高电压习题

第二章习题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：-19-191eV1.60210CV=1.60210JiihchWW348196.6310JS,C=310m/s,15.51.60210JihW带入，得到：80nm所以能够引起光电离的光子的最大波长是80nm，不在可见光范围内，而大概在紫外线范围内。紫外线的波长范围是（10-400nm）2.2一紫外灯的主要谱线的波长是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：-19-191eV1.60210CV=1.60210J8341993106.63107.810J253.710chh19193.91.602106.2510JeWehW所以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（电子质量-30-19em=0.9110kg,1eV=1.610J）?解：212imvW302190.50.911015.61.610v2125.48610v62.3410vm/s2.4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？Q=nqsl=0.5*107*1.602*10-19*5*Stj=Q/St=0.5*107*1.602*10-19*5=4.005*10-12A/cm22.521050.135,4.5410xeee取x=2,取x=102.6一个1cm长的均匀间隙中，电子碰撞电离系数α＝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：n＝e112.7同轴圆柱电极间电场为不均匀电场，内电极表面电力线最密，场强最大；离内电极越远场强越小；外电极内表面场强最小。00r00maxrx(1)2xln22/ln(2)21/(ln)/(rlnxrrRxrrxQQEAxlllQRUEdxlrlQRClUrREUxrREEUr距离圆柱轴线距离处的电场强度为：式中：Q-在长度为的电极上的电荷A-半径、长度为的圆柱等位面面积由于内外电极间的电压为：所以长度为的电极间的电容为：将式带入式最大场强出现在内圆柱表面，值为：avmaxav)//ln()lnEURrERrdrdfRErrrr平均场强：2.820r002maxavavmaxx(1)4()44(2)21/()1/xrxrrxrQExQRrUEdxRrQRrCURrRrEURrxREEURrrEURrErrfERrdR离球心距离为处的电场强度为：内外电极间的电压为=所以极间电容为：将带入（）最大场强出现在内球表面，其值为：（）平均场强：电场利用系数2.930rC标准大气条件下，电晕起始场强：0.3E（1+）r=0.01mr=0.001m2.10解：12972.92.90.944273250.330(1)37.64/2ln89.1CccPTEmmkvcmrhUErkvr第三章3.1bb24.22d6.08d24.226.08dUE3.200r00maxrx(1)2xln22/ln(2)21/(ln)/(rlnxrrRxrrxQQEAxlllQRUEdxlrlQRClUrREUxrREEUr距离圆柱轴线距离处的电场强度为：式中：Q-在长度为的电极上的电荷A-半径、长度为的圆柱等位面面积由于内外电极间的电压为：所以长度为的电极间的电容为：将式带入式最大场强出现在内圆柱表面，值为：rrmin)3,r=R/eRUrEE，（）当为常数，且外施电压不变，改变将有一个极小值，由式3找出分母出现最大值的条件，解得：3.320r002maxavavmaxx(1)4()44(2)21/()1/xrxrrxrQExQRrUEdxRrQRrCURrRrEURrxREEURrrEURrErrfERrdR离球心距离为处的电场强度为：内外电极间的电压为=所以极间电容为：将带入（）最大场强出现在内球表面，其值为：（）平均场强：电场利用系数3.4据图3-7，或根据棒板间隙击穿场强3.35KV/cm,计算得到750kv放电距离为223.88cm取安全系数1.8，则d=1.8*223.88=402.984cm3.53.6minamin3.43.41.718/18/81.351.72.295UMVdUKUMV棒板间隙的最小击穿电压：输电线路对杆塔的最小击穿电压：000.60.6027399.8273200.969273101.327325/20/0.96920.641.13001.10.775000.80.9691.10.9690.981.11.05/291.5mwtppthkUUKKKVB1212查表得：K=Ug=500Lk查表得：m=w=0.6KK3.74411265353.3()1.1101.1350010sUUKVH第四章4.11140.4406cm6949109ln61.36103cmcrUC00管内装有直径的导杆C管内装有的导杆时，按照组合绝缘计算C4.2双层介质见5.4公式4.3nnUHL4.44s612013.2102102010slRb第五章5.1P=U2ωCtanδ5.2依据5.4组合绝缘计算5.3395*1.7=671.5KV5.4221112211221112212211221UUEEddddUUEEdddd交流电压下：直流电压下：5.53211112232221122(1)/(ln)11(lnln)11(lnln)xREUxrUrrrrrUrrrrr1,max1,max最大值在内圆柱表面(2)各层最大值均在其内圆柱的外表面EE第六章6.1破坏性和非破坏性6.2贯通性缺陷，整体受潮温度，残余电荷6.3电介质的能量损耗叫介损；tanδ仅仅与材料特性有关而与材料尺寸无关；6.4参见课本80页6.5参见课本68页6.6指标试验检测绝缘缺陷种类局限性绝缘电阻总体绝缘质量欠佳；受潮；贯穿性的导电通道；无法检测局部缺陷和老化泄漏电流电压高，能够检测兆欧表无法检测的缺陷；有升压过程，指示电压电流关系；读数可精确读取；tgδ受潮；贯穿性导电通道；绝缘内含气泡的电离；绝缘老化劣化；绝缘油老化非穿透性的绝缘缺陷；很小部分的老化劣化；个别绝缘弱点局部放电局部放电的测量，可发现局部缺陷气相色谱分析检测充油电气设备内部的故障，且可带电检测6.7造成原因是介质的极化，2.56.8液体和气体电介质，只有体积电阻41399210101024010vvvsGSdIUGKA6.9t=0时，电压按照电容分配t=∞时，电压按照电阻分配6.10直流下主要为电导损耗，而交流下主要为极化损耗。选择交流电气设备的绝缘材料：（1）选择电容器绝缘材料时，一方面要注意介电强度，一方面希望εr大，减小体积和质量；（2）组合绝缘应注意各材料εr的配合；（3）介质损耗是影响绝缘劣化和热击穿的重要因素，应注意绝缘材料εr的选择。第七章7.1试验变压器的电压通常比较高，应满足实验要求；容量方面主要由工作时间长短及负载所需电流的大小决定。式7-1、7-27.2参见书108-109页7.3U=δkUs107页7.4R、L、C电路的矢量图7.77.9根据波头、波尾表达式进行调节。第八章8.10000/1/ZLCvLC（1）波阻抗只决定导线单位长度的电感和电容，与长度无关；导线电阻与长度成正比；（2）波阻抗不消耗电磁能，电阻消耗能量为热能；（3）波阻抗有正负号，表示不同方向的流动波，而电阻则没有。8.2根据彼德逊法则，母线电压：002221400560151UZUUKVKVZnnZn8.3波的折反射8.4参见例题8-48.5参见例题8-78.6彼德逊法则计算8.7课本1348.9陡度很大第九章：9.1雷电流：规程规定，雷击于Rj≤30Ω的低接地电阻物体时，流过该物体的电流。落雷密度：每个雷暴日、每平方公里对地面落雷的次数，γ=0.07次/km2·雷电日9.2阀式避雷器：残压：流过避雷器一定幅值（5KA），一定波形（8/20μS），在阀片电阻上产生的最大压降。灭弧电压：有间隙避雷器，在续流第一次经过零值保证不再重燃的条件下，允许作用在避雷器上的最高工频电压。保护比：残压与灭弧电压之比。切断比：避雷器间隙的工频放电电压（下限）与续流过零后间隙所能承受的最大工频电压（灭弧电压）之比。工频续流：避雷器放电时，强大的冲击电流泄入大地，大电流过后，工频电流将沿原冲击电流的通道继续流过，称为工频续流。9.3MOA的优点：（1）非线性系数α小；（2）保护性能好；（3）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，易于大批生产，造价低；（6）适用于多种特殊需要。9.49.5单根避雷针的计算，参见课本9.620.443100.50.51.5100100RlSS第十章10.1输电线路防雷的基本措施是装设避雷线，有时加装避雷针和避雷器。10.2耐雷水平：雷击线路不致引起绝缘闪络的最大电流值，称为线路耐雷水平。建弧率：冲击闪络转化为工频电弧的概率。雷击跳闸率：折算为统一条件下，因雷击引起的线路跳闸次数。单位：次/（100km·40雷电日）。10.3由于35KV及以下线路绝缘很弱，35kv耐雷水平为20KA，出现此电流的概率高达60%，因而雷击避雷线反击导线的概率大大增大，装设避雷线的效果不大；而且投资占的比重较大，所以一般只在其进线端设置避雷线保护。10.42IZZ0第十一章11.1直击雷：避雷针、避雷线入侵波：避雷器、进线段11.2由于变压器和避雷器具有一段距离，变压器电压大约高2al/v.11.3参见课本178-179页11.4FZ：保护变压器GB1：限制入侵波幅值GB2：保护断路器进线段：降低雷电流幅值；降低入侵波陡度11.5高低压侧分别每相装设避雷器，避雷线接地线与变压器外壳以及低压侧中性点相连接地；不设进线段保护。11.6发电机绝缘特点：（1）旋转电机在结构和工艺上的特点，它们的冲击绝缘水平要比同电压等级的变压器低010gtg22(29.17)24.53322(23.412)15.43320.2291.250.28630.529.114.50.88bpbbdpddccchhfmmhhfmmKKKHc0c1（1）计算几何参数1）避雷线与导线的平均高度）避雷线对外侧导线的耦合系数几何耦合系数：K计及电晕，查出K）杆塔电感塔型铁塔：L（2）雷击塔顶时的分流系数（50%1a82(/2.6)/2.6(1)11.7%15.666.5%0.49%0.80.79gchgtdpcUIKARLhKKA11222jdp1a23）雷击塔顶时的耐雷水平（4）雷电流超过I的概率：p（5）绕击耐雷水平：I（6）雷电流超过I的概率：p（7）击杆率g=1/4，绕击率p，（l=0.17）（8）线路的雷击跳闸率：n=0.28(4h+b)(gp+pp)8km次/（10040雷电日）得多。（2）电机绝缘特别在导线出槽处，电场极不均匀，故在过电压作用后，会有局部的轻微损伤，使绝缘老化，可能引起击穿。（3）电机绝缘在运行中受机械振动、发热以及局部放电所产生的臭氧的侵蚀