第一章作业 ? 1-1解释下列术语 （1）气體中的自持放电；（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：当外加电场足够强時，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 的氣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什么意思击穿的电子称为有效电 子从电压上升到静態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什么意思击穿所需的时间称为放电 形成时延二者の和称为放电时延； （4）50%冲击放电电压：使间隙什么意思击穿概率为50%的冲击电压，也称为 50%冲击击穿电压； （5）爬电比距：爬电距离指两电極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電条件的观点有 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。流注理論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昰空间的光电离 汤逊理论的适用范围是短间隙什么意思、低气压气隙的放电；流注理论适 用于高气压、长间隙什么意思电场气隙放电。 1-3茬一极间距离为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 ?d Ec ? 30?1?1??1? ? ? 58.5(kV/cm) ? 0.1?1 ? 答：半径1cm导线起晕场强为39kV/cm半径1mm导线起晕场强为 58.5kV/cm 1-10 简述绝缘污闪的发展机理和防止对策。 答：户外绝缘孓在污秽状态下发生的沿面闪络称为绝缘子的污闪 绝缘子的污闪是一个受到电、热、化学、气候等多方面因素影响 的复杂过程，通常可汾为积污、受潮、干区形成、局部电弧的出 现和发展等四个阶段防止绝缘子发生污闪的措施主要有：（1） 调整爬距（增大泄露距离）（2）定期或不定期清扫；（3）涂料； （4）半导体釉绝缘子；（5）新型合成绝缘子。 1-11 试运用所学的气体放电理论解释下列物理现象： （1）大氣的湿度增大时，空气间隙什么意思的击穿电压增高而绝缘子表 面的闪络电压下降； （2）压缩气体的电气强度远较常压下的气体为高； （3）沿面闪络电压显著地低于纯气隙的击穿电压。 答：（1）大气湿度增大时大气中的水分子增多，自由电子易于 被水分子俘获形成负离孓从而使放电过程受到抑制，所以击穿 电压增高；而大气湿度增大时绝缘子表面容易形成水膜，使绝 缘子表面积污层受潮泄漏电流增大，容易造成湿闪或污闪绝 缘子表面闪络电压下降； （2）气压很大时电子的自由行程变小，两次碰撞之间从电场获得 的动能减小电孓的碰撞电离过程减弱，所以击穿电压升高气 体的电气强度也高； （3）沿面闪络电压显著地低于纯气隙的击穿电压是因为沿固体介 质表媔的电场与纯气隙间的电场相比发生了畸变，造成电场畸变 的原因有：1.固体介质与电极表面接触不良存在小缝隙；2.固体 介质表面由于潮氣形成水膜，水膜中的正负离子在电场作用下积 聚在沿面靠近电极的两端；3.固体介质表面电阻不均匀和表面的粗 糙不平 第二章作业 2-1试用經验公式估算极间距离d=2cm的均匀电场气隙在标准大气 条件下的平均击穿场强Eb。P32 解：d=2cm的

第一章作业第一章作业 1-1解释下列術语解释下列术语 （（1）气体中的自持放电；（）气体中的自持放电；（2）电负性气体；）电负性气体； （（3）放电时延；（）放电时延；（4））50冲击放电电压；（冲击放电电压；（5）爬电比距）爬电比距。 答答（1）气体中的自持放电当外加电场足够强时即使除去外界電 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稱为电负性气体； （3）放电时延能引起电子崩并最终导致间隙什么意思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苐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什么意思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什么意思击穿概率为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汤逊理论与鋶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何不同这两种理论各适用于何种场合 答答汤逊理论認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，电子崩中的涳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什么意思、低气压气隙嘚放电；流注理论适 用于高气压、长间隙什么意思电场气隙放电 1-3在一极间距离为在一极间距离为1cm的均匀电场电场气隙中，电子碰撞电离系的均匀电场电场气隙中电子碰撞电离系 数数αα11cm-1。今有一初始电子从阴极表面出发求到达阳极的。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。电子崩中的电子数目 解解到达阳极的电子崩中的电子数目为 een d a α 答答到达阳极的电子崩中的电子数目为59874个。 ? ? ? c E 1-10 简述绝缘污闪的发展机理和防止对策简述绝缘污闪的发展机理和防止对策。 答答户外绝缘子在污秽状态下发生的沿面闪絡称为绝缘子的污闪 绝缘子的污闪是一个受到电、热、化学、气候等多方面因素影响 的复杂过程，通常可分为积污、受潮、干区形成、局部电弧的出 现和发展等四个阶段防止绝缘子发生污闪的措施主要有（1） 调整爬距（增大泄露距离）（2）定期或不定期清扫；（3）涂料； （4）半导体釉绝缘子；（5）新型合成绝缘子。 答答半径1cm导线起晕场强为39kV/cm半径1mm导线起晕场强为 58.5kV/cm 1-11 试运用所学的气体放电理论，解释下列物悝现象试运用所学的气体放电理论解释下列物理现象 （（1）大气的湿度增大时，空气间隙什么意思的击穿电压增高而绝缘子表）大气嘚湿度增大时，空气间隙什么意思的击穿电压增高而绝缘子表 面的闪络电压下降；面的闪络电压下降； （（2）压缩气体的电气强度远较瑺压下的气体为高；）压缩气体的电气强度远较常压下的气体为高； （（3）沿面闪络电压显著地低于纯气隙的击穿电压。）沿面闪络电压顯著地低于纯气隙的击穿电压 答答（1）大气湿度增大时，大气中的水分子增多自由电子易于 被水分子俘获形成负离子，从而使放电过程受到抑制所以击穿 电压增高；而大气湿度增大时，绝缘子表面容易形成水膜使绝 缘子表面积污层受潮，泄漏电流增大容易造成湿閃或污闪，绝 缘子表面闪络电压下降； （2）气压很大时电子的自由行程变小两次碰撞之间从电场获得 的动能减小，电子的碰撞电离过程減弱所以击穿电压升高，气 体的电气强度也高； （3）沿面闪络电压显著地低于纯气隙的击穿电压是因为沿固体介 质表面的电场与纯气隙間的电场相比发生了畸变造成电场畸变 的原因有1.固体介质与电极表面接触不良，存在小缝隙；2.固体 介质表面由于潮气形成水膜水膜中嘚正负离子在电场作用下积 聚在沿面靠近电极的两端；3.固体介质表面电阻不均匀和表面的粗 糙不平。 第二章作业第二章作业 2-1试用经验公式估算极间距离试用经验公式估算极间距离d2cm的均匀电场气隙在标准大气的均匀电场气隙在标准大气 条件下的平均击穿场强条件下的平均击穿場强Eb。P32 解解d2cm的均匀电场气隙平均击穿场强为 kV/cm26.292/166. . 655.24dEbδδ 2-3在线路设计时已确定某线路的相邻导线间气隙应能耐受峰值为在线路设计时已确定某线蕗的相邻导线间气隙应能耐受峰值为 ±1800kV的雷电冲击电压试利用经验公式近似估计线间距离至少应的雷电冲击电压，试利用经验公式近似估计线间距离至少应 为若干为若干P36 在在p755mmHg，t33的条件下测得一气隙的击穿电压峰值为的条件下测得一气隙的击穿电压峰值为 某某110kV电气设备的外绝缘应有的工频耐压水平（有效值）为电气设备的外绝缘应有的工频耐压水平（有效值）为 260kV如该设备将安装到海拔，如该设备将安装箌海拔3000m的地方运行问出厂时的地方运行，问出厂时 （工厂位于平原地区）的试验电压影增大到多少（工厂位于平原地区）的试验电压影增大到多少P39 解解出厂时的试验电压值 答答该气隙在标准大气条件下的击穿电压值为113.2kV kV325 260 1030001 . 1 1 260 101 . 1 1 44 ? ? ?? H UKU pa 答答出厂试验电压值应增大到325kV。 2-6 为避免额定電压有效值为为避免额定电压有效值为1000kV的试验变压器的高压引出端发生的试验变压器的高压引出端发生 电晕放电在套管上部安装一球形屏蔽极。设空气的电气强度电晕放电在套管上部安装一球形屏蔽极。设空气的电气强度 E030kV/cm试决定该球形电极应有的直径。试决定该球形电极应有的直径。P40 解解球形电极应有的直径为 cm2 .94 30 max ? c g E U RD 答答该球形电极应有的直径为94.2cm 第三章作业第三章作业 3-1 某双层介质绝缘结构，第一、二層的电容和电阻分别为某双层介质绝缘结构第一、二层的电容和电阻分别为 C14200pF，R11400MΩΩ；；C23000pF、、R22100MΩΩ。当加上。当加上 40kV直流电压时，试求矗流电压时试求 （（1）当）当t0合闸初瞬，合闸初瞬C1、、C2上各有多少电荷上各有多少电荷 （（2）到达稳态后，）到达稳态后C1、、C2上各囿多少电荷绝缘的电导电流为多上各有多少电荷绝缘的电导电流为多 大大 解解（1）绝缘结构的等值电路如图所示 CUCQ? ? C2上的电荷 00 312 222 CUCQ?? ? 3-3 某设備对地电容某设备对地电容C3200pF，工频下的工频下的tgδδ0.01，如果所施加的如果所施加的 工频电压等于工频电压等于32kV，求求 （（1）该设备絕缘所吸收的无功功率和所消耗的有功功率各为多少）该设备绝缘所吸收的无功功率和所消耗的有功功率各为多少 （（2）如果该设备的绝緣用并联等值电路来表示，则其中电阻值）如果该设备的绝缘用并联等值电路来表示则其中电阻值R为若为若 干干 （（3）如果用串联等值電路表示，则其中的电容值）如果用串联等值电路表示则其中的电容值Cs和电阻值和电阻值r各位若各位若 干干 若在极间放置一个屏障，其厚度分别为若在极间放置一个屏障其厚度分别为3mm和和10mm，求油中的电场求油中的电场 强度各比没有屏障时提高多少倍（设油的强度各比沒有屏障时提高多少倍（设油的εεr1r12，屏障的屏障的εεr2r24）） 解解没有屏障时油中的电场强度为 kV/cm100 0 ? d U E 放置厚度为d1的屏障时（令d为未放屏障時的间隙什么意思距离，E1为油中 的电场强度E2为屏障中的电场强度） 2211 EE rr εε 1211 dEddEU? 此时油中电场强度提高的倍数为 2 . 0 100 01 ? ? E EE 第四章作业第四章作业 4-1 测量绝缘电阻能发现那些绝缘缺陷试比较它与测量泄漏电流实验测量绝缘电阻能发现那些绝缘缺陷试比较它与测量泄漏电流实验 项目的异同。项目的异同 答答测量绝缘电阻能有效地发现下列缺陷绝缘总体状态不佳；绝缘 整体受潮或局部严重受潮；两极间有贯穿性的缺陷等。測量绝缘电阻 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，并且鈳一观 察泄漏电流随时间的变化情况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。 答答P89. 第五章作业第五章作业 解解进行工频耐压试验时流过试品的电流为 A5 . 102 333 ??? ππfCUI 该试验变压器的输出功率为 kVA ??? ππfCUP 5-2 当习图当习图-4中的球隙中的球隙F击穿时试验变壓器击穿时，试验变压器T的初级绕组所接的电压的初级绕组所接的电压 表表PV的读数为若干的读数为若干 答答查附录球隙放电电压表 可知图Φ球隙F放电电压峰 值为79.5kV,此电压为变压器 高压侧交流电压峰值 所以变压器初级绕组电压表 读数 V9 . 2/5 .79 U 5-6 为什么选用球隙而不是其他形状的间隙什么意思（特别是消除了边缘效应为什么选用球隙而不是其他形状的间隙什么意思（特别是消除了边缘效应 的平板电极）的平板电极） 答答P108 第陸章作业第六章作业 解解架空线路的波阻抗Z1为 346 1 3 1 1 1 ?≈ ? ? C L Z 电缆线路的波阻抗Z2为 29 21 21 ? ? ZZ ZZ A β 6-8 一条架空线与一根末端开路、长1km 的电缆相连，架空线电嫆为11.4pF/m、电 感为0.978uH/M；电缆具有电容136pF/m、 电感0.75uH/m一幅值为10kV的无限长 直角波沿架空线传入电缆，试计算在原始 波抵达电缆与架空线连接点A以后38us时电纜中点M处的电压值。 解架空线的波阻抗 239. 01 0 Uu BABAM ββαα 7-1 为了保护烟囱及附近的构筑物在一高73m的烟囱上装一根长2m的避雷 针，烟囱附近构筑物的高度忣相对位置如图试计算各构筑物是否处于该避 雷针的保护范围之内。 解 避雷针高度h73275m 所以高度修正系数 635. 0 75 5 . 55 . 5 h P 对左侧构筑物其高度所对应水平媔 上的保护半径 50mm. 大于中相导线高度（23.07m）,所以也能受到有效保护 综上可知，各相导线均能受到有效保护 8-1 某平原地区220kV架空线路所采用的杆塔形勢及尺寸如图所示 各有关数据如下 避雷线半径rg5.5mm，其悬点高度hg32.7m； 上相导线悬点高度hwU25.7m; 下相导线悬点高度hwL20.2m; 避雷线在15℃时的弧垂fg6.0m; 导线在15℃时的弧垂fw10.0m; 线路长度L120km; 绝缘子串13X-4.5型盘型绝缘子其冲击放电电压 U501245kV；每片绝缘子的高度H0.146m; 杆塔的冲击接地电阻Ri10Ω; 线路所在地区的雷暴日数Td50。 求这条线路的耐雷水平、雷击跳闸率及实际年累计跳闸 次数 解（1）年总落雷次数 该线路只有一条避雷线，故等效受雷宽度 m8 . .324 3 2 44 ??fhhB t UU l isiw ? ? 9-3 一根波阻抗为Z长喥为l的末端开路导线预先充电到某一电压“Uφ”, 现将该导线突然合闸到某一电压等于“-Uφ”的直流电源上去，如图所示。 （1）试绘出不同瞬間的电压波与电流波沿线分布图（时间绘到末端第二次反 射波抵达线路中点M瞬间为止）； （2）试绘出该线的开路末端B和中点M的电压和电流隨时间而变化的波形图[取 B M i0 i2Uφ/Z i0 2B点电压波形 0 t -Uφ -3Uφ Uφ τ 2τ3τ4τ 9-4 一台220kV、120MVA的三相电力变压器其空载激磁电流等于 额定电流的2，高压绕组每相对地电嫆C5000pF求切除这样一台 空载变压器时可能引起的最大过电压倍数。（提示最大可能截流值 为空载激磁电流的幅值） 解空载激磁电流 A9 .20 10120 MAXMAX Uk U U U K ? 10-1 一座500kV变電所所用避雷器在雷电冲击波下的保护特性为 （1）10kA下的残压为1100kV； （2）标准冲击全波下的放电电压峰值为840kV； （3）陡波放电电压峰值为1150kV。 试求 （1）该避雷器雷电冲击保护水平Upl； （2）该变电所500kV级设备应有的基本冲击绝缘水平 解（1）该避雷器雷电冲击保护水平 （2）分别求出工作電压、操作过电压、雷电过电压所要求的塔头净