高電壓復習試題 附答案

1、1. 氣體中帶電質(zhì)點的產(chǎn)生有哪幾種方式？ 碰撞電離（游離），光電離（游離），熱電離（游離），表面電離（游離）。 2. 氣體中帶電粒子的消失有哪幾種形式?（1）帶電粒子向電極定向運動并進入電極形成回路電流，從而減少了氣體中的帶電離子；(2)帶電粒子的擴散；(3)帶電粒子的復合；(4)吸附效應。3. 為什么碰撞電離主要由電子碰撞引起？ 因為電子的體積小，其自由行程比離子大得多,在電場中獲得的動能多;電子質(zhì)量遠小于原子或分子，當電子動能不足以使中性質(zhì)點電離時，電子遭到彈射而幾乎不損失其動能。4. 電子從電極表面逸出需要什么條件？可分為哪幾種形式？ 逸出需要一定的能量，稱為逸出功。獲得能量的途徑有：a

2、正離子碰撞陰極；b光電子發(fā)射；c強場發(fā)射；d熱電子發(fā)射。5. 氣體中負離子的產(chǎn)生對放電的發(fā)展起什么作用，為什么？ 對放電的發(fā)展起抑制作用，因為負離子的形成使自由電子數(shù)減少。6. 帶電粒子的消失有哪幾種方式？ 帶電質(zhì)點的擴散和復合。7. 什么是自持放電和非自持放電？ 自持放電是指僅依靠自身電場的作用而不需要外界游離因素來維持的放電。必須借助外力因素才能維持的放電稱為非自持放電8. 什么是電子碰撞電離系數(shù)？ 若電子的平均自由行程為，則在1cm長度內(nèi)一個電子的平均碰撞次數(shù)為1/，如果能算出碰撞引起電離的概率，即可求得碰撞電離系數(shù)。9. 自持放電的條件是什么？ （1）=1或110. 簡述湯遜理論和流注

3、理論的主要內(nèi)容和適用范圍。 湯遜理論：湯遜理論認為電子碰撞電離是氣體放電的主要原因。二次電子主要來源于正離子碰撞陰極，而陰極逸出電子。二次電子的出現(xiàn)是氣體自持放電的必要條件。二次電子能否接替起始電子的作用是氣體放電的判據(jù)。湯遜理論主要用于解釋短氣隙、低氣壓的氣體放電。流注理論：流注理論認為氣體放電的必要條件是電子崩達到某一程度后，電子崩產(chǎn)生的空間電荷使原有電場發(fā)生畸變，大大加強崩頭和崩尾處的電場。另一方面氣隙間正負電荷密度大，復合作用頻繁，復合后的光子在如此強的電場中很容易形成產(chǎn)生新的光電離的輻射源，二次電子主要來源于光電離。流注理論主要解釋高氣壓、長氣隙的氣體放電現(xiàn)象11. 什么是電場不均勻

4、系數(shù)？間隙中最大場強與平均場強的比值。通常f=1為均勻電場，f4時為極不均勻電場。12. 什么是電暈放電?為什么電暈是一種局部放電現(xiàn)象?電暈會產(chǎn)生哪些效應?(1)極不均勻電場中放電，間隙擊穿前在高場強區(qū)（曲率半徑極小的電極表面附近）會出現(xiàn)藍紫色的暈光，稱為電暈放電。（2）在極不均勻電場中，由于電暈放電時的起始電壓小于氣隙擊穿電壓，氣隙總的來說仍保持著絕緣狀態(tài)，所以電暈放電是一種局部放電現(xiàn)象。（3）a具有聲、光、熱等效應。b形成所謂的電風，引起電極或?qū)Ь€的振動。c產(chǎn)生的高頻脈沖電流造成對無線電的干擾。d促使有機絕緣老化。13. 什么是極性效應?比較棒板氣隙極性不同時電暈起始電壓和擊穿電壓的高低并

5、簡述其理由。 極性不同時，同間隙起暈電壓和擊穿電壓各不同稱為極性效應；正極性棒-板間隙電暈起始電壓比負極性的略高；負極性棒-板間隙的擊穿電壓比正極性的高得多。14. 比較空氣間隙下“棒-棒電極”、“正棒-負板電極”、“負棒-正板電極”、“板-板電極”擊穿電壓。 擊穿電壓：“負棒-正板電極”“棒-棒電極”“正棒-負板電極”15. 雷電沖擊電壓和操作沖擊電壓的標準波形是什么？（p30） 16. 什么是50%擊穿電壓？什么是沖擊系數(shù)，一般取值范圍在多少？ （1）在氣隙上加N次同一波形及峰值的沖擊電壓，可能只有幾次發(fā)生擊穿，這時的擊穿概率P=n/N，如果增大或減小外施電壓的峰值，則擊穿電壓也隨之增加或

6、減小，當擊穿概率等于50%時電壓即稱為氣隙的50%擊穿電壓。（2）同一間隙的50%沖擊擊穿電壓與穩(wěn)態(tài)擊穿電壓之比，稱為沖擊系數(shù)。（3）均勻電場和稍不均勻電場間隙的放電時延短，擊穿的分散性小，沖擊擊穿通常發(fā)生在波峰附近，所以這種情況下沖擊系數(shù)接近于1,。極不均勻電場間隙的放電時延長，沖擊擊穿常發(fā)生在波尾部分，這種情況下沖擊系數(shù)大于1。17. 什么叫伏秒特性，如何求取伏秒特性曲線。 工程上用氣隙擊穿期間出現(xiàn)的沖擊電壓的最大值和放電時間的關(guān)系來表征氣隙在沖擊電壓下的擊穿特性，稱為伏秒特性。擊穿發(fā)生在波前或波峰時，U與t均取擊穿時的值，擊穿發(fā)生在波尾時，t取擊穿瞬間的時間值，但U取沖擊電壓的峰值而不取

7、擊穿瞬間的電壓值，即U應取擊穿過程中外施電壓的最大值。連接各點，即可畫出伏-秒特性曲線。18. 伏秒特性對于選擇電氣設備的保護設備有何實用意義?如用作過電壓保護的設備(避雷器或間隙)，則要求其伏秒特性盡可能平坦，并位于被保護設備的伏秒特性之下，且二者永不相交，只有這樣保護設備才能做到保護可靠，被保護設備才能免遭沖擊過電壓的侵害。19. SF6氣體具有優(yōu)良絕緣和滅弧性能的原因是什么？優(yōu)異的絕緣性能只有在比較均勻的電場中才能得到充分的發(fā)揮，因此，在進行充SF6氣體的絕緣結(jié)構(gòu)設計時應盡可能設法避免極不均勻電場情況。SF6氣體絕緣結(jié)構(gòu)的絕緣水平是由負極性電壓決定的。20. SF6氣體在極不均勻電場中的

8、擊穿有何異常？ （1）在極不均勻電場間隙中，隨著氣壓的升高擊穿電壓并不總是增大的；（2）在出現(xiàn)擊穿駝峰的氣壓范圍內(nèi)，雷電沖擊擊穿電壓明顯低于穩(wěn)態(tài)擊穿電壓。21. 提高氣隙擊穿電壓的措施有哪些？ (1)改善電場分布(2)采用絕緣屏障(3)采用高氣壓(4)采用高抗電強度氣體(5)采用高真空。22. 什么叫沿面放電?為什么沿面放電電壓總是低于同樣距離下純空氣間隙的擊穿電壓？（1）指電場中固體（或液體）與氣體（或液體）等不同介質(zhì)分界面上所出現(xiàn)的放電現(xiàn)象。（2）原因：沿著固體絕緣介質(zhì)表面的氣體放電受電場形式、電壓波形、間距大小等因累的影響；固體表面高低不平及有毛刺、雜質(zhì)、水膜等污物，使介質(zhì)表面電阻不等，

9、影響電場分布的均勻性；介質(zhì)與電極接觸處存在著氣隙，氣隙中的氣體在電場作用下首先放電。 23. 什么是滑閃放電現(xiàn)象?提高套管沿面閃絡電壓有哪些措施？ （1）由絕緣表面氣體熱電離引起的，沿著絕緣表面的不穩(wěn)定的樹枝狀且沒有貫穿兩極的放電現(xiàn)象。（2）措施：a減小比電容；b減小絕緣的表面電阻。24. 絕緣子柱要提高沿面放電電壓可采取什么措施？ （1）改進電極形狀；（2）增加瓷套管表面電阻。25. 什么叫絕緣子污閃？防止絕緣子污閃有哪些措施? （1）戶外絕緣子在污穢狀態(tài)下發(fā)生的沿面閃絡稱為絕緣子的污閃。（2）措施有：a 定期或不定期清掃；b使用防污閃涂料或進行表面處理；c加強絕緣和采用耐污絕緣子；d使用其

10、他材質(zhì)的絕緣子。26. 什么是等值覆鹽密度？ 指與絕緣子表面單位面積上污穢物導電性相當?shù)牡戎蝶}量。27. 電介質(zhì)在電場作用下主要發(fā)生哪幾種物理現(xiàn)象?常用哪些參數(shù)表征其相應的 性能？ 電介質(zhì)的極化（介電常數(shù) ），電導（電導率 ），損耗（介質(zhì)損耗角正切 ）和擊穿（擊穿場強 ）。28. 下列雙層電介質(zhì)串聯(lián)在交流電壓下時，哪一種電介質(zhì)承受的場強較大？哪一 種較易擊穿？(1)固體電介質(zhì)和薄層空氣(2)純紙和油層29. 電介質(zhì)電導與金屬電導的本質(zhì)區(qū)別是什么?(1)電介質(zhì)導電的本質(zhì)是離子導電，而金屬導電的本質(zhì)是自由電子導電。電介質(zhì)的導電能力很小，而金屬的導電能力很強； (2)電介質(zhì)的電導率具有正的溫度系數(shù)，

11、即溫度上升，電導率增大，而金屬的電導率隨溫度上升而減??；(3)電介質(zhì)電導率的大小與所加電壓的大小有關(guān)，外加電壓愈高愈接近擊穿強度時，電導率會急劇地增大，而金屬電導則與外加電壓基本無關(guān)。30. 固體電介質(zhì)的擊穿大致有哪幾種形式?其主要特點是什么?（1）電擊穿 固體介質(zhì)中的電子在外電場作用下，發(fā)生碰撞電離，使傳導電子增多，最后導致?lián)舸?。特點：擊穿過程所需時間極短，擊穿電壓高，介質(zhì)溫度不高；擊穿電壓與周圍環(huán)境溫度無關(guān)；擊穿電壓和電場分布形式有關(guān)，電場均勻程度對擊穿電壓影響很大。（2）熱擊穿 介質(zhì)長時間受電壓的作用，由于泄漏電流的存在，產(chǎn)生損耗，引起介質(zhì)發(fā)熱，溫度升高，絕緣劣化，最后造成擊穿。特點：擊

12、穿時間長，具有負的溫度依存性；擊穿電壓直接與介質(zhì)的散熱條件和環(huán)境溫度相關(guān)；擊穿過程與電壓作用的時間有關(guān)；與電源的頻率以及介質(zhì)本身情況有關(guān)。（3）電化學擊穿 運行中的絕緣長期受到電、熱、化學、機械力等的作用，使其絕緣性能逐漸劣化，導致絕緣性能變壞，引起擊穿。31. 影響液體電介質(zhì)擊穿強度的主要因素是什么？影響液體電介質(zhì)擊穿強度的外因主要是：溫度、壓力、電場的均勻性、電場的作用時間和升壓速度等。內(nèi)因是液體電介質(zhì)內(nèi)含有的水分、纖維素、氣泡等。32. 畫圖說明交流局部放電的基本原理，并推導真實放電量和視在放電量之間的關(guān)系。（p67）33. 說明油紙絕緣的交流擊穿場強為何會遠遠低于直流擊穿場強。 因為直

13、流電壓作用下油與紙的場強分配比交流時合理。34. 均勻電場中雙層介質(zhì)中的電場強度分別為多少？（p71）35. 工程應用中，介質(zhì)的各耐熱等級最高允許工作溫度分別為多少？ O級90C，A級105C，E級120C，B級130C，F(xiàn)級155C，H級180C，C級180C36. 測量絕緣電阻和泄漏電流能發(fā)現(xiàn)哪些缺陷？為什么泄漏電流試驗比絕緣電阻試驗更加靈敏有效?37. 用兆歐表測量大容量試品的絕緣電阻時，為什么隨加壓時間的增加兆歐表的讀數(shù)由小逐漸增大并趨于一穩(wěn)定值?什么叫做吸收比，用吸收比怎樣判斷絕緣狀況？38. 絕緣干燥時和受潮后的吸收特性有什么不同? 對不均勻試品的絕緣，如果絕緣狀況良好，則吸收現(xiàn)象

14、明顯，Ka值遠大于1；如果絕緣嚴重受潮，由于Ig大增，Ia迅速衰弱，Ka值接近于1。39. 什么是測量tan的正接線和反接線?各適用于何種場合? 使用西林電橋的正接線時，高壓西林電橋的高壓橋臂的阻抗比對應的低壓臂阻抗大得多，所以電橋上施加的電壓絕大部分都降落在高壓橋臂上，只要把試品和標準電容器放在高壓保護區(qū)，用屏蔽線從其低壓端連接到低壓橋臂上，則在低壓橋臂上調(diào)節(jié)R3和C4就很安全，而且測量準確度較高。但這種方法要求被試品高低壓端均對地絕緣，實驗室一般采用此方法測試材料及小設備。使用反接線時，即將R3和C4接在高壓端，由于R3和C4處于高電位，被測試品一端固定接地。橋體位于高壓側(cè)，抗干擾能力和準

15、確度都不如正接線。實際上，絕大多數(shù)電氣設備的金屬外殼是直接放在接地底座上的，故現(xiàn)場試驗通常采用反接線試驗方法。41.介質(zhì)損耗角正切tan主要適用于對什么絕緣缺陷的判斷?判斷時應注意什么？ 判斷的絕緣缺陷有：a絕緣體受潮，絕緣老化；b貫穿性缺陷；c分布式缺陷；d小型設備集中性缺陷。判斷時應注意：a必須有良好的接地；b反接線要注意引線的懸空處理；c被試品表面要擦拭干凈；d能做分解試驗的要盡量做分解試驗。40. 絕緣油的氣相色譜分析主要是分析那些氣體，能夠判斷什么故障？ （1）主要分析分析各種烴類氣體和H2，CO,CO2等氣體，因為把這類氣體稱為故障特征氣體。（2）能判斷的故障有：a變壓器內(nèi)部存在金

16、屬部分局部過熱；b固體絕緣熱分解；c局部放電。41. 絕緣油的氣相色譜分析的三比值法。 取出H2，CH4，C2H4，C2H6這五種氣體含量，分別算出C2H2/C2H4,CH4/H2,C2H4/C2H6這三對比值，再將這三對比值按列表所列規(guī)則進行編碼，在按表所列規(guī)則來判斷故障的性質(zhì)。42什么是波速和波阻抗，如何計算？在無損均勻?qū)Ь€中，某點的正反方向電壓波與電流波的比值是一個常數(shù)Z，該常數(shù)具有電阻的量綱，稱為導線的波阻抗。波在導線上的傳播速度，稱為波速。42. 說明線路的沖擊電暈對行波的影響。 沖擊電暈引起行波衰減與變形（使行波的波頭拉長）。43. 怎樣改善變壓器繞組在沖擊電壓作用下的初始電壓分布

17、？44. 試分析中性點不接地星形接法的三相變壓器分別在一相、二相、三相同時進波時繞組上的電壓分布?（p142）45. 中性點不接地的三相星形繞組在一相進波、兩相進波和三相進波時(入侵波幅值均為Uo)中性點的對地電壓有多大?一相進波：穩(wěn)態(tài)電壓（Uo/3）振蕩電壓（2Uo/3）兩相進波：4Uo/3 三相進波：2Uo46. 避雷器如何分類?對其有哪些基本要求？（1）避雷器的分類：保護間隙、管型避雷器、閥型避雷器、氧化鋅避雷器；（2）避雷器的要求:a能將過電壓限制到電氣設備絕緣能耐受的數(shù)值；b應在過電壓作用結(jié)束之后，能迅速截斷隨后發(fā)生的工頻續(xù)流以不致于發(fā)生工頻短路引起跳閘而影響正常供電；c應具有一定的

18、通流容量以免發(fā)生熱過度而造成瓷套爆裂。47. 試述普通閥型避雷器的工作原理及優(yōu)點。48. 什么是波阻抗，和電阻有何不同？ （1）在無損均勻?qū)Ь€中，某點的正反方向電壓波與電流波的比值是一個常數(shù)Z，該常數(shù)具有電阻的量綱，稱為導線的波阻抗。（2）波阻抗是表示分布參數(shù)線路(或繞組)的參數(shù)，阻抗是表示集中參數(shù)電路(或元件)的參數(shù)；阻抗與線路(或繞組)長度無關(guān)，而阻抗與長度(如線路長度)有關(guān)；波阻抗不消耗能量，而當R0時阻抗消耗能量；波阻抗有正負號，表不同方向的流動波，而電阻沒有。49. 行波通過串聯(lián)電感和并聯(lián)電容時波形有何變化，最大陡度分別為多少？50. 接地可以分為幾類，分別是什么？ 1）工作接地，電

19、力系統(tǒng)為了運行的需要，將電網(wǎng)某一點接地，其目的是為了穩(wěn)定對地電位與繼電保護的需要。 2）保護接地，為了保護人身安全，防止因電氣設備絕緣劣化，外殼可能帶電而危及工作人員安全（0.5分）。 3）防雷接地，導泄雷電流，以消除過電壓對設備的危害。4）靜電接地，在可燃物場所的金屬物體，為防止蓄有靜電后爆發(fā)火花，引起火災，因此要對這些金屬物體接地。51. 什么是雷暴日、雷暴小時、地面落雷密度、耐雷水平、雷擊跳閘率、建弧率、繞擊率、擊桿率? 雷暴日：指某地區(qū)一年四季中有雷電放電的天數(shù)，一天中只要聽到一次及以上雷聲就是一個雷暴日。雷暴小時：一小時中只要聽到一次及以上雷聲就是一個雷暴小時。落雷密度是每雷暴日中每

20、平方公里地面內(nèi)落雷的次數(shù)。耐雷水平：雷擊時線路絕緣不發(fā)生閃絡的最大雷電流幅值。雷擊跳閘率：指每100KM線路每年由雷擊引起的跳閘次數(shù)。建弧率:沖擊閃絡轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的工頻電弧的概率。繞擊率：一次雷擊線路中出現(xiàn)繞擊的概率。擊桿率：雷擊塔頂?shù)拇螖?shù)和雷擊線路的總次數(shù)之比。52. 輸電線路雷擊跳閘率的計算步驟。（p171）53. 分析變電所中避雷器的保護作用。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，避雷器動作后，可將來波的幅值加以限制。54. 110kv變電所有1km進線保護段，算得入侵波的空間陡度1.5kv/m，變電所中變壓器與避雷器之間的距離為50m，避雷器的殘壓UR260kV，

21、變壓器的雷電沖擊耐受電壓為480kV。問避雷器能否保護變壓器？解：,能夠保護。55. 變電所進線段陡度如何計算，如何根據(jù)最大允許陡度來確定進線段長度？（p181）56. 變電所的典型進線保護接線。 對全線無避雷線的3511OkV架空線路，應在變電所12km的線路上架設避雷線，此段線路稱進線段。對全線有避雷線的架空線路，將距變電所2km長的一段線路叫做進線段。在上述兩種情況下，進線段的耐雷水平要達到有關(guān)規(guī)程規(guī)定值，以減少反擊；同時保護角不超過20，以減少這段線路的繞擊。57. 內(nèi)部過電壓的分類。 （1）暫時過電壓：a工頻電壓升高；b諧振過電壓；（2）操作過電壓：a切斷空載線路過電壓；b空載線路合

22、閘過電壓；c切除空載變壓器過電壓；d斷續(xù)電弧接地過電壓。58. 工頻電壓升高的原因。 工頻過電壓也稱工頻電壓升高，因為此類過電壓表現(xiàn)為工頻電壓下的幅值升高。引起工頻電壓升高的原因有：空載線路的電容效應、不對稱短路和突然甩負荷。59. 工頻電壓升高的限制措施。 （1）利用并聯(lián)電抗器補償空載線路的電容效應；（2）利用靜止補償裝置（SVC）限制工頻過電壓；（3）利用良導體地線降低輸電線路的零序阻抗。60. 鐵磁諧振過電壓的原理及限制措施。 （2）限制措施：a改善電磁式電壓互感器的勵磁特性，或改用電容式電壓互感器；b在電壓互感器開口三角繞組中接入阻尼電阻；c有些情況下，在10kv及以下的母線上裝設一組

23、三相對地電容器；d特殊情況下，可將系統(tǒng)中性點臨時經(jīng)電阻接地或直接接地。61. 中性點不接地系統(tǒng)電弧接地過電壓的原理、過電壓幅值及限制措施。 （1）接地電容電流出現(xiàn)電弧時燃時滅不穩(wěn)定狀態(tài)，引起電網(wǎng)運行狀態(tài)的瞬時變化，導致電磁能量的強烈振蕩，并在健全相和故障相上產(chǎn)生過電壓，這就是間歇性電弧接地過電壓；（2）過電壓幅值為Umax=2Us-Uo；（3）限制措施：a中性點直接接地（110kv及以上）；b中性點經(jīng)消弧線圈接地（35kv及以下）。62. 消弧線圈的補償度及欠補償、過補償、全補償。（1）電感電流補償電容電流的百分數(shù)稱為消弧線圈的補償度，用Kr表示。（2）消弧線圈的電感電流小于線路的電容電流，故

24、障點有一容性殘流，稱此為欠補償；（3）電感電流大于電容電流，故障點流過感性殘流，稱此為過補償；（4）電感電流與電容電流相互抵消，消弧線圈與三相并聯(lián)電容處于并聯(lián)諧振狀態(tài)，稱此為全補償。 63. 正常合閘和重合閘空載線路的過電壓倍數(shù)及限制措施。 （1）正常合閘空載線路的過電壓倍數(shù)為2，重合閘空載線路的過電壓倍數(shù)為3；（2）限制措施：a降低工頻電壓升高；b斷路器裝設并聯(lián)電阻；c控制合閘相位；d消除線路上的殘余電荷；e裝設避雷器。64. 合閘和切除空載線路時斷路器主輔觸頭的動作順序。65. 切除空載線路過電壓原理、過電壓倍數(shù)及限制措施。 原理：空載線路分閘過電壓是由于斷路器分閘后觸頭間發(fā)生電弧重燃而引

25、起的，所以斷路器滅弧性能好，重燃次數(shù)少或基本不重燃，分閘過電壓就較低。過電壓倍數(shù)為3。限制措施：在斷路器上并聯(lián)高值分閘電阻和裝設避雷器。66. 切除空載變壓器過電壓的原理。 切除空載變壓器過電壓是由于斷路器分閘時發(fā)生空載電流的突然“截斷”(從某一數(shù)值突然降至零)，所以斷路器滅弧性能好，空載電流“截斷”值大，截斷電流對應的磁場能量大，截流后轉(zhuǎn)變成電場能量也大，切除空載變壓器過電壓就高。 一充油的均勻電揚間隙如圖所示，間隙距離為d30mm，極間施加U300kV工頻電壓。若在極間放置一個屏障，其厚度d2分別為3mm和10mm，試分別求油中的電場強度比沒有屏障時提高多少倍?(設油的r12，屏障的r24)解：無屏障時，油中的電場強度為: (1)當d2=3mm時，油中的電場強度為： (2) 當d2=10mm時，油中的電場強度為： 67. 某臺電力變壓器需進行72KV的工頻耐壓試驗，tg試驗時測得其等值電容Cx=4200pF?，F(xiàn)有數(shù)臺容量不同的100/0.4(kV)的工頻試驗變