高电压工程基础-第09章习题答案
《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。
高压电答案6和9章
第九章操作过电压与绝缘配合9-2空载线路合闸过电压产生的原因和影响因素是什么？答：产生的原因是合闸过程中电流无法突变，电路产生非周期分量，引起衰减性振荡，当时间达到某一值时，电压达到最大值，产生合闸过电压。
影响因素一是合闸相位，二是线路损耗，三是线路上残压的变化。
9-7试分析在电弧接地引起的过电压中，若电弧不是在工频电流过零时熄灭，而是在高频振荡电流过零时熄灭，过电压发展情况如何？答：如果在高频电流分量过零时电弧不熄灭，则故障点的电弧将持续燃烧半个工频周期(2T)，直到工频电流分量过零时才熄灭(t 2瞬间)，由于工频电流分量c I ∙与A U ∙的相位差为90。
，t 2正好是u A ＝－U Φ的瞬间。
以后发生的隔半个工频周期的熄弧与再隔半个周期的电弧重燃，其过渡过程与上面完全重复，且过电压的幅值也与之相同。
9-8试述消除断续电弧接地过电压的途径。
答：为了消除电弧接地过电压，最根本的途径是消除间歇性电弧。
若中性点接地，一旦发生单相接地，接地点将流过很大的短路电流，断路器将跳闸，从而彻底消除电弧接地过电压。
目前110kV 及以上电网大多采用中性点直接接地的运行方式，而35kV 及以下电压等级的配电网采用中性点经消弧线圈接地的运行方式。
9-9试说明绝缘配合的重要性，实际应用中是如何考虑绝缘配合的？答：绝缘的击穿是造成停电的主要原因之一，因此电力系统运行的可靠性，在很大程度上决定于设备的绝缘水平和工作状况，因此有必要考虑绝缘配合。
实际应用中绝缘配合的考虑：（1）考虑到设备在运行时要承受运行电压、工频过电压及操作过电压，对电气设备绝缘规定了短时工频试验电压，对外绝缘还规定了干状态和湿状态下的工频放电电压；（2）考虑到在长期工作电压和工频过电压作用下内绝缘的老化和外绝缘的抗污秽性能，规定了设备的长时间工频试验电压；（3）考虑到雷电过电压对绝缘的作用，规定了雷电冲击试验电压等。
9-10试确定220kV 线路杆塔的空气间隙距离和每串绝缘子的片数，假定该线路在非污秽地区。
第九、第十章习题和解答_高电压技术
第九章 内部过电压第十章 电力系统绝缘配合一、选择题1) 空载线路合闸的时候，可能产生的最大过电压为______。
A ．1.5m EB ．2m EC ．3m E D.4m E2) 在110kV ～220kV 系统中，为绝缘配合许可的相对地操作过电压的倍数为______。
A ．4.0倍B ．3.5倍C ．3.0倍 D2.75倍3) 空载线路合闸过电压的影响因素有______。
A ．合闸相位B ．线路损耗C ．线路上残压的变化D ．单相自动重合闸4) 以下属于操作过电压的是______。
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 ．铁磁谐振过电压二、填空题5) 在中性点非直接接地系统中，主要的操作过电压是______。
6) 对于220kV 及以下系统，通常设备的绝缘结构设计允许承受可能出现的______倍的操作过电压。
7) 三相断路器合闸时总存在一定程度的不同期，而这将加大过电压幅值，因而在超高压系统中多采用______。
8) 要想避免切空线过电压，最根本的措施就是要______。
9) 目前切空变过电压的主要限制措施是采用______。
10) 工频耐受电压的确定，通常是通过比较______和______的等值工频耐受电压来完成的。
11) 在污秽地区或操作过电压被限制到较低数值的情况下，线路绝缘水平主要由______来决定。
12) 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l00kV 、电流为10A 时切断，则变压器上可能承受的最高电压为______。
三、计算问答题13) 简述电力系统中操作过电压的种类及其产生过程。
14) 试说明电力系统中限制操作过电压的措施。
15) 为什么在断路器的主触头上并联电阻有利于限制切除空载长线时的过电压？16) 简述绝缘配合的原则和基本方法。
第九章内部过电压第十章电力系统绝缘配合一、选择题1、C2、C3、ABCD4、B二、填空题5、弧光接地过电压6、3～47、单相重合闸8、改进断路器的灭弧性能9、采用阀型避雷器10、雷击冲击耐受电压和操作冲击耐受电压11、最大工作电压100kV12、2三、计算问答题13、（1）空载线路合闸过电压：包括正常空载线路合闸过电压和重合闸过电压（2）切除空载线路过电压（3）切除空载变压器过电压（4）操作过电压的限制措施14、（1）利用断路器并联电阻限制分合闸过电压：1、利用并联电阻限制合空线过电压2、利用并联电阻限制切空线过电压（2）利用避雷器限制操作过电压15、如图所示，切除空载长线时，主触头S1首先断开，而电阻R和辅助触头S2并未开断，因此线路上的残余电荷通过电阻R释放，电阻R能掏振荡，这时主触头两端的电压仅为R上的压降。
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。
高电压技术课后题答案详解
高电压技术课后题答案详解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：
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第一章作业■ 解释下列术语(1)气体屮的自持放电；(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，即使除左•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：能引起电了崩并最终导致间隙击穿的电了称为有效电子，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而最短距离，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°J■1-2汤逊理论与流注理论对气体放电过程和口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：汤逊理论认为电了碰撞电离是气体放电的主要原因，二次电子来源于正离了撞击阴极使阴极表面逸出电子，逸岀电了是维持气休放电的必雯条件。
所逸出的电子能否接替起始电子的作川是自持放电的判据。
流汴理论认为形成流注的必要条件是电了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。
汤逊理论的适川范围是短间隙、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。
在一极间距离为1cm的均匀电场电场气隙屮，电子碰撞电离系数a =11cm-1o 今有一初始电子从阴极表而出发，求到达阳极的电子崩中的电子数冃。
解：到达阳极的电子崩屮的电子数忖为n(l— e(xd =e}M =59874答：到达阳极的电子崩屮的电子数冃为59874个。
1・5近似估算标准大气条件卜•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(03、£ =30/7^ l + -y= =30xlxlx I 后丿对半径为1mm的导线( 03 'E =30xlxlx 1+• ‘ •=5&5(kV/cm)答：半径1cm导线起晕场强为39kV/cm,半径1mm Y线起晕场强为58.5kV/cm1-10简述绝缘污闪的发展机理和防止对策。
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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。
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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。
高电压工程第二版答案,林福昌
高电压工程第二版答案,林福昌-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII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。
《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 eα-1)=1或γde 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。
高电压工程第二版答案1到11章
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。
高电压技术____课后答案
第二章长线路中的暂态过程1、波阻抗与集中参数电阻有什么不同？答：线路波阻抗Z与数值相等的集中参数电阻相当，但在物理含义上是不同的，电阻要消耗能量，而波阻抗并不消耗能量，它反映了单位时间内导线获得电磁能量的大小。
2、冲击电晕对波过程有什么影响？为什么？答：冲击电晕增大导线有效半径，耦合系数得到增大；冲击电晕增大导线单位长度的对地电容C0，而不影响单位长度导线电感的大小，所以波阻抗减小（自波变，互波不变），波速减小；冲击电晕减小波的陡度、降低波的幅值特性，有利于防雷保护。
而采用分裂导线冲击电晕将减弱。
3、行波传到线路开路的末端时，末端电压如何变化？为什么？答：行波传到线路开路的末端时，即电压波为正的全反射，电流发生负的全反射，使末端的电压升高为入射电压的2倍。
从能量的角度解释，由于末端开路时，末端电流为零，入射波的全部能量转变为电场能量的缘故。
4、行波传到线路末端对地接有匹配电阻时，末端电压如何变化？为什么？答：线路末端接电阻R，且R=Z1时，反射电压为零，折射电压等于入射电压。
表明波到线路末端不发生反射，行波传到末端时全部能量都消耗在电阻R上了，这种情况称为阻抗匹配。
在进行高压测量时，在电缆末端接一匹配电阻，其值等于电缆波阻抗，就可以消除波传到电缆末端时的折、反射情况，从而正确的测量到来波的波形和幅值。
5、使用彼德逊法则的先决条件是什么？答：（1）波沿分布参数的线路射入；（2）波在该节点只有一次折、反射过程。
6、为什么一般采用并联电容、而不是串联电感的方法来降低来波陡度？答：都可以减少过电压波的波前陡度和降低极短过电压波的幅值，但是由于波刚传到电感时发生的正反射会使电感首端电压抬高，危及电感首端绝缘，所以一般采用并联电容、而不是串联电感的方法来降低来波陡度。
但有时也会利用串联电感来改善接前面的避雷器放电特性。
7、波产生损耗的因素：导线电阻引起损耗；导线对地电导引起损耗；大地电阻损耗；导线发生电晕引起损耗。
高电压技术答案
目录第十四章电力系统绝缘配合 (2)第十三章内部过电压 (2)第十二章发电厂和变电站的防雷保护 (3)第十一章输电线路防雷 (4)第十章变压器绕组中的波过程 (5)第九章输电线路的波阻抗 (5)第八章雷电过电压 (6)第十四章 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。
第十三章 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。
高电压技术第9章
合闸过电压的限制、降低措施主要有: (一)装设并联合闸电阻——最有效的措施
图9-3 带并联电阻断路器 如图9-3所示，这时应先合辅助触头2、后合主触头1。
高电压技术第9章
整个合闸过程的两个阶段对阻值的要求是不 同的：在合辅助触头2的第一阶段，R对振荡起阻 尼作用，使过渡过程中的过电压最大值有所降 低，R越大、阻尼作用越大、过电压就越小，所 以希望选用较大的阻值；大约经过8～15ms，开 始合闸的第二阶段，主触头1闭合，将R短接，使 线路直接与电源相连，完成合闸操作。
图9-3 带并联电阻断路器 1—主触头 2—辅助触头 R—并联电阻
高电压技术第9章
小结
➢产生原理
o 原理 o 优点 o 缺点
➢影响因素和降压措施
o 影响过电压的最大值的因素（4点） o 消除或降低操作过电压采取的措施
高电压技术第9章
（本节完）
9.2 空载线路合闸过电压
电力系统中，空载线路合闸过电压也是一种常 见的操作过电压。通常分为两种情况，即正常操作 和自动重合闸。由于初始条件的差别，重合闸过电 压的情况更为严重。近年来由 于采用了种种措施 （如采用不重燃断路器、改进变压器铁芯材料等） 限制或降低了其他幅值更高的操作过电压，空载线 路合闸过电压的问题就显得更加突出。
安装在线路首端和末端(线路断路器的线路侧)的ZnO或 磁吹避雷器，均能对这种过电压进行限制，如果采用的是 现代ZnO避雷器，就有可能将这种过电压的倍数限制到 1.5～1.6。
高电压技术第9章
小结
➢发展过程
o 正常合闸的情况 o 自动重合闸的情况
➢影响因素和降压措施
o 合闸相位 o 线路损耗 o 线路残余电压的变化
高电压技术第9章
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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）。
答：雷电主放电过程相当于一个电流源I沿着波阻抗
Z向雷击物体传播过程。
等效电路为：
Z
可得：0
A
30030
=100=2727kV
30030
Z Z
U I
Z Z
⨯
=⨯
++
9.5 某原油罐直径为l0m，高出地面10m，若采用单根避雷针保护，且要求避雷针与罐距离不得少于5m，试计算该避雷针的高度。
解：单根避雷针的保护范围为：
（1）当被保护物高度大（等）于避雷针二分之一的高度(h x≥h/2)时：r x=(h-h x)p h；（2）当保护物高度小于避雷针二分之一的高度(h x<h/2)时：r x=(1.5h-2h x)p h
其中，p h为高度修正系数，当h≤30m时，p h=1；当30m<h≤120m时，p h=5.5/h。
根据题意，避雷针若能够保护油罐则要求，在10m高度处，保护半径r x至少等于15m。
假设油罐高度大(等)于h/2，即h≤20m，用第一种情况的公式，满足条件的避雷针高度超过25m ，与假设矛盾，故舍掉这种情况。
假设油罐高度小于h/2，即h>20m，用第二种情况的公式，可计算得到避雷针高度约为23m。
9.6 某220kV变电所，土壤电阻率为3×102Ω·m，变电所面积为100×100 m2，试估算该变电所接地网工频接地电阻。
解：该变电所接地网工频接地电阻：Ω
=
⨯
⨯
⨯
=
=5.1
100
100
10
3
5.0
5.02
S
R
ρ。