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
答：到达阳极的电子崩中的电子数目为59874个。
1-5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。
解：对半径为1cm 的导线
）（）（cm m c /kV 391
13.011130)r δ0.3δ(130E =?+???=+
=
对半径为1mm 的导线
)/(5.58)1
1.03
.01(1130E cm kV c =?+
???=
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：户外绝缘子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。
1-11 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，电子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面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气形成水膜，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试用经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的均匀电场气隙平均击穿场强为
E = 24.55δ+ 6.66δ / d= 24.55?1+ 6.66 1/ 2 = 29.26(kV/cm )
b
答：标准大气条件下的平均击穿场强为29.26kV/cm
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±1800kV的雷电冲击电压，试利用经验公式近似估计线间距
离至少应为若干？P36
解：导线间的气隙可以用棒-棒气隙近似表
示对正极性雷电冲击：
= 75 +5.6d?d= (1800- 75) / 5.6 = 308(cm) U
50%
对负极性雷电冲击：
=110+ 6d?d= (1800-110) / 6 = 282(cm)
U
50%
取两者中较大者308cm
答：线间距离至少应为308cm。
2-4 在p=755mmHg，t=33的条件下测得一气隙的击穿电压峰值为108kV，试近似求取该气隙在标准大气条件下的击穿电压值。P38解：在p=755mmHg，t=33条件下的空气相对密度为：δ= 2.9p= 2.9 ?101.3?755?1= 0.954
t760273+ 33
由于δ处于0.95～1.05之
间
U ≈δU?U=U=108=113.2(kV)
00δ0.954
答：该气隙在标准大气条件下的击穿电压值为113.2kV。
2-5 某110kV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3000m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？P39
解：出厂时的试验电压值：
1
U = K a U p=1? 260 =? 260
- H?10-4 1.1- 3000 ?10-4
1.1
=325(kV)
答：出厂试验电压值应增大到325kV。
2-6 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
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E0=30kV/cm，试决定该球形电极应有的直径。P40
解：球形电极应有的直径为：
D =2R =2U g?max
= 2 ?
2 ?1000 E30
c
答：该球形电极应有的直径为94.2cm。
=94.2(cm)
第三章作业
3-1 某双层介质绝缘结构，第一、二层的电容和电阻分别为：
C1=4200pF，R1=1400MΩ；C2=3000pF、R2=2100MΩ。当加上40kV直流电压时，试求：
（1）当t=0合闸初瞬，C1、C2上各有多少电荷？
（2）到达稳态后，C1、C2上各有多少电荷？绝缘的电导电流为多大？
解：（1）绝缘结构的等值电路如图所示：
t=0合闸初瞬时，电压按电容反比分配
即U
1
=C
2，可得U C
21
U=C
2U =
3000? 40
?103
1 C + C4200 + 3000
2
1
=50 / 3 =16.67(kV )
C1上的电荷Q1 = C1U1 ==4200?10-12?50 / 3?103
=70(μC)
C2上的电荷Q2= C2U2= C2(U -U1)=3000?10-12?(40-50 / 3)?103 =70(μC)
（2）稳态时，因为作用电压U为直流，所以C1和C2可视为开路，流过绝缘的电导电流由总电阻决定，即
I =U=40 ?103=80?10-6=11.43(μA)
6
R + R(1400 + 2100) ?107
12
此时C1上的电压与R1上的电压相等，即
U = R I =1400?106?(80 / 7)?10-6=16(kV)
11
C1上的电荷
Q = C U =4200?10-12?16?103= 67.2(μC) 111
C2上的电荷
Q2= C2U2=3000?10-12?(40-16)?103=72(μC)
3-3 某设备对地电容C=3200pF，工频下的tgδ=0.01，如果所施加的工频电压等于32kV，求：
（1）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）如果该设备的绝缘用并联等值电路来表示，则其中电阻值R为若干？
（3）如果用串联等值电路表示，则其中的电容值C s和电阻值r各位若干？
解：（1）该设备所吸收的有功功率为
P= U 2ωCtgδ=(32?103)2?314?3200?10-12?0.01
=10.3(W)
所吸收的无功功率为
Q =
P
=
10.3
=1030Var=1.03kVar tgδ0.01
（2）在绝缘的并联等值电路中，有
tgδ=I
I
R
C
=U / R=1? R =1=1= 99.5(MΩ)
-12
UωC RωCωCtgδ314 ?3200?10?0.01
（3）在绝缘的串联等值电路和并联等值电路中，等值电容近似相等，即Cs=Cp=C=3200pF。
因此，对串联等值电路，由
可得串联等值电阻
tgδ=ωC s r
r =
tgδ
=
0.01
= 9.95(kΩ)ωC314 ?3200 ?10-12
s
3-6 一充油的均匀电场间隙距离为30mm ，极间施加工频电压300kV 。若在极间放置一个屏障，其厚度分别为3mm 和10mm ，求油中的电场强度各比没有屏障时提高多少倍？（设油的εr1=2，屏障的εr2=4）解：没有屏障时油中的电场强度为
E
= U
=
300
=100(kV/cm )
-1
d
30 ?10
放置厚度为d1的屏障时（令d 为未放屏障时的间隙距离，E1为
油中
的电场强度，E2为屏障中的电场强度）
ε
E = ε r 2
E
r 1
1
2
U = E (d - d ) + E d
1 1
2 1
U
联立解得油中的电场强度为 E =
1
? d
d - d ?
ε
+
1 1
?
r 1
ε
ε
?
300
?
r 2
r 1
?
d1=3mm 时，E
=
2(0.3 / 4
=105.26(kV/cm )
+ (3 - 0.3) / 2) 1
此时油中电场强度提高的倍数为E1- E0=5.26= 0.0526 E100
d1=10mm 时，E =
300=120(kV/cm ) 2(1/ 4+ (3 -1) / 2)
1
此时油中电场强度提高的倍数为
E - E
=120 -100
= 0.2
10
E100 0
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
验项目的异同。
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。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)，并且可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。
高电压 一、填空题(每空1分，共40分) 1.气体放电与气体压强及气隙长度的乘积pd 有关，pd 值较小时气体放电现象可用__汤逊理论_____进行解释；pd 值较大时，一般用__流注理论___进行解释。 2.按照外界能量来源的不同，游离可分为碰撞游离、___光游离____、热游离和表面游离等不同形式。 3.SF6气体具有较高的电气强度的主要原因之一是____强电负_______性。 4.在极不均匀电场中，空气湿度的增加会____提高____空气间隙击穿电压。 5.电晕放电一般发生在曲率半径较____小___的电极表面附近。 6.通常用____等值附盐密度_____来表征绝缘子表面的污秽度。 7.形成表面污闪的必要条件是___局部放电____的产生，流过污秽表面的____泄漏电流____足以维持一定程度的热游离是闪络的充分条件。 8.对支持绝缘子，加均压环能提高闪络电压的原因是__改善（电极附近的）电场分布_____。 9.当绝缘油干净时，改善电场均匀程度能使持续电压作用下的击穿电压__提高______。 10.电介质的绝缘电阻随温度上升而____降低______。 11.变压器油做工频耐压试验时的加压时间通常为__1min_______。 12.测量微小的局部放电的方法是__电脉冲法（电测法）___。 13静电电压表中屏蔽电极的作用是消除___边缘效应______影响。 14.用平衡电桥法测量试品的tg δ时，若试品一极接地，则只能采用__反____接法，调节元件将处在_____高______电位。 15.工频耐压试验时，当试品的电容为C (u F)，试验电压为U (kV)，则工频试验变压器的 容量S (kV ·A)应不小于___2310CU ω-?____。 16.对变压器绕组做雷电冲击试验，除了要做全波试验，一般还要做___雷电阶段波___试验。 17.己知单位长度导线的电容和电感分别为C 。和Lo ，则波在导线上的传播速度 _____ 18.电力架空线路上雷电行波的传输速度为___3?108m/s______。 19.电力电缆上雷电行波的传播速度为___1.5?108m/s ________。 20.行波经过并联电容或串联电感后能____降低______(抬高、降低)波的陡度。 21.交压器绕组间过电压的传递含两个分量，即__静电分量_和_电磁耦合分量_____。 22.接地装置的冲击系数α =__Ri/R____，当火花效应大于电感效应时，α 将__>1_____。 23.雷击塔次数与雷击线路次数的比值称为__击杆率_______。 24.当导线受到雷击出现冲击电晕以后，它与其它导线间的耦合系数将____增大_____。 25.避雷针的保护范围是指具有___0.1%____左右____雷击____概率的空间范围。 26.发电厂大型电网的接地电阻值除了与当地土质情况有关外，主要取决于_接地网的面积。 27·电气设备的基本冲击绝缘水平(BIL)与避雷器残压Ur 的关系为__BIL=（1.25~1.4）Ur__。 28.我国35-220kV 电网的电气设备绝缘水平是以避雷器_____5_____kA 下的残压作为绝缘配合的设计依据。 29.设变压器的激磁电感和对地杂散电容为100mH 和1000pf ，则当切除该空载变压器时，设 在电压为100kV 、电流为10A 时切断，则变压器上可能承受的最高电压为__141.4kV_______。 30.导致非线性谐振的原因是铁芯电感的____饱和______性。
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
《高电压工程》习题答案 第一章 1. 解释绝缘电阻、吸收比、泄漏电流、tan δ的基本概念。为什 么可以用这些参数表征绝缘介质的特性? 绝缘电阻：电介质的电阻率很大，只有很小的泄漏电流（一般以 μA 计）流过电介质，对应的电阻很大，称为绝缘电阻。绝缘电阻是 电气设备和电气线路最基本的绝缘指标。绝缘电阻值的大小常能灵敏 的反映绝缘情况，能有效地发现设备局部或整体受潮和脏污，以及绝 缘击穿和严重过热老化等缺陷。 吸收比：吸收比K 定义为加上直流电压后60s 与15s 时的绝缘电阻值之比。即s s R R K 1560=。若绝缘良好，比值相差较大；若绝缘裂化、受潮或有缺陷，比值接近于1，因此绝缘实验中可以根据吸收比K 的 大小来判断绝缘性能的好坏。 泄漏电流：流过电介质绝缘电阻的纯阻性电流，不随时间变化， 称为泄漏电流。泄漏电流实际上就是电气线路或设备在没有故障和施加电压的作用下，流经绝缘部分的电流，因此，它是衡量电器绝缘性 好坏的重要标志之一。 tan δ ：介质损耗因数是在交流电压作用下，电介质中电流的有 功分量与无功分量的比值。即C R I I = δtan 。tan δ是反映绝缘介质损耗大小的特征参数。
2. 为什么一些电容量较大的设备如电容器、电力电缆等经过直流高压实验后，要用接地棒将其两极间短路放电长达5-10min? 因为容型设备的储存电荷较多，放电实质是一个RC电路，等效的公式为U（1-e T），其中时间常数T=R*C ，电容越大，放电的时间越长。为了操作安全以及不影响下一次试验结果，因此要求电容要充分放电至安全程度，时间长达5-10min。 3. 试比较气体、液体、固体电介质的击穿场强大小及绝缘恢复特性。 固体电介质击穿场强最大，液体电介质次之，气体电介质最小；气体电介质和液体电介质属于自恢复绝缘，固体电介质属于非自恢复绝缘。 4. 何谓电介质的吸收现象?用电介质极化、电导过程的等值电路说明出现此现象的原因。为什么可以说绝缘电阻是电介质上所加直流电压与流过电介质的稳定体积泄漏电流之比? （1）一固体电介质加上直流电压U，如图1-1a所示观察开关S1合上之后流过介质电流i的变化情况。电流从大到小随时间衰减，最终稳定于某一数值，此现象称为“吸收现象”。如图1-1b所示。 图1-1 直流电压下流过电介质的电流
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。 1-6答：伏秒特性的绘制方法见P24，其意义在于（P23最下面）并且通过伏秒特性，可以进一步对保护间隙进行改进设计，从而更好地保护电气设备的绝缘。 1-7答：（1）工频电压作用下的特点：见P19—P20，包括均匀场，稍不均匀场，极不均匀场的放电特点。（2）雷电冲击电压作用下的特点：同1-5题。（3）操作冲击电压作用下的特点：P25第二段：研究表明。。。。正极性操作冲击电压击穿电压较负极性下要低得多。 1-8答：影响气体间隙击穿的主要因素为气体间隙中的电场分布，施加电压的波形，气体的种类和状态等. 1-9答：提高间隙击穿电压的措施：一,改善电场的分布：①②③二，削弱活抑制电离过程①②③具体内容见P28。
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。
高电压技术复习题 填空题 （一）组 1.高电压技术研究的对象主要是____________、__________和__________等。答案：电气装置的绝缘、绝缘的测试、电力系统的过电压 2. ________是表征电介质在电场作用下极化程度的物理量。? 答案：相对介电常数 3.按照气体分子得到能量形式的不同，气体分子可分为_______ 、_______和 _______三种游离形式。 答案：碰撞游离、光游离、热游离 4. 工频耐压试验中，加至规定的试验电压后，一般要求持续_____秒的耐压时间。答案：60 5. tgδ测量过程中可能受到两种干扰，一种是_______和_______。 答案：电场干扰、磁场干扰 6.固体电介质电导包括_______电导和_______电导。 答案：表面、体积 7.极不均匀电场中，屏障的作用是由于其对________的阻挡作用，造成电场分布的改变。 答案：空间电荷 8.气体放电现象包括_______和_______两种现象。 答案：击穿、闪络 9.带电离子的产生主要有碰撞电离、______、______、表面电离等方式。 答案：光电离、热电离 10、电压直角波经过串联电容后，波形将发生变化，变成?????????波。 答案：指数 11.按绝缘缺陷存在的形态而言,绝缘缺陷可分为_______缺陷和____缺陷两大类。 答案：集中性、分散性 12.在接地装置中，接地方式可分为________、________、________。 答案：防雷接地、工作接地、保护接地 13.输电线路防雷性能的优劣主要用________和_________来衡量。 答案：耐压水平、雷击跳闸率 14、在极不均匀电场中，间隙完全被击穿之前，电极附近会发生????????????，产生暗蓝色的晕光。 答案：电晕 15、冲击电压分为????????????和??????????。 答案：雷电冲击电压操作冲击电压 （二）组 1、固体电介质的击穿形式有、热击穿和。 答案：电击穿、电化学击穿 2、绝缘配合的最终目的是，常用的方法有、和。答案：确定设备的绝缘水、惯用法、统计法、简化统计法 3、要避免切空线过电压，最根本的措施就是要提高断路器的。
第一章
?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 答：到达阳极的电子崩中的电子数目为59874个。
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 =+22，解为()()01cos c u t E t ω=- ，0ω= 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
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。
高电压工程课后答案 1.1空气作为绝缘的优缺点如何？ 答：优点：空气从大气中取得，制取方便，廉价，简易，具有较强的自恢复能力。缺点：空气比重较大，摩擦损失大，导热散热能力差。空气污染大，易使绝缘物脏污，且空气是助燃物当仿生电流时，易烧毁绝缘，电晕放电时有臭氧生成，对绝缘有破坏作用。 1.2为什么碰撞电离主要是由电子而不是离子引起？ 答：由于电子质量极小，在和气体分子发生弹性碰撞时，几乎不损失动能，从而在电场中继续积累动能，此外，一旦和分子碰撞，无论电离与否均将损失动能，和电子相比，离子积累足够造成碰撞电离能量的可能性很小。 1.5负离子怎样形成，对气体放电有何作用？ 答：在气体放电过程中，有时电子和气体分子碰撞，非但没有电离出新电子，碰撞电子反而别分子吸附形成了负离子，离子的电离能力不如电子，电子为分子俘获而形成负离子后电离能力大减，因此在气体放电过程中，负离子的形成起着阻碍放电的作用。 1.7非自持放电和自持放电主要差别是什么？ 答：非自持放电必须要有光照，且外施电压要小于击穿电压，自持放电是一种不依赖外界电离条件，仅由外施电压作用即可维持的一种气体放电。 1.13电晕会产生哪些效应，工程上常用哪些防晕措施？ 答：电晕放电时能够听到嘶嘶声，还可以看到导线周围有紫色晕光，会产生热效应，放出电流，也会产生化学反应，造成臭氧。 工程上常用消除电晕的方法是改进电极的形状，增大电极的曲率半径。 1.14比较长间隙放电击穿过程与短间隙放电放电击穿过程各有什么主要特点？ 答：长时间放电分为先导放电和主放电两个阶段，在先导放电阶段中包括电子崩和流注的形成和发展过程，短间隙的放电没有先导放电阶段，只分为电子崩流注和主放电阶段。 2.1雷电放电可分为那几个主要阶段？ 答：主要分为先导放电过程，主放电过程，余光放电过程。 2.4气隙常见伏秒特性是怎样制定的？如何应用伏秒特性？ 答：制定的前提条件是①同一间隙②同一波形电压③上升电压幅值。当电压较低时击穿发生在波尾，取击穿时刻t1作垂线与此时峰值电压横轴的交点为1，当电压升高时，击穿也发生在峰值，取击穿时刻的值t2作垂线与此时峰值电压横轴的交点为2，当电压进一步升高时，击穿发生在波前，取此时击穿时刻t3作垂线与击穿电压交点为3，连接123 应用：伏秒特性对于比较不同设备绝缘的冲击击穿特性有重要意义，如果一个电压同时作用于两个并联气隙s1和s2上，若某一个气隙先击穿了，则电压被短接截断，另一个气隙就不会击穿。 2.7为什么高真空和高压力都能提高间隙的击穿电压？简述各自运用的局限性？ 答：在高气压条件下，气压增加会使气体密度增大，电子的自由行程缩短，削弱电离工程从而提高击穿电压，但高气压适用于均匀电场的条件下而且要改进电极形状，点击应仔细加工光洁，气体要过滤，滤去尘埃和水分 在高真空条件下虽然电子的自由行程变得很大，但间隙中已无气体分子可供碰撞，故电离过程无从发展，从而可以显著提高间隙的击穿电压，但是在电气设备中气固液等几种绝缘材料往往并存，而固体液体绝缘材料在高真空下会逐渐释放出气体，因此在电气设备中只有在真空断路器等特殊场合下才采用高真空作为绝缘。 2.8什么是细线效应？
东北农业大学网络教育学院 高电压技术作业题参考答案 作业一参考答案 一．判断题 1．对极不均匀电场气隙，湿度越小则击穿电压越低。（对） 2．均匀电场气隙，湿度越小则击穿电压越高。（错） 3．在交流电压的作用下，棒板电极的击穿电压低于棒棒电极的击穿电压。（对） 4．如果避雷器与被保护设备之间的线路在避雷针的保护之内，由于电压行波在传播的过程中有衰减，所以这个距离越大越好。（错） 5. 对棒正板负电极，加极间障是提高击穿电压的有效措施。（对） 二、简单回答 1．提高气隙击穿电压的措施有哪些？ 答：1) 改善电场分布：采用极间障，尽量不用棒板电极，对板板电极应消除边缘效应。 2) 采用高真空：使气隙工作在巴申曲线的反比段。 3) 高压气体的采用：使气隙工作在巴申曲线的正比段。 4) 采用高抗电强度气体。 2．介质损失角正切值测量功效有哪些？ 答：能反映绝缘的整体脏污、整体受潮、贯穿性导电通道。而对非沟通两极的局部缺陷部灵敏。 3．输电线路的防雷的措施有哪些？（请说出5条） 答：架设避雷线、架设耦合地线、降低杆塔的接地电阻、采用自动重合闸、中性点非直接接地系统、采用不平衡绝缘、采用管型避雷器等其中五条。 4．提高变压器油击穿电压的措施有哪些? 答：提高油的品质：过滤与干燥、祛气；采用组合绝缘：加覆盖层、加绝缘层；加极间障。 三、请画出气隙放电的巴申曲线，并用汤申德理论解释之。 答：①在谷点左侧，碰撞游离的概率很高，而碰撞次数很少，使气隙的 带电质点很少，当δs增大时，，气息的带电质点增多，击穿电压反而下 降，②在谷点的右侧，由于电场很低或电子的自由形成很小，是碰撞有 利的概率很低，当δs增大时，碰撞游离的概率急剧下降，使气隙的的 带电质点变少，所以击穿电压提高。 四、请画出通过整流获得直流电源的方法测量配电变压器绝缘泄漏电流的原理接线图，并说明这种接线的特点和各元件的作用。 答：测量精度高，现场适用但微安表换挡不便。， T1：调压器，改变试验电压T2：单项试验变压器或PT,产生直流高压；
高电压工程课后答案 1.1 空气作为绝缘的优缺点如何？ 答：优点：空气从大气中取得，制取方便，廉价，简易，具有较强的自恢复能力。缺点： 空气比重较大，摩擦损失大，导热散热能力差。空气污染大，易使绝缘物脏污，且空气是助 燃物当仿生电流时，易烧毁绝缘，电晕放电时有臭氧生成，对绝缘有破坏作用。 1.2 为什么碰撞电离主要是由电子而不是离子引起？ 答：由于电子质量极小，在和气体分子发生弹性碰撞时，几乎不损失动能，从而在电场中 继续积累动能，此外，一旦和分子碰撞，无论电离与否均将损失动能，和电子相比，离子积 累足够造成碰撞电离能量的可能性很小。 1.5 负离子怎样形成，对气体放电有何作用？ 答： 在气体放电过程中，有时电子和气体分子碰撞，非但没有电离出新电子，碰撞电子反 而别分子吸附形成了负离子， 离子的电离能力不如电子， 电子为分子俘获而形成负离子后电 离能力大减，因此在气体放电过程中，负离子的形成起着阻碍放电的作用。 1.7 非自持放电和自持放电主要差别是什么？ 答： 非自持放电必须要有光照， 且外施电压要小于击穿电压， 自持放电是一种不依赖外界 电离条件，仅由外施电压作用即可维持的一种气体放电。 1.13 电晕会产生哪些效应，工程上常用哪些防晕措施？ 答： 电晕放电时能够听到嘶嘶声， 还可以看到导线周围有紫色晕光， 会产生热效应， 放出 电流，也会产生化学反应，造成臭氧。 工程上常用消除电晕的方法是改进电极的形状，增大电极的曲率半径。 1.14 比较长间隙放电击穿过程与短间隙放电放电击穿过程各有什么主要特点？ 答：长时间放电分为先导放电和主放电两个阶段， 在先导放电阶段中包括电子崩和流注的 形成和发展过程，短间隙的放电没有先导放电阶段，只分为电子崩流注和主放电阶段。 2.1 雷电放电可分为那几个主要阶段？ 答：主要分为先导放电过程，主放电过程，余光放电过程。 2.4 气隙常见伏秒特性是怎样制定的？如何应用伏秒特性？ 答：制定的前提条件是①同一间隙②同一波形电压③上升电压幅值。 当电压较低时击穿发 生在波尾，取击穿时刻 t1 作垂线与此时峰值电压横轴的交点为 1，当电压升高时，击穿也 发生在峰值，取击穿时刻的值 t2 作垂线与此时峰值电压横轴的交点为 2，当电压进一步升 高时，击穿发生在波前，取此时击穿时刻 t3 作垂线与击穿电压交点为 3，连接 123 应用：伏秒特性对于比较不同设备绝缘的冲击击穿特性有重要意义， 如果一个电压同时作用 于两个并联气隙 s1 和 s2 上，若某一个气隙先击穿了， 则电压被短接截断， 会击 穿。 2.7 为什么高真空和高压力都能提高间隙的击穿电压？简述各自运用的局限性？ 答：在 高气压条件下，气压增加会使气体密度增大，电子的自由行程缩短， 而提高击穿电压， 但高气压适用于均匀电场的条件下而且要改进电极形状， 光洁，气体要过滤，滤去尘埃和水分 在高真空条件下虽然电子的自由行程变得很大， 但间隙中已无气体分子可供碰 撞， 故电离过 程无从发展， 从而可以显著提高间隙的击穿电压， 但是在电气设备中气固液等几种绝缘材料 往往并存， 而固体液体绝缘材料在高真空下会逐渐释放出气体， 空断路 器等特殊场合下才采用高真空作为绝缘。 2.8 什么是细线效应？ 答；当导线直径很小时， 导线周围容易形成比较均匀的电晕层， 另一个气隙就不 削弱电离工程从 点击应仔细加工 因此在电气设备中只有在真 电压增加， 电晕层逐渐扩大，
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 答：到达阳极的电子崩中的电子数目为59874个。
中国石油大学《高电压技术》第3阶段在线作业及答案 一、单选题（客观） 每题只有一个正确的选项 1(5.0分) 同一固体电介质、相同电极情况下，直流电压作用下的击穿电压（）工频交流电压下的击穿电压。 A) 高于 B) 低于 C) 等于 D) 无关于 参考答案：A 2(5.0分) 极化时间最短的极化类型是（）。 A) 电子式极化 B) 离子式极化 C) 偶极子式极化 D) 夹层介质界面极化 参考答案：A 收起解析 解析： 无 3(5.0分) 采用带并联电阻的断路器合空载线路时，触头动作顺序是（）。 A) 主触头先合 B) 辅助触头先合 C) 主触头和辅助触头同时合上 D) 辅助触头不合 参考答案：B 收起解析 解析： 无 4(5.0分) 不能用于测量直流高压的仪器设备是（）。 A) 静电电压表 B) 电阻分压器 C) 电容分压器 D) 高阻微安表
参考答案：C 收起解析 解析： 无 5(5.0分) 解释电压较高、距离较长的间隙中的气体放电过程可用（）。 A) 汤逊理论 B) 流注理论 C) 巴申定律 D) 小桥理论 参考答案：B 收起解析 解析： 无 6(5.0分) 下列因素中，对电介质的tanδ影响不明显的是（）。 A) 湿度 B) 电源频率 C) 表面污秽 D) 大气压强 参考答案：D 收起解析 解析： 无 7(5.0分) 电力系统防雷接地电阻的允许范围为（）。 A) 0.5～10欧姆 B) 1～10欧姆 C) 1～20欧姆 D) 1～30欧姆 参考答案：D 收起解析 解析： 无 8(5.0分) 在超高压及特高压电网中，选择电网绝缘水平的决定性因素是（）。
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X S 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X S 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。 4、试写出估算操作过电压幅值的计算公式。 答：（1）空载变压器分闸过电压：U m I =； （2）空载线路合闸过电压：2()3m m m m U E E E =-=； （3）空载线路分闸过电压：1(1)(21)n m m U n E +=-+； （4）电弧接地过电压： 5、产生切空载变压器过电压的根本原因是什么？ 答：空载变压器相当于等效一个励磁电感，切空载变压器相当于切电感，所以在切消弧线圈、电动机、并联电抗器等电感元件时也会产生同类过电压。 6、影响合空载线路过电压的因素有哪些？ 答：影响合空载线路过电压的因素有合闸相位角θ、线路上残余电压的极性和大小、母线的出线数及断路器合闸时三相的同期性等都会影响合闸过电压的大小。 7、为什么断路器带并联电抗器电阻能限制合空载线路过电压？ 答：在超高压电网中，常用电抗器限制工频电压升高。在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。
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？D A.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？A A . 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 h = 18)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。 答∶当外施电压足够高时，一个电子从阴极出发向阳极运动，由于碰撞游离形成电子崩，则到达阳极并进入阳极的电子数为e as 个(α为一个电子在电场作用下移动单位行程所发生的碰撞游离数；s 为间隙距离)。因碰撞游离而产生的新的电子数或正离子数为(e as -1)个。这些正离子在电场作用下向阴极运动，并撞击阴极．若1个正离子撞击阴极能从阴极表面释放r 个(r 为正离子的表面游离系数)有效电子，则(e as-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，
第13章习题 13-1 试述电弧接地过电压产生的机理及限制措施。 通常情况下，电弧电流在过零点时，电弧自动熄灭；同时，由于电动力和热空气的作用，接地电弧被拉长，在几秒内能自行熄灭；但由于电弧中电流相对比较大时，弧道燃烧充分，或故障点恢复电压速度大于绝缘的恢复强度时，电弧再次重燃，这种间歇性弧光（接地）引起的电磁暂态过程会产生较高的过电压。 限制措施：中性点直接接地；中性点经小电阻接地；中性点经消弧线圈接地。 13-2 合空载线路时，为什么会出现过电压？如何限制？ 线路是由电感、电容组成，变压器本身也是感性的，合闸时根本原因是电容、电感的暂态振荡，其振荡电压叠加在稳态电压上所致。限制措施：降低工频电压升高；断路器装设并联电阻；控制合闸相位；消除线路上的残余电荷；装设避雷器。 13-3 330kV，260MVA的变压器空载励磁电流 I0为 1% I H，高压侧绕组每相对地电容 C = 5000pF。求切除空载变压器的预期最大过电压倍数。 解： 22 330 =133.39H 1%3142601% N U L S ω == ???? ，C=5000pF， 回路振荡频率为195Hz f==，因此切除空载变压器的预期最大过电压约为： m 195 1155.9142kV 50 U==，过电压倍数为3.9倍。
13-4 利用避雷器限制操作过电压时，对避雷器有什么要求？ 基本要求：（1）具有良好的伏秒特性避雷器与被保护设备之间应有合理的伏秒特性的配合，要求避雷器的伏秒特性比较平直、分散性小、避雷器伏秒特性的上限应不高于被保护设备伏秒特性的下线；（2）具有较强的绝缘自恢复能力避雷器一旦在冲击电压作用下放电，就会导致电压的突变，当冲击电压的作用结束后，工频电压继续作用在避雷器上，在避雷器中继续通过工频短路电流，它以电弧放电的形式出现，当工频短路电流第一次过零时，避雷器应具有能自行截断工频续流、恢复绝缘强度的能力，使电力系统能继续正常运行。（3）避雷器应该具有足够的通流容量。 13-5 快速暂态过电压是如何产生的？它有哪些特点？有什么危害？目前有哪些方法可以加以限制？ 在电力系统中，气体绝缘变电站中的隔离开关在分合空母线时，由于触头运动速度慢，开关本身的灭弧性能差，故触头间隙会发生多次重燃（预击穿）。这种破坏性的放电引起高频振荡而形成快速的暂态过程，所产生的阶跃电压行波通过气体绝缘变电站和与之相连的设备传播，在每个阻抗突变处产生折射和反射，使波形畸变，就引起了快速暂态过电压。 特点：频率较高，电压波形的陡度较大，过电压幅值较高。 危害：暂态地电位升高，影响GIS控制和保护设备的正常运行，