高壓電技術(shù)課后習(xí)題答案.doc

第一章電介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗第二章氣體放電理論1)流注理論未考慮的現(xiàn)象。表面游離 2)先導(dǎo)通道的形成是以的出現(xiàn)為特征。C-A碰撞游離 B表面游離 C熱游離 D光游離 3)電暈放電是一種。A-A自持放電 B非自持放電 C電弧放電 D均勻場中放電 4)氣體內(nèi)的各種粒子因高溫而動能增加，發(fā)生相互碰撞而產(chǎn)生游離的形式稱為C-A.碰撞游離B.光游離C.熱游離D.表面游離 5)以下哪個不是發(fā)生污閃最危險的氣象條件？D-A.大霧B.毛毛雨C.凝露D.大雨 6)以下哪種材料具有憎水性？A-A.硅橡膠B.電瓷C.玻璃D金屬20)極性液體和極性固體電介質(zhì)的相對介電常數(shù)與溫度和電壓頻率的關(guān)系如何？為什么？極化液體相對介電常數(shù)在溫度不變時，隨電壓頻率的增大而減小，然后就見趨近于某一個值，當(dāng)頻率很低時，偶極分子來來得及跟隨電場交變轉(zhuǎn)向，介電常數(shù)較大，當(dāng)頻率接近于某一值時，極性分子的轉(zhuǎn)向已經(jīng)跟不上電場的變化，介電常數(shù)就開始減小。在電壓頻率不變時，隨溫度的升高先增大后減小，因為分子間粘附力減小，轉(zhuǎn)向極化對介電常數(shù)的貢獻就較大，另一方面，溫度升高時分子的熱運動加強，對極性分子的定向排列的干擾也隨之增強，阻礙轉(zhuǎn)向極化的完成。極性固體介質(zhì)的相對介電常數(shù)與溫度和頻率的關(guān)系類似與極性液體所呈現(xiàn)的規(guī)律。 21)電介質(zhì)電導(dǎo)與金屬電導(dǎo)的本質(zhì)區(qū)別為何？）帶電質(zhì)點不同：電介質(zhì)為帶電離子（固有離子，雜質(zhì)離子）；金屬為自由電子。）數(shù)量級不同：電介質(zhì)的小，泄漏電流??；金屬電導(dǎo)的電流很大。）電導(dǎo)電流的受影響因素不同：電介質(zhì)中由離子數(shù)目決定，對所含雜質(zhì)、溫度很敏感；金屬中主要由外加電壓決定，雜質(zhì)、溫度不是主要因素。22)簡要論述湯遜放電理論。設(shè)外界光電離因素在陰極表面產(chǎn)生了一個自由電子，此電子到達陽極表面時由于過程，電子總數(shù)增至ed 個。假設(shè)每次電離撞出一個正離子，故電極空間共有（ed 1）個正離子。這些正離子在電場作用下向陰極運動，并撞擊陰極按照系數(shù)的定義，此（ed 1）個正離子在到達陰極表面時可撞出（ed 1）個新電子，則( ed -1)個正離子撞擊陰極表面時，至少能從陰極表面釋放出一個有效電子，以彌補原來那個產(chǎn)生電子崩并進入陽極的d電子，則放電達到自持放電。即湯遜理論的自持放電條件可表達為 r( e-1)=1或 ed 1。 23)為什么棒板間隙中棒為正極性時電暈起始電壓比負(fù)極性時略高？答：在不均勻電場中，電壓極性對氣隙的擊穿電壓和氣隙擊穿發(fā)展過程影響很大，稱為極性效應(yīng)。當(dāng)棒具有正極性時：在棒極附近，積聚起正空間電荷，減少了緊貼棒極附近的電場，而略微加強了外部空間的電場，棒極附近難以造成流注，使得自持放電、即電暈放電難以形成，所以棒板間隙中棒為正極性時電暈起始電壓比負(fù)極性時略高 U+（電暈） U-（電暈）當(dāng)棒具有負(fù)極性時：電子崩中電子離開強電場區(qū)后，不在引起電離，正離子逐漸向棒極運動，在棒極附近出現(xiàn)了比較集中的正空間電荷，使電場畸變棒極附近的電場得到增強，因而自持放電條件就抑郁得到滿足、易于轉(zhuǎn)入流注而形成電暈現(xiàn)象，所以棒板間隙中棒為負(fù)極性時擊穿電壓比正極性時高 U+（擊穿） U-（電暈）當(dāng)棒具有負(fù)極性時：電子崩中電子離開強電場區(qū)后，不在引起電離，正離子逐漸向棒極運動，在棒極附近出現(xiàn)了比較集中的正空間電荷，使電場畸變棒極附近的電場得到增強，因而自持放電條件就抑郁得到滿足、易于轉(zhuǎn)入流注而形成電暈現(xiàn)象，所以棒板間隙中棒為負(fù)極性時擊穿電壓比正極性時高U+（擊穿） U-（擊穿）第三章氣隙的電氣強度1) SF6氣體具有較高絕緣強度的主要原因之一是電負(fù)性 2)沖擊系數(shù)是50%放電電壓與靜態(tài)放電電壓之比。 3)在高氣壓下，氣隙的擊穿電壓和電極表面粗糙度有很大關(guān)系4)雷電流具有沖擊波形的特點迅速上升平緩下降 5)在極不均勻電場中，正極性擊穿電壓比負(fù)極性擊穿電壓小6)我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)操作沖擊波形成250/2500s。 7)極不均勻電場中，屏障的作用是由于其對空間電荷的阻擋作用，造成電場分布的改變。 8)調(diào)整電場的方法：_增大電極曲率半徑、改善電極邊緣、使電極具有最佳外形。9.什么叫間隙的伏秒特性曲線?它有什么作用?答：在同一波形，不同幅值的沖擊電壓作用下，間隙上出現(xiàn)的電壓最大值和放電時間的關(guān)系，稱為該間隙的伏秒特性，表征這個關(guān)系的曲線稱為伏秒特性曲線。間隙伏秒特性的形狀決定于電極間電場分布。作用： 伏秒特性對于比較不同設(shè)備絕緣的沖擊擊穿特性具有重要意義。在過電壓保護中，如何能保證被保護電氣設(shè)備得到可靠的保護(即限制作用在電氣設(shè)備絕緣上的過電壓數(shù)值)，就要保證被保護電氣設(shè)備絕緣的伏秒特性與保護裝置(如避雷器)的伏秒特性之間配合正確。10.試舉例提高氣隙擊穿電壓的各種方法。答：兩個途徑 一、改善電場分布，使之盡量均勻；改進電極形狀，可以增大電極曲率半徑，改善電極邊緣，使電極具有最佳外形；利用空間電荷畸變電場的作用。 二、利用其它方法來削弱氣體中的電離過程，如高真空的采用、高氣壓的采用。11.保護設(shè)備與被保護設(shè)備的伏秒特性應(yīng)如何配合？為什么？ 保護設(shè)備的伏秒特性應(yīng)始終低于被保護設(shè)備的伏秒特性。這樣，當(dāng)有一過電壓作用于兩設(shè)備時，總是保護設(shè)備先擊穿，進而限制了過電壓幅值，保護了被保護設(shè)。12.一些鹵族元素化合物（如 SF6）具有高電氣強度的原因是什么？（1）由于含有鹵族元素，這些氣體具有很強的電負(fù)性，氣體分子容易和電子結(jié)合成為負(fù)離子，從而削弱了電子的碰撞電離能力，同時又加強了復(fù)合過程。 （2）這些氣體的分子量都比較大，分子直徑較大，使得電子在其中的自由行程縮短，不易積聚能量，從而減少了碰撞電離的能力。（3）電子在和這些氣體的分子相遇時，還易引起分子發(fā)生極化等過程，增加能量損失，從而減弱碰撞電離的能力。第四章固體、液體和組合絕緣的電氣強度1)電介質(zhì)按極性強弱分類，在下面的介質(zhì)中，弱極性電介質(zhì)有ABCDEF，中性電介質(zhì)有I，強極性電介質(zhì)有GH。 A.H2 B.N2 C.O2 D.CO2 E.CH4 F.空氣 G.水 H. 酒精 I.變壓器油 J.蓖麻油 2)按照國家標(biāo)準(zhǔn) GB11021-1989“電氣絕緣的耐熱性評定和分級”將各種電工絕緣材料耐熱程度劃分等級，以確定各級絕緣材料的最高持續(xù)工作溫度。其中 A級絕緣材料的最高持續(xù)溫度是105，F(xiàn)級絕緣材料的最高持續(xù)溫度是 155。 電介質(zhì)是指：能在其中建立靜電場的物質(zhì)非極性,根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)可以將其分成弱極性電介質(zhì)、偶極性電介質(zhì)、離子性電介質(zhì) ，電介質(zhì)極化的基本形式有電子位移極化、離子位移極化、轉(zhuǎn)向極化、介質(zhì)界面極化、空間電荷極化。 介質(zhì)損失角正切的計算公式是tan= IR / IC， tan表示交流下的介質(zhì)損耗。 影響液體電介質(zhì)擊穿電壓的因素有雜質(zhì)、溫度、電壓作用時間、電場均勻程度、壓力 固體介質(zhì)的擊穿形式有電擊穿、熱擊穿、電化學(xué)擊穿。 一般來說，標(biāo)準(zhǔn)電容器采用氣體絕緣，電力電容器采用油紙絕緣，為什么？ 氣體電介質(zhì)的相對介電常數(shù)接近 1，極化率極小，氣體電介質(zhì)的損耗就是電導(dǎo)損耗，當(dāng)電場強度小于使氣體分子電離所需要值時，氣體介質(zhì)損耗很小，所以標(biāo)準(zhǔn)電容器采用氣體絕緣。而電力電容器采用油紙絕緣是因為油紙絕緣具有優(yōu)良的電氣性能，干紙和純油組合后，油填充了紙中薄弱點的空氣隙，紙在油中又起了屏障作用，使總體的耐電強度提高很多。 兩個標(biāo)準(zhǔn)油杯，一個是含雜質(zhì)較多的油；另一個是含雜質(zhì)較少的油，試問：（1）當(dāng)施加工頻電壓時，兩杯油擊穿電壓差別很大。（2）當(dāng)施加雷電沖擊電壓時，兩杯油擊穿電壓差別很小，是因為沖擊擊穿電壓作用時間太短，雜質(zhì)來不及形成橋。 纖維等雜質(zhì)對極不均勻電場下變壓器的擊穿電壓影響較小，這是因為不均勻場強處擾動大，雜質(zhì)不易形成橋。介質(zhì)熱老化的程度主要是由溫度和介質(zhì)經(jīng)受熱作用的時間來決定的。轉(zhuǎn)向極化程度與電源頻率和溫度有關(guān)，隨著頻率的增加，極化率減小，隨著溫度的增加，極化程度先增大后減小13)純凈液體介質(zhì)的擊穿理論分為電子碰撞電擊穿理論和氣泡擊穿理論14)影響固體介質(zhì)擊穿電壓的主要因素有電壓作用時間、電場均勻程度、溫度、累積效應(yīng)、受潮程度15)測量絕緣材料的泄漏電流為什么用直流電壓而不用交流電壓？答：因為直流電壓作用下的介質(zhì)損失僅有漏導(dǎo)損失，而交流作用下的介質(zhì)損失不僅有漏導(dǎo)損失還有極化損失。所以在直流電壓下，更容易測量出泄漏電流。 16)目前液體電介質(zhì)的擊穿理論主要有哪些？答：液體介質(zhì)的擊穿理論主要有三類：高度純凈去氣液體電介質(zhì)的電擊穿理論、含氣純凈液體電介質(zhì)的氣泡擊穿理論、工程純液體電介質(zhì)的雜質(zhì)擊穿理論 17)如何提高液體電介質(zhì)的擊穿電壓？答：工程應(yīng)用上經(jīng)常對液體介質(zhì)進行過濾、吸附等處理，除去粗大的雜質(zhì)粒子，以提高液體介質(zhì)的擊穿電壓。18)什么叫電介質(zhì)的極化？極化強度是怎么定義的？答：電介質(zhì)的極化是電介質(zhì)在電場作用下，其束縛電荷相應(yīng)于電場方向產(chǎn)生彈性位移現(xiàn)象和偶極子的取向現(xiàn)象。電介質(zhì)的極化強度可用介電常數(shù)的大小來表示，它與該介質(zhì)分子的極性強弱有關(guān)，還受到溫度、外加電場頻率等因素的影響。 19)局部放電引起電介質(zhì)劣化、損傷的主要原因有哪些？答：局部放電引起電介質(zhì)劣化損傷的機理是多方面的，但主要有如下三個方面：）電的作用：帶電粒子對電介質(zhì)表面的直接轟擊作用，使有機電介質(zhì)的分子主鏈斷裂；）熱的作用：帶電粒子的轟擊作用引起電介質(zhì)局部的溫度上升，發(fā)生熱熔解或熱降解；）化學(xué)作用：局部放電產(chǎn)生的受激分子或二次生成物的作用，使電介質(zhì)受到的侵蝕可能比電、熱作用的危害更大。第五章 電氣設(shè)備絕緣試驗（一）1)非破壞性試驗包括絕緣電阻試驗、局部放電試驗、絕緣油的氣相色譜分析、介質(zhì)損耗角正切試驗，破壞性實驗包括交流耐壓試驗、直流耐壓試驗、操作沖擊耐壓試驗、雷電沖擊耐壓試驗 2)當(dāng)絕緣良好時，穩(wěn)定的絕緣值(較高)，吸收過程相對(較慢)；絕緣不良或受潮時，穩(wěn)定的絕緣電阻值(較低)，吸收過程相對(較快)。 3)在對電力設(shè)備絕緣進行高電壓耐壓試驗時，所采用的電壓波形有(直流)、(交流)、(雷電過電壓)、(操作沖擊波)。4)正接法和反接法西林電橋各應(yīng)用在什么條件下？答：正接法一般應(yīng)用于實驗室內(nèi)的測試材料及小設(shè)備，實現(xiàn)樣品的對地絕緣。實際上，絕大多數(shù)電氣設(shè)備的金屬外殼是直接放在接地底座上的，換句話說，就是試品的一極是固定接地的，這時就要用反接法。第六章 電氣設(shè)備絕緣試驗（二）1)用銅球間隙測量高電壓，需滿足那些條件才能保證國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測量不確定度？ A 銅球距離與銅球直徑之比不大于 0.5 B 結(jié)構(gòu)和使用條件必須符合 IEC的規(guī)定 C 需進行氣壓和溫度的校正 D 應(yīng)去除灰塵和纖維的影響 2）交流峰值電壓表的類型有：A電容電流整流測量電壓峰值 B整流的充電電壓測量電壓峰值 C 有源數(shù)字式峰值電壓表3）關(guān)于以下對測量不確定度的要求，說法正確的是：A對交流電壓的測量，有效值的總不確定度應(yīng)在3范圍內(nèi) 4)構(gòu)成沖擊電壓發(fā)生器基本回路的元件有沖擊電容 C1，負(fù)荷電容 C2，波頭電阻 R1和波尾電阻 R2，為了獲得一很快由零上升到峰值然后較慢下降的沖擊電壓，應(yīng)使C1C2、R1R2 5)交流高電壓試驗設(shè)備主要是指_高壓試驗變壓器_。 6)在電壓很高時，常采用幾個變壓器串聯(lián)的方法，幾臺試驗變壓器串聯(lián)的意思是使幾臺變壓器高壓繞組的電壓相疊加。 7)實驗室測量沖擊高電壓的方法有_球隙法、分壓器峰值電壓表法、分壓器示波器法、光電測量法。8)高壓實驗室中被用來測量交流高電壓的方法常用的有幾種？ 利用氣體放電測量交流高電壓，例如靜電電壓表；利用靜電力測量交流高電壓，例如靜電電壓表；利用整流電容電流測量交流高電壓，例如峰值電壓表；利用整流充電電壓測量交流高電壓，例如峰值電壓表。9)在說明多極沖擊電壓發(fā)生器動作原理時，為什么必須強調(diào)裝置對地雜散電容所起的作用？答：因為對地雜散電容引起容易高頻振蕩，產(chǎn)生沖擊過電壓。第七章線路和繞組中的波過程1)波在線路上傳播，當(dāng)末端短路時，以下關(guān)于反射描述正確的是電流為 0，電壓增大一倍 2)下列表述中，對波阻抗描述不正確的是_C_。 A波阻抗是前行波電壓與前行波電流之比 B對于電源來說波阻抗與電阻是等效的 C線路越長，波阻抗越大 D波阻抗的大小與線路的幾何尺寸有關(guān) 3)減少絕緣介質(zhì)的介電常數(shù)可以提高電纜中電磁波的傳播速度。 4)電磁波沿架空線路的傳播速度為3x108m/s。 5)傳輸線路的波阻抗與（單位長度電感）和（電容）有關(guān)，與線路長度無關(guān)。 6)在末端開路的情況下，波發(fā)生反射后，導(dǎo)線上的電壓會提高一倍。 7)波傳輸時，發(fā)生衰減的主要原因是導(dǎo)線電阻和線路對地電導(dǎo)、大地電阻和地中電流等值深度的影響、沖擊電暈的影響。 8) Z1、Z2兩不同波阻抗的長線相連于 A點，行波在 A點將發(fā)生折射與反射，反射系數(shù)的 取值范圍為11 9)簡述波傳播過程的反射和折射。當(dāng)波沿傳輸線路傳播，遇到線路參數(shù)發(fā)生突變，即有波阻抗發(fā)生突變的節(jié)點時，會在波阻抗發(fā)生突變的節(jié)點上產(chǎn)生折射與反射。10)波阻抗與集中參數(shù)電阻本質(zhì)上有什么不同？（1）波阻抗表示同一方向的電壓波與電流波的比值，電磁波通過波阻抗為 Z的導(dǎo)線時，能量以電能、磁能的方式儲存在周圍介質(zhì)中，而不是被消耗掉。（2）若導(dǎo)線上前行波與反行波同時存在時，則導(dǎo)線上總電壓與總電流的比值不再等于波阻抗（3）波阻抗 Z的數(shù)值只取決于導(dǎo)線單位長度的電感和電容，與線路長度無關(guān)。（4）為了區(qū)別不同方向的流動波，波阻抗有正、負(fù)號。11)彼得遜法則的內(nèi)容、應(yīng)用和需注意的地方。在計算線路中一點的電壓時，可以將分布電路等值為集中參數(shù)電路：線路的波阻抗用數(shù)值相等的電阻來代替，把入射波的 2倍作為等值電壓源。這就是計算節(jié)點電壓的等值電路法則，也稱彼得遜法則。利用這一法則，可以把分布參數(shù)電路中波過程的許多問題簡化成一些集中參數(shù)電路的暫態(tài)計算。但必須注意，如果 Z1,Z2是有限長度線路的波阻抗，則上述等值電路只適用于在 Z1，Z2端部的反射波尚未回到節(jié)點以前的時間內(nèi)。第八章雷電及防雷裝置第九章輸電線路的防雷保護第十章發(fā)電廠和變電所的防雷保護1)根據(jù)我國有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，220kV線路的繞擊耐雷水平是12kA 2)避雷器到變壓器的最大允許距離隨變壓器多次截波耐壓值與避雷器殘壓的差值增大而增大 3)對于 500kV線路，一般懸掛的瓷絕緣子片數(shù)為28 4)接地裝置按工作特點可分為工作接地、保護接地和防雷接地。保護接地的電阻值對高壓設(shè)備約為110 5)在放電廠和變電站中，對直擊雷的保護通常采用哪幾種方式？避雷針和避雷線 6）落雷密度是指： 每雷暴日中每平方公里地面內(nèi)落雷的次數(shù)7）雷電波的波頭范圍一般在（1us）到（5us）范圍內(nèi)，在我國防雷設(shè)計中，通常建議采用（2.6us）長度的雷電流波頭長度。 8）入地中的金屬接地體稱為接地裝置，其作用是降低接地電阻。 9）中等雷電活動地區(qū)是指該地區(qū)一年中聽到雷閃放電的天數(shù) Td范圍為15-40天 10)對于 500kV的高壓輸電線路，避雷線的保護角一般不大于15。 11）輸電線路防雷性能的優(yōu)劣，工程上主要用耐雷水平和雷擊跳閘率兩個指標(biāo)來衡量。12）降低桿塔接地電阻是提高線路耐雷水平防止反擊的有效措施。13）避雷針加設(shè)在配電裝置構(gòu)架上時，避雷針與主接地網(wǎng)的地下連接點到變壓器接地線與主接地網(wǎng)的地下連接點之間的距離不得小于3m。 14）我國 35220kV電網(wǎng)的電氣設(shè)備絕緣水平是以避雷器5kA下的殘壓作為絕緣配合的設(shè)計依據(jù)。 15)下行的負(fù)極性雷通?？煞譃?3個主要階段：先導(dǎo)、主放電、余光。16)防雷的基本措施有哪些？請簡要說明?；敬胧┦窃O(shè)置避雷針、避雷線、避雷器和接地裝置。避雷針（線）可以防止雷電直接擊中被保護物體，稱為直擊雷保護；避雷器可以防止沿輸電線侵入變電所的雷電沖擊波，稱為侵入波保護；接地裝置的作用是減少避雷針（線）或避雷器與大地之間的電阻值，達到降低雷電沖擊電壓幅值的目的。 17)電容器在直配電機防雷保護中的主要作用是什么? 用是限制侵入波陡度，和降低感應(yīng)雷過電壓。18)感應(yīng)過電壓是怎么產(chǎn)生的？請介紹簡單的計算公式。對地放電過程中，放電通道周圍的空間電磁場將發(fā)生急劇變化。因而當(dāng)雷擊輸電線附近的地面時，雖未直擊導(dǎo)線，由于雷電過程引起周圍電磁場的突變，也會在導(dǎo)線上感應(yīng)出一個高電壓來，這就是感應(yīng)過電壓，它包含靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)兩個分量，一般以靜電感應(yīng)分量為主。設(shè)地面雷擊點距輸電線路正下方的水平距離為 S，一般當(dāng) S超過 65m時，規(guī)程規(guī)定，導(dǎo)線上感應(yīng)過電壓的幅值可按下式計算：U 25Ih / S kV，其中，I為雷電流幅值，單位為 kA；S為地面雷擊點距線路的水平距離，單位為 m； h為導(dǎo)線平均對地高度，單位為 m。 19)簡述避雷針的保護原理和單根保護范圍的計算。避雷針的保護原理是當(dāng)雷云放電時使地面電場畸變，在