高電壓技術問答題(同名23951)

1、試比較電介質中各種極化的性質和特點。答：電介質極化種類及比較極化種類產(chǎn)生場合所需時間能量損耗產(chǎn)生原因電子式極化任何電介質10－15s無束縛電子運動軌道偏移離子式極化離子式電介質10－13s幾乎沒有離子的相對偏移轉向極化極性電介質10－10s～10－2s有偶極子的定向排列空間電荷極化多層介質交界面10－2s～數(shù)分鐘有自由電荷的移動在外電場的作用下，介質原子中的電子運動軌道將相對于原子核發(fā)生彈性位移，此為電子式極化或電子位移極化。離子式結構化合物，出現(xiàn)外電場后，正負離子將發(fā)生方向相反的偏移，使平均偶極距不再為零，此為離子位移極化。極性化合物的每個極性分子都是一個偶極子，在電場作用下，原先排列雜亂的偶極子將沿電場方向轉動，顯示出極性，這稱為偶極子極化。在電場作用下，帶電質點在電介質中移動時，可能被晶格缺陷捕獲或在兩層介質的界面上堆積，造成電荷在介質空間中新的分布，從而產(chǎn)生電矩，這就是空間電荷極化。補充：1、畫出電介質的等效電路（非簡化的）及其向量圖，說明電路中各元件的含義，指出介質損失角。答：圖1－4－2中，為泄漏電阻；為泄漏電流；為介質真空和無損極化所形成的電容；為流過的電流；為無損極化所引起的電容；為無損極化所形成的等效電阻；為流過支路的電流，可以分為有功分量和無功分量。為真空和無損極化所引起的電流密度，為純容性的；為漏導引起的電流密度，為純阻性的；為有損極化所引起的電流密度，它由無功部分和有功部分組成。容性電流與總電容電流密度向量之間的夾角為，稱為介質損耗角。介質損耗角簡稱介損角，為電介質電流的相角領先電壓相角的余角，功率因素角的余角，其正切稱為介質損耗因素，常用％表示，為總的有功電流密度與總無功電流密度之比。補充：1、說明巴申定律的實驗曲線的物理意義是什么？答：巴申曲線如下圖所示：其物理意義在于：在均勻的電場中，擊穿電壓是氣體的相對密度、極間距離S乘積的函數(shù)，只要的乘積不變，也就不變。其原因可解釋如下：假設S保持不變，當氣體密度增大時，電子的平均自由行程縮短了，相鄰兩次碰撞之間，電子積聚到足夠動能的幾率減小了，故必然增大。反之當減小時，電子在碰撞前積聚到足夠動能的幾率雖然增大了，但氣體很稀薄，電子在走完全程中與氣體分子相撞的總次數(shù)卻減到很小，欲使擊穿也須增大。故在這兩者之間，總有一個值對造成撞擊游離最有利，此時最小。同樣，可假設保持不變，S值增大時欲得一定的場強，電壓必須增大。當S值減到過小時，場強雖大增，但電于在走完全程中所遇到的撞擊次數(shù)己減到很小，故要求外加電壓增大，才能擊穿。這兩者之間，也總有一個S的值對造成撞擊游離最有利，此時最小。2、試畫出用兆歐表測量絕緣套管體積電阻的接線圖，并說明端子G的作用是什么；如果在15s與60s時測得該套管的絕緣電阻為R15=1000MΩ，R60=3000MΩ，那么該套管的絕緣電阻是多大？它的吸收比為多少？答：兆歐表測量絕緣套管體積電阻的接線圖如下：端子G的作用是屏蔽。該套管的絕緣電阻是3000MΩ（一般情況下60s的絕緣電阻已經(jīng)接近無限長時間的絕緣電阻）。吸收比。5）電暈還可能產(chǎn)生超過環(huán)保標準的噪聲，對人們會造成生理、心理的影響。6）電暈放電，會有能量損耗。減少電暈放電的根本措施在于降低電極表面的場強，具體的措施有：改進電極形狀、增大電極的曲率半徑，采用分裂導線等。4、極性效應的概念是什么？試以棒—板間隙為例說明產(chǎn)生機理。答：無論是長氣隙還是短氣隙，擊穿的發(fā)展過程都隨著電壓極性的不同而有所不同，即存在極性效應。機理：當棒極為正時，電子崩從棒極開始發(fā)展（因為此處的電場強度較高），電子迅速進入陽極（棒極），離子運動速度慢，棒極前方的空間中留下了正離子，使電場發(fā)生了畸變，使接近棒極的電場減弱、前方電場增強，因此，正極性時放電產(chǎn)生困難但發(fā)展比較容易，擊穿電壓較低。當棒極為負時，電子崩仍然從棒極（因為此處的電場強度較高），電子向陽極（板極擴散），離子相對運動速度較慢，畸變了電場，使接近棒極的電場增強，前方電場減弱，因此，負極性時放電產(chǎn)生容易但發(fā)展比較困難，擊穿電壓較高。正極性時放電產(chǎn)生困難但發(fā)展比較容易，擊穿電壓較低。負極性時放電產(chǎn)生容易但發(fā)展比較困難，擊穿電壓較高。對于極不均勻電場在加交流電壓在緩慢升高電壓的情況下，擊穿通常發(fā)生在間隙為正極性時。第三章1、什么叫間隙的伏秒特性曲線?它有什么作用?答：工程上常用在同一波形，不同幅值的沖擊電壓作用下，氣隙上出現(xiàn)的電壓最大值和放電時間的關系，稱為該氣隙的伏秒特性，表示該氣隙伏秒特性的曲線，稱為伏秒特性曲線。伏秒特性曲線在工程上有很重要的應用，是防雷設計中實現(xiàn)保護設備和被保護設備的絕緣配合的依據(jù)。2、試舉例提高氣隙（氣體間隙）擊穿電壓的各種方法。答：1）改善電場分布一般說來，電場分布越均勻，氣隙的擊穿電壓就越高。故如能適當?shù)馗倪M電極形狀、增大電極的曲率半徑，改善電場分布，就能提高氣隙的擊穿電壓；利用電暈提高擊穿電壓；利用屏障提高擊穿電壓。2）采用高度真空從氣體撞擊游離的理論可知，將氣隙抽成高度的真空能抑制撞擊游離的發(fā)展，提高氣隙的擊穿電壓。3）增高氣壓增高氣體的壓力可以減小電子的平均自由行程，阻礙撞擊游離的發(fā)展，從而提高氣隙的擊穿電壓。4）采用高耐電強度氣體鹵族元素的氣體：六氟化硫（SF6）、氟里昂（CCl2F2）等耐電強度比氣體高的多，采用該氣體或在其他氣體中混入一定比例的這類氣體，可以大大提高擊穿電壓。第四章3、液體的熱擊穿的發(fā)生過程。答：工程用油存在著雜質（如水、纖維素等），由于它們的介電常數(shù)很大，很容易沿電場方向極化定向，并排列成雜質小橋。如果未接通兩極則小橋附近電場強度大、油中分解產(chǎn)生氣泡、電離增強，氣泡增加，這樣下去必然會出現(xiàn)由氣體小橋引起的擊穿。如果接通兩極，因小橋的電導大而導致發(fā)熱促使水汽化、氣泡擴大，發(fā)展下去也會形成小橋，使油隙發(fā)生擊穿。也就是小橋理論。第五章5－1總結比較各種檢查性試驗方法的功效答：測定絕緣電阻可檢查出的缺陷有：（1）總體絕緣質量欠佳；（2）絕緣受潮；（3）兩極間有貫穿性的導電通道；（4）絕緣表面情況不良（比較有無屏蔽）。不能發(fā)現(xiàn)的缺陷：（1）局部缺陷；（2）老化（絕緣老化以后其電阻可能還很高）。因此加的電壓比設備實際運行電壓低故當絕緣嚴重下降時效果較好否則差，適合于絕緣狀態(tài)的初步診斷。需要注意表面泄漏電流對絕緣電阻測量的影響。測定泄漏電流可檢查出的缺陷除絕緣電阻能測定的除外還包括一些兆歐表所不能發(fā)現(xiàn)的缺陷。需要注意表面泄漏電流對絕緣電阻測量的影響。測tgδ能有效地發(fā)現(xiàn)絕緣的下列缺陷（1）受潮：電導增加，損耗增加，介損增大。（2）穿透性導電通道，電流增加，介損增大。（3）絕緣內含氣泡的電離，絕緣分層、脫殼，放電消耗能量，介損增大。（4）絕緣老化劣化，繞組上附積油泥；（5）絕緣油臟污、劣化等。但對下列故障的效果較差（1）非穿透性的局部損壞，損耗增加不大，介損變化不大。（2）很小部分絕緣的老化和劣化，損耗增加不大，介損變化不大。（3）個別的絕緣弱點，損耗增加不大，介損變化不大。測量結果容易受外界條件影響，包括1）外界電磁場的干擾影響；2）溫度的影響；3）試驗電壓的影響；4）試品電容量的影響；5）試品表面泄漏的影響。的干擾影響；2）溫度的影響；3）試驗電壓的影響；4）試品電容量的影響；5）試品表面泄漏的影響。5－2總結進行各種檢查性試驗時應注意的事項答：測定絕緣電阻要注意對表面泄漏電流的屏蔽；測量絕緣電阻應該做到三比較：與本絕緣歷史資料比較；與同類設備比較；與同一設備不同相比較。絕緣電阻、吸收比、極化指數(shù)的測量僅僅是相對性的，不能滿足最低要求時必然有缺陷，滿足時也可能有缺陷。測定泄漏電流需要注意：1）表面泄漏電流的屏蔽；2）微安表是精密的儀器需要注意保護。測定tgδ需要注意：1）電磁場干擾的屏蔽；2）正接線和反接線的選用；3）溫度對測量結果的影響；4）測量結果受電壓變化的影響；5）對大試品不敏感；6）表面泄漏電流的影響。補充：1、西林電橋試驗題〔1〕、測量C.T.(電壓互感器)的高壓繞組與低壓繞組和地之間的絕緣的tgδ和Cx，使用西林電橋正接線還是反接線?答：反接線，因為試品一端必須接地?！?〕、已知Cn=50PF，R4=3184Ω，調節(jié)西林電橋平衡時R3=318.4Ω,C4=0.02uF，求Cx和tgδ。tgδ＝wC4R4=100×3.14×0.02×3184＝0.02Cx≈R4CN/R3=3184×50/318.4＝500PF第七章7-1、試分析波阻抗的物理意義及其與電阻之不同點。答：波阻抗表示分布參數(shù)線路中前行電壓波與前行電流波的比值；反行電壓波與反行電流波比值的相反數(shù)；計算公式如下，和表示單位長度的電感和電容。波阻抗與電阻的不同：（1）波阻抗僅僅是一個比例常數(shù)，沒有長度概念，而電阻不是；（2）波阻抗吸收的功率一電磁能的形式存儲在導線周圍的媒介中，并沒有消耗；而電阻吸收的功率和能量均轉化為熱能了。7-9為什么說沖擊截波比全波對變壓器繞組的影響更嚴重。答：截波產(chǎn)生電位梯度比全波更大，相當于全波加直角波，直角波幅值大、陡度高、產(chǎn)生電位梯度高。實際測量也驗證了這一點。3、請寫出反映無損耗單導線波過程基本規(guī)律的四個方程式，并簡述其物理意義。答：行波的四個基本方程如下或表示導線上任何一點電壓、電流為前行波加反行波；前行電壓波與前行電流波比值為波阻抗，反行電壓波與反行電流波比值為波阻抗的相反數(shù)。第九章1、①說明避雷線的作用。②為什么降低接地電阻、架設耦合地線可以降低線路的雷擊掉閘率，后者用于什么情況？答：①吸引雷擊于避雷線而避免導線直接受雷擊，耦合作用降低導線上承受過電壓。②降低接地電阻可以提高線路的耐雷水平，減少線路的雷擊掉閘率。架設耦合地線具有一定的分流作用和增大導地線之間的耦合系數(shù)，可以減少線路承受的過電壓從而提高雷擊跳匝率。后者用于降低桿塔接地電阻有困難的情況。綜述輸電線路的防雷措施。答：①避雷線（架空地線）②降低桿塔接地電阻③加強線路的絕緣④耦合地線⑤消弧線圈⑥管式避雷器⑦不平衡絕緣⑧自動重合閘第十章10-1、試說明在何種情況下，保護變電所免受直擊雷的避雷針可以裝設在變電所構架上，何種情況下則又不行，為什么？答：100kV及以上絕緣水平較高，避雷針可以裝設在架構上，但變壓器絕緣水平較低，變壓器門形架構上不應裝設避雷針。絕緣水平為35kV及以下的配電裝置來說，雷擊架構避雷針時很容易導致絕緣的逆閃絡（反擊），顯然不允許。10-2、當雷電波自線路入侵變電所時，試分析變壓器上出現(xiàn)震蕩波的原因，以及變壓器上電壓高于避雷器殘壓的原因答：由于避雷器動作后產(chǎn)生的負電壓波在避雷器與變壓器之間多次折反射引起的。變壓器上電壓高于避雷器殘壓的原因是變壓器距避雷器有一定的距離，避雷器擊穿時刻剛過避雷器的電壓也要經(jīng)過變壓器產(chǎn)生全反射，入射電壓＋全反射電壓大于避雷器殘壓。3、在變壓器中性點保護中，什么是全絕緣及分級絕緣？各用于什么