高电压与绝缘技术练习题.docx
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高电压与绝缘技术练习题
《高电压及绝缘技术》练习册答案
《高电压及绝缘技术》练习册答案
练习一
一、填空题:
一、电介质按物理状态分气体绝缘、固体绝缘、液体绝缘、组合绝缘。
二、电介质按化学结构分:
有机绝缘、无机绝缘。
3、电介质按耐热品级分:
O、A、E、B、F、H、C七级绝缘。
4、电介质按所属设备分:
电容器、电缆、互感器、短路器、变压器、电机绝缘。
五、电介质大体性能包括介电性能极化、损耗、绝缘、绝缘强度。
二、电介质的力学性能包括应变、模量、强度。
3、电介质的热学性能包括热容量、比热容、热导率、热膨胀。
7、电介质的极化形式包括电子式极化、离子式极化、偶极子极化、夹层极化。
九、电介质的极化性能用介电系数表征。
10、电介质的损耗性能用损耗介质损失角正切值表征。
1一、电介质的绝缘电阻性能用电阻率表征。
1二、电介质的绝缘强度性能用击穿场强表征。
1二、固体电介质电导包括表面电导和体积电导。
13、电介质的老化包括热老化、大气老化、电老化、特殊老化。
14、大气老化包括光氧化老化、臭氧老化、化学老化、受潮老化。
1五、电老化包括电晕放电或局部放电老化、电弧老化、树枝化老化、电化学老化。
1六、特殊老化包括微生物老化、疲劳劣化。
17、大气老化包括光氧化老化、臭氧老化、化学老化、受潮老化。
1八、按电介质分子电结构不同,可分为无极分子和有极分子。
二、一、(×) 二、(×)3、(×) 4、(√) 五、(√) 六、(√)
7、(×) 8(×) 九、(√) 10(√)
三、问答题:
一、什么是电介质?
它的作用是什么?
电介质是指通常条件下导电性能极差的物质,云母、变压器油等都是电
介质。
电介质中正负电荷束缚得很紧,内部可自由移动的电荷极少,因此导电性能差。
作用是将电位不同的导体分隔开来,以维持不同的电位并阻止电流向不需要的地方流动。
二、电介质的介电性能表此刻哪些方面,反映什么物理特性?
有什么实际意义?
介电性能:
极化(介电系数)、损耗(介质损失角正切值)、绝缘
电阻(电阻率)、绝缘强度(击穿场强)。
3、电介质的极化现象表明什么?
4、研究电介质的极化有什么工程实际意义?
五、电介质中的电导概念?
在电场的作用下,由带电质点(电子、正负离子)沿电场方向移动造成的导电现象。
六、绝缘介质的导电与金属的导电有何不同?
(1)带电质点不同:
电介质为带电离子(固有离子,杂质离子);金属为自由电子。
(2)数量级不同:
电介质的电导率小,泄漏电流小;金属电导的电
流专门大。
(3)电导电流受影响因素不同:
电介质中由离子数量决定,对所含
杂质、温度很敏感;金属中主要由外加电压决定,杂质、温度不是主
要因素。
7、绝缘介质的导电受哪些因素影响?
八、电介质的介损因素tgδ反映了什么物理现象?
受哪些主要因素影响?
九、在交流电压作用下,电介质中会产生电导电流和位移电流,电介质的部份电能将转变成热能,这部份能量损耗称为电介质的损耗。
10、
(1)因电子质量极小,故极化进程极快,约为10-15S。
所以,此种极化方式在各类频率下均能产生。
(2)具有弹性,外电场除去后,依*正负电荷的引力可恢恢复状,故无能量损耗。
电子式极化存在于一切气体、固体、液体介质中。
温度对其影响不大。
1一、
(1)存在于离子结构介质中,属于弹性转变,几乎没有损耗。
(2)极化进程也专门快,(不超过 10-13S,)故在利用范围内能够为与频率无关。
(3)相对介电常数具有正温度系数。
1二、(1)存在于极性电介质中,如:
液体(水、乙醇),固体(纤维、涤纶)。
(2)极化进程需要较长的时刻(约10-6~10-2s)。
(3)伴有能量损耗(电场能→热能)。
(4)εr与温度有关系。
13、(1)存在于复合介质、不均匀介质中。
(2)极化进程很缓慢(需几十秒~几分钟~几小时)。
(3)此种极化伴随着能量损耗。
14、参看教学光盘第一讲。
练习二
一、填空题
一、带电离子的产生主要有碰撞电离、光电离、热电离、表面电离等方式。
二、气体中带电粒子的消失主要有中和、扩散、复合等方式。
3、气体放电想象包括击穿和闪络两种现象。
4、固体绝缘丧失绝缘功能有两种可能,别离是固体介质本身的击穿和沿着固体介质表面发生闪络。
五、绝缘子的污闪是一个复杂的进程,通常可分为积污、受潮、干区形成、局部电弧的出现和进展等四个阶段。
六、爬电比距λ指外绝缘“相—地”之间的爬电距离(cm)与系统最高工作(线)电压(kv,有效值)之比。
7、气体放电一般包括击穿和闪络两种现象。
八、常见的气体放电主要包括辉光放电 、火花放电 、电弧放电、电晕放电 、刷状放电。
九、用作内绝缘的固体介质常见的有绝缘纸、纸板、云母、塑料等。
二、一、(√) 二、(√) 3、(×) 4、(√) 五、(√)
六、(×) 7、(√) 八、(×) 九、(√) 10、(√)
三、简答题
一、气体击穿:
气体由绝缘状态变成导电状态的现象称为击穿。
二、沿面闪络:
若气体间隙存在固体或液体电介质,由于固体和液体的交壤面处是绝缘薄弱环节,击穿常常发生在固体和液体的交壤面上,这种现象称为沿面闪络。
3、气体击穿:
气体由绝缘状态变成导电状态的现象称为击穿。
4、沿面闪络:
若气体间隙存在固体或液体电介质,由于固体和液体的交壤面处是绝缘薄弱环节,击穿常常发生在固体和液体的交壤面上,这种现象称为沿面闪络。
五、辉光放电:
当气体电压较低,放电回路电源功率较小,外施电压增到必然值时,气体间隙突然放电并使整个间隙发亮,这种放电形式称为辉光放电。
六、火花放电:
放电间隙反复击穿时,在气体间隙中形成贯通两极的断断续续的不稳固的敞亮细线状火花,这种放电形式称为火花放电。
7、电弧放电:
若放电回路阻抗较小,电源容量又大,气体间隙一旦放电电流极大,放电间隙温度极高,放电通道发出耀眼的光亮,这种放电形式称为电弧放电。
八、电晕放电:
若组成气体间隙的电极曲率半径很小,或电极间距离专门大,当电压升到必然数值时,将在电场超级集中的尖端电极处发生局部的类似月亮晕光的光层,这时用仪表可观测到放电电流。
随着电压的增高,晕光层逐渐扩大,放电电流也增大,这种放电形式称为电晕放电。
九、刷状放电:
在电晕放电的条件,电压升的更高,则在电晕电极上伸出许多类似刷状的放电火花,放电电流虽比电晕电流大的多,但电流仍局限在电极周围的区域内,没有贯穿两极,间隙也能经受电压的作用,这种放电形式称为刷状放电。
10、游离进程吸收能量产生电子等带电质点,无益于绝缘;复合进程放出能量,使带电质点减少消失,有利于绝缘。
两种进程在气体中同时存在,条件不同,强弱程度不同。
游离主要发生在强电场区、高能量区;复合发生在低电场、低能量区。
1一、非自持放电:
需要依*外界游离因素支持的放电称为非自持放电。
1二、自持放电:
即便外界游离因素不存在,间隙放电仅依*电场作用即 可继续进行的放电,称为自持放电。
1五、⑴ 撞击粒子的动能>被撞粒子的电离能 |
⑵ 必然的彼此作用的时刻和条件
通过复杂的电磁力的彼此作用达到两粒子间能量转换
1六、
(1)足够大的电场强度或足够高的 电压。
(2)在气隙中存在能引发电子崩并致使流柱和主放电的有效电子。
(3)需要有必然的时刻,让放电得以慢慢进展并完成击穿。
20、
(1)固体介质材料主要取决于该材料的亲水性或憎水性。
(2)电场型式
一样的表面闪络距离下均匀与稍不均匀电场闪络电压最高。
界面电场主要为强切线分量的极不均匀电场中,闪络电压比一样距离的纯空气间隙的击穿电压低的较少强垂直分量极不均匀电场则低得很多。
2一、主如果增大极间距离,避免或推延滑闪放电。
2二、
(1)固体介质与电极表面接触不良,存在小气隙。
小气隙中的电场强度专门大,第一发生放电,所产生的带电粒子眼固体介质表面移动,畸变了原有电场。
可采用在固体介质表面喷吐导电粉末的办法消除。
(2)大气的湿度影响。
大气中的潮气吸附在固体介质表面形成水膜,其中的离子受电场的驱动而沿着介质表面移动,降低了闪落电压。
与固体介质吸附水分的性能也有关。
(3)固体介质表面电阻的不均匀和表面的粗糙不平也会造成沿面电场畸变。
23、
(1)调整爬距(增大泄露距离)
(2)按期或不按期的打扫。
(3)涂料
(4)半导体釉绝缘子
(5)新型合成绝缘子
24、
(1)重量轻(仅相当于瓷绝缘子的1/10左右)。
(2)抗弯、抗拉、耐冲击附和等机械性能都专门好。
(3)电断气缘性能好,专门是在严峻污染和大气潮湿的情形下性 能十分优良;
(4)耐电弧性能也专门好。
价钱昂贵、老化等问题是影响它取得更大推行的问题。
随着材料工艺的进步这种绝缘子必将取得愈来愈多的采用。
2五、等值的方式:
把表面沉积的污秽刮下,溶于300ml蒸馏水,测出其在20℃水温时的电导率;然后在另一杯20℃、300ml的蒸馏水中加入NaCl,直到其电导率等于混合盐溶液的电导率时,所加入的NaCl毫克数,即为等值盐量,再除以绝缘子的表面积,即可得出“等值盐密” (mg/cm2)。
练习三
一、填空题:
一、按绝缘缺点存在的形态而言,绝缘缺点可分为集中性缺点、分散性缺点两大类。
二、绝缘老化的因素主要有电介质的热老化、电介质的电老化、其他影响 因素等因素。
3、测量tgδ常常利用高压交流平衡电桥(西林电桥)、不平衡电桥(介质实验器)或低功率因数瓦特表来测量。
4、测量局部放电实验的内容包括测量视在放电量、放电重复律、局部放电起始电压和熄灭电压,乃至大致肯定放电的具体位置。
五、局部放电检测分可分为电气检测和非电检测。
六、非电气检测主要有噪声检测法、光检测法、化学分析法。
7、电气检测法主要有脉冲电流法、介质损耗法。
八、用脉冲电流法测量局部放电的视在放电量,有并联、串联、桥式测量回路三种大体实验回路。
二、判断题:
一、电气设备绝缘预防性实验主如果对各类电气设备的绝缘按期进行检查和监督,以便及早发觉绝缘缺点,及时改换或修复,防患于未然。
(√)
二、集中性缺点指的是如绝缘子瓷体内的裂痕,发电机定子绝缘因挤压磨损而出现的局部破损,电缆绝缘层内存在的气泡等。
( √ )
3、绝缘的老化指电气设备的绝缘在长期运行进程中会发生一系列物理转变和化学转变致使其电气、机械及其他性能逐渐劣化。
(√ )
4、吸收比用来检测绝缘是不是严峻受潮或存在局部缺点。
(√ )
五、吸收比指的是电流衰减进程中的两个刹时测得的两个电流值或两个 相应的绝缘电阻值之比。
(√)
六、绝缘电阻:
在绝缘上施加一直流电压U时,此电压与出现的电流I之比,通常绝缘电阻都是指稳态电阻。
(√)
7、测量tgδ值是判断电气设备绝缘状态的一项灵敏有效的方式。
( √ )
八、西林电桥只允许反接线的情形。
(×)
九、测定电气设备在不同电压下的局部放电强度和进展趋势,就可以判断绝缘内是不是存在局部缺点和介质老化的速度和目前的状态。
( √ )
10、局部放电的测量是肯定产品质量和进行绝缘预防性实验的重要项目之一。
( √ )
三、简答题:
一、绝缘预防性实验的主要目的是什么?
当绝缘内部出现缺点后,就会在设备的电气特性上反映出来,通过测量这些特性的转变发觉隐藏的缺点,然后采取办法消除隐患。
二、电介质的电老化引发的损坏的原因有哪些?
(1)放电产生的电电粒子不断撞击绝缘引发破坏。
(2)放电能量有一部份转变成热能,热量无法散出使绝缘温度升高产生裂解。
(3)局部放电区,强烈的离子复合产生高能辐射线,引发材料分解。
(4)气隙中含有的氧和氮在放电条件下可产生强氧化剂和侵蚀剂臭氧和硝酸,使材料发生化学转变。
3、泄露电流测量的特点有哪些?
(1)加在试品上的直流高压比兆欧表的工作电压高得多,能发觉兆欧表 所不能发觉的某些缺点。
如:
别离在20kv和40kv电压下测量额定电压为35kv及以上变压器的泄露电流值,能相当灵敏的发觉瓷套开裂、绝缘纸桶沿面炭化、变压器油劣化及内部受潮等缺点.
(2)由于施加在试品上的直流高压是逐渐增大的,所以能够在升压进程 中监视泄露电流的增加动向。
4、tgδ有什么意义?
能反映绝缘的整体性缺点和小电容试品中的局部性缺点。
由tgδ随电压而转变的曲线,可判断绝缘是不是受潮、含有气泡及老化的程度。
但不能灵敏的反映大容量发电机、变压器和电力电缆绝缘中的局限性缺点,这时应尽可能将这些设备分解,别离测量它们的tgδ。
五、tgδ测量的影响因素有哪些?
(1)界电磁场的干扰影响:
一种是由于存在杂散电容,另一种是由于交变磁场感应出干扰磁场。
消除方式:
将电桥的低压臂和检流计用金属网和屏蔽电缆线加以屏蔽。
(2)温度的影响:
一般tgδ随温度的增高而增大
(3)实验电压的影响:
a、良好绝缘在额定电压下,tgδ值几乎不变。
b、若绝缘存在间隙或气泡时,当所加电压尚不足以使气泡电离时,其tgδ与良好绝缘时无不同,但如果所加电压能引发气泡电离或发生局部放电时,tgδ随U的升高而迅速增大,电压回落时电离要比电压上升时更强一些,因此会出现闭环曲线。
c、若是绝缘受潮,则电压较低时,tgδ就已经相当大,电压升高时,tgδ更将急剧增大;电压回落时,tgδ也要比电压上升时更大一些,因此形成了不闭合的分*曲线。
(4)试品电容量的影响:
对于电容量较小的试品,测量tgδ
能有效的发觉局部集中性缺点和整体散布性缺点。
但对电容量较大的试品,测量tgδ只能发觉整体散布性缺点,现在要把它分解成几个彼此绝缘部份的被试品,别离测量各部份的tgδ值,能有效的发觉缺点。
(5)试品表面泄漏的影响:
由于试品表面泄漏电阻老是与试品等值电阻Rx相并联,所以会影响tgδ值。
为了排除或减小这种影响,在测试前应清除绝缘表面的积污和水分,必要时还能够在绝缘表面上装设屏蔽极。
六、表征局部放电的参数有哪些?
(1)放电重复率(N):
也称脉冲重复率,是在选定的时刻距离内测得的每秒发生放电脉冲的平均次数,表示局部放电的出现频率。
与外加电压的大小有关,外加电压增大时,放电次数也随之增多。
(2)放电能量(W):
通常指一次局部放电所消耗的能量。
(3)其它参数:
平均放电电流、放电的均方率、放电功率、局部放电起始电压(即Ui)和局部放电熄灭电压。
7、简述化学分析法?
化学分析法用气相色谱仪对绝缘油中溶解的气体进行色谱分析。
通过度析绝缘油中溶解气体的成份和含量,能够判断设备内部隐藏的缺点类型。
长处:
能发觉充油电气设备中一些用其他实验方式不易发觉的局部性缺点(包括局部放电)。
八、介质损耗法有何优缺点?
特点:
不必添加专用的测量仪器,操作方便。
缺点是灵敏度比上法低,tgδ-U关系曲线受影响因素多。
九、简述“三比较”的方式主要内容。
(1)与同类型设备比较,若实验结果不同差异在可能存在问题。
(2)在同一设备的三相实验结果之间进行比较,如有一相结果相差达50%以上时,该相可能存在问题。
(3)与该设备技术档案中的历年实验所得数据做比较,若性能指标有明显下降,则可能出现新缺点。
练习四
一、填空题:
一、与非破坏性实验相较,绝缘的高电压实验具有直观、可信度高、要求严格等特点。
二、高压实验变压器依照高压套管的数量,可将实验变压器分为单套管式、双套管式两类。
3、工频高压实验的常常利用的调压供电装置有:
自耦变压器、感应调压器、移卷调压器、电动-发电机组。
4、高压实验室中通常采用将工频高电压经高压整流器而变换成直流高压,利用倍压整流原理制成的直流高压串级装置来产生更高的直流实验电压。
五、220kv及以下的高压电气设备所用的标准操作冲击电压波及其产生方式可分为非周期性双指数冲击长波、衰减振荡波两大类。
六、交流峰值电压表按工作原理可分利用整流电容电流来测量交流高压、利用电容器充电电压来测量交流高压两类。
7、肯定球隙或其他自恢复绝缘的50%冲击放电电压的方式有多级法、起落法等方式。
八、高压分压器依照用途分能够分为交流高压分压器、直流高压分压器、冲击高压分压器。
九、高压分压器依照分压元件能够分为电阻分压器、电容分压器、阻容分压器。
10、阻容分压器按阻尼电阻的接法不同,进展出两种阻容分压器,即串联阻容分压器和并联阻容分压器。
1一、高压脉冲示波器的大体组成包括高压示波管、电源单元、射线控制单元、扫描单元、标定单元。
1二、高电压数字测量系统由硬件和软件两大部份组成。
二、判断题:
一、与非破坏性实验相较,绝缘的高电压实验具有直观、可信度高、要求严格等特点,但因它具有破坏性的性质,所以一般都放在非破坏性实验项目合格通过以后进行。
(√)
二、球隙测压器是唯一能直接测量高达数兆伏的各类高电压峰值的测量装置。
(√ )
3、当被测电压很高时,无法直接测量电压,现在要采用高压分压器来分出一小部份电压,然后利用静电电压表、峰值电压表、高压脉冲示波器等测量仪器进行测量。
(√)
4、国际国家标准规定高电压测量误差在±5%之内。
(×)
五、一般来讲,都将绝缘的高电压实验放在非破坏性实验项目合格通过以后进行。
以避免或减少没必要要的损失。
(√)
三、简答题:
一、高压实验变压器有何特点?
⑴实验变压器的绝缘裕度不需要取专门大,但要严格避免和限制过电压的出现。
⑵实验变压器的容量一般不大。
⑶由于实验变压器的额定电压很高而容量不大,因此的油箱本体不大,而其高压套管又长又大,这是它外观的一大特点。
⑷实验变压器持续运行时刻不长,发烧较轻,因此不需要复杂的冷却系统,但由于实验变压器的绝缘裕度小、散热条件差,所以一般在额定电压或额定功率下只能做短时运行。
⑸与电力变压器相较,实验变压器的漏抗较大,短路电流较小,因此可降低绕组机械强度方面的要求,节省费用。
⑹实验变压器所输出的电压应尽可能是正、负半波对称的正弦波形,实际上很难作到,一般采取以下办法:
①采用优质铁心材料。
②采用较小的设计磁通密度。
③选用适宜的调压供电装置。
④在实验变压器的低压侧跨接若干滤波器。
二、工频耐压实验的实施方式是什么?
按规定的升压速度提升作用在被试品TO上的电压,直到等于所需的实验电压Ut为止,开始记时一分钟,若在这期间没有发觉绝缘的击穿或局部损伤,即能够为该试品工频耐压实验合格通过。
3、高压整流器最主要的技术参数有哪些?
⑴额定整流电流:
指通过整流器的正向电流在一个周期内的平均值。
⑵额定反峰电压:
当整流器阻断时,其两头允许出现的最高反向电压峰值。
4、直流耐压实验有哪些特点?
⑴实验设备的容量较小。
⑵实验同时可测量泄漏电流,由“电压-电流”曲线能显示、绝缘内部的集中性缺点或受潮。
⑶用于旋转电机时,能使电机定子绕组的端部绝缘也受到较高电压作用,有利于发觉端部绝缘中的缺点。
⑷在直流高压下,局部放电较弱,不会加速有机绝缘材料的分解或老化变质,在某种程度上带有非破坏性实验的性质。
⑸在直流实验电压下,绝缘内的电压散布由电导决定,因此与交流运行电压下的电压散布不同,所以它对交流电气设备绝缘的考验不如交流耐压实验那样接近实际。
五、选择发生非周期性双指数冲击长波发生器时应考虑哪些问题?
国家标准规定的标准波形为250/2500μs,它适合于进行各类气隙的操作冲击击穿实验,这种操作冲击波通常利用现成的冲击电压发生器来产生。
选择发生器的电路形式和元件参数时,要考虑:
⑴为了拉长波前,或在回路中串接外加电感L,或将电路中的R1的阻值显著增大,但都会使发生器的效率降低,所以更要用高效回路。
⑵在进行操作波回路参数计算时,要注意①不能用前面雷电波的近似计算法来计算操作波参数,不然会有专门大误差②要考虑充电电阻R对波形和发生器效率的影响。
六、高压静电电压表的原理是什么?
在两个特定的电极间加电压u,电极间就会受到静电力f的作用,而且f的大小和u的数值有固定关系,因此测量f的大小或他引发的可动极板的位移或偏转就可以肯定所加电压u的大小。
7、球隙测压器的长处有哪些?
球隙中的电场在极间距离不大(d/D≤时为稍不均匀电场,与其他不均匀电场相较有下列长处:
⑴击穿时延小伏秒特性在1μs左右即已变平,放电电压的分散性小,具有稳固的放电电压值和较高的测量精度。
⑵稍不均匀电场的冲击系数β≈1,它的50%冲击放电电压与静态放电电压的幅值几乎相等,能够合用同一张放电电压表格或一样的放电电压特性曲线。
⑶由于湿度对稍不均匀电场的放电电压影响较小,因此采用球隙来测量电压能够没必要对湿度进行校正。
八、肯定球隙或其他自恢复绝缘的50%冲击放电电压的多极法?
按如实验需要,或固定电压值,逐级调节球隙距离;或固定球隙距离,逐级改变所加冲击电压的幅值。
通常取级差等于预估值的2%左右,每级施加电压的次数很多于6次,求得现在的近似放电概率P,做4~5级,可得放
电概率与所加电压U(或球隙距离d)的关系曲线,从而取得P=50%时的U50%(或d50%)。
九、对高压分压器的技术要求有哪些?
①分压比的准确度和稳固性(幅值误差要小)
②分出的电压与被测高电压波形的相似性(波形畸变要小)
10、高压脉冲示波器具有哪些特点?
①加速电压高
②射线开放时刻短
③各部份协同工作的要求高
④扫描电压多样化
10、新型冲击电压数字测量系统
最近几年来,由于电子技术和运算机工业的迅速进展,传统的高压脉冲示波器已逐渐被新的数字测量系统代替。
高电压数字测量系统由硬件和软件两大部份组成:
硬件系统包括高压分压器、数字示波器、运算机、打印机等;软件系统包括操作、信号处置、存储、显示、打印等软件;其核心部份为数字示波器、运算机、测量软件,用这些来实现被测信号的量化、收集、存储、处置、显示、打印等功能。
用来测量冲击电压的数字测量系统能对雷电冲击全波、截波及操作冲击电压波的波形和有关参数进行全面的测定,整个测量进程按预先设置的指令自动执行,测量结果可显示在屏幕,并可存入机内或打印输出。
这种测量系统的推行应用大大缩短了实验周期、提高了实验质量。
1一、简单介绍电气设备内绝缘的高压实验方式?
电气设备内绝缘的雷电冲击耐压实验采用三次冲击法:
即对被试品施加三次正极性和三次负极性雷电冲击实验电压50μs全波)。
对变压器电抗器类设备的内绝缘,还要进行雷电冲击截波2~5μs)耐压实验。
进行内绝缘冲击全波耐压实验时,应在被试品上并联一球隙,并将它的放电电压整定得比实验电压高15%~20%(变压器