《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??梢?jiàn)光的波長(zhǎng)范圍在400-750nm,不在可見(jiàn)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)椋海?7、解:8、解 :根據(jù)題意設(shè):極間距離為d,可得到達(dá)陽(yáng)極的電子總數(shù)為:9、解:由公式可得:,可得: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=0.02513

2、3pa,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=6cm16、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228.31kV,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=51.90

3、cm,所以均壓球離墻的距離為51.90cm19、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=1.975m20、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

4、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)為級(jí),爬電距離可取1.742.17(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1314片,比正常多用67片,串長(zhǎng)為 對(duì)于XWP-130絕緣子,取15片,串長(zhǎng)15H=15*13=195cm5、 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,

5、查圖3-44得K=1.15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(lái)的7.5倍,故此時(shí)密度為: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.

6、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(lái)考慮,則由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)椋耗褪軋?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)

7、,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)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(wèn)及如何確定?

8、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=,而電阻溫度系數(shù)=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

9、-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(wèn):(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)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0.1F?,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

10、電容C=2000pF,=0.01,而直流下的絕緣電阻為2000M,求:(1)工頻(有效值)100kV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

11、放電,請(qǐng)問(wèn)此時(shí)會(huì)誤解為Cx中發(fā)生了多大的局部放電量?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(jiàn)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(wèn)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:6-8、高壓?jiǎn)涡倦娎|(見(jiàn)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(wèn)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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