《高电压技术 第3版》 习题及答案第1章习题.docx

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1、第1章气体的绝缘特性与介质的电气强度1-1气体放电过程中产生带电质点最重要的方式是什么，为什么？1-2简要论述汤逊理论与流注理论。1-3为什么棒一板间隙中棒为正极性时电晕起始电压比负极性时略高？1-4雷电冲击电压的标准波形的波前和波长时间是如何确定的？1-5操作冲击放电电压的特点是什么？1-6在P=755mmHg, t=33的条件下测得一间隙的工频击穿电压峰值为108kVo试近似求 取该气隙在标准大气条件下的击穿电压值。（请查阅GB16927. 1-2011高电压试验技术第1 部分：一般定义及试验要求，确定指数取值）1-7某母线支柱绝缘子拟用于海拔4000m的高原地区的35kV变电站，问平原地

2、区的制 造厂在标准参考大气条件下进行Imin工频耐受电压试验时，其试验电压应为多少千伏？（工 频耐受电压参见表9-5）1-8在一极间距离为1cm的均匀电场气体间隙中，电子碰撞的电离系数为11cm：假设有 一个初始电子从阴极表面出发，求到达阳极的电子崩中的电子数目。1-1气体放电过程中产生带电质点最重要的方式是什么，为什么？答：碰撞电离是气体放电过程中产生带电质点最重要的方式。这是因为电子体积小，其自由行程（两次碰撞间质点经过的距离）比离子大得多，所以在 电场中获得的动能比离子大得多。其次.由于电子的质量远小于原子或分子，因此当电子的 动能不足以使中性质点电离时，电子会遭到弹射而几乎不损失其动能

3、；而离子因其质量与被 碰撞的中性质点相近，每次碰撞都会使其速度减小，影响其动能的积累。1-2简要论述汤逊理论与流注理论。答：设外界光电离因素在阴极表面产生了一个自由电子，此电子到达阳极表面时由于 。过程，电子总数增至e个。假设每次电离撞出一个正离子，故电极空间共有（e一1） 个正离子。这些正离子在电场作用下向阴极运动，并撞击阴极.按照系数7的定义，此（e -1）个正离子在到达阴极表面时可撞出/ （-1）个新电子，则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二1或7 e， =l

4、o流注理论认为:在初始阶段，气体放电以碰撞电离和电子崩的形式出现，但当电子崩发 展到一定程度后，某一初始电子崩的头部积聚到足够数量的空间电荷，就会引起新的强烈电 离和二次电子崩，这种强烈的电离和二次电子崩是由于空间电荷使局部电场大大增强以及发 生空间光电离的结果，这时放电即转入新的流注阶段。1-3为什么棒一板间隙中棒为正极性时电晕起始电压比负极性时略高？答：（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，

5、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

6、。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。1-4雷电冲击电压的标准波形的波前和波长时间是如何确定的？答：图1T3表示雷电冲击电压的标准波形和确定其波前和波长时间的方法（波长指冲击 波衰减至半峰值的时间）。图中。为原点，P点为波峰。国际上都用图示的方法求得名义零 点。心图中虚线所示，连接P点与0.3倍峰值点作虚线交横轴于01点，这样波前时间7；、 和波长心都从。算起。目前国际上大多数国家对于标准雷电波的波形规定是：Tx=L2m30%, T2=50 jus20%Tx一波前时间T2一半峰

7、值时间 0max冲击电压峰值15操作冲击放电电压的特点是什么？答：操作冲击放电电压的特点：（1）U形曲线，其击穿电压与波前时间有关而与波尾时 间无关；（2）极性效应，正极性操作冲击的50%击穿电压都比负极性的低；（3）饱和现象;（4）分散性大；（5）邻近效应，接地物体靠近放电间隙会显著降低正极性击穿电压。1-6在P=755mmHg, t=33的条件下测得一间隙的工频击穿电压峰值为108kVo试近似求取该气隙在标准大气条件下的击穿电压值。（请查阅GB16927. 1-2011高电压试验技术第1部分：一般定义及试验要求，确定指数取值）解：根据空气密度校正因数 273 + 3.100.626 273

8、 + 33、.=0.951m =目_ /11 273+ 1013 273 + 20,可得，标准大气压下击穿电压为U 108S1 = 0.951 113.56AtV1-7某母线支柱绝缘子拟用于海拔4000m的高原地区的35kV变电站，问平原地区的制造厂 在标准参考大气条件下进行Imin工频耐受电压试验时，其试验电压应为多少千伏？（工频 耐受电压参见表9-5）解：查GB31L 1-2012的规定可知，35kV母线支柱绝缘子的Imin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Imin干工频耐受电压试验时，其耐受电压U 应为u = KaUse4(“T000)/815()u100 = 144.5kV1-8在一极间距离为1cm的均匀电场气体间隙中，电子碰撞的电离系数为11cm1,假设有一个初始电子从阴极表面出发，求到达阳极的电子崩中的电子数目解：到达阳极的电子崩的电子数目= e11 = 59874