高电压绝缘技术课后题答案

第一章1.计算同轴圆柱电极的不均匀系数f，其中内导体外直径为100mm，外壳的内直径为320mm。解：dRr,avUEd,maxlnUERrrmaxlnavdErfrdEr其中R=160mm，r=50mm。代入上式可得f=1.892，所以此时电场是稍不均匀的。2.离地高度10m处悬挂单根直径3cm导线，导线上施加有效值63.5kV工频交流电压，请计算导线表面最大场强。若将该导线更换为水平布置的双分裂导线，两导线总截面积保持与单根导线一致，线间距离30cm，请重新计算导线表面最大场强。解：1)：等效成圆柱—板电极：由课本P9页可查的公式为max0.9lnUErdrr，其中U=63.5kV，d=10m，r=1.5cm。代入上式可得：max5.858/EkVcm。2）由题意可知：2212rr，可得：11.060.01062rrcmm，两导线相邻S=30cm=0.3m,10.01060.03530.3rS对于二分裂导线，由课本P9页可查得公式。所以2112max211(122)(2)lnrrUSSEHrrS，其中H=10m,max5.450/EkVcm3.总结常用调整电场强度的措施。解：1）、改变电极形状①增大电极曲率半径；②改善电极边缘；③使电极具有最佳外形；2）、改善电极间电容分布①加屏蔽环；②增设中间电极；3）、利用其他措施调整电场①采用不同的电介质；②利用电阻压降；③利用外施电压强制电压分布；第二章1、解：由题意：212eeimveV，因此：196221.61021.562.7510/ieeeVvmsmn,,57.6nmichveVv所以。水蒸气的电离电位为12.7eV。97.712.7hcnm可见光的波长范围在400-750nm，不在可见光的范围。2、解：1942232212.51.6103()12.5,,9.661810()2331.3810iiiwwOeVwKTTKK气体的绝对温度需要达到96618K。3、解：由/0()nne知100220023300344000:(1)63.2%2:()23.3%23:()8.6%34:()3.1%nnennneennneennneen4、解：对于带电粒子有：-6326321313=10cm/,10(10).1(.)dNsNscmscmdt，即31(.)scm内减少一对离子，即离子的平均寿命为1S。5、解：由于电流QIt，可知197112110211.610105810/=2J=1.610/cmIQeNJAcmststsJA考虑到正负离子，所以6、解：由题意知：电场强度不变。又因为：12dd01020,,aaadIIeIeIIeI1122dII所以ln（-d），11212lnln107.6750.3IIcmdd1810107.6750.119193.8101.1101.6101.610adInee7、解:00(1)idaxaxadiiinnnnenedxe有题意可知：n8、解：根据题意设：极间距离为d,0cnnn单位时间内阴极单位面积产生的电子外电离因数下阴极单位面积产生的电子新增离子数0,,()adiccacnnnnnnennna可得到达阳极的电子总数为：00(1)(1),11adadicaadnneennnne9、解：由公式可得：/1lnbBpdUApde，可得：/2507600.1/46008.57600.153.08910bpdUbApdeeee当d=1.0cm,31.6bUkV时,/2507601/316008.5760171.35910bpdUbApdeeee10、解：min11ln2.718ln0.025()0.687(133)14.6aepdcmpA,minmin()3650.687250.755bUBpdV11、解：假设在P气压下，两间隙的放电电压相等，即12()()fpdfpd查图2-12的曲线可知120.25,0.1pdpd时，两间隙的放电电压大约相等，此时p=0.025[133pa]，所以当210.025[133]ddppa时，先放电；p0.025[133pa]时，先放电12、解：由题意可知：60/,6010600/,EUVcmEVcmEpd又可得：120.61.21,2600/600/kVkVdcmdcmVcmVcm12211211200111ln(lnln)(2.41.2)1.221IIIcmddIddII110.12[133]cmPaP1.274011.00108008adIeeI1ln1ln,7.697,6007.6974618raddcmUEdVra13、解：由公式2220[()],,=4XrEQABABEppx其中为常数。011()4RrrQUExdxrR，04rQRrCURr，2()xrREURrx()rREURrr,1lnRrdxr，即2221[()]ln()RrrRUApBdxRrxpr14、解：由公式000.30529.33.15(1),10.1.13cTppEpTMPaTr0.305503.15(1)50.715/,ln50.7150.25ln58.390.50.25cccREkVcmUErkVrc=41.292UUkV有效15、解：由公式0.29830.3(1)/,ln,2800cccdEmkVcmUErdhcmrr，因此c8000.2988005002ln,=0.722=30.3(1)lnErmrrrr取m，可得500，解得r=6cm16、解：由公式0.29830.3(1)cEmr,r=1.9/2=0.95cm可得全面电晕，m=0.82，32.44/cEkVcm;部分电晕，m=0.72,28.49/cEkVcm因为lncrdUErr，对于110kV输电线路对于线-线1102/213.72/370ln0.95ln0.95crUEkVcmdrr对于线-地：1102/312.04/22440ln0.95ln0.95crUEkVcmhrr对于线线间发生局部电晕，要求电压至少为228.31kV，对于线地发生局部放电，要求电压至少为260.25kV即不会出现局部电晕，也不会出现全面电晕17、对于220kV输电线路线-线2202/227.44/370ln0.95ln0.95crUEkVcmdrr线-地1102/324.08/22440ln0.95ln0.95crUEkVcmhrr，又16题分析可知：不会出现局部电晕，也不会出现全面电晕18、解：可近似为球—板，进而近似为球—球0.33727.7(1)(/),1,20cEkVcmrcmr，可得28.17/cEkVcm由表1-2知：max0.928.17/rdEUkVcmrd，U=5002kV,求出d=51.90cm，所以均压球离墙的距离为51.90cm19、解：A点：13.35/27.231.4/,1.82,345/lnAdrEdEkVcmfUkVcmrdfrrB点：124(1)31.6/,3,210.6/BREdEkVcmfUkVcmrfr因为BAUU,所以B点先放电，放电电压为210.6/kVcm又因为124(1)31.6/BEkVcmr,()300/BEdERrUkVfRr,代入数据可得R=1.975m20、解：工频750kV实验变压器，峰值电压为0.7521.0605MV棒—板长空气间隙模型，查表2-46曲线可得12.5dm，实际上11.82.54.5dkdm雷电冲击电压为1.5MV，查表2-51棒—板电极，最大距离为2.7m,实际1.32.73.51dm第三章1、解：若管内有直径为6cm的导杆，则滑闪放电发生在瓷管外壁。130111122161.27610/649106ln4910ln3rCFcmrrr由经验公式滑闪放电电压40.4401.3610/64.12crUCkV若管内导杆直径为3cm,则滑闪放电发生在瓷管外壁且0C为瓷管与空气的1C相串联则1411111221164.2510/349103ln4910ln1.5CFcmrrr1414010112.764.25103.1881012.764.25CCCCC由经验公式滑闪放电电压40.441.3610/118.03crUCkV2、解:130111122161.27610/649106ln4910ln3rCFcmrrr由经验公式滑闪放电电压40.4401.3610/64.12crUCkV在100kV的1.2/50us全部冲击电压下2500crdulkCUdt在负雷电冲击下，火花长度为255132544101003310(1.2810)10016.231.2crdulkCUcmdt在正雷电冲击下，火花长度为255132544201003910(1.2810)10019.191.2crdulkCUcmdt在交流下50,2,2dufHzfufudt火花长度为2551325644203910(1.2810)1002100102.67crdulkCUcmdt3、解：在工频电压下，0.90.95.65.6(100)353.34fdUlkV裕度为：353.34110221%110在冲击电压下，0.920.92507.87.8(100)539.63dUlkV裕度为：539.63110390.6%110淋雨时在工频试验电压下淋雨表面长度为121270,401.6/,3/LcmLcmEkVcmEkVcm空气间隙为，11221.670340232fUELELkV裕度为:232110100.9%110冲击电压下，滑闪电压与干闪电压很相似，即近似认为裕度仍为390.6%4、解：由题意可知，对于中等污染地区，污秽等级为Ⅱ级，爬电距离可取1.74~2.17（cm/kV）,对于XP-70悬式绝缘子，取爬电距离为2.17，则2.172201.1519.628n，取20片，正常绝缘用13~14片，比正常多用6~7片，串长为202014.6292Hcm对于XWP-130绝缘子，2.172201.1514.0839n，取15片，串长15H=15*13=195cm5、解：由题意可知，99.8bKPa，25t℃,湿度为320/hgcm相对空气密度为0027399.8273200.9687273101.327325tbbt12,mwkkk,10.012(/11)1.1158kh有图2-45可知，3003000.765005000.730.96871.1158bbUUkVLK时，d=73cm,g=查图3-45可知，0.50.5120.5,(0.9687)(1.1158)1.04tmkkk则0300/1.04288.511.04bUUkV6、解：12099.5,=3027.5,540,/tpKPattUkVUUk，