高電壓技術(shù)復(fù)習(xí)題.pdf

1 在氣體放電過(guò)程中 碰撞電離為什么主要是由電子產(chǎn)生的 答 1 氣體中的帶電粒子主要有電子和離子電子和離子 它們?cè)陔妶?chǎng)力的作用下向各自的極板運(yùn)動(dòng) 帶正電荷的粒子向負(fù)極板運(yùn)動(dòng) 帶負(fù)電荷的粒子向正極板運(yùn)動(dòng) 2 電子與離子相比電子與離子相比 它的質(zhì)量更小它的質(zhì)量更小 半徑更小半徑更小 自由行程更大自由行程更大 遷移率更大遷移率更大 因此在電場(chǎng) 力的作用下 它更容易被加速 因此電子的運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)大于離子的運(yùn)動(dòng)速度 3 與離子相比與離子相比 當(dāng)電子去碰撞中性的氣體分子當(dāng)電子去碰撞中性的氣體分子 它更容易累積到足夠多的動(dòng)能它更容易累積到足夠多的動(dòng)能 因此電子 碰撞中性分子并使之電離的概率要比離子大得多 所以 在氣體放電過(guò)程中 碰撞電離主要是由電子產(chǎn)生的 2 帶電粒子是由哪些物理過(guò)程產(chǎn)生的 為什么帶電粒子產(chǎn)生需要能量 答 1 帶電粒子主要是由電離電離產(chǎn)生的 根據(jù)電離發(fā)生的位置 分為空間電離空間電離和表面電離表面電離 根據(jù)電離獲得能量的形式不同 空間電離又分為光電離光電離 熱電離和碰撞電離熱電離和碰撞電離 表面電離分為 正離子碰撞陰極表面電離 光電子發(fā)射 熱電子發(fā)射和強(qiáng)場(chǎng)發(fā)射 正離子碰撞陰極表面電離 光電子發(fā)射 熱電子發(fā)射和強(qiáng)場(chǎng)發(fā)射 2 原子或分子呈中性狀態(tài)原子或分子呈中性狀態(tài) 要使原子核外的電子擺脫原子核的約束而成為自由電子要使原子核外的電子擺脫原子核的約束而成為自由電子 必須必須 施加一定的外加能量施加一定的外加能量 使基態(tài)的原子或分子中結(jié)合最松弛的那個(gè)電子電離出來(lái)所需的最小能 量稱為電離能 3 為什么 SF6 氣體的電氣強(qiáng)度高 答 SF6 氣體之所以具有特別高的電氣強(qiáng)度 主要因?yàn)檫@些氣體都具有很強(qiáng)的電負(fù)性很強(qiáng)的電負(fù)性 容易 俘獲自由電子而形成負(fù)離子 電子附著過(guò)程 電子變成負(fù)離子后電子變成負(fù)離子后 雖然氣體中的帶電粒子雖然氣體中的帶電粒子 的數(shù)目沒(méi)有變化 但氣體中自由電子的數(shù)目變少了 而電子又是碰撞電離的主要因素 因的數(shù)目沒(méi)有變化 但氣體中自由電子的數(shù)目變少了 而電子又是碰撞電離的主要因素 因 此氣體中碰撞電離的能力變得很弱 因而削弱了放電發(fā)展過(guò)程 此氣體中碰撞電離的能力變得很弱 因而削弱了放電發(fā)展過(guò)程 1 2 湯遜理論與流注理論對(duì)氣體放電過(guò)程和自持放電條件的觀點(diǎn)有何不同 這兩種理論各 適用于何種場(chǎng)合 答 湯遜理論的基本觀點(diǎn) 電子碰撞電離是氣體電離的主要原因 正離子碰撞陰極表面使電子碰撞電離是氣體電離的主要原因 正離子碰撞陰極表面使 陰極表面逸出電子是維持氣體放電的必要條件 陰極逸出電子能否接替起始電子的作用是陰極表面逸出電子是維持氣體放電的必要條件 陰極逸出電子能否接替起始電子的作用是 自持放電的判據(jù) 自持放電的判據(jù) 它只適用于低氣壓 短氣隙低氣壓 短氣隙的情況 氣體放電流注理論以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ) 它考慮了高氣壓 長(zhǎng)氣隙情況下空間電荷對(duì)原有電場(chǎng)的高氣壓 長(zhǎng)氣隙情況下空間電荷對(duì)原有電場(chǎng)的 影響和空間光電離的作用 影響和空間光電離的作用 在初始階段 氣體放電以碰撞電離和電子崩的形式出現(xiàn) 但當(dāng)電子崩發(fā)展到一定程度之后 某一初始電子的頭部集聚到足夠數(shù)量的空間電荷某一初始電子的頭部集聚到足夠數(shù)量的空間電荷 就會(huì)引起新的強(qiáng)烈電離和二次電子崩 這種強(qiáng)烈的電離和二次電子崩是由于空間電荷使局部電場(chǎng)大大增強(qiáng)以及發(fā)生空間光電離的 結(jié)果 這時(shí)放電即轉(zhuǎn)入新的流注階段 1 31 3 在一極間距離為在一極間距離為 1cm1cm 的均勻電場(chǎng)氣隙中的均勻電場(chǎng)氣隙中 電子碰撞電離系數(shù)電子碰撞電離系數(shù) 11cm 1 11cm 1 今有一初始電今有一初始電 子從陰極表面出發(fā) 求到達(dá)陽(yáng)極的電子崩中的電子數(shù) 子從陰極表面出發(fā) 求到達(dá)陽(yáng)極的電子崩中的電子數(shù) 答 答 e e d e11 59874d e11 59874 1 51 5 試近似估算標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下半徑分別為試近似估算標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下半徑分別為 1cm1cm 和和 1mm1mm 的光滑導(dǎo)線的電暈起始場(chǎng)強(qiáng)的光滑導(dǎo)線的電暈起始場(chǎng)強(qiáng) P15P15 皮皮 克公式克公式 cm 1m 5 58 1 0 3 0 1 1 30 3 0 1 30 39 1 3 0 1 1 30 3 0 1 30 1 0 1 導(dǎo)線半徑 空氣相對(duì)密度 光滑導(dǎo)線導(dǎo)線表面粗糙系數(shù) r m cmkV r mE cmkV r mE mc mc 1 6 氣體介質(zhì)在沖擊電壓下的擊穿有何特點(diǎn) 其沖擊電氣強(qiáng)度通常用哪些方式表示 答 在持續(xù)電壓 直流 工頻交流 作用下 氣體間隙在某一確定的電壓下發(fā)生擊穿 而在 沖擊電壓作用下 氣體間隙的擊穿就沒(méi)有這種某一個(gè)確定的擊穿電壓 間隙的擊穿不僅與沖擊電壓作用下 氣體間隙的擊穿就沒(méi)有這種某一個(gè)確定的擊穿電壓 間隙的擊穿不僅與 電壓值有關(guān)電壓值有關(guān) 還與擊穿過(guò)程的時(shí)間 放電時(shí)間 有關(guān) 這就是說(shuō) 氣體間隙的沖擊擊穿特性 要用兩個(gè)參數(shù) 擊穿電壓值和放電時(shí)間 來(lái)表征 而氣體間隙在持續(xù)電壓作用下?lián)舸┨匦灾?要用擊穿電壓值一個(gè)參數(shù)來(lái)表征 其沖擊電氣強(qiáng)度通常用 50 50 沖擊擊穿電壓和伏秒特性沖擊擊穿電壓和伏秒特性兩種 方式表征 1 10 簡(jiǎn)述絕緣污閃的發(fā)展機(jī)理和防止對(duì)策 答 戶外絕緣子在污穢狀態(tài)下發(fā)生的沿面閃絡(luò)稱為絕緣子的污閃戶外絕緣子在污穢狀態(tài)下發(fā)生的沿面閃絡(luò)稱為絕緣子的污閃 絕緣子的污閃是一個(gè)受 到電 熱 化學(xué) 氣候等多方面因素影響的復(fù)雜過(guò)程 通?？煞譃榉e污 受潮 干區(qū)形成積污 受潮 干區(qū)形成 局部電弧的出現(xiàn)和發(fā)展局部電弧的出現(xiàn)和發(fā)展等四個(gè)階段 防止絕緣子發(fā)生污閃的措施主要有 1 1 調(diào)整爬距 增大泄露距離 調(diào)整爬距 增大泄露距離 2 2 定期或不定期的清掃 定期或不定期的清掃 3 3 涂料 涂料 4 4 半導(dǎo)體釉絕 半導(dǎo)體釉絕 緣子緣子 5 5 新型合成絕緣子 新型合成絕緣子 1 11 試運(yùn)用所學(xué)的氣體放電理論 解釋下列物理現(xiàn)象 1 大氣濕度增大時(shí) 空氣間隙的擊穿電壓增高 而絕緣子表面閃絡(luò)電壓下降 答 大氣濕度增大時(shí) 大氣中含有的水汽分子能俘獲自由電子而形成負(fù)離子 這對(duì)氣體中大氣中含有的水汽分子能俘獲自由電子而形成負(fù)離子 這對(duì)氣體中 的放電過(guò)程起著抑制作用的放電過(guò)程起著抑制作用 可見(jiàn)大氣的濕度越大 氣隙的擊穿電壓增高 而大氣濕度增大而大氣濕度增大 時(shí) 絕緣子表面容易形成水膜 如果絕緣子表面有積污的話 積污層容易受潮 增大泄露時(shí) 絕緣子表面容易形成水膜 如果絕緣子表面有積污的話 積污層容易受潮 增大泄露 電流 容易造成濕閃或者污閃電流 容易造成濕閃或者污閃 絕緣子表面閃絡(luò)電壓下降 2 壓縮氣體的電氣強(qiáng)度遠(yuǎn)較常壓下的氣體高 答 氣壓很大時(shí) 電子自由行程變小 得到動(dòng)能減小 所以擊穿電壓升高 電子自由行程變小 得到動(dòng)能減小 所以擊穿電壓升高 3 沿面閃絡(luò)電壓顯著地低于純氣隙的擊穿電壓 答 沿面閃絡(luò)是指沿面放電已貫通兩電極 電極放入固體介質(zhì)后的沿面閃絡(luò)電壓要比相同電 極空氣間隙的擊穿電壓低 這是因?yàn)檠毓腆w介質(zhì)表面的電場(chǎng)與空氣間隙間電場(chǎng)相比已經(jīng)發(fā)沿固體介質(zhì)表面的電場(chǎng)與空氣間隙間電場(chǎng)相比已經(jīng)發(fā) 生了畸變 這種畸變使固體介質(zhì)表面的電場(chǎng)更為不均勻生了畸變 這種畸變使固體介質(zhì)表面的電場(chǎng)更為不均勻 而造成沿面電場(chǎng)畸變的原因主要 有 1 固體介質(zhì)與電極表面接觸不良 存在小縫隙 2 固體介質(zhì)表面由于潮氣形成很薄的 水膜 水膜中正負(fù)離子積聚在沿面靠電極的兩端 3 固體介質(zhì)表面電阻的不均勻和表面的 粗糙不平造成沿面電場(chǎng)畸變 2 1 試用經(jīng)驗(yàn)公式估算極間距離 d 2cm 的均勻電場(chǎng)氣隙在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下的平均擊穿場(chǎng)強(qiáng) Eb P32 cmkVdEb 259 2966 6 55 24 2 3 在線路設(shè)計(jì)時(shí)已確定某線路的相鄰導(dǎo)線間氣隙應(yīng)能耐受峰值為 1800kV 的雷電沖擊電 壓 試?yán)媒?jīng)驗(yàn)公式近似估算線間距離至少應(yīng)為若干 P36 近似用棒棒氣隙去近似 正極性雷電沖擊 cmddU3086 5 751800 6 575 50 負(fù)極性雷電沖擊 cmddU2826 1101800 6110 50 取兩者大值 308cm 2 4 在 p 755mmHg t 33 的條件下測(cè)得一氣隙的擊穿電壓峰值為 108kV 試近似求取該氣 隙在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下的擊穿電壓值 P38 954 0 306 1 755 760 3 101 9 29 2 T p 由于 處于 0 95 1 05 的范圍內(nèi) 0 UU kV U U 2 113 954 0 108 0 2 5 某 110kV 電氣設(shè)備的外絕緣應(yīng)有的工頻耐壓水平 有效值 為 260kV 如該設(shè)備將安裝 到海拔 3000m 的地方運(yùn)行 問(wèn)出廠時(shí) 工廠位于平原地區(qū) 的試驗(yàn)電壓應(yīng)增大到多少 P39 kVU H UKU ppa 325260 1030001 1 1 101 1 1 44 2 6 為避免額定電壓有效值為 1000kV 的試驗(yàn)變壓器的高壓引出端發(fā)生電暈放電 在套管上 部安裝一球形屏蔽極 設(shè)空氣的電氣強(qiáng)度 E0 30kV cm 試決定該球極應(yīng)有的直徑 P40 30 10002 222 max c g E U RD 94 28cm 2 7 為什么 SF6 氣體具有特別高的電氣強(qiáng)度并成為除空氣外應(yīng)用得最廣泛的氣體介質(zhì) 試 述 GIS 有哪些重要優(yōu)點(diǎn) 答 SF6 氣體具有特別高的電氣強(qiáng)度主要是因?yàn)檫@些氣體都具有很強(qiáng)的電負(fù)性具有很強(qiáng)的電負(fù)性 容易俘獲自 由電子而形成負(fù)離子 電子變成負(fù)離子后 其引起碰撞電離的能力就變得很弱 因而削弱了 放電發(fā)展過(guò)程 SF6SF6 氣體的電氣強(qiáng)度約為空氣的氣體的電氣強(qiáng)度約為空氣的 2 52 5 倍倍 而其滅弧能力高達(dá)空氣的而其滅弧能力高達(dá)空氣的 100100 倍以倍以 上上 所以它成為除空氣外應(yīng)用得最廣泛的氣體介質(zhì) GIS 有哪些重要優(yōu)點(diǎn) 1 1 大大節(jié)省占地面積和空間體積 大大節(jié)省占地面積和空間體積 2 2 運(yùn)行安全可靠 運(yùn)行安全可靠 3 3 有利于環(huán) 有利于環(huán) 保 使運(yùn)行人員不受電場(chǎng)和磁場(chǎng)的影響 保 使運(yùn)行人員不受電場(chǎng)和磁場(chǎng)的影響 4 4 安裝工作量小 檢修周期長(zhǎng) 安裝工作量小 檢修周期長(zhǎng) A RR U CR RR U CUCQ CR RR U CUCQ CC CC U CUCQ CC CC U CUCQ tt tt tt tt 5 21 g 5 2 21 2222 5 1 21 1111 5 1 21 202202 5 2 21 101101 1014 1 I 102 7 1072 6 2 107 107 1 3 s 22 8 2 1095 9 3200C 29 10cosU 3 101 1 R 2 1029 29 10UP 1 s s p p wC tg r pFWtgCP tgwC Var tg P QWtgC 倍提高了 倍提高了所以 屏障時(shí) 屏障時(shí) 無(wú)屏障時(shí) 2 0 kV120E 05 0 kV26 105E kV100E 300kVmm10Emm20EUmm10 300kVmm3Emm27EUmm3 300kVmm30EU 2 2 4 1r 1r1r r21r2 r21r1 1r0 1 2 2 1 2 1 2 1 cm cmcm E E E E E E r r r r r r r r 933 0 E E 69 75 ln 1 ln 1 r U 2 E 78 0 E E 16 90 ln 1 ln 1 r U 1 E 70 6kV cm 8 1 3220 r R U E 2max av 2 220 2 1 22 2max 1max av 1 220 2 1 10 1max 0 av cmkV r R r r cmkV r R r r 4 1 測(cè)量絕緣電阻能發(fā)現(xiàn)哪些絕緣缺陷 試比較它與測(cè)量泄露電流試驗(yàn)項(xiàng)目的異同 答 通過(guò)測(cè)量絕緣電阻和吸收比可以判斷試品是否受潮或貫穿性缺陷判斷試品是否受潮或貫穿性缺陷 測(cè)量泄露電流本質(zhì)上也是測(cè)量絕緣電阻 其原理是一樣的其原理是一樣的 不同點(diǎn) 1 測(cè)量泄露電流 所用的直流電壓較高直流電壓較高 10kV 故發(fā)現(xiàn)一些還未完全貫通的集中性缺陷比兆歐表有效 2 施加在試品上的直流電壓是逐漸增大直流電壓是逐漸增大的 這樣就可以在升壓過(guò)程中監(jiān)視泄漏電流的增長(zhǎng) 動(dòng)向 4 4 根據(jù)絕緣預(yù)防性試驗(yàn)的結(jié)果來(lái)判斷電氣設(shè)備絕緣狀態(tài)時(shí) 除了要重視每一項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果 外 為什么還要進(jìn)行綜合分析判斷 當(dāng)其中個(gè)別試驗(yàn)項(xiàng)目不合格 達(dá)不到規(guī)程的有關(guān)要求時(shí) 應(yīng)如何處理 答 P89 有個(gè)別試驗(yàn)項(xiàng)目不合格 達(dá)不到規(guī)程的要求 可以用 三比較三比較 的方法的方法處理 與同類型設(shè)備同類型設(shè)備比較 若試驗(yàn)結(jié)果差別懸殊可能存在問(wèn)題 在同一設(shè)備的三相試驗(yàn)結(jié)果之間進(jìn)行比較同一設(shè)備的三相試驗(yàn)結(jié)果之間進(jìn)行比較 若有一相結(jié)果相差達(dá) 50 以上時(shí) 該相可能存 在問(wèn)題 與該設(shè)備技術(shù)檔案中的歷年試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)做比較該設(shè)備技術(shù)檔案中的歷年試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)做比較 若性能指標(biāo)有明顯下降 則可能出現(xiàn) 新缺陷 5 4 試比較絕緣的非破壞性試驗(yàn)和耐壓試驗(yàn)的效能和特點(diǎn) 答 非破壞性試驗(yàn)效能 在較低的電壓或是用其它不會(huì)損壞絕緣的辦法來(lái)測(cè)量絕緣的各種特測(cè)量絕緣的各種特 性 從而判斷絕緣內(nèi)部有無(wú)缺陷 特點(diǎn) 性 從而判斷絕緣內(nèi)部有無(wú)缺陷 特點(diǎn) 1 1 無(wú)破壞性 無(wú)破壞性 2 2 需要綜合分析 需要綜合分析 3 3 能全面 能全面 檢查缺陷的性質(zhì)和過(guò)程 檢查缺陷的性質(zhì)和過(guò)程 耐壓試驗(yàn)效能 模仿設(shè)備絕緣在運(yùn)行中可能出現(xiàn)的各種電壓 對(duì)絕緣施加與之相等價(jià)或更為 嚴(yán)峻的電壓 從而考驗(yàn)絕緣耐受這類電壓的能力 特點(diǎn)考驗(yàn)絕緣耐受這類電壓的能力 特點(diǎn) 1 1 最有效 最有效 2 2 具有破壞性 具有破壞性 kVU ZZ Z UUkV C L Z C L Z 27 92 2 50U 29 346 2 21 1 212 2 2 2 1 1 1 kV ZZ ZZ i A ZZ ZZ Z U i 40 2 4 2 4 U 9 2 2 4 2 4 2 22 0 0 2 s1055 2 kV32 8 9U s1033B 10 10 1km AB 98 0 3 2 Z 98 1 2 3 1 2 5 02121021B 5 5 5 32 23 2 21 21 1 32 3 2 21 2 1 總的時(shí)間為 時(shí)間 需要再經(jīng)過(guò)再次出現(xiàn)這一電壓升高 過(guò)了出現(xiàn)第二次電壓升高經(jīng)節(jié)點(diǎn) 全程的時(shí)間 走完 UU s skm ZZ ZZ ZZ Z ZZ Z ZZ Z A R U A Z kVZIkV ZRZZ 625 3 I 875 U I 5 437 5 62U U 2 U 1 25kA Z U I 62 5kVZ2000AU 25 31 1 2 R 1 1 1 11121 2 2 22 21 88 12 U s38 s10 v km1 AB 101 1 1 6 0 Z Z 2 4 0 Z Z2 0 2 211021102101 2 8 22 2 2 21 21 1 2 21 2 1 kVUUUU t sm LC v Z Z Z M 時(shí) 單程的時(shí)間走完 142 0 Z 2 22 63ln60 63 443 2 ln60 6 546 2 ln60 1 24 9 5 2 67 8 63 17 22 20 20 02 20 2002 22 00 22 02 Z k d d ZZ r h Z r h Z md c c g g 圍內(nèi) 未處于避雷針的保護(hù)范 雷針的水平距離為米高的建筑物邊沿距避 由于 內(nèi) 處于避雷針的保護(hù)范圍 雷針的水平距離為米高的建筑物邊沿距避 由于 因此由于 m4038 5 23 2 m5010 75 58 25 1 2 38 10 635 0 h 5 5 P30m h 75273 2 122 1 111 21 x xxx x xxx xx r mPhhr h h r mPhhr h h mhmh mh 線的保護(hù)范圍內(nèi) 故三相導(dǎo)線均處于避雷 受到有效保護(hù) 因此也可以中相導(dǎo)線對(duì)地高度為 的最低高度兩避雷線中間保護(hù)范圍 受到有效保護(hù) 因此可以平距離為邊相導(dǎo)線距避雷線的水 外側(cè)的保護(hù)寬度 的水平面上 因此避雷線在導(dǎo)線高度由于 避雷線對(duì)地高度 導(dǎo)線對(duì)地高度 hm07 23 m55 25 P4 D hh rm8 1 m5 2Ph h47 0 r 2 h h 1P 28 4mh 07 2318 3 15 2 4 28 0 0 x 1x 1 1 mh 解 查表解 查表 6 1 單避雷線 單避雷線 220kV 線路電暈校正系數(shù)線路電暈校正系數(shù) k1 1 3 查表查表 8 4 單避雷線 單避雷線 220kV 線路桿塔分流系數(shù)線路桿塔分流系數(shù) 0 92 查表查表 8 5 鐵塔桿塔單位高度電感 鐵塔桿塔單位高度電感 L0 0 5 H m 查表查表 8 5 平原單避雷線擊桿率 平原單避雷線擊桿率 g 1 4 下橫擔(dān)的高度下橫擔(dān)的高度 haL 20 2 0 146 13 22 1m 上橫擔(dān)的高度上橫擔(dān)的高度 haH 25 7 0 146 13 27