第一章作业
1-1 解释下列术语 （ 1）气体中的自持放电；（ 2）电负性气体； （ 3）放电时延；（ 4） 50% 冲击放电电压；（ 5）爬电比距。
答： （1）气体中的自持放电：当外加电场足够强时，即使除去外界电 离因子，气体中的放电仍然能够维持的现象；
（ 2）电负性气体：电子与某些气体分子碰撞时易于产生负离子，这样 的气体分子组成的气体称为电负性气体；
E E 120 100
1
0
E
0.2 100
0
第四章作业
4-1 测量绝缘电阻能发现那些绝缘缺陷？试比较它与测量泄漏电流实 验项目的异同。
答： 测量绝缘电阻能有效地发现下列缺陷：绝缘总体状态不佳；绝缘
整
体受潮或局部严重受潮；两极间有贯穿性的缺陷等。测量绝缘电阻和测
量泄露电流试验项目的相同点：两者的原理和适用范围是一样的，不同
1
1
C1 上的电荷
Q C U 4200 10 12 16 10 3 67.2( C)
1
11
C2 上的电荷
Q2 C2U 2 3000 10 12 (40 16) 103 72( C)
3-3 某设备对地电容 C=3200pF ，工频下的 tg δ=0.01 ，如果所施加 的工频电压等于 32kV ，求：
（ 1 ）该设备绝缘所吸收的无功功率和所消耗的有功功率各为多少？
（2）如果该设备的绝缘用并联等值电路来表示，则其中电阻值 R 为若
干？
（ 3 ）如果用串联等值电路表示，则其中的电容值 位若干？
Cs 和电阻值 r 各
解： （1 ）该设备所吸收的有功功率为
P U 2 Ctg (32 103 )2 314 3200 10 12 0.01
导体釉绝缘子；（ 5）新型合成绝缘子。
1-11 试运用所学的气体放电理论，解释下列物理现象： （ 1）大气的湿度增大时，空气间隙的击穿电压增高，而绝缘子表 面的闪络电压下降；
（ 2）压缩气体的电气强度远较常压下的气体高； （ 3）沿面闪络电压显著地低于纯气隙的击穿电压。 答： （ 1）大气湿度增大时，大气中的水分子增多，自由电子易 于被水分子俘获形成负离子，从而使放电过程受到抑制，所以击 穿电压增高；而大气湿度增大时，绝缘子表面容易形成水膜，使 绝 缘子表面积污层受潮，泄漏电流增大，容易造成湿闪或污闪，绝 缘子表面闪络电压下降；
因此，对串联等值电路，由 tg
Cs r
可得串联等值电阻
tg
0.01
r
C s 314 3200 10 12 9.95(k )
3-6 一充油的均匀电场间隙距离为 30mm ，极间施加工频电压 300kV 。 若在极间放置一个屏障，其厚度分别为 3mm 和 10mm ，求油中的电场
强度各比没有屏障时提高多少倍？（设油的 εr1 =2，屏障的 εr2 =4 ）
（ 2）气压很大时电子的自由行程变小，两次碰撞之间从电场获 得 的动能减小，电子的碰撞电离过程减弱，所以击穿电压升高，气 体的电气强度也高；
（ 3）沿面闪络电压显著地低于纯气隙的击穿电压是因为沿固体介 质表面的电场与纯气隙间的电场相比发生了畸变，造成电场畸变的 原因有： 1.固体介质与电极表面接触不良，存在小缝隙； 2.固体介 质表面由于潮气形成水膜，水膜中的正负离子在电场作用下积聚在 沿面靠近电极的两端； 3.固体介质表面电阻不均匀和表面的粗糙不 平。
第二章作业
2-1 试用经验公式估算极间距离 d=2cm 的均匀电场气隙在标准大 气条件下的平均击穿场强 Eb 。P32 解： d=2cm 的均匀电场气隙平均击穿场强为
E 24.55 6.66 / d 24.55 1 6.66 1/ 2 29.26(kV/cm ) b
答： 标准大气条件下的平均击穿场强为 29.26kV/cm
2-3 在线路设计时已确定某线路的相邻导线间气隙应能耐受峰值
为± 1800kV 的雷电冲击电压，试利用经验公式近似估计线间距
离至少 应为若干？ P36 解： 导线间的气隙可以用棒 -棒气隙近似表 示对正极性雷电冲击：
U 50% 75 5.6d d (1800 75) / 5.6 308(cm)
对负极性雷电冲击：
时（工厂位于平原地区）的试验电压影增大到多少？ P39
解： 出厂时的试验电压值：
U KaU p
1.1
1
H 10 4
260
1 1.1 3000 10 4
260
325(kV)
答： 出厂试验电压值应增大到 325kV 。
2-6 为避免额定电压有效值为 1000kV 的试验变压器的高压引出端发 生
电晕放电，在套管上部安装一球形屏蔽极。设空气的电气强 度 E0=30kV/cm ，试决定该球形电极应有的直径。 P40 解： 球形电极应有的直径为：
该试验变压器的输出功率为
P 2 fCU 2 10 3 2 50 4 10 3 400 2 10 3 200(kVA)
5-2 当习图 -4 中的球隙 F 击穿时，试验变压器 电压表 PV 的读数为若干？
答： 查附录球隙放电电压表 可知图中球隙 F 放电电压峰 值为 79.5kV, 此电压为变压 器高压侧交流电压峰值，
解： 没有屏障时油中的电场强度为
EU
300 100(kV/cm )
0 d 0 10 1
放置厚度为 d1 的屏障时（令 d 为未放屏障时的间隙距离， E1 为
油中
的电场强度， E2 为屏障中的电场强度）
E
r1
1
E
r2
2
U E (d d ) E d
1
1
联立解得油中的电场强度为
21
E
1
U d dd
r1
1
0.00778 10 6
346( )
Z
L
2
2
C2
节点上的电压峰值为
0.155 103 0.187 106 29( )
u u1
2Z1 u1
2 346 50
92.27(kV)
Z1 Z2
346 29
解： 根据彼得逊法则可得等值电路如 图所示，回路总电流
I
2U 0
2 600
Z (Z / 4) //( Z ' / 2) 400 100 // 16
10.3(W)
所吸收的无功功率为
P Q
tg
10.3 1030Var 1.03kVar
0.01
（2）在绝缘的并联等值电路中，有
tg
RI U / R
1R
1
CI U C R C
Ctg
1
99.5(M )
12
314 3200 10 0.01
（3）在绝缘的串联等值电路和并联等值电路中，等值电容近似相
等，即 Cs=Cp=C=3200p。F
1-3 在一极间距离为 1cm 的均匀电场电场气隙中，电子碰撞电离 系数 α=11cm-1 。今有一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： 到达阳极的电子崩中的电子数目为
na e d e11 1 59874
答： 到达阳极的电子崩中的电子数目为 59874 个。
1-5 近似估算标准大气条件下半径分别为 线的 电晕起始场强。
（2）稳态时，因为作用电压 U为直流，所以 C1 和 C2可视为开 路，流过绝缘的电导电流由总电阻决定，即
IU
RR
1
2
40 10 3
80 10 6 11.43( A)
(1400 2100) 10 6 7
此时 C1 上的电压与 R1 上的电压相等，即
U R I 1400 10 6 (80 / 7) 10 6 16(kV)
的是测量泄漏电流可使用较高的电压 (10kV 及以上 )，并且可一观察泄漏
电流随时间的变化情况，因此能比测量绝缘电阻更有效地发现一些尚未
完全贯通的集中性缺陷。
答： P89.
第五章作业
解： 进行工频耐压试验时流过试品的电流为
I 2 fCU 10 3 2 50 4 10 3 400 10 3 0.5(A)
1-10 简述绝缘污闪的发展机理和防止对策。
答： 户外绝缘子在污秽状态下发生的沿面闪络称为绝缘子的污闪。 绝缘子的污闪是一个受到电、热、化学、气候等多方面因素影响的
复杂过程，通常可分为积污、受潮、干区形成、局部电弧的出
现和
发展等四个阶段。防止绝缘子发生污闪的措施主要有：（ 1）调整爬
距（增大泄露距离）（ 2）定期或不定期清扫；（ 3）涂料；（ 4）半
D 2R 2 U g max 2 E
2 1000 94.2(cm) 30
c
答： 该球形电极应有的直径为 94.2cm 。
第三章作业
3-1 某双层介质绝缘结构，第一、二层的电容和电阻分别为： C1=4200pF ，R1=1400MΩ ；C2=3000pF 、 R2=2100MΩ 。当加上 40kV 直流电压时，试求： （1）当 t=0 合闸初瞬， C1 、 C2 上各有多少电荷？ （ 2）到达稳态后， C1 、 C2 上各有多少电荷？绝缘的电导电流为多大？ 解： （1 ）绝缘结构的等值电路如图所示： t=0 合闸初瞬时，电压按电容反比分配
（ 3 ）放电时延：能引起电子崩并最终导致间隙击穿的电子称为有效 电 子，从电压上升到静态击穿电压开始到出现第一个有效电子所需 的时间称为统计时延，出现有效电子到间隙击穿所需的时间称为放 电形成时延，二者之和称为放电时延；
（4）50% 冲击放电电压：使间隙击穿概率为 50% 的冲击电压，也称为
50% 冲击击穿电压；
1cm 和 1mm 的光滑导
解： 对半径为 1cm 的导线
Ec
30mδ (1
0.3 )
30 1 1 （1
0.3 ） 3（9 kV / cm）