高電壓絕緣技術(shù)課后習(xí)題答案

1、第一章1.計算同軸圓柱電極的不均勻系數(shù)f，其中內(nèi)導(dǎo)體外直徑為100 mm，外殼的內(nèi)直徑為320 mm。解： , , 其中 R=160mm，r=50mm。代入上式可得f=1.892，所以此時電場是稍不均勻的。2. 離地高度10m處懸掛單根直徑3cm導(dǎo)線，導(dǎo)線上施加有效值63.5kV工頻交流電壓，請計算導(dǎo)線表面最大場強(qiáng)。若將該導(dǎo)線更換為水平布置的雙分裂導(dǎo)線，兩導(dǎo)線總截面積保持與單根導(dǎo)線一致，線間距離30cm，請重新計算導(dǎo)線表面最大場強(qiáng)。解：1)：等效成圓柱板電極：由課本P9頁可查的公式為，其中U=63.5kV，d=10m，r=1.5cm。代入上式可得：。 2）由題意可知：，可得：，兩導(dǎo)線相鄰S=3

2、0cm=0.3m, 對于二分裂導(dǎo)線，由課本P9頁可查得公式。所以，其中H=10m, 3.總結(jié)常用調(diào)整電場強(qiáng)度的措施。解：1）、改變電極形狀增大電極曲率半徑；改善電極邊緣；使電極具有最佳外形；2）、改善電極間電容分布加屏蔽環(huán)；增設(shè)中間電極；3）、利用其他措施調(diào)整電場采用不同的電介質(zhì)；利用電阻壓降；利用外施電壓強(qiáng)制電壓分布； 第二章1、解：由題意：，因此： 。水蒸氣的電離電位為12.7eV?？梢姽獾牟ㄩL范圍在400-750nm，不在可見光的范圍。2、解：氣體的絕對溫度需要達(dá)到96618K。3、解：由知4、解：對于帶電粒子有：，即內(nèi)減少一對離子，即離子的平均壽命為1S。5、解：由于電流，可知6、解：

3、由題意知：電場強(qiáng)度不變。又因為：， 7、解:8、解 ：根據(jù)題意設(shè)：極間距離為d,可得到達(dá)陽極的電子總數(shù)為：9、解：由公式可得：，可得：當(dāng)d=1.0cm,10、解： 11、解：假設(shè)在P氣壓下，兩間隙的放電電壓相等，即查圖2-12的曲線可知時，兩間隙的放電電壓大約相等，此時p=0.025133pa，所以當(dāng)12、解：由題意可知： 13、解：由公式，,，即14、解：由公式15、解：由公式，因此，解得r=6cm16、解：由公式,r=1.9/2=0.95cm可得全面電暈，m=0.82，;部分電暈，m=0.72, 因為，對于110kV輸電線路對于線-線對于線-地：對于線線間發(fā)生局部電暈，要求電壓至少為228

4、.31kV，對于線地發(fā)生局部放電，要求電壓至少為260.25kV即不會出現(xiàn)局部電暈，也不會出現(xiàn)全面電暈17、對于220kV輸電線路線-線線-地，又16題分析可知：不會出現(xiàn)局部電暈，也不會出現(xiàn)全面電暈18、解：可近似為球板，進(jìn)而近似為球球 ，可得由表1-2知：，U=kV,求出d=51.90cm，所以均壓球離墻的距離為51.90cm19、解：A點(diǎn)：B點(diǎn)：因為,所以B點(diǎn)先放電，放電電壓為又因為,代入數(shù)據(jù)可得R=1.975m20、解：工頻750kV實(shí)驗變壓器，峰值電壓為棒板長空氣間隙模型，查表2-46曲線可得，實(shí)際上雷電沖擊電壓為1.5MV，查表2-51棒板電極，最大距離為2.7m,實(shí)際第三章1、 解

5、：若管內(nèi)有直徑為6cm的導(dǎo)桿，則滑閃放電發(fā)生在瓷管外壁。由經(jīng)驗公式滑閃放電電壓若管內(nèi)導(dǎo)桿直徑為3cm,則滑閃放電發(fā)生在瓷管外壁且為瓷管與空氣的相串聯(lián)則由經(jīng)驗公式滑閃放電電壓2、 解: 由經(jīng)驗公式滑閃放電電壓在100kV的1.2/50us全部沖擊電壓下在負(fù)雷電沖擊下，火花長度為在正雷電沖擊下，火花長度為在交流下火花長度為3、 解：在工頻電壓下，裕度為：在沖擊電壓下，裕度為：淋雨時在工頻試驗電壓下淋雨表面長度為裕度為: 沖擊電壓下，滑閃電壓與干閃電壓很相似，即近似認(rèn)為裕度仍為390.6%4、 解：由題意可知，對于中等污染地區(qū)，污穢等級為級，爬電距離可取1.742.17（cm/kV）, 對于XP-7

6、0懸式絕緣子，取爬電距離為2.17，則，取20片，正常絕緣用1314片，比正常多用67片，串長為 對于XWP-130絕緣子，取15片，串長15H=15*13=195cm5、 解：由題意可知，,濕度為相對空氣密度為, 有圖2-45可知，查圖3-45可知，則6、 解： 由于，查3-46可知，查圖3-44得K=1.15查圖2-50，查圖3-45可得，7、解： 查圖3-46可得， ， 查表可得，球的直徑為，且距離26.55cm的正極性沖擊電壓為656kV查圖3-45可得，8、解： 第五章5-1、如SF6氣體絕緣電氣設(shè)備中在20C時充的氣壓為0.75MPa，試求該設(shè)備中SF6的氣體密度？及該設(shè)備中SF6

7、氣體的液化溫度為多少？解：根據(jù)SF6的物理性質(zhì)，當(dāng)氣壓為0.1MPa，溫度為20C時其密度為6.164g/l，則由當(dāng)氣壓增至0.75Mpa時，SF6物質(zhì)的量n也增至原來的7.5倍，故此時密度為：其中mol為SF6的摩爾質(zhì)量；由圖5-6，當(dāng)氣壓0.75MPa，其液化溫度約為-20C當(dāng)然0.75MPa時SF6的氣體密度也可由圖5-6查得。5-2、氣壓為0.1MPa的SF6氣體，若其值比臨界值大10%，則此時有效電離系數(shù)為多大？解：由式（5-2）有則5-3、某同軸圓柱電極間的介質(zhì)為SF6氣體，其擊穿場強(qiáng)遵從貢貝爾分布，分布參數(shù)為，。（1）求此時的耐受場強(qiáng)；（2）若電極長度增為100倍，求耐受場強(qiáng)的下

8、降比例。解：（1）本題所述情況與圖5-17相同，由耐受場強(qiáng)定義有：（2）當(dāng)電極面積增為n倍時，可按n個相同的間隙并聯(lián)來考慮，則由5-11則按貢貝爾分布參數(shù)，保持不變，而，則長度增加為100倍時，其耐受場強(qiáng)變?yōu)椋耗褪軋鰪?qiáng)下降比例為：5-4、500kV氣體絕緣電纜為分相封閉式同軸圓柱電極結(jié)構(gòu)，其中導(dǎo)電芯的外徑為89mm，外殼的內(nèi)徑為248mm。在20C時充氣氣壓為0.4MPa，求該稍不均勻場氣體間隙的擊穿電壓？它與500kV系統(tǒng)要求的沖擊絕緣水平（BIL）1550kV相比有多大裕度？解：由圖5-19，設(shè)內(nèi)外半徑分別為r、R：極間場強(qiáng)；沿x軸方向電子有效電離系數(shù)為：擊穿時，電子崩長度為臨界電子崩長度

9、xc，則有：（1）其中：由（1）式大于0，故由式（5-6）有：（2）根據(jù)（1）、（2）可得擊穿電壓：故裕度為：第六章6-1、測量固體電介質(zhì)體積電阻率和表面電阻率的試樣如圖6-55所示。鋁箔電極用凡士林粘在介質(zhì)上，電極的形狀、尺寸也表示在圖上。設(shè)測得的體積電阻為，表面電阻為，問及如何確定？答：如果測量體積電阻時電壓施加在上表面圓盤電極和下表面方形電極上，則：不清楚測量表面電阻率時的接法，如果連接在上表面外環(huán)電極和下表面電極上，則還需要知道下表面方形電極邊長a。6-2、一根電纜長100m，絕緣層的內(nèi)外半徑分別為5cm及15cm，在20C時絕緣的體積電阻率=，而電阻溫度系數(shù)=0.02C-1，求：（1

10、）20C時電纜的體積絕緣電阻。（2）如電纜絕緣層的溫度為10C及30C，則電阻各為多少？（3）如電纜長度為200m，則20C時體積絕緣電阻為多少？答：（1）如果從電纜兩端測量絕緣電阻則有：（2）由電導(dǎo)率隨溫度變化的關(guān)系有由上面關(guān)系：從而：（3）如果電纜長度為200m，則體積電阻計算式有6-3、一根光滑瓷棒，半徑為5cm，上、下為金屬法蘭，絕緣距離為1m，體積電阻率，而表面電阻率，問：（1）不加護(hù)環(huán)及加護(hù)環(huán)時，測得的絕緣電阻各為多少？（2）如因潮濕使降為，則上兩者又各為多少？答：（1）加護(hù)環(huán)時，測得的電阻僅為體積絕緣電阻： 不加護(hù)環(huán)時，應(yīng)從電流角度進(jìn)行分析：又有：其中：故有：（2）如果因潮濕使得

11、表面電阻率降低，則加護(hù)環(huán)測得的絕緣電阻不變而不加護(hù)環(huán)時：6-4、設(shè)平行平板電極間為真空時，電容為0.1F?，F(xiàn)放入當(dāng)前介電常數(shù)為3.18的固體電介質(zhì)。加上50Hz、5kV交流電壓后，介質(zhì)損耗為25W。試計算放入的固體電介質(zhì)的。答：由電容容值計算公式，放入介質(zhì)后：介質(zhì)損耗：6-5、一臺電容器電容C=2000pF，=0.01，而直流下的絕緣電阻為2000M，求：（1）工頻（有效值）100kV下的功率損失；（2）直流100kV下的損失，它與交流下?lián)p失的比值；（3）交流下介質(zhì)損失的并聯(lián)等值回路中的等值電阻，它與直流絕緣電阻的比值。解：（1）由介損計算公式，在工頻電壓作用下：（2）在直流電壓作用下：與交流

12、下?lián)p失的比值為：Ratio=5/62.83=0.0796（3）則有它與直流絕緣電阻的比值：Ratio2=6-6、圖6-56為局部放電試驗原理接線圖，其中Cx代表是試品為1000pF，Ck代表耦合電容為100pF，RmCm代表檢測阻抗。若加到某一高電壓時，Ck中發(fā)生視在放電量為5pC的局部放電，請問此時會誤解為Cx中發(fā)生了多大的局部放電量？解：設(shè)放電之后Ck兩端的殘余電壓為U，則有：如果是Cx放電量為qx，則有：又有，代入前面兩式有故會誤認(rèn)為會產(chǎn)生50pC。6-7、測量聚乙烯的及時，試樣和測量時相同（見圖6-55）。平板狀試樣后2mm，鋁箔電極可用凡士林粘貼，凡士林層總厚度約為0.05mm。聚乙烯的電氣特性為：=2.3，。若采用的凡士林較臟，損耗較大（=2.2，），問由此引起多大的測量誤差？解：在分界面上有（1為凡士林、2為聚乙烯），兩個電容為串聯(lián)關(guān)系：則有：=2.2975介損的測量誤差：測量時：其中：則有：則產(chǎn)生的誤差為：6-8、高壓單芯電纜（見圖6-57）長20m，其，=3.8?，F(xiàn)其中有1m因發(fā)生局部損壞，增至0.05，基本不變。問這時電纜的增至何值？解：同軸圓柱電容計算公式如下：當(dāng)發(fā)生局部損壞時（1表示未損壞部分