高电压习题答案

第一章一、选择题1、B2、C3、A4、C5、B6、D7、C8、A二、填空题9、答案：辉光放电、电晕放电、刷状放电、火花放电、电弧放电10、极小（最低）11、提高12、光电离13、棒－棒14、扩散15、改善(电极附近)电场分布16、固体介质17、101.318、低19、NaCl20、增加三、计算问答题21、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eas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(eas-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(eas-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(eas-1)=1。22、（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。电子崩中的正离子逐渐向棒极运动而消失于棒极，但由于其运动速度较慢，所以在棒极附近总是存在着正空间电荷。结果在棒极附近出现了比较集中的正空间电荷，而在其后则是非常分散的负空间电荷。负空间电荷由于浓度小，对外电场的影响不大，而正空间电荷将使电场畸变。棒极附近的电场得到增强，因而自持放电条件易于得到满足、易于转入流柱而形成电晕放电。23、（1）电场分布情况和作用电压波形的影响（2）电介质材料的影响（3）气体条件的影响（4）雨水的影响24、查《高电压工程》52页图2-24曲线4可知，距离为4m的棒-极间隙，其标准参考大气条件下的正极性50%操作冲击击穿电压标准50U=1300kV查《高电压工程》65页图3-2可得空气绝对湿度3/20mgh。从而,21/h再由图3-1求得参数1.1K。求得参数KLUgb1500=1300/（500×4×0.95×1.1）=0.62，于是由图3-3得指数34.0Wm。空气密度校正因数9827.095.034.01mK湿度校正因数033.11.134.02WKK所以在这种大气条件下，距离为4m的棒-极间隙的正极性50%操作冲击击穿电压为kVKKU1320033.19827.01300U215050标准夏25、查《高电压工程》附录A中的表A-2，亦即GB311.1-1997的规定可知，35kV母线支柱绝缘子的1min干工频耐受电压应为100kV，则可算出制造厂在平原地区进行出厂1min干工频耐受电压试验时，其耐受电压U应为kVHUUKUa1541045001.1100101.14400第二章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。按题意须保证点要求升压到1000kV（有效值）时，球电极表面最大场强maxE小于球电极的电晕起始场强0E，即保证)/11(24)(rrRrRU将U=1414V峰值，R=500cm，1代入此不等式，算得r=60cm时球电极表面最大场强maxE=26.7kV/cm，小于同心球内电极的电晕起始场强0E=27.1kV/cm。球电极的起始电晕电压cU=1012kV＞1000kV。因此，在这种距离四周墙壁仅5m的空间尺寸下，球电极的直径应达120cm才能保证当变压器升压到1000kV额定电压时球电极不发生电晕放电。12、（1）由于含有卤族元素，这些气体具有很强的电负性，气体分子容易和电子结合成为负离子，从而削弱了电子的碰撞电离能力，同时又加强了复合过程。（2）这些气体的分子量都比较大，分子直径较大，使得电子在其中的自由行程缩短，不易积聚能量，从而减少了碰撞电离的能力。（3）电子在和这些气体的分子相遇时，还易引起分子发生极化等过程，增加能量损失，从而减弱碰撞电离的能力。第三章液体和固体介质的电气特性一、选择题1、A,B,C,D,E,FIH,G2、BE二、填空题3、能在其中建立静电场的物质非极性（弱极性）电介质偶极性电介质离子性电介质4、电子位移极化离子位移极化转向极化介质界面极化空间电荷极化5、CRII/tan交流下的介质损耗6、杂质温度电压作用时间电场均匀程度压力7、电击穿热击穿电化学击穿8、气体油纸气体电介质的相对介电常数接近1，极化率极小，气体电介质的损耗就是电导损耗，当电场强度小于使气体分子电离所需要值时，气体介质损耗很小，所以标准电容器采用气体绝缘。而电力电容器采用油纸绝缘是因为油纸绝缘具有优良的电气性能，干纸和纯油组合后，油填充了纸中薄弱点的空气隙，纸在油中又起了屏障作用，使总体的耐电强度提高很多。9、差别很大差别很小冲击击穿电压作用时间太短，杂质来不及形成桥10、不均匀场强处扰动大，杂质不易形成桥11、1温度介质经受热作用时间12、减小先增加后减小13、电子碰撞电离理论气泡击穿理论14、电压作用时间电场均匀程度温度累积效应受潮程度三、计算问答题15、答：因为直流电压作用下的介质损失仅有漏导损失，而交流作用下的介质损失不仅有漏导损失还有极化损失。所以在直流电压下，更容易测量出泄漏电流。第四章电气设备绝缘预防性试验一、选择题1、ADEGBCFH二、填空题2、逻辑诊断模糊诊断统计诊断3、较高较慢较低较快4、微安表直读法光电法光电法安全，可靠，准确度高5、绝缘油的气相色谱分析超声波探测法脉冲电流法6、视在放电量三电容模型里总电容上的放电量7、串联法并联法并联法防止试样上很大的放电电流通过阻抗Z8、直流交流雷电过电压操作冲击波三、计算问答题9、答：正接法一般应用于实验室内的测试材料及小设备，实现样品的对地绝缘。实际上，绝大多数电气设备的金属外壳是直接放在接地底座上的，换句话说，就是试品的一极是固定接地的，这时就要用反接法。10、（过程略）)/(bgbrCCCqq第五章绝缘的高压试验一、选择题1、ABCD2、ABC3、A4、B5、B6、ACD7、ABC8、ABCD二、填空题9、高电压试验变压器10、nsnUIP11、使几台变压器高压绕组的电压相叠加12、2)1(nnW3～413、%101.0202)1n2nWW（＝装试14、稳态性的电压升高瞬态性的电压升高15、冲击电压发生器产生长波前操作波时效率低，而且火花间隙中容易出现熄弧现象16、被试品施加正、负极性冲击全波试验电压各15次，相邻两次冲击时间间隔应不小于1min17、吸收功率极小；外界电场对表的影响严重，不宜用于有风的环境。28、电容器并联充电，串联放电29、]/(/[22121CCCCLR20、研究雷闪电流对绝缘材料和结构以及防雷装置的热能或电动力的破坏作用。21、分流器和罗戈夫斯基线圈22、球隙法，分压器－峰值电压表法，分压器－示波器法，光电测量法。23、球面的尘污和球隙间空气游离不充分。24、电阻分压器、电容分压器、串联阻容分压器、微分积分系统25、屏蔽环三、计算问答题26、解：幅值误差9912.0]180/)1010001045014.32[(1180/)[(1212621eCRA相角误差82.11)6/arctan(1eCR热耗的功率值WRUP2500104/)10100(/623227、由于气体介质基本上无损耗，接近于理想介质，所以由它构成的电容器的电容量不受作用电压的影响，准确而稳定。这种电容器有良好的屏蔽，有无晕的电极，电容值不受周围环境的影响。28、国际电工委员会规定1I不低于0.5mA。一般1I选择在0.5mA～2mA之间。29、根据《规程》，35kV电力变压器的试验电压为因为电力变压器的绝缘性能基本上不受周围大气条件的影响，所以保护球隙的实际放电电压应为若取也就是说，球隙的实际放电电压等于106.9kV(最大值）。因为球隙的放电电压与最大值）,kV(9.10627205.105.10sUUsUU)15.1~05.1(0)kV(72%8585sU球极直径和球隙距离之间关系是在标准大气状态下得到的，所以应当把实际放电电压换算到标准大气状态下的放电电压U0即查球隙的工频放电电压表，若选取球极直径为10cm，则球隙距离为4cm时，在标准大气状态下的放电电压为105kV(最大值）。而在试验大气状态下的放电电压为30、试验变压器高压侧电流和额定容量都主要取决于被试品的电容。31、利用气体放电测量交流高电压，例如静电电压表；利用静电力测量交流高电压，例如静电电压表；利用整流电容电流测量交流高电压，例如峰值电压表；利用整流充电电压测量交流高电压，例如峰值电压表。32、因为对地杂散电容引起容易高频振荡，产生冲击过电压。33、解：sCCCCRRTfdf2.1)/()(24.32121sCCRRTtdt50))((693.021nFC201nFC22解得Rf＝103ΩRt=3179.5Ω34、第一类：电流从零值以较短的时间上升到峰值，然后以近似指数规律或强阻尼正弦波形下降到零。第二类冲击电流波形近似为方波。35、第一类波形，中国和IEC标准规定了4种该类冲击波，即1μs/20μs，4μs/10μs,8μs/20μs和30μs/80μs冲击电流波。第二类规定的冲击电流波形峰值持续时间规定为500μs，1000μs，2000μs，或者2000μs与3200μs之间。36、由一组高压大电容量的电容器，先通过直流高压并联充电，充电时间为几十秒到几分；然后通过触发球隙的击穿，并联地对试品放电，从而在试品上流过冲击大电流。37、球隙的冲击放电电压是有分散性的，球隙的50％放电电压是指在此电压作用下，相应的球间隙距离的放电概率为50％38、标准规定：对于认可的冲击电压测量系统，在测量波前时间为Tf的雷电标准冲击电压时，它的过冲β和部分阶跃响应时间Tα与Tf的比值，应处在图9-13中的剖面线所划的范围以内。测量波前截断波时，除了要满足这一要求外，还规定了实验阶跃响应时间TN和部分响应时间Tα应满足另一附加要求。即cNcTTTT03.003.0。当考虑测量雷电冲击电压时，要求它的部分响应时间nsT30，而且实验响应时间nsTN15。当考虑测量雷电冲击电压波前截波时，要求nsT20，而nsTN10。39、测量用的射频同轴电缆外皮中通过的瞬态电流引起的干扰，间隙放电时产生的空间电磁辐射，仪器电源线引入的干扰)(96.20010232kVAfCUP)(10024.54001040005021024123AfCUI，最大值）kV(2.1061053001050289.0'0U最大值）,kV(7.1059.1061050289.0272730U40、改善接地回线；实验室采用全屏蔽；专为应用于高压测试中的通用数