《高電壓絕緣技術(shù)第二版》課后題答案中國(guó)電力出版社.doc

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1、 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。 可見光的波長(zhǎng)范圍在400-750nm,不在可見光的范圍。 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? , 7、解: 8、解 :根據(jù)題意設(shè):極間距離為d, 可得到達(dá)陽極的電子總數(shù)為: 9、解:由公式可得:,可得:

2、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=0.025[133pa],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=6cm 16、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2

3、28.31kV,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51.90cm 19、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=1.975m 20、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

4、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

5、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Ⅱ級(jí),爬電距離可取1.74~2.17(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13~14片,比正常多用6~7片,串長(zhǎng)為 對(duì)于XWP-130絕緣子,,取15片,串長(zhǎng)15H=15*13=195cm 5、 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.

6、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也增至原來的7.5倍,故此時(shí)密度

7、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)來考慮,則

8、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? 耐受場(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)

9、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

10、電阻溫度系數(shù)α=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: (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)

11、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0.1μF?,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2000MΩ,求: (1)工頻(有效值)100kV

12、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)問此時(shí)會(huì)誤解為Cx中發(fā)生了多大的局部

13、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-

14、8、高壓?jiǎn)涡倦娎|(見圖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:

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