当前位置:文档之家› 高电压绝缘技术课后题答案

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100 mm ,外壳的内直径为320 mm 。

解:d R r =- , avU E d = , max lnUE R r r= maxlnavd E rf r dE r==+其中 R=160mm ,r=50mm 。

代入上式可得f=1.89<2,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max 0.9lnUE r d r r=+,其中U=63.5kV ,d=10m ,r=1.5cm 。

代入上式可得:max 5.858/E kV cm =。

2)由题意可知:2212r r ππ=,可得:1 1.060.0106r cm m ===,两导线相邻S=30cm=0.3m,10.01060.03530.3r S ==对于二分裂导线,由课本P9页可查得公式。

所以2112max211(122)(2)lnr r U S SE H r r S+-=,其中H=10m, max 5.450/E kV cm = 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:212e e i m v eV ≥,因此:62.7510/e v m s ≥==⨯,,57.6nm i chv eV v λλ≥=≤所以。

水蒸气的电离电位为12.7eV 。

97.712.7hcnm λ≤= 可见光的波长范围在400-750nm ,不在可见光的范围。

2、解:1942232212.5 1.6103()12.5,,9.661810()233 1.3810i i i w w O eV w KT T K K --⨯⨯⨯=====⨯⨯⨯ 气体的绝对温度需要达到96618K 。

3、解:由/0()n n e λλλ-=知100220023300344000:(1)63.2%2:()23.3%23:()8.6%34:() 3.1%n n e n n n een n n ee n n n een λλλλλλλλλλλλλλλλλλλλλ--------=-=-=-=-=-=-=-=4、解:对于带电粒子有:-6326321313=10cm /,10(10).1(.)dNs N s cm s cm dtρρ-----=-=-⨯=-,即31(.)s cm 内减少一对离子,即离子的平均寿命为1S 。

5、解:由于电流QI t=,可知 197112110211.610105810/=2J =1.610/cm I Q eN J A cm s ts tsJ A --====⨯⨯⨯=⨯⨯考虑到正负离子,所以 6、解:由题意知:电场强度不变。

又因为:12d d 01020,,a a ad I Ie I e I I e ===I1122d I I α=所以ln (-d ), 11212lnln107.6750.3I I cm d d α-===-1810107.6750.119193.810 1.1101.610 1.610ad I n e e -⨯--⨯===⨯⨯⨯⨯⨯ 7、解:00(1)i daxaxadii i n n n n e n e dx e α====-⎰有题意可知:n8、解 :根据题意设:极间距离为d,0c n n n ∆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,,()ad ic c a c n n n n n n e n n n aαγ=+∆=+∆=- 可得到达阳极的电子总数为:00(1)(1),11ad ad i c a adn n e e n n n n eαγγαγγγ++-+==++-9、解:由公式可得:/1lnbBpd U Apde γ-=,可得:/2507600.1/46008.57600.153.08910bpd U bApdeeee γ--⨯⨯--⨯⨯⨯-===⨯当d=1.0cm,31.6b U kV =时,/2507601/316008.5760171.35910bpd U bApdee eeγ--⨯⨯--⨯⨯⨯-===⨯10、解:min 11ln2.718ln 0.025()0.687(133)14.6ae pd cm p Aγ⨯===⋅,min min ()3650.687250.755b U B pd V =⨯=⨯=11、解:假设在P 气压下,两间隙的放电电压相等,即12()()f pd f pd = 查图2-12的曲线可知120.25,0.1pd pd ==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]d d p pa >时,先放电;p<0.025[133pa]时,先放电12、解:由题意可知:60/,6010600/,E UV cm E V cm E p d==⨯==又可得: 120.6 1.21,2600/600/kV kV d cm d cm V cm V cm====12211211200111ln (ln ln )(2.4 1.2) 1.221I I I cm d d I d d I I α-==-=-=--- 110.12[133]cm Pa Pα--=1.274011.00108008ad I e e I γ--⨯-=-=-=⨯ 1ln 1ln ,7.697,6007.6974618r ad d cm U Ed V r a=====⨯=13、解:由公式2220[()],,=4X r E QA B A B E p p x απεε=-其中为常数。

011()4Rr r QU Exdx r R πεε==-⎰,04r Q RrC U R rπεε==-,2()x rR E U R r x =- ()r R E U R r r =-,1ln R r dx rα=⎰,即2221[()]ln ()R r rRU Ap B dx R r x p r -=-⎰ 14、解:由公式0029.33.15(110.1.13c T p pE p T MPa T δδ=+=⨯=⨯=503.15(150.715/,ln 50.7150.25ln 58.390.5c c c R E kV cm U E r kVr =+===⨯⨯=41.29U kV =有效 15、解:由公式30.3(1/,ln ,2800c c c dE m kV cm U E r d h cm r δ====,因此c 800800ln,=0.72(1ln E r m r r r =取m ,可得,解得r=6cm16、解:由公式30.3(1c E m =+,r=1.9/2=0.95cm 可得 全面电晕,m=0.82,32.44/c E kV cm =;部分电晕,m=0.72,28.49/c E kV cm =因为ln c r d U E r r=,对于110kV 输电线路对于线-线110213.72/370ln0.95ln0.95c r U E kV cmd r r ===⨯ 对于线-地:110/12.04/22440ln 0.95ln0.95c r U E kV cm h r r ===⨯ 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220227.44/370ln0.95ln 0.95c r U E kV cmd r r ===⨯ 线-地11024.08/22440ln 0.95ln 0.95c r U E kV cm h r r ===⨯,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)(/),1,20c E kV cm r cm r δδδ=+==,可得28.17/c E kV cm = 由表1-2知:max 0.928.17/r dE U kV cm rd+==,U=kV ,求出d=51.90cm ,所以均压球离墙的距离为51.90cm 19、解: A点:/27.231.4/, 1.82,345/ln A d r EdE kV cm f U kV cm r d f r======+B点:24(131.6/,3,210.6/B R Ed E kV cm f U kV cm r f =+=====因为B A U U <,所以B 点先放电,放电电压为210.6/kV cm又因为24(131.6/B E kV cm ==,()300/B Ed E R r U kV f R r -==≥,代入数据可得R=1.975m20、解:工频750kV实验变压器,峰值电压为0.75 1.0605MV = 棒—板长空气间隙模型,查表2-46曲线可得1 2.5d m =,实际上1 1.8 2.5 4.5d kd m ==⨯=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 1.3 2.7 3.51d m =⨯=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。

130111122161.27610/649106ln4910ln3rC F cm r r r εππ-===⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯由经验公式滑闪放电电压40.4401.3610/64.12cr U C kV -=⨯=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1411111221164.2510/349103ln4910ln1.5C F cm r r r ππ-===⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯1414010112.76 4.2510 3.1881012.76 4.25C C C C C --⨯==⨯=⨯++ 由经验公式滑闪放电电压40.441.3610/118.03cr U C kV -=⨯= 2、解: 130111122161.27610/649106ln4910ln3rC F cm r r r εππ-===⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯由经验公式滑闪放电电压40.4401.3610/64.12cr U C kV -=⨯= 在100kV 的1.2/50us 全部冲击电压下200cr l k C U =在负雷电冲击下,火花长度为251325103310(1.2810)10016.23cr l k C U cm -==⨯⨯⨯⨯= 在正雷电冲击下,火花长度为251325203910(1.2810)10019.19cr l k C U cm -==⨯⨯⨯⨯ 在交流下50,2,2duf Hz f u fu dtπωωπ==== 火花长度为251325203910(1.2810)100 2.67cr l k C U cm -==⨯⨯⨯⨯= 3、解:在工频电压下,0.90.95.6 5.6(100)353.34f d U l kV ==⨯=裕度为:353.34110221%110-=在冲击电压下,0.920.92507.87.8(100)539.63d U l kV ==⨯= 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121270,40 1.6/,3/L cm L cm E kV cm E kV cm ====空气间隙为, 1122 1.670340232f U E L E L kV =+=⨯+⨯=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 2.17220 1.1519.628n ⨯⨯==,取20片,正常绝缘用13~14片,比正常多用6~7片,串长为202014.6292H cm =⨯= 对于XWP-130绝缘子, 2.17220 1.1514.0839n ⨯⨯==,取15片,串长15H=15*13=195cm5、解:由题意可知,99.8b KPa =,25t =℃,湿度为320/h g cm =相对空气密度为0027399.8273200.9687273101.327325t b b t δ++=⨯=⨯=++ 12,m w k k k δ==, 10.012(/11) 1.1158k h δ=+-=有图2-45可知,3003000.765005000.730.9687 1.1158b b U U kV L K δ===⨯⨯⨯时,d=73cm,g=查图3-45可知,0.50.5120.5,(0.9687)(1.1158) 1.04t m k k k ω====⨯= 则0300/1.04288.511.04bU U kV === 6、解:12099.5,=3027.5,540,/t p KPa t t U kV U U k ====,0027399.5273200.9498273101.327330t b b t δ++=⨯=⨯=++ 由于12=3027.5t t =,,查3-46可知,3125.5/h g m =31.445 1.4452.5(101.399.5)0.02/27327330D t b g cm t ∆H =∆∆=⨯⨯-=++ 3125.50.0225.7/h h g m =+∆H =+=325.7/0.949827.06/hg cm δ==,查图3-44得K=1.15查图2-50,4054040405,100155b b U U d d cm m --=+==== 5400.988850050010.9498 1.15b U L K δ==⨯⨯⨯g=查图3-45可得,12121,0.9498, 1.15, 1.0923m t m k k k k k k ωωδ========0/540/1.0923494.37t U U k kV ===7、解: 查图3-46可得36/H g cm =,31.445 1.445(149)(101.3102.6)0.0327/27327314D t b g cm t ∆H =∆∆=⨯-⨯-=-++ 60.0327 5.9673h H H =+∆=-=00273102.627320 1.034273101.327314t b b t δ++=⨯=⨯=++,35.9673/1.034 5.771/h g cm δ== 10.010(/11)0.948K h δ=+-= ,查表可得,球的直径为1d m =,且距离26.55cm 的正极性冲击电压为656kV6565.0415005000.2655 1.0340.948b U L K δ==⨯⨯⨯g=查图3-45可得,121,0,656/1.034634.43bU m U kV K K ω=====, 8、解:44111141.110 1.1350010 1.10.350.753a K H --=====-⨯-⨯-4265265*353.333a U K kV ===第五章5-1、如SF 6气体绝缘电气设备中在20°C 时充的气压为0.75MPa ,试求该设备中SF 6的气体密度?及该设备中SF 6气体的液化温度为多少?解:根据SF 6的物理性质,当气压为0.1MPa ,温度为20°C 时其密度为6.164g/l ,则由pV nRT =当气压增至0.75Mpa 时,SF 6物质的量n 也增至原来的7.5倍,故此时密度为:7.5 6.16446.23m n molV Vρ⋅===⨯= 其中mol 为SF 6的摩尔质量;由图5-6,当气压0.75MPa ,其液化温度约为-20°C 当然0.75MPa 时SF 6的气体密度也可由图5-6查得。

相关主题