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；
山东高考时间(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°
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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/cm
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)右眼皮跳半导体釉绝缘子；(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)自然现象的作文大气的湿度增大时，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
Eb = 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308cmo
2・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。修改密保问题淘宝网开店货源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— = 0.954
t 760 273 + 33
由于&处于0・95〜1・05之间
[/«Z>= 113.2(kV)
° ° 3 0.954
答：该气隙在标准大气条件下的击穿电压值为113.2kVo
2・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 1
U = KUlf = 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=―—X40X105
C,+C2 42023000
= 50/3 = 16.67(JtV)
所以C1 上的电荷 Qx =420(kl(T12x50/3xl()3
如何选购电视= 7(X2
C2 上的电荷 Q = C2f/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
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