高電壓絕緣技術(shù)（第二版） 課后答案 第二章1、解：由題意：，因此： 。水蒸氣的電離電位為12.7eV?？梢?jiàn)光的波長(zhǎng)范圍在400-750nm，不在可見(jiàn)光的范圍。2、解：氣體的絕對(duì)溫度需要達(dá)到96618K。3、解：由知4、解：對(duì)于帶電粒子有：，即內(nèi)減少一對(duì)離子，即離子的平均壽命為1S。5、解：由于電流，可知6、解：由題意知：電場(chǎng)強(qiáng)度不變。又因?yàn)椋海?7、解:8、解 ：根據(jù)題意設(shè)：極間距離為d,可得到達(dá)陽(yáng)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(shí)，兩間隙的放電電壓大約相等，此時(shí)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?yàn)?，?duì)于110kV輸電線路對(duì)于線-線對(duì)于線-地：對(duì)于線線間發(fā)生局部電暈，要求電壓至少為228.31kV，對(duì)于線地發(fā)生局部放電，要求電壓至少為260.25kV即不會(huì)出現(xiàn)局部電暈，也不會(huì)出現(xiàn)全面電暈17、對(duì)于220kV輸電線路線-線線-地，又16題分析可知：不會(huì)出現(xiàn)局部電暈，也不會(huì)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?yàn)?所以B點(diǎn)先放電，放電電壓為又因?yàn)?代入數(shù)據(jù)可得R=1.975m20、解：工頻750kV實(shí)驗(yàn)變壓器，峰值電壓為棒板長(zhǎng)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：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(yàn)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(yàn)公式滑閃放電電壓2、 解: 由經(jīng)驗(yàn)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(zhǎng)度為在正雷電沖擊下，火花長(zhǎng)度為在交流下火花長(zhǎng)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(shí)在工頻試驗(yàn)電壓下淋雨表面長(zhǎng)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(duì)于中等污染地區(qū)，污穢等級(jí)為級(jí)，爬電距離可取1.742.17（cm/kV）, 對(duì)于XP-70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(zhǎng)為 對(duì)于XWP-130絕緣子，取15片，串長(zhǎng)15H=15*13=195cm5、 解：由題意可知，,濕度為相對(duì)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(shí)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(shí)其密度為6.164g/l，則由當(dāng)氣壓增至0.75Mpa時(shí)，SF6物質(zhì)的量n也增至原來(lái)的7.5倍，故此時(shí)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(shí)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(shí)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(chǎng)強(qiáng)遵從貢貝爾分布，分布參數(shù)為，。（1）求此時(shí)的耐受場(chǎng)強(qiáng)；（2）若電極長(zhǎng)度增為100倍，求耐受場(chǎng)強(qiáng)的下降比例。解：（1）本題所述情況與圖5-17相同，由耐受場(chǎng)強(qiáng)定義有：（2）當(dāng)電極面積增為n倍時(shí)，可按n個(gè)相同的間隙并聯(lián)來(lái)考慮，則由5-11則按貢貝爾分布參數(shù)，保持不變，而，則長(zhǎng)度增加為100倍時(shí)，其耐受場(chǎng)強(qiáng)變?yōu)椋耗褪軋?chǎng)強(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(shí)充氣氣壓為0.4MPa，求該稍不均勻場(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)；沿x軸方向電子有效電離系數(shù)為：擊穿時(shí)，電子崩長(zhǎng)度為臨界電子崩長(zhǎng)度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(cè)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(cè)得的體積電阻為，表面電阻為，問(wèn)及如何確定？答：如果測(cè)量體積電阻時(shí)電壓施加在上表面圓盤(pán)電極和下表面方形電極上，則：不清楚測(cè)量表面電阻率時(shí)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(zhǎng)a。6-2、一根電纜長(zhǎng)100m，絕緣層的內(nèi)外半徑分別為5cm及15cm，在20C時(shí)絕緣的體積電阻率=，而電阻溫度系數(shù)=0.02C-1，求：（1）20C時(shí)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(zhǎng)度為200m，則20C時(shí)體積絕緣電阻為多少？答：（1）如果從電纜兩端測(cè)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(zhǎng)度為200m，則體積電阻計(jì)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(wèn)：（1）不加護(hù)環(huán)及加護(hù)環(huán)時(shí)，測(cè)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(shí)，測(cè)得的電阻僅為體積絕緣電阻： 不加護(hù)環(huán)時(shí)，應(yīng)從電流角度進(jìn)行分析：又有：其中：故有：（2）如果因潮濕使得表面電阻率降低，則加護(hù)環(huán)測(cè)得的絕緣電阻不變而不加護(hù)環(huán)時(shí)：6-4、設(shè)平行平板電極間為真空時(shí)，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(jì)算放入的固體電介質(zhì)的。答：由電容容值計(jì)算公式，放入介質(zhì)后：介質(zhì)損耗：6-5、一臺(tái)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(jì)算公式，在工頻電壓作用下：（2）在直流電壓作用下：與交流下?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(yàn)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(cè)阻抗。若加到某一高電壓時(shí)，Ck中發(fā)生視在放電量為5pC的局部放電，請(qǐng)問(wèn)此時(shí)會(huì)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(huì)誤認(rèn)為會(huì)產(chǎn)生50pC。6-7、測(cè)量聚乙烯的及時(shí)，試樣和測(cè)量時(shí)相同（見(jiàn)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(wèn)由此引起多大的測(cè)量誤差？解：在分界面上有（1為凡士林、2為聚乙烯），兩個(gè)電容為串聯(lián)關(guān)系：則有：=2.2975介損的測(cè)量誤差：測(cè)量時(shí)：其中：則有：則產(chǎn)生的誤差為：6-8、高壓?jiǎn)涡倦娎|（見(jiàn)圖6-57）長(zhǎng)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(wèn)這時(shí)電纜的增至何值？解：同軸圓柱電容計(jì)算公式如下：當(dāng)發(fā)生局部損壞時(shí)（1表示未損壞部分，2表示損壞部分），則有：其中則有：6-9、試證明單面冷卻同心圓筒形電介質(zhì)（如單芯電纜）的熱平衡方程為式中：K電介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)；t溫度；電介質(zhì)有效電導(dǎo)率；半徑；E電場(chǎng)強(qiáng)度。證明：由式6-27可知單位體積的損耗功率為：設(shè)電介質(zhì)的內(nèi)外半徑分別為r1和r2，電纜長(zhǎng)度為l，則有單位時(shí)間內(nèi)總的功率損耗為：而單位時(shí)間內(nèi)散發(fā)熱量的功率應(yīng)為：當(dāng)介質(zhì)中的能量損耗全部轉(zhuǎn)化為熱量時(shí)，由P=Q：兩邊同時(shí)對(duì)r微分則有：則：