损耗主要由哪些损耗组成？

答：（１）无机晶体介质只有位移极化，其介质损耗主要来源于电导；

（２）无机玻璃的介质损耗可以认为主要由三部分组成：电导损耗、松弛损耗和结构损耗；

（３）陶瓷介质可分为含有玻璃相和几乎不含玻璃相两类，第一类陶瓷是含有大量玻璃相和少量微晶的结构，其介质损耗主要由三部分组成：玻璃相中离子电导损耗、结构较松的多晶点阵结构引起的松弛损耗以及气隙中含水引起的界面附加损耗，tan δ相当大。第二类是由大量的微晶晶粒所组成，仅含有极少量或不含玻璃相，通常结晶相结构紧密，tan δ比第一类陶瓷小得多。

3-3固体介质的表面电导率除了介质的性质之外，还与哪些因素有关？它们各有什么影响？

答：介质的表面电导率s γ不仅与介质的性质有关，而且强烈地受到周围环境的湿度、温度、表面的结构和形状以及表面粘污情况的影响。

（１）电介质表面吸附的水膜对表面电导率的影响

由于湿空气中的水分子被吸附于介质的表面，形成一层很薄的水膜。因为水本身为半导体（?Ω=510υρm ），所以介质表面的水膜将引起较大的表面电流，使s γ增加。

（２）电介质的分子结构对表面电导率的影响

电介质按水在介质表面分布状态的不同，可分为亲水电介质和疏水电介质两大类。 a) 亲水电介质：这种介质表面所吸附的水易于形成连续水膜，故表面电导率大，特别是一些含有碱金属离子的介质，介质中的碱金属离子还会进入水膜，降低水的电阻率，使表面电导率进一步上升，甚至丧失其绝缘性能。

b) 疏水电介质：这些介质分子为非极性分子所组成，它们对水的吸引力小于水分子的内聚力，所以吸附在这类介质表面的水往往成为孤立的水滴，其接触角 90>θ，不能形成连续的水膜，故s γ很小，且大气湿度的影响较小。

（３）电介质表面清洁度对表面电导率的影响

表面沾污特别是含有电解质的沾污，将会引起介质表面导电水膜的电阻率下降，从而使s γ升高。

3-4固体介质的击穿主要有哪几种形式？它们各有什么特征？

答：固体电介质的击穿中，常见的有热击穿、电击穿和不均匀介质局部放电引起击穿等形式。

（１）热击穿

热击穿的主要特征是：不仅与材料的性能有关，还在很大程度上与绝缘结构（电极的配置与散热条件）及电压种类、环境温度等有关，因此热击穿强度不能看作是电介质材料的本征特性参数。

（２）电击穿

电击穿的主要特征是：击穿场强高，实用绝缘系统不可能达到；在一定温度范围内，击穿场强随温度升高而增大，或变化不大。均匀电场中电击穿场强反映了固体介质耐受电场作用能力的最大限度，它仅与材料的化学组成及性质有关，是材料的特性参数之一。

（３）不均匀电介质的击穿

击穿从耐电强度低的气体开始，表现为局部放电，然后或快或慢地随时间发展至固体介质劣化损伤逐步扩大，致使介质击穿。

3-5局部放电引起电介质劣化、损伤的主要原因有哪些？

答：局部放电引起电介质劣化损伤的机理是多方面的，但主要有如下三个方面：

（１）电的作用：带电粒子对电介质表面的直接轰击作用，使有机电介质的分子主链断裂；

（２）热的作用：带电粒子的轰击作用引起电介质局部的温度上升，发生热熔解或热降解；

（３）化学作用：局部放电产生的受激分子或二次生成物的作用，使电介质受到的侵蚀可能比电、热作用的危害更大。

3-6聚合物电介质的树枝化形式主要有哪几种？它们各是什么原因形成的？

答：引起聚合物电介质树枝化的原因是多方面的，所产生的树枝亦不同。

（１）电树枝

树枝因介质中间歇性的局部放电而缓慢地扩展，或在脉冲电压作用下迅速发展，或在无任何局部放电的情况下，由于介质中局部电场集中而发生。

（２）水树枝

树枝因存在水分而缓慢发生，如在水下运行的200～700V低压电缆中也发现有树枝，一

般称为水树枝，即直流电压下也能促进树枝化。

（３）电化学树枝

因环境污染或绝缘中存在杂质而引起，如电缆中由于腐蚀性气体在线芯处扩散，与铜发生反应就形成电化学树枝。

3-7均匀固体介质的热击穿电压是如何确定的？

答：一般情况下，可以近似化为以下两种极端情况来讨论

（1）脉冲热击穿

认为电场作用时间很短，以致导热过程可以忽略不计，则热平衡方程为

2E dt

dT c v

γ= （2）稳态热击穿 电压长时间作用，介质内温度变化极慢，热击穿临界电压为

?=c T T oc dT K

U 082γ

3-8试比较气体、液体和固体介质击穿过程的异同。

答：（１）气体介质的击穿过程

气体放电都有从电子碰撞电离开始发展到电子崩的阶段。

由于外电离因素的作用，在阴极附近出现一个初始电子，这一电子在向阳极运动时，如电场强度足够大，则会发生碰撞电离，产生1个新电子。新电子与初始电子在向阳极的行进过程中还会发生碰撞电离，产生两个新电子，电子总数增加到4个。第三次电离后电子数将增至8个，即按几何级数不断增加。电子数如雪崩式的增长，即出现电子崩。

（２） 液体介质的击穿过程

a) 电击穿理论以碰撞电离开始为击穿条件。

液体介质中由于阴极的场致发射或热发射的电子在电场中被加速而获得动能，在它碰撞液体分子时又把能量传递给液体分子，电子损失的能量都用于激发液体分子的热振动。当电子在相邻两次碰撞间从电场中得到的能量大于h υ时，电子就能在运动过程中逐渐积累能量，至电子能量大到一定值时，电子与液体相互作用时便导致碰撞电离。

b) 气泡击穿理论

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，所以气泡先发生电离，使气泡温度升高，体积膨胀，电离进一步发展；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。

（３）固体介质的击穿过程

固体电介质的击穿中，常见的有热击穿、电击穿和不均匀介质局部放电引起击穿等形式。 a) 热击穿

当固体电介质加上电场时，电介质中发生的损耗将引起发热，使介质温度升高，最终导致热击穿。

b) 电击穿

在较低温度下，采用了消除边缘效应的电极装置等严格控制的条件下，进行击穿试验时出现的一种击穿现象。

c) 不均匀介质局部放电引起击穿

从耐电强度低的气体开始，表现为局部放电，然后或快或慢地随时间发展至固体介质劣化损伤逐步扩大，致使介质击穿。

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。 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02R R ∞>，而受潮后的吸收特性0

1R R ∞≈。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。

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?

答：

西林电桥是利用电桥平衡的原理，当流过电桥的电流相等时，电流检流计指向零点，即没有电流通过电流检流计，此时电桥相对桥臂上的阻抗乘积值相等，通过改变R3和C4来确定电桥的平衡以最终计算出C x和tanδ。采用标准电容器是因为计算被试品的电容需要多个值来确定，如果定下桥臂的电容值，在计算出tanδ的情况下仅仅调节电阻值就可以最终确定被试品电容值的大小。

这一试验项目的测量准确度受到下列因素的影响：处于电磁场作用范围的电磁干扰、温度、试验电压、试品电容量和试品表面泄露的影响。

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?

答：此时可能是处于外加电场的干扰下，应采用下列措施使电桥调到平衡：

（1）加设屏蔽，用金属屏蔽罩或网把试品与干扰源隔开；

（2）采用移相电源；

（3）倒相法。

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?

答：正接线是被试品C X的两端均对地绝缘，连接电源的高压端，而反接线是被试品接于电源的低压端。反接线适用于被试品的一极固定接地时，而正接线适用于其它情况。

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)。

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。测量绝缘电阻不能发现下列缺陷：绝缘中的局部缺陷：如非贯穿性的局部损伤、含有气泡、分层脱开等；绝缘的老化：因为已经老化的绝缘，其绝缘电阻还可能是相当高的。

4-7总结进行各种预防性试验时应注意的事项。

答：测量绝缘电阻时应注意下列几点：

(1)试验前应将试品接地放电一定时间。对容量较大的试品，一般要求5-10min．这是为了避免被试品上可能存留残余电荷而造成测量误差。试验后也应这样做，以求安全。

(2)高压测试连接线应尽量保持架空，确需使用支撑时，要确认支撑物的绝缘对被试品绝缘测量结果的影响极小。

(3)测量吸收比时，应待电源电压达稳定后再接入试品，并开始计时。

(4)对带有绕组的被试品，加先将被测绕组首尾短接，再接到L端子：其他非被测绕组也应先首尾短接后再接到应接端子。

(5)绝缘电阻与温度有十分显著的关系。绝缘温度升高时，绝缘电阻大致按指数率降低．吸收比的值也会有所改变。所以，测量绝缘电阻时，应准确记录当时绝缘的温度，而在比较时，也应按相应温度时的值来比较。

(6)每次测试结束时，应在保持兆欧表电源电压的条件下，先断开L端子与被试品的连线，以免试品对兆欧表反向放电，损坏仪表。

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。

答：略

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。

答：不足之处：需要停电进行，而不少重要的电力设备不能轻易地停止运行；监测间隔周期较长，不能及时发现绝缘故障；停电后的设备状态与运行时的设备状态不相符，影响诊断的正确性。

第五章电气绝缘高电压试验

5-1简述直流耐压试验与交流相比有哪些主要特点。

答：（1）直流下没有电容电流，要求电源容量很小，加上可么用串级的方法产生高压直流，所以试验设备可以做得比较轻巧，适合于现场预防性试验的要求。特别对容量较大的试品，如果做交流耐压试验，需要较大容量的试验设备，在一般情况下不容易办到。而做直流耐压试验时，只需供给绝缘泄漏电流（最高只达毫安级），试验设备可以做得体积小而且比较轻便，适合现场预防性试验的要求。

（2）在试验时可以同时测量泄漏电流，由所得的“电压一电流”曲线能有效地显示绝缘内部的集中性缺陷或受潮，提供有关绝缘状态的补充信息。

（3）直流耐压试验比之交流耐压试验更能发现电机端部的绝缘缺陷。其原因是直流下没有电容电流流经线棒绝缘，因而没有电容电流在半导体防晕层上造成的电压降，故端部绝缘上分到的电压较高，有利于发现该处绝缘缺陷。

（4）在直流高压下，局部放电较弱，不会加快有机绝缘材料的分解或老化变质，在某种程度上带有非破坏性试验的性质。

5-2直流耐压试验电压值的选择方法是什么？

答：由于直流下绝缘的介质损耗很小，局部放电的发展也远比交流下微弱，所以直流下绝缘的电气强度一般要比交流下的高。在选择试验电压值时必须考虑到这一点，直流耐压试验所用的电压往往更高些，并主要根据运行经验来确定，一般为额定电压的2倍以上，且是逐级升压，一旦发现异常现象，可及时停止试验，进行处理。直流耐压试验的时间可以比交流耐压试验长一些，所以发电机试验时是以每级0.5倍额定电压分阶段升高，每阶段停留1min ，读取泄漏电流值。电缆试验时，在试验电压下持续5min ，以观察并读取泄漏电流值。

5-3高压实验室中被用来测量交流高电压的方法常用的有几种？

答：用测量球隙或峰值电压表测量交流电压的峰值，用静电电压表测量交流电压的有效值（峰值电压表和静电电压表还常与分压器配合使用以扩大仪表的量程），为了观察被测电压的波形，也可从分压器低压侧将输出的被测信号送至示波器显示波形。

5-4简述高压试验变压器调压时的基本要求。

答：试验变压器的电压必须从零调节到指定值，同时还应注意：

(1) 电压应该平滑地调节，在有滑动触头的调压器中，不应该发生火花；

(2) 调压器应在试验变压器的输入端提供从零到额定值的电压，电压具有正弦波形且没有畸变；

(3) 调压器的容量应不小于试验变压器的容量。

5-5 35kV 电力变压器，在大气条件为5

1.0510Pa,t 27P =?=℃时做工频耐压试验，

应选用球隙的球极直径为多大？球隙距离为多少？

解：根据《规程》，35kV电力变压器的试验电压为

8585%72(kV)

s

U=?=

因为电力变压器的绝缘性能基本上不受周围大气条件的影响，所以保护球隙的实际放电电压应为

0(1.05~1.15)

s

U U =

若取

01.05 1.05722106.9(kV,

s

U U

==??=最大值），也就是说，球隙的实际放电电压等于106.9kV(最大值）。因为球隙的放电电压与球极直径和球隙距离之间关系是在标准大气状态下得到的，所以应当把实际放电电压换算到标准大气状态下的放电电压U0，即

27327

106.9105.7(kV, 0.2891050

U

+

=?=

?

最大值），

查球隙的工频放电电压表，若选取球极直径为10cm，则球隙距离为4cm时，在标准大气状态下的放电电压为105kV(最大值）。而在试验大气状态下的放电电压

' 00.2891050

105106.2(kV 300

U

?

=?=，最大值）

5-6工频高压试验需要注意的问题？

答：在电气设备的工频高压试验中，除了按照有关标准规定认真制定试验方案外，还须注意下列问题：

(1) 防止工频高压试验中可能出现的过电压；

(2) 试验电压的波形畸变与改善措施。

5-7简述冲击电流发生器的基本原理。

答：由一组高压大电容量的电容器，先通过直流高压并联充电，充电时间为几十秒到几分；然后通过触发球隙的击穿，并联地对试品放电，从而在试品上流过冲击大电流。

图5-22 冲击电压发生器原理图

5-8冲击电压发生器的起动方式有哪几种？

答：冲击电压发生器的起动方式有以下两种：

①是自起动方式。这时只要将点火球隙F1的极间距离调节到使其击穿电压等于所需的充电电压U c，当F1上的电压上升到等于U c时，F l即自行击穿，起动整套装置。可见这时输出的冲击电压高低主要取决于F1的极间距离，提高充电电源的电压，只能加快充电速度和增大冲击波的输出频度，而不能提高输出电压。

②是使各级电容器充电到一个略低于F1击穿电压的电压水平上，处于准备动作的状态，然后利用点火装置产生一点火脉冲，达到点火球隙F1中的一个辅助间隙上使之击穿并引起F1主间隙的击穿，以起动整套装置。

5-9最常用的测量冲击电压的方法有哪几种？

答：

目前最常用的测量冲击电压的方法有：①分压器-示波器；②测量球隙；③分压器-峰值电压表。

球隙和峰值电压表只能测量电压峰值，示波器则能记录波序，即不仅指示峰值而且能显示电压随时间的变化过程。

第七章输电线路和绕组中的波过程

7-1为什么需要用波动过程研究电力系统中过电压？

答：实际电力系统采用三相交流或双极直流输电，属于多导线线路，而且沿线路的电场、磁场和损耗情况也不尽相同，因此所谓均匀无损单导线线路实际上是不存在的。但为了揭示线路波过程的物理本质和基本规律，可暂时忽略线路的电阻和电导损耗，假定沿线线路参数处处相同，故首先研究均匀无损单导线中的波过程。

7-2 试分析波阻抗的物理意义及其与电阻之不同点？

答：分布参数线路的波阻抗与集中参数电路的电阻虽然有相同的量纲，但物理意义上有着本质的不同：

（1）波阻抗表示向同一方向传播的电压波和电流波之间比值的大小；电磁被通过波阻抗为Z 的无损线路时，其能量以电磁能的形式储存于周围介质中．而不像通过电阻那样被消耗掉。

（2）为了区别不同方向的行波，Z 的前面应有正负号。

（3）如果导线上有前行波，又有反行波，两波相遇时，总电压和总电流的比值不再等于波阻抗，即

Z u u u u Z i i u u i u b

f b f b f b f ≠-+=++= （4）波阻抗的数值Z 只与导线单位长度的电感L 0和电容C 0有关，与线路长度无关。

7-3试分析直流电势E 合闸于有限长导线(长度为l ，波阻为Z)的情况，末端对地接有电阻R(如图7-24所示)。假设直流电源内阻为零。

(1)当R=Z 时，分析末端与线路中间

2

l 的电压波形； (2)R =∞时，分析末端与线路中间2

l 的电压波形； (3)当R=0时，分析末端的电流波形和线路中间2l 的电压波形。 解：（1）当R=Z 时，没有反射电压波和反射电流波，即10b u =。则末端与线路中间2

l 的电压相同，2111b f u u u u E ==+=，波形如下。

图(1) 末端接集中负载R=Z 时的电压波形

（2）当R =∞时，根据折射和反射系数计算公式（7-17），1,2==βα，即末端电压U 2=u 2f =2E ，反射电压u 1b =E ，线路中间2

l 的电压1112b f u u u E =+=，波形如下。

图(2) 末端开路时的电压波形

（3）当R=0时，根据折射和反射系数计算公式（7-17），1,0-==βα，即线路末端电压U 2=u 2f =0，反射电压u 1b =-E ，线路中间

2l 的电压1110b f u u u =+=。反射电流i 1b =11b f u E i Z Z

--=-=。在反射波到达范围内，导线上各点电流为if b f i i i i 2111=+=，末端的电流212E i i Z

-==。

图(3－1) 末端接地时末端的电流波形

图(3－2) 末端接地时线路中间2l 的电压波形

7-4母线上接有波阻抗分别为Z1、Z2、Z3的三条出线，从Z1线路上传来幅值为E 的无穷长直角电压波。求出在线路Z3出现的折射波和在线路Z1上的反射波。

解：当无穷长直角波E u if =沿线路Z 1达到母线后，在线路Z 1上除1f u 、1f i 外又会产生新的行波1b u 、1b i ，因此线路上总的电压和电流为

??

???+=+=b f b f i i i u u u 111111 设线路Z 2为无限长，或在线路Z 2上未产生反射波前，线路Z 2上只有前行波没有反行波，则线路Z 2上的电压和电流为

??

???==f f i i u u 2222 同理，线路Z 3上的电压和电流为

3333f f u u i i =???=??

然而母线上只能有一个电压电流，因此其左右两边的电压电流相等，即123u u u ==，123i i i =+，因此有

23112311f f f b f f f b u u u u i i i i ==+???+=+??

将11Z i u f if

=，222Z i u f f =，333f f u Z i =，11Z i u b

ib -=，E u if =代入上式得， 线路Z3出现的折射波

22321133131223

21()b Z Z i i E Z i Z Z Z Z Z Z Z Z ==-=++ 23333131223

2Z Z u i Z Z Z Z Z Z Z ==++ 线路Z1出现的反射波

13122311131223()

b Z Z Z Z Z Z i E Z Z Z Z Z Z Z +-=++ 131223*********(

)b b Z Z Z Z Z Z u Z i E Z Z Z Z Z Z +-=-=-++ 131223131211113122311312232()()()

Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z E i E E Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z +-+=+=++++ 131223231131223131223

2()Z Z Z Z Z Z Z Z u E E E Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z +-=-=++++

7-5有一直角电压波E 沿波阻抗为Z ＝500Ω的线路传播，线路末端接有对地电容C ＝O.0l μF 。

(1)画出计算末端电压的彼德逊等值电路，并计算线路末端电压波形；

(2)选择适当的参数，把电容C 等值为线段，用网格图计算线路末端的电压波形；

(3)画出以上求得的电压波形，并进行比较。

解：（１）计算末端电压的彼德逊等值电路如图（4），线路末端电压为

222

2f Z u E Z Z =+

图（4） 彼德逊等值电路

（２）略

（３）略

7-6波在传播中的衰减与畸变的主要原因？说明冲击电晕对雷电波波形影响的原因？ 答：波的衰减和变形受到以下因素的影响：

（1）线路电阻和绝缘电导的影响

实际输电线路并不满足无变形条件（式7-28），因此波在传播过程中不仅会衰减，同时还会变形。此外由于集肤效应，导线电阻随着频率的增加而增加。任意波形的电磁波可以分解成为不同频率的分量，因为各种频率下的电阻不同，波的衰减程度不同，所以也会引起波传播过程中的变形。

（2）冲击电晕的影响

由于电晕要消耗能量，消耗能量的大小又与电压的瞬时值有关，故将使行波发生衰减的同时伴随有波形的畸变。

冲击电晕对雷电波波形影响的原因：

雷电冲击波的幅值很高，在导线上将产生强烈的冲击电晕。研究表明，形成冲击电晕所需的时间非常短，大约在正冲击时只需0.05μs ，在负冲击时只需0.01μs ；而且与电压陡度

(完整版)高电压技术(第三版)课后习题集答案解析2

第一章作业 1-1解释下列术语 （1）气体中的自持放电；（2）电负性气体； （3）放电时延；（4）50%冲击放电电压；（5）爬电比距。 答：（1）气体中的自持放电：当外加电场足够强时，即使除去外界电离因子，气体中的放电仍然能够维持的现象； （2）电负性气体：电子与某些气体分子碰撞时易于产生负离子，这样的气体分子组成的气体称为电负性气体； （3）放电时延：能引起电子崩并最终导致间隙击穿的电子称为有效电子，从电压上升到静态击穿电压开始到出现第一个有效电子所需的时间称为统计时延，出现有效电子到间隙击穿所需的时间称为放电形成时延，二者之和称为放电时延； （4）50%冲击放电电压：使间隙击穿概率为50%的冲击电压，也称为50%冲击击穿电压； （5）爬电比距：爬电距离指两电极间的沿面最短距离，其与所加电压的比值称为爬电比距，表示外绝缘的绝缘水平，单位cm/kV。

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：汤逊理论认为电子碰撞电离是气体放电的主要原因，二次电子来源于正离子撞击阴极使阴极表面逸出电子，逸出电子是维持气体放电的必要条件。所逸出的电子能否接替起始电子的作用是自持放电的判据。流注理论认为形成流注的必要条件是电子崩发展到足够的程度后，电子崩中的空间电荷足以使原电场明显畸，流注理论认为二次电子的主要来源是空间的光电离。 汤逊理论的适用范围是短间隙、低气压气隙的放电；流注理论适用于高气压、长间隙电场气隙放电。 1-3在一极间距离为1cm的均匀电场电场气隙中，电子碰撞电离系数α=11cm-1。今有一初始电子从阴极表面出发，求到达阳极的电子崩中的电子数目。 解：到达阳极的电子崩中的电子数目为 n a= eαd= e11?1=59874

高电压技术练习试题及答案解析

高电压技术练习题（一） 一、填空题 1.描述气体间隙放电电压与气压之间关系的是（A）

A、巴申定律 B、汤逊理论 C、流注理论 D、小桥理论。 2.防雷接地电阻值应该（ A ）。 A、越小越好 B、越大越好 C、为无穷大 D、可大可小 3.沿着固体介质表面发生的气体放电称为（B） A电晕放电 B、沿面放电 C、火花放电 D、余光放电 4.能够维持稳定电晕放电的电场结构属于（C） A、均匀电场 B、稍不均匀电场 C、极不均匀电场 D、同轴圆筒 5.固体介质因受潮发热而产生的击穿过程属于（B） A、电击穿 B、热击穿 C、电化学击穿 D、闪络 6.以下试验项目属于破坏性试验的是（A ）。 A、耐压试验 B、绝缘电阻测量 C、介质损耗测量 D、泄漏测量 7.海拔高度越大，设备的耐压能力（B）。 A、越高 B、越低 C、不变 D、不确定 8.超高压输电线路防雷措施最普遍使用的是（B ） A、避雷针 B、避雷线 C、避雷器 D、放电间隙 9.变电站直击雷防护的主要装置是（A ）。 A、避雷针 B、避雷线 C、避雷器 D、放电间隙 10.对固体电介质，施加下列电压，其中击穿电压最低的是（C）。

A、直流电压 B、工频交流电压 C、高频交流电压 D、雷电冲击电压 11.纯直流电压作用下，能有效提高套管绝缘性能的措施是（C）。 A、减小套管体电容 B、减小套管表面电阻 C、增加沿面距离 D、增加套管壁厚 12.由于光辐射而产生游离的形式称为（ B ）。 A、碰撞游离 B、光游离 C、热游离 D、表面游离答案：B 19.解释气压较高、距离较长的间隙中的气体放电过程可用（ A ） A、流注理论 B、汤逊理论 C、巴申定律 D、小桥理论 13测量绝缘电阻不能有效发现的缺陷是（ D ）。 A、绝缘整体受潮 B、存在贯穿性的导电通道 C、绝缘局部严重受潮 D、绝缘中的局部缺陷 14.设 S1、S2 分别为某避雷器及其被保护设备的伏秒特性曲线，要使设备受到可靠保护必须（ B ）。 A、S1高于S2 B、S1低于S2 C、S1等于S2 D、S1与S2 相交 15.表示某地区雷电活动强度的主要指标是指雷暴小时与（ B ）。 A、耐雷水平 B、雷暴日 C、跳闸率 D、大气压强 16.极不均匀电场中的极性效应表明（ D ）。 A、负极性的击穿电压和起晕电压都高 B、正极性的击穿电压和起晕电压都高 C、负极性的击穿电压低和起晕电压高 D、正极性的击穿电压低和起晕电压高

高电压技术第二版习题答案

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。 1-3 在一极间距离为1cm 的均匀电场气隙中，电子碰撞电离系数α=11cm-1。今有一初始电 子从阴极表面出发，求到达阳极的电子崩中的电子数。 答：e αd=e11=59874。 1-5 试近似估算标准大气条件下半径分别为1cm 和1mm 的光滑导线的电晕起始场强。P15 皮克公式 1-6 气体介质在冲击电压下的击穿有何特点？其冲击电气强度通常用哪些方式表示？ 答：在持续电压（直流、工频交流）作用下，气体间隙在某一确定的电压下发生击穿。而在 冲击电压作用下，气体间隙的击穿就没有这种某一个确定的击穿电压，间隙的击穿不仅与电 cm ,1 m ,/5.58)1 .03.0(1*1*30)3.01(30/39)1 3.0(1*1*30)3.01(301.01导线半径空气相对密度光滑导线导线表面粗糙系数--=-=+=+==+=+===r m cm kV r m E cm kV r m E m c m c δδδδδ

高电压工程基础 课后习题

第二章习题 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：-19-19 1eV 1.60210C V=1.60210J =??? i i hc h W W γλ≥?≤ 348196.6310J S,C=310m/s,15.5 1.60210J i h W --=???=??带入，得到： 80nm λ≤ 所以能够引起光电离的光子的最大波长是80nm ，不在可见光范围内，而大概在紫外线范围内。紫外线的波长范围是（10-400nm ） 2.2一紫外灯的主要谱线的波长是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：-19-19 1eV 1.60210C V=1.60210J =??? 8 341993106.63107.810J 253.710 c h h γλ---?==?=?? 19193.9 1.60210 6.2510J e W --=??=? e h W γ> 所以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（电子质量-30-19e m =0.9110kg,1eV=1.610J ??）? 解：212 i mv W ≥ 302190.50.911015.6 1.610v --???≥?? 2125.48610v ≥? 62.3410v ≥?m/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？ Q=nqsl=0.5*107*1.602*10-19*5*St j=Q/St=0.5*107*1.602*10-19*5=4.005*10-12A/cm 2 2.5 2105 0.135, 4.5410x e e e λ λ λ λλλλ----==?取x=2,取x=10 2.6 一个1cm 长的均匀间隙中，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：n ＝e 11 2.7同轴圆柱电极间电场为不均匀电场，内电极表面 电力线最密，场强最大；离内电极越远场强越小； 外电极内表面场强最小。 00r 00max r x (1) 2x ln 22/ln (2)21/(ln )/(r ln x r r R x r r x Q Q E A xl l l Q R U E dx l r l Q R C l U r R E U x r R E E U r εεπεεπεεπεε===== ====?距离圆柱轴线距离处的电场强度为： 式中：Q-在长度为的电极上的电荷 A-半径、长度为的圆柱等位面面积 由于内外电极间的电压为： 所以长度为的电极间的电容为： 将式带入式最大场强出现在内圆柱表面，值为： av max av )//ln()ln E U R r E R r d r d f R E r r r r =--+= ==平均场强：

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。 、水蒸汽)分子易吸附气体中的自由 3.电子被吸附这主要是某些气体(如SF 6 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 γ(eαs-1)=1 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)。这样，即便去掉外界游离因素，仍有引起碰撞游离所需的起始有效电子，从而能使放电达到自持阶段。 1—3 汤生放电理论与流注放电理论都认为放电始于起始有效电子通过碰撞游离形成电子崩,但对之后放电发展到自持放电阶段过程的解释是不同的。汤生放电理论认为通过正离子撞击阴极，不断从阴极金属表面逸出自由电子来弥补引起电子碰撞游离所需的有效电子。而流注放电理论则认为形成电子崩后，由于正、负空间电荷对电场的畸变作用导致正、负空间电荷的复合，复合过程所释放的光能又引起光游离，光游离结果所得到的自由电子又引起新的碰撞游离，形成新的电子崩且汇合到最初电子崩中构成流注通道，而一旦形成流注，放电就可自己维持。因此汤生放电理论与流注放电理论最根本的区别在于对放电达到自持阶段过程的解释不同，或自持放电的条件不同。 汤生放电理论适合于解释低气压、短间隙均匀电场中的气体放电过程和现象，而流注理论适合于大气压下，非短间隙均匀电场中的气体放电过程和现象。

高电压技术课后习题答案详解

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d eα个。假设每次电离撞出一个正离子，故电极空间共有（d eα－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 eα－1） eα－1）个正离子在到达阴极表面时可撞出γ（d 个新电子，则(d eα-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。 eα-1)=1或γd 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

高电压技术答案

高电压技术-在线作业_A 用户名： 最终成绩：100.0 一 单项选择题 1. 不变 畸变 升高 减弱 本题分值： 5.0 用户得分： 5.0 用户解答： 升高 知识点： 2. 波阻抗的大小与线路的几何尺寸有关 波阻抗是前行波电压与前行波电流之比 对于电源来说波阻抗与电阻是等效的 线路越长，波阻抗越大 本题分值： 5.0 用户得分： 5.0 用户解答： 线路越长，波阻抗越大 知识点： 3. 偶极子极化 离子式极化 空间电荷极化 电子式极化 若电源漏抗增大,将使空载长线路的末端工频电压（ ） 下列表述中，对波阻抗描述不正确的是（ ） 极化时间最短的是（ ）

本题分值： 5.0 用户得分： 5.0 用户解答： 电子式极化 知识点： 4. 弹性极化 极化时间长 有损耗 温度影响大 本题分值： 5.0 用户得分： 5.0 用户解答： 弹性极化 知识点： 5. 电化学击穿 热击穿 电击穿 各类击穿都有 本题分值： 5.0 用户得分： 5.0 用户解答： 电击穿 知识点： 6. 16kA 120kA 下列不属于偶极子极化特点的是（ ） 若固体电介质被击穿的时间很短、又无明显的温升，可判断是（ ） 根据我国有关标准，220kV 线路的绕击耐雷水平是（ ）

80kA 12kA 本题分值： 5.0 用户得分： 5.0 用户解答： 12kA 知识点： 7. 不确定 降低 增高 不变 本题分值： 5.0 用户得分： 5.0 用户解答： 降低 知识点： 8. 某气体间隙的击穿电压UF 与PS 的关系曲线如图1 所示。当 时，U F 达最小值。当 时，击穿 电压为U 0，若其它条件不变，仅将间隙距离增大到4/3倍，则其击穿电压与U 0相比，将（ ）。

高电压技术第三版课后习题答案

第一章作

?1-1解释下列术语 （1）气体中的自持放电；（2）电负性气体； （3）放电时延；（4）50%冲击放电电压；（5）爬电比距。 答：（1）气体中的自持放电：当外加电场足够强时，即使除去外界电离因子，气体中的放电仍然能够维持的现象； （2）电负性气体：电子与某些气体分子碰撞时易于产生负离子，这样的气体分子组成的气体称为电负性气体； （3）放电时延：能引起电子崩并最终导致间隙击穿的电子称为有效电子，从电压上升到静态击穿电压开始到出现第一个有效电子所需的时间称为统计时延，出现有效电子到间隙击穿所需的时间称为放电形成时延，二者之和称为放电时延； （4）50%冲击放电电压：使间隙击穿概率为50%的冲击电压，也称为50%冲击击穿电压； （5）爬电比距：爬电距离指两电极间的沿面最短距离，其与所加电压的比值称为爬电比距，表示外绝缘的绝缘水平，单位cm/kV。

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：汤逊理论认为电子碰撞电离是气体放电的主要原因，二次电子来源于正离子撞击阴极使阴极表面逸出电子，逸出电子是维持气体放电的必要条件。所逸出的电子能否接替起始电子的作用是自持放电的判据。流注理论认为形成流注的必要条件是电子崩发展到足够的程度后，电子崩中的空间电荷足以使原电场明显畸，流注理论认为二次电子的主要来源是空间的光电离。 汤逊理论的适用范围是短间隙、低气压气隙的放电；流注理论适用于高气压、长间隙电场气隙放电。 1-3在一极间距离为1cm的均匀电场电场气隙中，电子碰撞电离系数α=11cm-1。今有一初始电子从阴极表面出发，求到达阳极的电子崩中的电子数目。 解：到达阳极的电子崩中的电子数目为 n a? e?d? e11?1?59874 答：到达阳极的电子崩中的电子数目为59874个。

完整版高电压技术第2章参考答案

第二章参考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？、1，从示波图求答：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。和球－球气S/D>10）试说明在雷电冲击电压作用下，导线对平行平板气隙（2、S/D<0.5）的伏秒特性形状有何不同，并解释其原因。隙（）的伏秒特性答：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）的伏秒特性在很小的S/D<0.5在相当大的范围内向左上角上翘，而球－球气隙（时间范围内向上翘。，电场分布极不均匀，在最低）原因可以解释为：导线对平行平板气隙（S/D>10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，电场分布较为均匀，）峰值，击穿前时间将会相应减小。球－球气隙（S/D<0.5（不故击穿前时间较短当某处场强达到自持放电值时，沿途各处放电发展均很快，。s）超过2~3? 50试解释％击穿电压。、3的冲击电压峰值。该值已很接近伏秒击穿电压是指气隙被击穿的概率为50%答：50％，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特性带的最下边缘50％击穿电压并不能全面地代表该气隙的耐电强度。压波形相关，因此 ，电m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２、4压均为峰值计）？答：均匀电场，各种电压。、a??S.653?U24.4S?b?——空气的相对密度；S——气隙的距离，式中cm。 1 b、不均匀电场，最不利的电场情况，最不利的电压极性，直流、雷电冲击、操作冲击、工频电压。 直流：4.5kV/cm；棒板间隙（正棒负板） 雷电冲击：6kV/cm棒板间隙（正棒负板） 操作冲击：3.7kV/cm棒板间隙（正棒负板） 工频电压：4.4kV/cm棒板间隙（正极性） 为什么压缩气体的电气强度远较常压下的气体为高？又为什么当大气的湿、5度增大时，空气间隙的击穿电压增高。 答：压缩气体中的电子的平均自由行程大为减小，削弱电离过程，从而提高气体的电气强度。当大气的湿度增大时，大气中有较多的水蒸气，其电负性较强，易俘获自由电子以形成负离子，使最活跃的电离因素即自由电子的数目减少，阻碍电离的发展。 某110kv电气设备如用于平原地区，其外绝缘应通过的工频试验电压有效值、6为240kv，如用于海拔4000m地区，而试验单位位于平原地带，问该电气设备的外绝缘应通过多大的工频试验电压值？ U?U?K?K试验电压修正经验公式：hd0b其中：K为湿度修正系数，这里不考虑，可取1；hm??K，指数m一般情况下取1。为空气相对密度修正系数，K dd??273p0???

高压电技术课后习题答案

高压电技术课后习题答案 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--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）以下哪个不是发生污闪最危险的气象条件，D--A.大雾B.毛毛雨C.凝露D.大雨6）以下哪种材料具有憎水性，A--A.硅橡胶B.电瓷C.玻璃D金属 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,,）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。,）数量级不同：电介质的丫小，泄漏电流小; 金属电导的电流很大。,）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a过程，电子总数增至e a d个。假设每次电离撞出一个正离子，故电极空间共有（e a d ,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（按照系数丫的定义，此（e a d,1）个正离子在到达阴极表面时可撞出丫（e a d ,1）个新电子，则（e a d -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ad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（ e-1）=1或Y e a d ,1 o 23）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: 在不均匀电场中，电压极性对气隙的击穿电压和气隙击穿发展过程影响很大，称为极性效 应。当棒具有正极性时：在棒极附近，积聚起正空间电荷，减少了紧贴棒极附近的电场，而略微加强了外部空间的电场，棒极附近难以造成流注，使得自持放电、即电晕放电难以形成，所以棒—板间隙中棒为正极性时电晕起始电压比负极性时略高U+（电晕）＞ U-（电晕）当棒具有负极性时：电子崩中电子离开强电场区后，不在引起电离，正离子逐渐向棒极运动，在棒极附近出现了比较集中的正空间电荷，使电场畸变棒极附近的电场得到增强，因而自持放电条件就抑郁得到满足、易于转入流注而形成电晕现象，所以棒—板间隙中棒为负极性时击穿电压比正极性时高U+（击穿）＜ U-（击穿） 24）影响套管沿面闪络电压的主要因素有哪些, 1）电场分布情况和作用电压波形的影响、电介质材料的影响、气体条件的影响、雨水的影响。

高电压技术考试试题及其答案精华版

《高电压技术》期末冲刺试卷(1) 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.极化时间最短的是( A )。 A.电子式极化 B.离子式极化 C.偶极子极化 D.空间电荷极化 3.先导通道的形成是以( C )的出现为特征。 A.碰撞游离 B.表现游离 C.热游离 D.光游离 4.下列因素中，不会影响液体电介质击穿电压的是（A ） A.电压的频率 B.温度 C.电场的均匀程度 D. 杂质 5.电晕放电是一种（ D ）。 A.滑闪放电 B.非自持放电 C.沿面放电 D.自持放电 6.以下四种气体间隙的距离均为10cm，在直流电压作用下，击穿电压最低的是（ D ）。 A.球—球间隙(球径50cm) B.棒—板间隙，棒为负极 C.针—针间隙 D.棒—板间隙，棒为正极 7.不均匀的绝缘试品，如果绝缘严重受潮，则吸收比K将( C ) A.远大于1 B.远小于1 C.约等于1 D.不易确定 8.雷击线路附近地面时，导线上的感应雷过电压与导线的（ B ） A. 电阻率成反比 B.悬挂高度成反比 C.悬挂高度成正比 D. 电阻率成正比 二、填空题(本大题共9小题，每空1分，共18分) 1.固体电介质电导包括___表面____电导和_体积______电导。 2.极不均匀电场中，屏障的作用是由于其对__空间电荷__的阻挡作用，造成电场分布的改变。

3.电介质的极化形式包括_电子式极化__、__离子式极化_、__偶极子极化_和夹层极化。 4.气体放电现象包括__击穿_____和__闪络_____两种现象。 5.带电离子的产生主要有碰撞电离、__光电离____、_热点离_____、表面电离等方式。 6.工频耐压试验中，加至规定的试验电压后，一般要求持续__60_____秒的耐压时间。 7.按绝缘缺陷存在的形态而言,绝缘缺陷可分为__集中性_____缺陷和__分散性____缺陷两大类。 8.在接地装置中，接地方式可分为_防雷接地_______、_保护接地_______、_工作接地_______。 9.输电线路防雷性能的优劣主要用__耐雷水平______和_雷击跳闸率________来衡量。 三、判断题(本大题共5小题，每小题2分，共10分)在每小题的括号内对的打“√”，错的打“×”。 1.无论何种结构的电介质，在没有外电场作用时，其内部各个分子偶极矩的矢量和平均来说为零， 因此电介质整体上对外没有极性。（对） 2.在四种电介质的基本极化形式中，只有电子式极化没有能量损耗。（错） 3.测量电气设备的绝缘电阻时一般要加直流电压，绝缘电阻与温度没有关系。（错） 4.防雷接地装置是整个防雷保护体系中可有可无的一个组成部分。（错） 5.管式避雷器实质上是一只具有较强灭弧能力的保护间隙。（对） 四、名词解释题(本大题共5小题，每小题6分，共30分) 1.吸收比：指的是电流衰减过程中的两个瞬间测得的两个电流值或两个相应的绝缘电阻值之比。（或指被试品加压60秒时的绝缘电阻与加压15秒时的绝缘电阻之比。） 2.雷击跳闸率：指每100KM线路每年由雷击引起的跳闸次数 3.雷暴日：指某地区一年四季中有雷电放电的天数，一天中只要听到一次及以上雷声就是一个雷暴日。 4.伏秒特性：对某一冲击电压波形，间隙的击穿电压和击穿时间的关系称为伏秒特性 5.气体击穿：气体由绝缘状态变为导电状态的现象称为击穿 五、简答题(本大题共2小题，每小题8分，共16分)

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第五章电气绝缘高电压试验 5-1简述直流耐压试验与交流相比有哪些主要特点。 5-2直流耐压试验电压值的选择方法是什么？ 5-3高压实验室中被用来测量交流高电压的方法常用的有几种？ 5-4简述高压试验变压器调压时的基本要求。 5-5 35kV电力变压器,在大气条件为时做工频耐压试验,应选用球隙的球极直径为多大？球隙距离为多少？5-6工频高压试验需要注意的问题？ 5-7简述冲击电流发生器的基本原理。 5-8冲击电压发生器的起动方式有哪几种？ 5-9最常用的测量冲击电压的方法有哪几种？

5-1简述直流耐压试验与交流相比有哪些主要特点。 答：（1）直流下没有电容电流,要求电源容量很小,加上可么用串级的方法产生高压直流,所以试验设备可以做得比较轻巧,适合于现场预防性试验的要求。特别对容量较大的试品,如果做交流耐压试验,需要较大容量的试验设备,在一般情况下不容易办到。而做直流耐压试验时,只需供给绝缘泄漏电流（最高只达毫安级）,试验设备可以做得体积小而且比较轻便,适合现场预防性试验的要求。 （2）在试验时可以同时测量泄漏电流,由所得的“电压一电流”曲线能有效地显示绝缘内部的集中性缺陷或受潮,提供有关绝缘状态的补充信息。 （3）直流耐压试验比之交流耐压试验更能发现电机端部的绝缘缺陷。其原因是直流下没有电容电流流经线棒绝缘,因而没有电容电流在半导体防晕层上造成的电压降,故端部绝缘上分到的电压较高,有利于发现该处绝缘缺陷。 （4）在直流高压下,局部放电较弱,不会加快有机绝缘材料的分解或老化变质,在某种程度上带有非破坏性试验的性质。 5-2直流耐压试验电压值的选择方法是什么？ 答：由于直流下绝缘的介质损耗很小,局部放电的发展也远比交流下微弱,所以直流下绝缘的电气强度一般要比交流下的高。在选择试验电压值时必须考虑到这一点,直流耐压试验所用的电压往往更高些,并主要根据运行经验来确定,一般为额定电压的2倍以上,且是逐级升压,一旦发现异常现象,可及时停止试验,进行处理。直流耐压试验的时间可以比交流耐压试验长一些,所以发电机试验时是以每级0.5倍额定电压分阶段升高,每阶段停留1min,读取泄漏电流值。电缆试验时,在试验电压下持续5min,以观察并读取泄漏电流值。 5-3高压实验室中被用来测量交流高电压的方法常用的有几种？ 答：用测量球隙或峰值电压表测量交流电压的峰值,用静电电压表测量交流电压的有效值（峰值电压表和静电电压表还常与分压器配合使用以扩大仪表的量程）,为了观察被测电压的波形,也可从分压器低压侧将输出的被测信号送至示波器显示波形。 5-4简述高压试验变压器调压时的基本要求。 答：试验变压器的电压必须从零调节到指定值,同时还应注意： (1) 电压应该平滑地调节,在有滑动触头的调压器中,不应该发生火花； (2) 调压器应在试验变压器的输入端提供从零到额定值的电压,电压具有正弦波形且没有畸变； (3) 调压器的容量应不小于试验变压器的容量。 5-5 35kV 电力变压器,在大气条件为5 1.0510Pa,t 27P =?=℃时做工频耐压试验,应选用球隙的球极直径为多大？球隙距离为多少？ 解：根据《规程》,35kV 电力变压器的试验电压为 8585%72(kV)s U =?= 因为电力变压器的绝缘性能基本上不受周围大气条件的影响,所以保护球隙的实际放电电压应为 0(1.05~1.15)s U U = 若取0 1.05 1.0572106.9(kV,s U U ==?=最大值）,也就是说,球隙的实际放电电压等于106.9kV(最大值）。因为球隙的放电电压与球极直径和球隙距离之间关系是在标准大气状态下得到的,所以应当把实际放电电压换算到标准大气状态下的放电电压U0,即 027327106.9105.7(kV,0.2891050 U +=?=?最大值）, 查球隙的工频放电电压表,若选取球极直径为10cm,则球隙距离为4cm 时,在标准大气状态下的放电电压为105kV(最大值）。而在试验大气状态下的放电电压 '00.2891050105106.2(kV 300U ?= ?=，最大值） 5-6工频高压试验需要注意的问题？ 答：在电气设备的工频高压试验中,除了按照有关标准规定认真制定试验方案外,还须注意下列问题： (1) 防止工频高压试验中可能出现的过电压； (2) 试验电压的波形畸变与改善措施。 5-7简述冲击电流发生器的基本原理。 答：由一组高压大电容量的电容器,先通过直流高压并联充电,充电时间为几十秒到几分；然后通过触发球隙的击穿,并联地对试品放电,从而在试品上流过冲击大电

高电压技术第7章习题答案教学文稿

高电压技术第7章习 题答案

第七章 输电线路和绕组中的波过程 7-1为什么需要用波动过程研究电力系统中过电压？ 7-2试分析波阻抗的物理意义及其与电阻之不同点？ 7-3试分析直流电势E 合闸于有限长导线(长度为l ，波阻为Z)的情况，末端对地接有电阻R(习题7-3图)。假设直流电源内阻为零。 (1)当R=Z 时，分析末端与线路中间2l 的电压波形； (2)∞=R 时，分析末端与线路中间2 l 的电压波形； (3)当R=0时，分析末端的电流波形和线路中间2 l 的电压波形。 习题7-3图 7-4母线上接有波阻抗分别为1Z 、2Z 、3Z 的三条出线，从Z1线路上传来幅值为E 的无穷长直角电压波。求出在线路Z3出现的折射波和在线路Z1上的反射波。 7-5有一直角电压波E 沿被阻抗为Z ＝500Ω的线路传播，线路末端接有对地电容C ＝O.0l F μ。 (1)画出计算末端电压的彼德逊等值电路，并计算线路末端电压波形； (2)选择适当的参数，把电容C 等值为线段，用网格独计算线路末端的电压波形； (3)画出以上求得的电压波形，并进行比较。

7-6波在传播中的衰减与畸变的主要原因？说明冲击电晕对雷电波波形影响的原因？ 7-7当冲击电压作用于变压器绕组时，在变压器绕组内将出现振荡过程，试分析出现振荡的根本原因，并由此分析冲击电压波形对振荡的影响。 7-8说明为什么需要限制旋转电机的侵入波陡度。

7-1为什么需要用波动过程研究电力系统中过电压？ 答：实际电力系统采用三相交流或双极直流输电，属于多导线线路，而且沿线路的电场、磁场和损耗情况也不尽相同，因此所谓均匀无损单导线线路实际上是不存在的。但为了揭示线路波过程的物理本质和基本规律，可暂时忽略线路的电阻和电导损耗，假定沿线线路参数处处相同，故首先研究均匀无损单导线中的波过程。 7-2 试分析波阻抗的物理意义及其与电阻之不同点？ 答：分布参数线路的波阻抗与集中参数电路的电阻虽然有相同的量纲，但物理意义上有着本质的不同： （1）波阻抗表示向同一方向传播的电压波和电流波之间比值的大小；电磁被通过波阻抗为Z 的无损线路时，其能量以电磁能的形式储存于周围介质中．而不像通过电阻那样被消耗掉。 （2）为了区别不同方向的行波，Z 的前面应有正负号。 （3）如果导线上有前行波，又有反行波，两波相遇时，总电压和总电流的比值不再等于波阻抗，即 Z u u u u Z i i u u i u b f b f b f b f ≠-+=++= （4）波阻抗的数值Z 只与导线单位长度的电感L 0和电容C 0有关，与线路长度无关。 7-3试分析直流电势E 合闸于有限长导线(长度为l ，波阻为Z)的情况，末端对地接有电阻R(如图7-24所示)。假设直流电源内阻为零。 (1)当R=Z 时，分析末端与线路中间 2 l 的电压波形； (2)R =∞时，分析末端与线路中间2 l 的电压波形； (3)当R=0时，分析末端的电流波形和线路中间2l 的电压波形。

(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 C dt t di L t u t u E c L ?+=+=1 ，即()()E t u dt t u d LC c c =+2 2，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 2 022 0C 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，0 01C 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

习题和解答_高电压技术

第五章 绝缘的高压试验 一、选择题 1)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？ A 铜球距离与铜球直径之比不大于0.5 B 结构和使用条件必须符合IE C 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 2)交流峰值电压表的类型有： 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 D 无源数字式峰值电压表 3)关于以下对测量不确定度的要求，说法正确的是： A 对交流电压的测量，有效值的总不确定度应在±3％范围内 B 对直流电压的测量，一般要求测量系统测量试验电压算术平均值的测量总不确定度应 不超过±4％ C 测量直流电压的纹波幅值时，要求其总不确定度不超过±8％的纹波幅值 D 测量直流电压的纹波幅值时，要求其总不确定度不超过±2％的直流电压平均值。 4)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 ______。 A ．C1＞＞C2、R1＞＞R2 B ．C1＞＞C2、R1＜＜R2 C ．C1＜＜C2、R1＞＞R2 D ．C1＜＜C2、R1＜＜R2 5)用球隙测量交直流电压时，关于串接保护电阻的说法，下面哪些是对的？ A 球隙必须串有很大阻值的保护电阻 B 串接电阻越大越好 C 一般规定串联的电阻不超过500Ω D 冲击放电时间很短，不需要保护球面。 6)电容分压器的低压臂的合理结构是______。 A 低压臂电容的内电感必须很小 B 应该用同轴插头，插入低压臂的屏蔽箱 C 电缆输入端应尽可能靠近电容C 2的两极。 D abc 环路线应该比较长 7)标准规定的认可的冲击电压测量系统的要求是： A 测量冲击全波峰值的总不确定度为±5％范围内 B 当截断时间s T s c μμ25.0<≤时，测量冲击截波的总不确定度在±5％范围内 C 当截断时间s T c μ2≥时，测量冲击电压截波的总不确定度在±4％范围内 D 测量冲击波形时间参数的总不确定度在±15％范围内 8)光电测量系统有哪几种调制方式： A 幅度－光强度调制（AM －IM ） B 调频－光强度调制（FM －IM ） C 数字脉冲调制 D 利用光电效应

高电压技术答案

《高电压技术》习题答案 一、单选题(小四号宋体) 1.以下属于操作过电压的就是( 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 2.下列电介质中属于离子结构的就是( D )。 A、纤维 B、变压器油 C、空气 D、云母 3.解释气压较高、距离较长间隙中的气体放电过程可用( B )。 A.汤逊理论 B.流注理论 C.巴申定律 D.小桥理论 4.电晕放电就是一种( A )。 A.自持放电 B.非自持放电 C.电弧放电 D.沿面放电 5.冲击系数就是( B )冲击放电电压与静态放电电压之比。 A.25% B.50% C.75% D.100% 6.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 7.波阻抗为Z的线路末端接负载电阻R,且R＝Z,入射电压U0到达末端时,波的折反射系数 为(A) A.折射系数α＝1,反射系数β＝0 B.折射系数α＝－1,反射系数β＝1 C.折射系数α＝0,反射系数β＝1 D.折射系数α＝1,反射系数β＝－1 8.避雷针的保护范围通常就是指雷击概率为( C )。 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 9.阀式避雷器的保护比就是指残压与( A )电压之比。 A.灭弧 B.额定 C.冲击电压D、工频放电 10.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ΔU; B、高一个ΔU; C、一样大; D、不一定 11.切除空载变压器出现过电压的主要原因就是( D )。 A、电弧重燃 B、中性点不接地

(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： d R r =- , av U E d = , max ln U E R r r = max ln av d E r f r d E r = =+ 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6 3.5kV 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max 0.9 ln U E r d r r =+， 其中U=63.5kV ，d=10m ，r=1.5cm 。代入上式可得：max 5.858/E kV cm =。 2）由题意可知：2212 r r ππ= ，可得：1 1.060.0106r cm m = ==，两导线相邻S=30cm=0.3m, 10.01060.03530.3 r S == 对于二分裂导线，由课本P9页可查得公式。 所以2 112max 211(122) (2)ln r r U S S E H r r S +-= ，其中H=10m, max 5.450/E kV cm = 3.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：2 12 e e i m v eV ≥ ，因此：62.7510/e v m s ≥ ==?