高电压技术(周泽存)课后作业与解答

第二章习题和解答_高电压技术第二章气体介质的电气强度一、选择题1)SF6气体具有较高绝缘强度的主要原因之一是______。

A．无色无味性B．不燃性C．无腐蚀性D．电负性2)冲击系数是______放电电压与静态放电电压之比。

A．25%B．50%C．75%D．100%3)在高气压下，气隙的击穿电压和电极表面______有很大关系A．粗糙度B．面积C．电场分布D．形状4)雷电流具有冲击波形的特点：______。

A．缓慢上升，平缓下降B．缓慢上升，快速下降C．迅速上升，平缓下降D．迅速上升，快速下降5)在极不均匀电场中，正极性击穿电压比负极性击穿电压______。

A.．小B．大C．相等D．不确定二、填空题6)我国国家标准规定的标准操作冲击波形成______s 。

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。

8)下行的负极性雷通常可分为3个主要阶段：、、。

9)调整电场的方法：______电极曲率半径、改善电极边缘、使电极具有最佳外形三、计算问答题10)保护设备与被保护设备的伏秒特性应如何配合？为什么？11)某1000kV工频试验变压器，套管顶部为球形电极，球心距离四周墙壁均约5m，问球电极直径至少要多大才能保证在标准参考大气条件下，当变压器升压到1000kV额定电压时，球电极不发生电晕放电？12)一些卤族元素化合物（如SF6）具有高电气强度的原因是什么？第二章气体介质的电气强度一、选择题1、D2、B3、A4、C5、A二、填空题6、250/25007、空间电荷8、先导、主放电、余光9、增大三、计算问答题10、保护设备的伏秒特性应始终低于被保护设备的伏秒特性。

这样，当有一过电压作用于两设备时，总是保护设备先击穿，进而限制了过电压幅值，保护了被保护设备11、此球形电极与四周墙壁大致等距离，可按照上述的同心球电极结构来考虑。

变压器的球电极为同心球的内电极，四周墙壁为同心球的外电极。

1《高电压技术》习题解答第一章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：1.1.碰撞游离方式碰撞游离方式碰撞游离方式 在这种方式下，游离能为与中性原子在这种方式下，游离能为与中性原子在这种方式下，游离能为与中性原子((分子分子))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正、负带电粒子都有可能与中性原子((分子分子))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复合是正、负带电质点相互结合后成为中性原子((分子分子))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。

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？DA.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？AA . 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 h18)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。

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泄义答：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、保护装苣特性及设备的绝缘特性， 最终确建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，确能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：任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左绝缘子串的片数，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需器的保护水平为基础确左的。

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髙引起的工频过电压 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：电源的等值电抗凡可以加剧电容效应，相当于把线路拉长。

电源容疑愈小，电源的等值电抗凡愈大，空载 线路末端电压升髙也愈大。

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：在超髙压电网中，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。

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 。

4)A ．自持放电B ．非自持放电C ．电弧放电D ．均匀场中放电C 。

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 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？ DA. 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 Cmg / cm 2。

A. ≤0.03B.>0.03~0.06C.>0.06~0.10D.>0.10~0.258)以下哪种材料具有憎水性？ AA. 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 t 020 C，压力 b 0101.3 kPa ，绝对湿度h 011g / m 318)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。

高电压技术课堂作业第一章P11，1-1 解答： 电介质极化种类及比较极化种类 产生场合 所需时间 能量损耗 产生原因 电子式极化任何电介质 10－15s 无 束缚电子运动轨道偏移 离子式极化离子式电介质 10－13s 几乎没有 离子的相对偏移 转向极化极性电介质 10－10s ～10－2s 有 偶极子的定向排列 空间电荷极化 多层介质交界面 10－2s ～数分钟有 自由电荷的移动 在外电场的作用下，介质原子中的电子运动轨道将相对于原子核发生弹性位移，此为电子式极化或电子位移极化。

离子式结构化合物，出现外电场后，正负离子将发生方向相反的偏移，使平均偶极距不再为零，电介质对外呈现出极性，这种由离子的位移造成的极化称为离子式极化。

极性化合物的每个极性分子都是一个偶极子，在电场作用下，原先排列杂乱的偶极子将沿电场方向转动，整个电介质的偶极矩不再为零，对外呈现出极性，这种由偶极子转向造成的极化称为偶极子式极化。

在电场作用下，带电质点在电介质中移动时，可能被晶格缺陷捕获或在两层介质的界面上堆积，造成电荷在介质空间中新的分布，从而产生电矩，这就是空间电荷极化。

1-6解答：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：1、画出电介质的等效电路（非简化的）及其向量图，说明电路中各元件的含义，指出介质损失角。

图1－4－2中，lk R 为泄漏电阻；lk I 为泄漏电流；g C 为介质真空和无损极化所形成的电容；g I 为流过g C 的电流；p C 为有损极化所引起的电容；p R 为有损极化所形成的等效电阻；p I 为流过p p C R －支路的电流，可以分为有功分量pr I 和无功分量pc I 。

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- C．热游离3)电晕放电是一种。

A--A．自持放电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--C.热游离5)以下哪个不是发生污闪最危险的气象条件？D-D.大雨6)以下哪种材料具有憎水性？A--A.硅橡胶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？１）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。

２）数量级不同：电介质的γ小，泄漏电流小；金属电导的电流很大。

３）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α过程，电子总数增至eαd 个。

假设每次电离撞出一个正离子，故电极空间共有（eαd －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（eαd －1）个正离子在到达阴极表面时可撞出γ（eαd －1）个新电子，则( eαd -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αd电子，则放电达到自持放电。

高电压技术周泽存课后作业引言高电压技术是电力系统工程中的重要组成部分，涉及到高压电力设备的设计、运行和维护。

本文将针对高电压技术进行探讨，分析其原理、应用和挑战，并探讨周泽存课后作业的相关问题。

高电压技术原理高电压技术涉及到电力系统中的高电压设备和电力传输线路。

其原理主要包括两个方面：1.绝缘：高电压设备需要具备良好的绝缘性能，以防止电气设备的损坏和人身安全事故的发生。

此外，绝缘也可以减小电力传输线路中的电流损耗。

2.放电：高电压设备在运行过程中可能会发生放电现象，这是由于电力系统中的电荷分布不均匀导致的。

放电会引起能量的损耗和电压波动，因此需要采取措施来避免或控制放电。

高电压技术应用高电压技术广泛应用于电力系统工程中的各个领域，包括：1.输电线路：高电压传输线路可以减小电流损耗，提供更高的电力传输效率。

例如，特高压输电线路可以实现远距离的电力传输。

2.变电站：变电站用于将输电线路中的高电压转换为低电压，以供终端用户使用。

变电站中的高电压设备和组件需要具备良好的绝缘性能和放电控制能力。

3.测试与检测：高电压技术在电力设备的测试和检测中起到重要的作用。

例如，高电压绝缘测试可以评估绝缘性能，高电压放电测试可以检测设备中的放电问题。

高电压技术挑战高电压技术存在一些挑战，需要克服才能确保电力系统的正常运行和安全性：1.安全性问题：高电压设备运行过程中的放电问题可能导致安全事故的发生。

因此，需要采取措施来控制放电，并确保绝缘性能。

2.维护难度：高电压设备通常体积庞大且复杂，维护难度较高。

定期的维护和检修工作是必不可少的，以确保设备的正常运行和寿命。

3.资源消耗：构建和维护高电压设备需要大量的物质和人力资源投入。

此外，高电压传输线路可能需要大面积的土地来布置。

周泽存课后作业问题一请简述高电压技术的原理和应用。

回答：高电压技术的原理主要包括绝缘和放电。

绝缘是为了保证高压设备的安全运行和减小电力传输损耗，而放电是为了避免或控制高压设备的放电现象。

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 eα个。

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

eα-1)=1或γd1-3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。

高电压技术第四版答案【篇一：高电压技术(周泽存)课后作业与解答】t>p11，1-1 解答：电介质极化种类及比较在外电场的作用下，介质原子中的电子运动轨道将相对于原子核发生弹性位移，此为电子式极化或电子位移极化。

离子式结构化合物，出现外电场后，正负离子将发生方向相反的偏移，使平均偶极距不再为零，此为离子位移极化。

极性化合物的每个极性分子都是一个偶极子，在电场作用下，原先排列杂乱的偶极子将沿电场方向转动，显示出极性，这称为偶极子极化。

在电场作用下，带电质点在电介质中移动时，可能被晶格缺陷捕获或在两层介质的界面上堆积，造成电荷在介质空间中新的分布，从而产生电矩，这就是空间电荷极化。

1-6解答：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：1、画出电介质的等效电路（非简化的）及其向量图，说明电路中各元件的含义，指出介质损失角。

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?，称为介质损耗角。

介质损耗角简称介损角?，为电介质电流的相角领先电压相角的余角，功率因素角?的余角，其正切tg?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。