高电压工程基础答案
《高电压工程》习题答案完整版
《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ss 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CR 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。
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 Cdt 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=，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20220C 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，001C 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感和电容，与线路的长度无关，而导线的电阻与长度成正比；2) 波阻抗说明导线周围电介质所获得的电磁能的大小，以电磁能的形式储存在周围电介质中，并不被消耗，而电阻则吸收电源能量并转变为热能消耗掉； 3) 波阻抗有正、负号，表示不同方向的流动波，而电阻则没有。
高电压工程基础习题答案
20 片，多 7 片，292cm； 14 片，182cm
5.1 5.2 5.3
94.25w 分别提高 0.53kV/cm; 1.76kV/cm 交流下：液体场强为 1.82Kv/mm，固体场强为 0.91kv/mm 直流下：液体场强为 7.69kv/mm，固体场强为 1.54kv/mm
Z 22 443.13
Z 20 Z 02 84.94 2) kc 02 0.155 8.8 因 入 口 电 容 为 变 压 器 通 过 归 算 至 首 端 的 对 地 电 容 来 代 替 ， 利 用 公 式
CT CK 得出，因而两者会有区别；入口电容的测量方法是通过测量变压器绕
绝缘电阻 吸收比
பைடு நூலகம்
泄漏电流
介损角正切 tg 局部放电 气相色谱分析
受潮、穿透性导电通道、绝缘内含气泡 无法测得非穿透性的局部 的游离，绝缘分层、脱壳，老化劣化， 损坏，很小部分绝缘的老化 绕组上附积油泥，绝缘油脏污、劣化 劣化，个别的绝缘弱点 绝缘是否存在局部缺陷 局部过热或局部放电缺陷，对慢性局部 潜在缺陷较灵敏 不易发现突发性故障
以极性液体（如蓖麻油）为例，在额定电压范围内，绝缘良好的极性液 体 tg 基本和试验电压的幅值无关； 极性液体 tg 与温度关系如下： 在低温时， 极化损耗和电导损耗都较小， 随着温度的升高， 液体的粘度减小， 偶极子转向极化增加，电导损耗也在增大，所以总的 tg 亦上升，并在 t＝t1 时 达到极大值；在 t1<t<t2 的范围内，由于分子热运动的增强妨碍了偶极子沿电场 方向的有序排列， 极化强度反而随温度的上升而减弱，由于极化损耗的减小超过 了电导损耗的增加，所以总的 tg 曲线随 t 的升高而下降，并在 t=t2 时达到极小 值；在 t>t2 以后，由于电导损耗随温度急剧上升、极化损耗不断减小而退居次 要地位，因而 tg 就随时间 t 的上升而持续增大。 极性液体 tg 与频率关系如下：
高电压工程作业参考答案
高电压工程第一次作业参考答案1、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。
2、答：下图1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，这样波前时间、和波长都从算起。
目前国际上大多数国家对于标准雷电波的波形规定是：图1 标准雷电冲击电压波形T1－波前时间T2－半峰值时间P-冲3、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。
4、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。
5、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。
高电压工程基础-第09章习题答案
第9章习题9.1 雷电流、落雷密度是怎样定义的？答：雷电流：雷击具有一定参数的物体时，流过被击物的电流与被击物之波阻抗有关，波阻抗越小，流过被击物电流愈大，当波阻抗为零时，流经被击物的电流定义为雷电流。
实际上被击物阻抗不可能为零，因此规程规定，雷电流是指雷击于电阻（等值）小于等于30欧的低接地电阻物体时，流过该物体的电流。
落雷密度：每一个雷暴日，每平方公里对地面落雷次数，γ称为地面落雷密度。
9.2 说明阀式避雷器中残压、额定（灭弧）电压、保护特性、续流的含义及定义。
答：残压：当避雷器上过电压的瞬时值达到放电间隙的冲击放电电压U时，间b隙击穿，电压波即被截断，这时避雷器呈现小电阻，它在最大允许冲击电流下的U。
压降称为残压R额定（灭弧）电压：我国有关规程规定，阀式避雷器的间隙灭弧电压，在中性点直接接地的系统中，应取设备最高运行线电压的80%，而在中性点非直接接地的系统中，取值不应低于设备最高运行线电压的100%。
保护特性：为了保证避雷器有良好的保护性能，要求间隙应有平坦的伏秒特性和较强的熄灭工频续流的能力，阀片电阻是非线性的，它在大电流（冲击电流）时呈现小电阻，以保证其上的压降（残压）足够低，而在冲击电流过后，阀片在电网的工频电压作用下呈现大电阻，以限制工频续流，有利于间隙灭弧。
续流：避雷器在雷电冲击作用下动作，冲击电压消失后，加在该避雷器上的恢复电压即系统的工频电压，它将使间隙中继续流过工频电流，称其为续流。
9.3 金属氧化物避雷器有哪些优点？答：金属氧化物避雷器优点如下：1）非线性系数α值很小；2）保护性能好；3）金属氧化物避雷器基本无续流，动作负载轻，耐重复动作能力强；4）通流容量大；5）结构简单，尺寸小，易于大批量生产，造价低；6）可适用于多种特殊需要。
9.4 试述雷击地面时，被击点电位的计算模型。
设雷电流I = l00 kA，被击点A对地的电阻R = 30Ω。
求A点的电位（雷电通道波阻抗Z0 = 300 Ω）。
高电压工程考试答案
1、简述汤逊放电理论。
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γde α＝1。
2、简述操作冲击放电电压的特点。
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。
3、试比较气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）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。
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。
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。
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。
高电压工程基础-第06章 习题答案
第6章习题6.1 试列表比较电介质的各种极化现象的性质。
极化方式现象电子式极化存在一切介质中。
（1）形成极化所需时间极短（因电子质量极小），约-1510s,故其rε不随频率变化；（2）它具有弹性，当外电场去掉后，依靠正、负电荷间的吸引力，作用中心会马上重合而呈现非极性，所以这种极化没有损耗；（3）温度对极化程度影响不大，rε具有不大的负的温度系数。
离子式极化存在离子结构中。
（1）建立极化时间短，约-1310s；（2）极化程度随温度增加略有增加，一般其rε具有正的温度系数；（3）几乎没有能量损耗。
偶极子式极化存在于极性介质中。
（1）偶极子极化是非弹性的，极化时消耗的电场能量在复原时不可能收回；（2）极化时间较长，约-10-210~10s。
极化程度与电源频率f有关，f变高，偶极子来不及转向，极化率减小；（3）随温度的增加极化程度先增加后降低。
夹层介质界面极化存在由几种不同介质组成的绝缘体或介质不均匀的绝缘中。
（1）在工频或低频时，夹层的存在使整个介质的等值电容增大，损耗也增大。
空间电荷极化介质内的正、负自由离子在电场的作用下改变分布状况时，将在电极附近形成空间电荷极化。
它是缓慢进行的，只有在低频或超低频的交变电压下，才有可能发生这种极化现象6.2 极性液体或固体极性电介质的介电常数与温度、电压频率的关系如何？为什么？答：极性液体介电常数在温度不变时，随电压频率的增大而减小，然后趋于某一个值。
当频率很低时，偶极子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。
温度过低时，由于分子间联系紧密（例如液体介质的黏度很大），分子难以转向，所以rε也变小（只有电子式极化）。
所以极性液体、固体介质的rε在低温下先随温度的升高而增加，以后当热运动变得较强烈时，rε又随温度上升而减小。
6.3固体电介质的电导和哪些因素有关，简述其原因。
答：在固体电介质上施加电压时，介质内有电流流过，并随外加电压的增加而增加，当电压很高时，电流急剧增加直至绝缘击穿。
高电压工程基础第二版课后答案唐炬
高电压工程基础第二版课后答案唐炬第2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：光电离的条件：a5hc/，计算得到：258.02x10m，而可见光的波长范围为390ne~780ma即（390~780）×10°m，故可引起氮气光电离的光子不属于可见光。
2.2一紫外灯的主要谱线的波长为253.7nm，用以照射铜电极时，问会不会引起电极表面电子发射？解：2=253.7×10?m，金属铜的逸出功为3.9eV=624×10PJ，此紫外线的光子能量为：W=hv=hc-/2=7.84×109J2624×10J故此紫外线照射铜电极时会引起电极表面电子发射。
2.3SF6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（电子的质量m。
=0.91×10-30kg,1eV=1.6×10-19J）？解：若想引起SF6气体的碰撞电离，则需要电子的动能大于其电离能，即：mv2215.6eV。
由此，我们得到电子速度应满足：v2234x106m/x。
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-5cm，问图2-3中饱和电流密度等于多少？解：由题可知此间隙每秒每立方厘米内产生的自由电子的电荷量为107x1.602x10“库伦，假设此间隙的极板面积为s，则可求得此间隙解：由题可知此间隙每秒每立方厘米内产生的自由电子的电荷量为：2.5一个lcm长的均匀场间隙中，电子碰撞电离系数a=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：根据书中公式（2-11）：n=noe。
故将题中所给数据代入后可得到n=e“，即到达阳极板的电子崩中电子数为n=e“=59874。
高电压工程基础-第02章习题答案
第2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：光电离的条件：W hc /≤λ，计算得到：88.0210λ−≤⨯m ，而可见光的波长范围为390~780nm nm 即(390~780)910−⨯m ，故可引起氮气光电离的光子不属于可见光。
2.2 一紫外灯的主要谱线的波长为253.7nm ，用以照射铜电极时，问会不会引起电极表面电子发射？解：9253.710λ−=⨯m ，金属铜的逸出功为193.9 6.2410eV J −=⨯，此紫外线的光子能量为：1919/7.8410 6.2410W h νhc λJ J −−===⨯≥⨯故此紫外线照射铜电极时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（电子的质量m e =0 .91×10-30kg ，1 eV=1.6×10-19J ）？解：若想引起SF 6气体的碰撞电离，则需要电子的动能大于其电离能，即：eV mv 6.15212≥。
由此，我们得到电子速度应满足：62.3410/νm 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？解：由题可知此间隙每秒每立方厘米内产生的自由电子的电荷量为：−=⨯⨯719010 1.60210q 库伦，假设此间隙的极板面积为S ，则可求得此间隙中的电荷量总和0=Q q Sdt ，设饱和电流密度为η，则=Q ηSt，代入数据后计算得到1228.0110/ηA cm −=⨯。
2.5 设气体中电子的平均自由行程为λ，求自由行程大干2λ和大于10λ的概率各为多少?解：根据公式：0n n =/−x λe 说明自由行程的分布规律，对于一个电子来说，λ/x e −表示自由行程大于x 的概率。
高电压工程基础-第12章习题答案
第12章 习题12-1 工频电压升高是怎样产生的？1）空载长线的电容效应：一条空载长线可以看作由无数个串联的L 、C 回路构成，在工频电压作用下，线路的总容抗一般远大于导线的感抗，因此线路各点的电压均高于线路首端电压，而且愈往线路末端电压愈高。
2）不对称短路引起的工频电压升高：当空载线路上出现单相或两相接地故障时，健全相上工频电压升高不仅由长线的电容效应所致，还有短路电流的零序分量，也会使健全相电压升高。
3）突然甩负荷引起的工频电压升高：输电线路传送重负荷时，由于某种原因，断路器跳闸，电源突然甩负荷后，将在原动机与发电机内引起一系列机电暂态过程，电源电势会暂时升高，也是造成工频电压升高的又一个原因。
12-2 某 500kV 线路，长度为 280km ，电源电抗 X S = 263.2Ω，线路正序参数：L 0 = 0.9 mH/km ，C 0 = 0.01275 μF/km ，不计损耗。
若在线路首、末端均接有电抗器 X p = 1835Ω。
求线路首、末端的工频电压升高。
若不接电抗器，再求线路首、末端工频电压升高。
解：Ω==6845.26500C L Z ()-3' 1.0642100.06rad α==⨯≈︒（1） 接电抗器时：265.6845arctan arctan 8.241835p Z X θ===︒ 线路首末段电压的传递系数：()002.19881.09897.0'cos cos 1212==-==θαθl U U K线路末端开路时的入端阻抗：()Ω-=--=1.1765'cot j l jZ Z R θα 首端对电源的电压传递系数：0057.12.26303.4633703.46337101=+--=++⨯+⨯==∙∙j j j jX jX Z jX Z jX Z jX Z E U K s p R p R p R p R 末端对电源的电压传递系数0077.1120102==K K K（2）若不接电抗器线路首端对末端的电压传递系数：()0461.1'cos 11212===l U U K α 线路末端开路的输入阻抗：()()Ω-=⨯⨯=-==99.87928006.0cot 6845.265-'cot .1.1j j l jZ I U Z R α可计算线路首端电压：()()l Z l Z X E Z Z jX E U s R R s 'cot 'cot ...1αα--=+= 线路首端对电源的电压传递系数：()()4267.1'cot 'cot 01=-=s X l Z l Z K αα线路末端对电源电动势的传递系数：4925.11201121202====∙∙∙∙∙∙K K U U E U E U K12-3 为什么避雷器灭弧电压有 100 % (110 % ) 和 80 % 之分？各适用于何种电网？1)对中性点绝缘的3kV~10kV 系统是不接地系统，单相接地时，健全相上的电压升为线电压，考虑线路的电容效应，工频电压升高约为线电压的1.1倍，因此，在选择避雷器灭弧电压时，取110 %的线电压，这时避雷器称为110%避雷器。
高电压工程复习资料参考答案
高电压工程复习资料参考答案一、填空题1、汤逊理论、流注理论2、110KV、220KV、500KV、750KV3、污秽的性质和污染程度、湿润的方式、泄漏距离、外施电压的形式4、电子式极化、离子式极化、偶极子极化、界面极化5、集中式缺陷和分布式缺陷6、雷电冲击电压和操作冲击电压7、波8、操作过电压二、单项选择题1～5 BCBCC 6～10 CDCAD三、判断题1～5 √×√××6～10 √×√√√四、分析论述题1、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。
2、答：下图1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，这样波前时间、和波长都从算起。
目前国际上大多数国家对于标准雷电波的波形规定是：图1 标准雷电冲击电压波形T1－波前时间 T2－半峰值时间 P-冲3、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。
高电压工程基础-第06章 习题答案
第6章习题6.1 试列表比较电介质的各种极化现象的性质。
极化方式现象电子式极化存在一切介质中。
（1）形成极化所需时间极短（因电子质量极小），约-1510s,故其rε不随频率变化；（2）它具有弹性，当外电场去掉后，依靠正、负电荷间的吸引力，作用中心会马上重合而呈现非极性，所以这种极化没有损耗；（3）温度对极化程度影响不大，rε具有不大的负的温度系数。
离子式极化存在离子结构中。
（1）建立极化时间短，约-1310s；（2）极化程度随温度增加略有增加，一般其rε具有正的温度系数；（3）几乎没有能量损耗。
偶极子式极化存在于极性介质中。
（1）偶极子极化是非弹性的，极化时消耗的电场能量在复原时不可能收回；（2）极化时间较长，约-10-210~10s。
极化程度与电源频率f有关，f变高，偶极子来不及转向，极化率减小；（3）随温度的增加极化程度先增加后降低。
夹层介质界面极化存在由几种不同介质组成的绝缘体或介质不均匀的绝缘中。
（1）在工频或低频时，夹层的存在使整个介质的等值电容增大，损耗也增大。
空间电荷极化介质内的正、负自由离子在电场的作用下改变分布状况时，将在电极附近形成空间电荷极化。
它是缓慢进行的，只有在低频或超低频的交变电压下，才有可能发生这种极化现象6.2 极性液体或固体极性电介质的介电常数与温度、电压频率的关系如何？为什么？答：极性液体介电常数在温度不变时，随电压频率的增大而减小，然后趋于某一个值。
当频率很低时，偶极子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。
温度过低时，由于分子间联系紧密（例如液体介质的黏度很大），分子难以转向，所以rε也变小（只有电子式极化）。
所以极性液体、固体介质的rε在低温下先随温度的升高而增加，以后当热运动变得较强烈时，rε又随温度上升而减小。
6.3固体电介质的电导和哪些因素有关，简述其原因。
答：在固体电介质上施加电压时，介质内有电流流过，并随外加电压的增加而增加，当电压很高时，电流急剧增加直至绝缘击穿。
《高电压工程基础(第2版)》第07章习题答案
第7章 习题7.1 工频高压试验中，如何选择试验变压器的额定电压和额定功率？设一试品的电容量为4000pF ，试验电压为600kV （有效值），求该试验中流过试品的电流和试验变压器的输出功率。
答：（1）试验变压器的额定电压U n 应大于试验电压U s ；根据试验电压和被试设备的电容值估算实验电流值x s s 6210f C U I π⨯⨯=则试验变压器的额定功率 n s n P I U =⨯（2）流过试品的电流0.754A I CU ω==试验变压器的输出功率2==452.4kVA P CU ω7.2 简述用静电电压表测量交流电压的有效值和峰值电压表测量交流电压峰值的基本原理。
答：（1）静电电压表测量交流电压的有效值的基本原理：加电压于两个相对的电极，两电极充上异性电荷，电极受静电机械力作用。
测量此静电力大小，或测量由静电力产生的某一极板的偏移来反映所加电压的大小。
若有一对平行板电极，间距l ，电容C ，所加电压瞬时值u ，此时电容的电场能量为2=/2W Cu电极受到作用力f 为2d 1d =d 2d W C f u l l = 若电压有效值U ，则得一个周期平均值F21d =2d C F U l对于平板电极，其电容为0=/r C S l εε则22031=N 272π10r r S u u F S l l εεε⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪⨯⨯⎝⎭⎝⎭式中, u , l , S 单位分别为kV , cm, cm 2。
()=475.6/r U l F S ε（2）峰值电压表测量交流电压峰值的基本原理：被测交流电压经整流管D 使电容充电至交流电压的峰值。
电容电压由静电电压表或微安表串联高阻R 来测量(如下图所示)。
利用电容器C 上的整流充电电压测峰值电压由于电容C 对电阻R 的放电作用，电容C 上的电压是脉动的。
微安表反映的是脉动电压的平均值U d 而不是峰值，即d d U I R =设电容电压在t =0时刻达到峰值，t =T 1时刻再次充电，该时间间隔内电容上电压u c 随时间t 的变化关系为()()c m exp /u U t RC =-波动电压的最大值为U m ，最小值为U m exp(-T 1/(RC))。
高电压工程课后答案
1.1以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;对轴密时要求不高..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;自持放电的外施电压要大于击穿电压;且不需要光照条件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气息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如图：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..2.2国家标准对雷电冲击全波;雷电冲击截波;操作冲击的波形是怎样规定的答：国家规定雷电冲击电压标准波形分为全波和截波两种;全波的波形先是很快上升到峰值;然后逐渐下降到零..截波是模拟雷电冲击波被某处放电而截断的波形;我国规定波前时间 ;允许偏差视在半峰值时间 ;允许偏差峰值允许偏差 ;截断时间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;从而可以显着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;电压增加;电晕层逐渐扩大;电晕放电所形成的空间电荷使电场与均匀电场类似;这种现象成为细线效应..3.2均匀电场中污面闪络电压比纯空气间隙的击穿电压要低;原因是什么答：①固体介质表面吸附水分形成水膜;水膜中的离子在电场中沿介质表面移动;电极附近逐渐累积电荷;使介质表面电压分布不均匀;从而使沿面闪络电压低于空气间隙的击穿电压②介质表面电阻不均匀以及介质表面有伤痕裂纹也会畸变电场的分布;使闪络电压降低;③若电极和固体介质端面间存在气隙;气隙处场强大;极易发生电离;产生的带电质点到达介质表面会畸变原电场分布;从而使闪络电压降低3.6介质材料;作用电压种类;大气环境温度等对沿面闪络电压有何影响答：介质材料：对不易吸潮的介质沿面闪络电压较高;易吸潮介质沿面闪络电压较低;烘干介质表面;可提高沿面闪络电压..在均匀电场中;工频和直流电压作用下的沿面闪络电压要低于高频和冲击电压作用下的闪络电压大气环境影响：当空气中相对湿度小于0.4是;湿度对各种固体介质的闪络电压无影响;当气体中相对湿度大于0.4;对于亲水性介质;随着湿度的增加闪络电压明显下降;对于憎水性材料由于吸湿很少;闪络电压随着湿度的增加下降不多4.6电介质的电导与金属电导有何区别答：电介质的电导主要由离子造成;电阻率在范围内;随着温度升高;电阻率下降;金属电导主要由电子造成;电阻率在范围;随着温度的升高金属的电阻率增加4.7直流和交流电场下的电介质损耗有何差别选择交流电气设备的绝缘材料一般应注意什么问题答：在直流电压作用下的介质损耗仅漏导损失;交流时有漏导损失和极化损失;仅用ρv;ρs不够;需用其他特征量来表示介质在交流电压作用下的能量损耗..在选择交流电气设备中需要考虑tanδ;若tanδ过大引起绝缘介质严重发热们甚至导致热击穿;固tanδ应尽量小4.13固体介质点击穿的特点是什么;为提高其电击穿常采取什么措施答：固体电介质电击穿特点：电压作用时间短;击穿电压高;与电场的均匀程度关系极大;与介质特性有关;在极不均匀电场中及冲击电压作用下会出现累积效应措施：①改进绝缘设计;改善电场分布②改进制造工艺;去除杂质③改善运行条件防潮防污加强散热等措施4.14固体电介质热击穿有什么特点;高压设备的绝缘材料受潮后为什么容易造成热击穿答：热击穿主要是由介质损耗的存在;固体电解质在电场中逐渐升温;导致介质电阻下降发热增大;同时刻;若发热超过散热;电介质温度不断上升至击穿..高压设备的绝缘材料受潮后;绝缘电阻降低;致使电流增大;损耗发热增大4.15绝缘材料在冲击电压作用下常常是电击穿而不是热击穿;在高频电压下常常是热击穿;为什么答：雷电冲击考验的是绝缘材料内部绝缘性;标准雷电波波尾时间在取值;不会产生热击穿;高频电压下;绝缘材料的绝缘性会降低;将承受很大的电流;且试验时间较长;产生热击穿4.16纯净液体介质的电击穿理论和气泡理论;二者差别在哪里答：电击穿理论事是液体在强场发射产生的电子在电场中被加速;与液体分子发生碰撞电离;首先是典礼开始阶段;流注发展阶段;最后是主流贯通整个间隙气泡击穿理论是由于气泡εr=1小于液体的;所以液体中的气泡承担了更高的场强;气泡现行电离;气泡中的气体温度升高;体积膨胀;进一步电离;使油分解出气体;若电离的气泡在电场中堆积成气体通道没击穿就在次通道内产生..4.19为什么油的洁净度较高时改善油间隙电场的均匀性能显着提高工频或直流的击穿电压答：由于液体击穿电压的分散性和电场的均匀程度有关;电场的不均匀程度增加时;击穿电压的分散性减小;但在品质较差的油中;固体杂质的聚集和排列时电场畸变;油电场均匀带来的好处不明显;故当油的洁净度较高时;尽量应使隙电场均匀..4.21固体绝缘材料的耐热等级用什么表示;其含义是什么答：耐热级别分别有Y;A;E;B;FM;H;200;220;250等几种;为了使绝缘材料有一个经济合理的使用寿命;才有了耐热等级的划分;即规定一个最高持续工作温度;若材料使用温度超过规定温度则劣化加速;使用温度越高;寿命越短..4.22名词解释“小桥理论”答：液体中的杂质在电场力的作用下;排列成杂质小桥;且杂质的电导较大;使泄露的电流增加;病进而使“小桥“强烈发热;使油和水局部沸腾气化;最后沿此气桥发生击穿5.1绝缘诊断技术暴扣哪些基本环节答：1传感器与测量放法：正确选用各种传感器及测量手段;检测或监测被测对象的各种特性2数据处理：对原始信息加以分析处理;提取反应被试对象运行状态最敏感有效的特征参数3根据提取的特征参数和对绝缘老化过程的知识以及运行经验;参照有关规程对绝缘运行状态进行识别;判断;即完成诊断过程。
《高电压工程基础(第2版)》试卷1
精选全文完整版（可编辑修改）《高电压工程基础》试卷-1答案一、填空题（每空1分，共20分）1．大容量、远距离2．汤逊、流注3．极性效应、分散性大4．伏秒特性曲线、50%放电电压5．改善电场均匀程度、增强去游离作用6．低7．极化8．检查性试验、耐压试验9．管型避雷器、阀型避雷器10．保证安全供电11．入口电容12．兆欧表、西林电桥二、单项选择题（每题2分，共8分）1. B2. A3. A4. D三、问答题（每题10分，共60分）1．绝缘子的污闪指什么？有什么特点？污秽等值附盐密度的含义是什么？答：户外绝缘子常会受到工业污秽或自然界盐碱、飞尘等污染。
当大气湿度很高或在毛毛雨、雾、露、雪等不利气象条件下，绝缘子表面污层被湿润，其表面电导剧增使绝缘子泄漏电流急剧增加。
其结果是绝缘子的闪络电压（污闪电压）大大降低，甚至有可能在工作电压下发生闪络。
在工作电压下发生，会造成长时间、大面积的停电。
2．电气设备的绝缘水平指什么？答：电气设备的绝缘水平是指该电气设备能承受的试验电压值，即雷电、操作、工频的一组试验电压。
3．电力系统工频电压升高的原因有哪些？研究工频电压升高有什么意义？我国对工频过电压限制要求是什么？答：原因：1）空载线路的电容效应；2）不对称接地故障；3）甩负荷 规定：首端不超过1.3，末端不超过1.4；措施：并联电抗器、良导体接地、静止补偿器。
4．输电线路防雷的四道防线指什么？反击和绕击有什么区别？哪一种更严重？ 答：(1) 防止雷直击导线。
(2) 防止雷击塔顶或避雷线后引起绝缘闪络。
(3) 防止雷击闪络后转化为稳定的工频电弧。
(4) 防止线路中断供电。
反击由雷击塔顶引起，绕击指雷绕过避雷线击中导线。
绕击耐受能力最低，产生的危害更严重。
5．操作过电压的特点是什么？系统中常见的操作过电压有哪些？操作过电压限制措施有哪些？答：常见的操作过电压有：中性点不接地系统中电弧接地过电压，空载线路合闸过电压，切除空载线路过电压以及切除空载变压器过电压等。
高电压工程基础-第05章习题答案
第5章 习题5.1 一台电容器的电容量C =1μF ，tan δ=3×10-3，求施加工频电压U =10kV （有效值）时电容器的功率损耗。
解：由题意可知，电路中的电容器的功率损耗即为介质损耗工频电压下: ω=2πf =100π所以，功率损耗为：P =U 2ωC tan δ=94.25W5.2 一充油的均匀电场间隙的距离为30mm ，极间施加工频电压300kV 。
若在极间放置一个3mm 的屏障和三个3mm 的屏障，问此时油中场强分别提高多少（油的εr =2，屏障的εr =4）？解：极间未放屏障时，油中场强E 0=U d =10kV mm ⁄（1）极间放置一个d=3mm 的屏障时，油中场强E 1=Uε1(d ε2+30−d ε1)=3002×(34+272)=10.5kV mm ⁄此时油中场强提高∆U =E 1−E 0=0.5kV mm ⁄（2）极间放置三个d=3mm 的屏障时，油中场强E 2=Uε1(3×d ε2+30−3d ε1)=3002×(3×34+212)=11.8kV mm ⁄此时油中场强提高∆U =E 1−E 0=1.8kV mm ⁄5.3变压器的油－屏障绝缘的冲击系数为1.7。
若220kV 变压器的1min 试验电压为395kV （有效值），则相应的雷电冲击试验电压应为多大？解：冲击系数β=U b50U ss =1.7，由题意可知U ss =√2×395kV则，U b50=1.7×√2×395=949.5kV5.4平行平板电容器电极间有两种电介质，界面和电极平行。
其中固体介质厚5mm ，εr =4，绝缘电阻率ρ为1016Ω·cm ；液体介质厚3mm ，εr =2，ρ=5×1015Ω·cm 。
问极间施加工频电压（有效值）10kV 和直流电压10kV 时介质中场强分别为多大？解：（1）工频电压下：固体介质中场强E 1=U ε1(d 1ε1+d 2ε2)=0.91kV/mm液体介质中场强E 2=U ε2(d 1ε1+d 2ε2)=1.82kV/mm（2）直流电压下：γ1=1ρ1=10−6s cm ⁄γ2=1ρ2=2×10−6s cm ⁄ 固体介质中场强E 1=U γ1(d 1γ1+d 2γ2)=1.538kV/mm 液体介质中场强E 2=U γ2(d 1γ1+d 2γ2)=0.769kV/mm5.5一根（有效值）的单芯铅包电力电缆，其绝缘层的内、外半径分别为8.5mm 及20mm ，求：（1）工作电压下，在绝缘层最里及最外处的场强；（2）若采用分阶绝缘：内层5mm 厚用εr =4.5的油浸纸，外层6.5mm 厚用εr =3.8的油浸纸。
电一高电压工程基础往年试卷答案
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______。
高电压工程基础-第07章习题答案
第7章 习题7.1 工频高压试验中，如何选择试验变压器的额定电压和额定功率？设一试品的电容量为4000pF ，试验电压为600kV （有效值），求该试验中流过试品的电流和试验变压器的输出功率。
答：（1）试验变压器的额定电压U n 应大于试验电压U s ；根据试验电压和被试设备的电容值估算实验电流值x s s 6210f C U I π⨯⨯=则试验变压器的额定功率 n s n P I U =⨯（2）流过试品的电流0.754A I CU ω==试验变压器的输出功率2==452.4kVA P CU ω7.2 简述用静电电压表测量交流电压的有效值和峰值电压表测量交流电压峰值的基本原理。
答：（1）静电电压表测量交流电压的有效值的基本原理：加电压于两个相对的电极，两电极充上异性电荷，电极受静电机械力作用。
测量此静电力大小，或测量由静电力产生的某一极板的偏移来反映所加电压的大小。
若有一对平行板电极，间距l ，电容C ，所加电压瞬时值u ，此时电容的电场能量为2=/2W Cu电极受到作用力f 为2d 1d =d 2d W C f u l l = 若电压有效值U ，则得一个周期平均值F21d =2d C F U l对于平板电极，其电容为0=/r C S l εε则22031=N 272π10r r S u u F S l l εεε⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪⨯⨯⎝⎭⎝⎭式中, u , l , S 单位分别为kV , cm, cm 2。
()=475.6/r U l F S ε（2）峰值电压表测量交流电压峰值的基本原理：被测交流电压经整流管D 使电容充电至交流电压的峰值。
电容电压由静电电压表或微安表串联高阻R 来测量(如下图所示)。
利用电容器C 上的整流充电电压测峰值电压由于电容C 对电阻R 的放电作用，电容C 上的电压是脉动的。
微安表反映的是脉动电压的平均值U d 而不是峰值，即d d U I R =设电容电压在t =0时刻达到峰值，t =T 1时刻再次充电，该时间间隔内电容上电压u c 随时间t 的变化关系为()()c m exp /u U t RC =-波动电压的最大值为U m ，最小值为U m exp(-T 1/(RC))。
高电压工程基础知识单选题100道及答案解析
高电压工程基础知识单选题100道及答案解析1. 以下哪种放电形式属于自持放电？（）A. 电晕放电B. 辉光放电C. 火花放电D. 汤逊放电答案：D解析：汤逊放电是自持放电的一种。
2. 均匀电场中，击穿电压与间隙距离的关系是（）A. 成正比B. 成反比C. 无关D. 平方成正比答案：A解析：在均匀电场中，击穿电压与间隙距离成正比。
3. 电介质的极化形式不包括（）A. 电子式极化B. 离子式极化C. 偶极子极化D. 电磁式极化答案：D解析：电介质的极化形式主要有电子式极化、离子式极化、偶极子极化。
4. 以下哪种因素会使液体电介质的击穿电压升高？（）A. 水分B. 杂质C. 温度升高D. 压力增大答案：D解析：压力增大能使液体电介质的击穿电压升高。
5. 衡量绝缘性能的重要指标是（）A. 电阻B. 电容C. 电导D. 介电常数答案：C解析：电导是衡量绝缘性能的重要指标。
6. 不均匀电场中，放电总是从（）开始。
A. 电场强度最大处B. 电场强度最小处C. 电极边缘D. 电极中心答案：C解析：不均匀电场中，放电通常从电极边缘开始。
7. 雷电冲击电压下，击穿通常发生在（）A. 波前B. 波尾C. 波峰D. 整个波过程答案：A解析：雷电冲击电压下，击穿多发生在波前。
8. 提高气体间隙击穿电压的有效方法是（）A. 增大间隙距离B. 减小间隙距离C. 改善电场分布D. 降低气压答案：C解析：改善电场分布是提高气体间隙击穿电压的有效方法。
9. 绝缘子的污闪过程不包括（）A. 积污B. 受潮C. 烘干D. 局部电弧发展答案：C解析：绝缘子污闪过程包括积污、受潮、局部电弧发展。
10. 以下哪种电介质的相对介电常数最大？（）A. 真空B. 空气C. 云母D. 陶瓷答案：C解析：云母的相对介电常数较大。
11. 冲击系数是指（）A. 冲击电压与工频电压之比B. 工频电压与冲击电压之比C. 冲击电流与工频电流之比D. 工频电流与冲击电流之比答案：A解析：冲击系数是冲击电压与工频电压之比。