第一章作业■ 解释下列术语(1)气体屮的自持放电；(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，即使除左•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；(3)放电时延：能引起电了崩并最终导致间隙击穿的电了称为有效电子，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；(5)爬电比距：爬电距离指两电极间的沿而最短距离，其与所加电压的比值称为爬电比距，表示外绝缘的绝缘水平，单位cm/kV°J■1-2汤逊理论与流注理论对气体放电过程和口持放电条件的观点有何不同？这两种理论各适用于何种场合？答：汤逊理论认为电了碰撞电离是气体放电的主要原因，二次电子来源于正离了撞击阴极使阴极表面逸出电子，逸岀电了是维持气休放电的必雯条件。

所逸出的电子能否接替起始电子的作川是自持放电的判据。

流汴理论认为形成流注的必要条件是电了崩发展到足够的程度后，电子崩中的空间电荷足以使原电场明显畸，流注理论认为二次电子的主要来源是空间的光电离。

汤逊理论的适川范围是短间隙、低气压气隙的放电；流注理论适用于高气压、长间隙电场气隙放电。

在一极间距离为1cm的均匀电场电场气隙屮，电子碰撞电离系数a =11cm-1o 今有一初始电子从阴极表而出发，求到达阳极的电子崩中的电子数冃。

解：到达阳极的电子崩屮的电子数忖为n(l— e(xd =e}M =59874答：到达阳极的电子崩屮的电子数冃为59874个。

1・5近似估算标准大气条件卜•半径分别为1cm和1mm的光滑导线的电晕起始场强。

解：对半径为1cm的导线(03、£ =30/7^ l + -y= =30xlxlx I 后丿对半径为1mm的导线( 03 'E =30xlxlx 1+• ‘ •=5&5(kV/cm)答：半径1cm导线起晕场强为39kV/cm,半径1mm Y线起晕场强为58.5kV/cm1-10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而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、丁区形成、局部电弧的出现和发展等四个阶段。

防止绝缘子发牛:污闪的措施主要有：(1)调整爬距(增人泄露距离)(2)定期或不定期清扫；(3)涂料;(4)半导体釉绝缘子；(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为尚；(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，大气屮的水分子增多，自由电子易于被水分子俘获形成负离了，从rfU使放电过程受到抑制，所以占穿电爪增高；而人气湿度增人吋，绝缘了表面容易形成水膜，使绝缘子表面积污层受潮,泄漏电流增人，容易造成湿闪或污闪,绝缘子表面闪络电压下降；(2)气压很大吋电子的自由行程变小，两次碰撞Z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囚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冇：1 •固体介质与电极表面接触不良，存在小缝隙；2固体介质表而由于潮气形成水膜，水膜屮的正负离子在电场作用下积聚在沿Ifli靠近电极的两端；3•固体介质表|的电阻不均匀和表Iflj的粗糙不平。

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 b = 24.55^4-6.66x^77 = 24.55x1 + 6.667172 = 29.26(kV/cm)答：标准大气条件下的平均击穿场强为29.26kV/cm 2・3在线路设计吋已确定某线路的相邻导线间气隙应能耐受峰值为土1800kV的宙电冲击电压，试利川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 劝。

=75+5.6〃 =>〃 = (1800-75)/5.6 = 30&cm)对负极性雷电冲击：“畑=llg6dnd = (1800-llQ)/6 = 282(cm) 取两者中较大者308cm 答：线间距离至少应为308cmo2・4在p=755mmHg, t=33的条件卜•测得•气隙的击穿电压峰值为108kV,试近似求取该气隙在标准人气条件下的击穿电压值。

P38 解：在p=755mmHg, t=33条件下的空气相对密度为：5 = 2.9 必=2.9 x 巴仝x 755 x —1— = 0.954t760 273 + 33由于&处于0・95〜1・05之间[/«Z>= 113.2(kV)°°30.954答：该气隙在标准大气条件下的击穿电压值为113.2kVo2・5某110kV屯气设备的外绝缘应有的丁•频耐斥水平(有效值)为260kV,如该设备将安装到海拔3000m的地方运行，问出厂时(工厂位于平原地区)的试验电压影增大到多少？P39解：岀厂时的试验电压值：1 1U = KU lf =------------------- T x 260= -------------------- T x260'1.1-HxlO-4 1.1-3000K10-4= 325(kV)答：出厂试验电压值应增大到325kV°2・6为避免额定电爪冇效值为1000kV 的试验变丿k 器的高压引出端发卞 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：D = 2R = 2 耆=2x 密型=94.2(cm)答：该球形电极应有的直径为94.2cm o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別为：C1=4200pF, R1=1400MQ ； C2=3000pF 、R2=2100MQo 当加上40kV 直流电压时，试求：(1)当t=0合闸初瞬，Cl 、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即总吃，可得U {=—^—U=―—X40X105C,+C 2 42023000= 50/3 = 16.67(JtV) 所以C1 上的电荷 Qx =420(kl(T 12x50/3xl()3 = 7(X2U 2R1 C1 二C2 上的电荷 Q = C 2f/2 = CQ-U^ = 30051012 x (40-50/3) x 10"= 7(Xx/C)(2)稳态时，因为作用电压U 为直流，所以Cl 和C2可视为开路, 流过绝缘的电导电流由总电阻决定，即此时C1上的电压与R1上的电丿R 相等，即 u 严RJ=1400x 106 x(80/7) x 1 (T 6= 1 G^kV)C1上的电荷Q 严 CQ 严 4200x 10~,2X 16X 10'= 67.2(//C)C2上的电荷Q 2 = C 2U 2 = 30001 (T 12 X (40- 16)xio' = 7 2(//C)3・3某设备对地电容C=3200pF,工频下的tg5 =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來表示，则具屮电阻值R 为若 干？(3) 如果用串联等值电路表示，则其屮的电容值和电阻值旷各位若 干？ 解：(1)该设备所吸收的有功功率为P = U 2coCtg3 = (32x 10丫 x31 4X 320Q K 10-12x0.01= 10.3(W)所吸收的无功功率为 P 103 Q = ― = = = 103 War = 1.03kVar tgS 0.01U _ 40X103 "(14004-21 OQxl (J 5QQ = — xl(r 6 = l 1.43(加)（2）在绝缘的并联等值电路中，H（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=3200pFo因此，对串联等值电路，由t“ = coCj可得串联等值电阻r =型= ----------- 型——= 9.95（kQ ） g 3 14x3200x10 12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）6迟=»2丘2 U(d, d- d.} —+ L(為2 £r\ > d1=3mm 时，E }二 f =105.26(kV/cm) 1 2(0・3/4 + (3-0・3)/2) E _E 5 26 此时油中电场强度提高的倍数为 七」=〒忌=0・0526 匕() I O(Jd1=10m m 时， ^2(l/4Zl)/2)= 12(XkV/Cm )I R U/RI c _ U CD CRcoC = coCtgS = 314X 3200X 10 ,2X 0.01 = = 100(kV/cm) U = E«-dJ + Ed联立解得油中的电场强度为厶=一 300 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 o 若在极间放置•个屏障，其厚度分别为3mm 和10mm,求油中的电场 强度各比没有屏障吋提高多少倍？（设油的E rl=2,屏障的€ r2=4） 解：没有屏障吋油中的电场强度为300 30 x 10_,此时油中电场强度提高的倍数为第四章作业4-1测最绝缘电阻能发现那些绝缘缺陷？试比较它与测最泄漏电流实％项目的异同。

答：测暈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H的相同点：两者的原理和适用范围是一样的，不同的是测量泄漏电流可使用较高的电ffi（10kV及以上），并且可一观察泄漏电流随时间的变化情况，因此能比测戢绝缘电阻更有效地发现一些尚未完全贯通的集中性缺陷。