高电压技术网上作业题答案.docx
《高电压技术网上作业题答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高电压技术网上作业题答案.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
高电压技术网上作业题答案
东北农业大学网络教育学院
高电压技术网上作业题参考答案
作业一参考答案
一．判断题
1．对极不均匀电场气隙，湿度越小则击穿电压越低。
（对）
2．均匀电场气隙，湿度越小则击穿电压越高。
（错）
3．在交流电压的作用下，棒板电极的击穿电压低于棒棒电极的击穿电压。
（对）
4．如果避雷器与被保护设备之间的线路在避雷针的保护之，由于电压行波在传播的过程中有衰减，所以这个距离越大越好。
（错）
5.对棒正板负电极，加极间障是提高击穿电压的有效措施。
（对）
二、简单回答，
1．高气隙击穿电压的措施有哪些？
答：
1）改善电场分布：
采用极间障，尽量不用棒板电极，对板板电极应消除边缘效应。
2）采用高真空：
使气隙工作在巴申曲线的反比段。
3）高压气体的采用：
使气隙工作在巴申曲线的正比段。
4）采用高抗电强度气体。
2．介质损失角正切值测量功效有哪些？
答：
能反映绝缘的整体脏污、整体受潮、贯穿性导电通道。
而对非沟通两极的局部缺陷部灵敏。
3．输电线路的防雷的措施有哪些？
（请说出5条）
答：
架设避雷线、架设耦合地线、降低杆塔的接地电阻、采用自动重合闸、中性点非直接接地系统、采用不平衡绝缘、采用管型避雷器等其中五条。
4．提高变压器油击穿电压的措施有哪些?
答：
提高油的品质：
过滤与干燥、祛气；采用组合绝缘：
加覆盖层、加绝缘层；加极间障。
三、请画出气隙放电的巴申曲线，并用汤申德理论解释之。
答：
在谷点左侧，碰撞游离的概率很高，而碰撞次数很少，使气隙的带电质点很少，当δs增大时，，气息的带电质点增多，击穿电压反而下降，而在谷点的右侧，由于电场很低或电子的自由形成很小，是碰撞有利的概率很低，当δs增大时，碰撞游离的概率急剧下降，使气隙的的带电质点变少，所以击穿电压提高。
四、请画出通过整流获得直流电源的方法测量配电变压器绝缘泄漏电流的原理接线图，并说明这种接线的特点和各元件的作用。
答：
测量精度高，现场适用但微安表换挡不便。
，
T1：
调压器，改变试验电压T2：
单项试验变压器或PT,产生直流高压；
R：
限流保护电阻；
G：
高压硅堆，整流用；
Ua：
微安表，测量直流电流；
BYQ：
被试品。
五、进线段保护的作用是什么？
请画出60kV无全线避雷线变电所的进线段保护接线，并说明各元件的作用。
答：
限制侵入波的陡度和流过避雷器的电流，
BLX:
限制流过FZ的雷电流
GB2:
限制侵入波的幅值
GB1:
保护DL外侧的隔离开关
FZ:
变电所侵入波主保护
六、下图为一个小型变电所设备布置的平面图，设备高10米，在A处有一高为49米的烟囱（相当同样高的避雷针），请问，变电所是否还有必要装设避雷针？
为什么？
答：
不必再架设避雷针，因为烟囱能保护全所
Rx=（1.5×49－2×10）×5.5/7=42.76m
Lm=42,16m
作业二参考答案
一．请画均匀电场气隙放电的伏安特性曲线，并分段解释之。
答：
伏安特性曲线如上图所示。
由于外界射线的作用，使每立方厘米的空气约含有500对正负电荷，oa段，随着外加电压的升高，自由电荷的移动速度升高，所以电流也随之升高；在ab段，由于中性质点对移动电荷的阻挡作用，是电荷的移动速度区域饱和，所以，电压的升高，电流几乎不再变大；bc段；随着外加电压的提高，部分移动的电荷与其他中性质点碰撞，产生碰撞有利，使气隙中移动的带电质点增多，所以，电压的升高使电流急剧升高c点以后起隙击穿。
二．.试述棒正板负小气隙棒板电极放电的物理过程，根据这个过程可以得出什麽结论？
棒为正极性时，电子是从场强低的区域向场强高的区域发展，这对电子崩的发展极为有利。
此外，初崩的电子很快进入阳极（棒极），在棒极前方留下了正离子，见图a。
这些正离子大大加强了气隙深处的电场，极易使气隙深处的电子产生新的电子崩（二次电子崩），见图b。
这个电子崩崩头的电子与初崩产生的正空间电荷汇合形成流注，而流注头部（二次崩尾部）的正空间电荷加强了流注前方的电场，使流注进一步向阴极扩展，见图c。
由于流注所产生的空间电荷总是加强前方的电场，所以它的发展是连续的，速度很快，与棒为负极性时相比，击穿同一间隙所需电压要低得多。
对棒一板电极，在棒为不同极性时，由于空间电荷对气隙的电场影响不同，从而将导致其击穿电压和电晕起始电压不同，这种现象称为棒一板电极的极性效应。
棒正板负时的击穿电压低于同间隙棒负板正时的击穿电压，而电晕起始电压则相反。
三．提高气隙击穿电压的措施有那些？
并举出应用实例。
答：
改善气隙电场的分布：
例在间隙中加极间障或改变电极的形状，使电场分布均匀；提高气体压力：
例空气断路器；采用高真空：
高压真空断路器；采用高耐电强度气体：
例六氟化硫断路器。
四．绝缘电阻及吸收比的测量有那些功效？
如果天气比较潮湿，测量绝缘电阻及吸收比时应采取什么措施？
答：
对贯穿性、漫布性、整体性缺陷灵敏，而对非贯穿性的局部缺陷不灵敏。
当天气比较潮湿，测量绝缘电阻及吸收比时应在被试品绝缘靠近火线端加屏蔽环，以消除潮湿环境对表面电阻的影响。
五．画出三芯电缆泄漏电流测量接线图，并说明各元件的作用和接线的特点。
答：
实验接线图如上图所示，其中操作箱和倍压箱为直流电压发生器的两部分，操作箱用以进行现场操作，提供可以变化的可变的中频交流电压，倍压箱是将操作箱发出的可变交流电压变为脉动系数很小的高压直流输出电压，作为实验电源，微安表用以检测流过被试品绝缘的泄漏电流。
六．试述输电线路的防雷措施，及其作用
答：
架设避雷线：
对导线有遮蔽作用，分流作用，屏蔽作用和耦合作用；架设耦合地线：
分流作用，屏蔽作用和耦合作用；降低杆塔的接地电阻:
降低塔顶电压，进而限制绝缘子承受的雷电压；采用自动重合闸：
消除瞬时故障引起的停电事故；采用管型避雷器：
主要用于高塔和跨越性杆塔，、提高线路绝缘切断工频续流的能力；采用中性点不接的系统：
降低雷击跳闸率；采用不平衡绝缘：
耐雷水平低得接地后相当于耦合地线，从而保护另一条线路不中断供电。
加强绝缘：
提高线路的闪络电压。
等8条中的任意六条
七．请设计一个35千伏小容量变电所的进线段保护结线图，并说明各元件的作用
答：
接线图，并说明各元件的作用。
ＢＬＸ：
避雷线，与ＦＺ相互作用，限制流过ＦＺ的雷电流幅值；限制侵入波的陡度。
ＧＢ１：
管型避雷器，对木杆木横担或瓷横担线路，限制进入进线段侵入波的幅值。
ＧＢ２：
保护进线断路器外侧的隔离开关。
ＦＺ：
变电所防雷主保护。
作业三参考答案
一、判断题
1．对极不均匀电场气隙，湿度越小则击穿电压越低。
（对）
2．对开放的气体间隙，温度越低则击穿电压越高。
（错）
3．在交流电压的作用下棒板电极的平均击穿场强峰值高于棒正板负同间隙的平均击穿场强。
（错）
4．如果避雷器与被保护设备之间的线路在避雷针的保护之，由于电压行波在传播的过程中有衰减，所以这个距离越大越好。
（错）
5.对棒正板负电极，加极间障可以提高间隙的击穿电压（对）
二、简单回答，每小题6分
1．极间障是如何提高棒正板负电极的击穿电压的？
答：
棒正板负时初崩的发展过程如上图所示。
初崩正空间电荷向板极移动，极间障使其均匀的分布在极间障的一侧，气隙分为两部分：
棒—极间障之间电场变弱，极间障与板极之间变强，使棒—板间电场变得均匀，Ujc提高
2．介质损失角正切值测量功效有哪些？
为什么对大体积的设备应该解体试验？
答：
可以发现设备绝缘整体受潮，穿透性导电通道，绝缘含气泡的游离，绝缘分层脱壳，劣化变质，绕组上附积油泥，绝缘油脏污等灵敏。
对非贯穿性的局部破坏，很小部分的绝缘老化，劣化及个别绝缘弱点不灵敏，因此对多部件的大型设备应解体试验。
3．输电线路的防雷的措施有哪些？
它们的作用机理是什么（请说出5条）
答：
架设避雷线：
对导线有遮蔽作用，分流作用，屏蔽作用和耦合作用；架设耦合地线：
分流作用，屏蔽作用和耦合作用；降低杆塔的接地电阻:
降低塔顶电压，进而限制绝缘子承受的雷电压；采用自动重合闸：
消除瞬时故障引起的停电事故；采用管型避雷器：
主要用于高塔和跨越性杆塔，、提高线路绝缘切断工频续流的能力；采用中性点不接的系统：
降低雷击跳闸率；采用不平衡绝缘：
耐雷水平低得接地后相当于耦合地线，从而保护另一条线路不中断供电。
加强绝缘：
提高线路的闪络电压。
等8条中的任意5条
4．提高绝缘子串闪络电压的措施有哪些?
答：
1）定期清扫或带电水冲洗；
2）在绝缘子表面涂增水性材料如有机硅油，地蜡等，使表面不易形成水膜，使表面泄露电流减少；
3）加强绝缘和使用防尘绝缘子；
4）采用半导体釉绝缘子；
5）对绝缘子串加均压环。
三、请画出气隙放电的巴申曲线，并用汤申德理论解释之。
答：
气隙的击穿取决于从阴极出发的电子在向样机移动过程中与中性质点的碰撞次数和使其游离的概率。
当
很大时，碰撞游离概率很小，所以当
变化时，碰撞游离的概率的变化起主要作用，
下降，碰撞游离概率上升的倍数大于碰撞次数下降的倍数，所以击穿电压下降。
而当
很小时，碰撞游离概率已经达到一个很高的数值，这时
再下降，碰撞游离概率上升的倍数已经小于碰撞次数下降的倍数，所以此时，
下降，击穿电压反而上升。
当
变化时，碰撞游离概率的变化与碰撞次数的变化相同时（即互相抵消时）击穿电压不便，这就时巴申曲线的谷点。
四、请画出通过整流获得直流电源的方法测量三相电力电缆绝缘泄漏电流的原理接线图，并说明这种接线的特点和各元件的作用。
答：
实验接线图如上图所示，其中操作箱和倍压箱为直流电压发生器的两部分，操作箱用以进行现场操作，提供可以变化的可变的中频交流电压，倍压箱是将操作箱发出的可变交流电压变为脉动系数很小的高压直流输出电压，作为实验电源，微安表用以检测流过被试品绝缘的泄漏电流。
特点：
现场适用，接线简单方便，测量精度高，但微安表换档不便。
五、进线段保护的作用是什么？
请画出高土壤电阻率的110kV无避雷线变电所的进线段保护接线，并说明各元件的作用。
答：
限制侵入波的陡度和流过避雷器的电流，
BLX:
限制流过FZ的雷电流
GB2:
限制侵入波的幅值
GB1:
保护DL外侧的隔离开关
FZ:
变电所侵入波主保护
作业四参考答案
一、判断题，
1．简单地说，对均匀电场气隙，气体压力越小则击穿电压越低。
（错）
2．简单地说，对均匀电场气隙，气体压力越小则击穿电压越高。
（错）
3．在交流电压的作用下，棒板电极的击穿电压高于棒棒电极的击穿电压。
（错）
4．破坏性试验不但可以检测出被试品的绝缘裕度，还能判断绝缘缺陷的种类（错）
5．由于水具有离子电导，所以，空气湿度越大，沿面闪络电压越低。
（对）
6.对棒负板正电极，加极间障使极间的击穿电压提高。
（错）
二、简单回答
1．电子式极化有什么特点？
答：
1）极化快，约为10-14~10-15s
2）弹性极化，无能耗
3）εr受温度影响小，θ↑→电子与原子核结合力减弱→εr↑另一方面θ↑→δ↓→εr↓，综合考虑，θ↑→εr略有下降。
2．油浸变压器连同绝缘套管的tgδ测量值比正常值大约100倍，可能是什么原因，为什么？
答：
绝缘油受潮，因为绝缘油的tgδ对水分特别敏感。
3．提高变压器油击穿电压的措施有哪些？
答：
1）提高油的品质：
过滤与干燥、祛气；
2）采用组合绝缘：
覆盖层、绝缘层；
3）采用极间障：
做成与曲率半径小的电极相似，厚度为2~7mm的绝缘筒，放在油隙中。
4．影响雷击杆塔时线路耐雷水平的因素有哪些?
答：
雷击杆塔时的耐雷水平与分流系数
、杆塔等效电路电感Lgt杆塔冲击接地电阻Rcj、导线地线间的耦合系数k和绝缘子串的冲击闪络电压U50%，有关。
三、请画出气隙放电伏安特性曲线，并用汤申德理论解释其形状。
答：
伏安特性曲线如右图所示。
Oa段，由外界射线的作用在气隙中产生
带电质点，电压越高，电荷移动的速度
越高，所以电流越大；
ab段，由于电荷在移动过程中要与其它
中性质点碰撞损失能量，使电荷移动的速度不再上升，所以
此段电压升高而电流几乎不再上升；
bc段，由于外加电场足够强，使自由电子在自由行程获得的加速度足以使其在与中性质点碰撞使部分中性质点发生碰撞游离，气隙的电荷增多，电流急剧变大。
四、请画出通过整流获得直流电源的方法测量配电变压器绝缘泄漏电流的原理接线图，并说明这种接线的特点和各元件的作用。
答：
接线如图所示。
这种接线测量精度高，现场适用但微安表换挡不便。
，
T1：
调压器，改变试验电压T2：
单项试验变压器或PT,产生直流高压；
R：
限流保护电阻；
G：
高压硅堆，整流用；
Ua：
微安表，测量直流电流；
BYQ：
被试品。
五、进线段保护的作用是什么？
请画出35kV小容量变电所的进线段保护接线，并说明各元件的作用。
答：
进线段的作用是限制侵入波的陡度和限制流过避雷器的雷电流幅值。
接线图如下图所示，其中
ＢＬＸ：
避雷线，与ＦＺ相互作用，限制流过ＦＺ的雷电流幅值；限制侵入波的陡度。
ＧＢ１：
管型避雷器，对木杆木横担或瓷横担线路，限制进入进线段侵入波的幅值。
ＧＢ２：
保护进线断路器外侧的隔离开关。
ＦＺ：
变电所防雷主保护。
作业五参考答案
一、请画出用高压西林电桥测量介质损失角正切值的原理接线图，并说明测量方法与工作原理。
答：
测量方法：
测量时调节可调电阻r4和可调电容C3当电桥平衡时，C3的微法数就是被试品绝缘的tgδ值。
原理：
由电桥的平衡条件对臂复阻抗之积相等和复数方程成立的条件实施不和实部相等，虚部和虚部相等推导出tgδ=106C3法，若令C3的单位为法拉，则在数值上，
tgδ=C3
二、影响介质损失角正切值的测量精度的因素有那些？
正接线时，为降低带电回路对测量精度的影响，一般都采取什么措施？
答：
影响测试准确度的因素及提高精度的措施
1.分布参数的影响
正接线：
、
低压侧用屏蔽线，屏蔽层接地。
反接线：
、
高压侧用屏蔽线，屏蔽层接高压。
2、静电干扰
如果干扰电流与
同相或反相，则流过
的电流相位不变。
∴
不变，其它情况则引起
变化。
解决方法：
1.倒相法，第一次测得
，然后将电源倒相，测得
2.采用移相电源法
先将
短接，调节移相电源的相位和幅值，使流过G的电流最小，表明
与
相位相反，将
投入，正常测量
3.磁场干扰
产生原因：
漏抗大的设备产生的漏磁通穿过G的电流线圈产生干扰，检测是否有干扰的方法：
将检流计的极性转换开关放在断开（OFF）位置，若干栅变宽，则有磁场干扰，反之无干扰。
解决方法：
改变检流计的极性，
取两次测量平均值。
三、请画出工频耐压试验接线的原理接线图，并说明各元件的作用。
答：
接线如下图所示：
图中：
：
调压器
：
单相试验变压器
：
保护电阻
作用：
1、当
击穿或闪络时限流
2、防止
的漏感与G球隙的分布电容产生串联谐振
3、突然短路时，限制截波陡度
选择：
要有一定的功率，一般为水电阻或绕线式电阻。
阻值按
短路后流过
高压侧电流为其额定电流的1～4倍选取。
常取
G：
球隙
作用：
1、保护，防止误操作使被试品承受比试验要求高得多的电压。
试验时将球隙放电电压调至1.1U试
2、测量电压。
要求
读数为峰值
测试方法：
将G间隙调到较小的某一数值。
当其放电时，查附表1，同时记录低压侧仪表的指示，然后将S增大，重复上面的步骤。
如此做得低压仪表的校正曲线到0.8U试，然后再按外推的方法，作出（0.8－1.2）U试段，调节S使G的放电电压＝1.5U试不动，做保护用。
2、试验时，按校正曲线确定所加电压
Rg的选取
：
球隙的保护电阻
：
被测电压幅值（V）
：
被测电压频率
：
常数，可查教材表3－1
四、请说出输电线路防雷的措施和它们的作用有那些，（最少六条）
答：
架设避雷线：
对导线有遮蔽作用，分流作用，屏蔽作用和耦合作用；架设耦合地线：
分流作用，屏蔽作用和耦合作用；降低杆塔的接地电阻:
降低塔顶电压，进而限制绝缘子承受的雷电压；采用自动重合闸：
消除瞬时故障引起的停电事故；采用管型避雷器：
主要用于高塔和跨越性杆塔，、提高线路绝缘切断工频续流的能力；采用中性点不接的系统：
降低雷击跳闸率；采用不平衡绝缘：
耐雷水平低得接地后相当于耦合地线，从而保护另一条线路不中断供电。
加强绝缘：
提高线路的闪络电压。
等8条中的任意6条
五、影响感应雷过电压的因素有哪些，是如何关系？
答：
影响Udg的因素
a.先导通道电荷密度σ
σ↑→EX↑→q↑→Udg↑Udg
σ
b.主放电速度v
v↑→主放电时间短→放电后剩余电量q↑→Udg↑Udg
v
c.导线平均悬挂高度hd
hd↑→C0↓（q=c时）→Udg↑Udg
hd
d.雷击点到导线之间距离s
S↑→q↓→Udg↓Udg
1/s
所以Udg
六、变电所进线段的作用是什么，请画出输电线路无全线避雷线的变电所进线段保护接线图，并说明个元件的作用。
答：
限制流过避雷器雷电流不大于5kA，侵入波陡度不大于5KV/us
限制侵入波的陡度和流过避雷器的电流，
BLX:
限制流过FZ的雷电流
GB2:
限制侵入波的幅值
GB1:
保护DL外侧的隔离开关
FZ:
变电所侵入波主保护
七、下图为一个小型变电所设备布置的平面图，设备高10米，在A处有一高为55米的水塔（相当同样高的避雷针），请问变电所是否还有必要装设避雷针？
为什么？
答：
。
水塔的保护半径
因为水塔不能保护全所，所以必须装设避雷针
例题参考答案
一、 简单回答，
1．什么是棒板电极的极性效应，其结果是怎样的？
答：
对棒板电极而言，当棒为不同及形式，气隙的击穿电压和电晕起始其实电压不同的现象称为棒板电极的极性效应。
结果是棒为正极性时的击穿电压低于棒为负极性时的击穿电压，而电晕起始电压与此相反。
2、介质损失角正切值的测量能够反应绝缘的那些缺陷？
为什么对大体积多部件的电气设备应当解体试验？
答：
对贯穿性、漫布性、整体受潮绝缘起层等整体性缺陷灵敏，而对非贯穿性的局部缺陷不灵敏，所以对大体积多部件的设备应解体试验。
3．提高变压器油击穿电压的措施有哪些？
答：
提高油的品质：
干燥，祛气、采用组合绝缘：
在曲率半径小的电极上采用覆盖层或绝缘层、采用极间障。
4、输电线路的防雷措施有那些（请说出六条）?
答：
架设避雷线、架设耦合地线、降低杆塔的接地电阻、采用自动重合闸、采用管型避雷器、采用中性点不接的系统、采用不平衡绝缘、加强绝缘等8条中的任意六条
二、判断题，每题3分
1．简单地说，对均匀电场气隙，电极间之间的气压越低则击穿电压越低。
（错）2．简单地说，对均匀电场气隙，气隙的气压越低则击穿电压越高。
（错）
3、在直流电压的作用下，棒负板正电极之间加极间障可以提高极间的击穿电压。
（错）
4、在直流电压的作用下，棒正板负电极之间加极间障可以提高极间的击穿电压。
（对）
5、如果避雷器与被保护设备之间的线路在避雷针的保护之，由于电压行波在传播的过程中有衰减，所以这个距离越大越好。
（错）
6、由于水具有离子电导，所以，空气湿度越大，棒板电极的击穿电压越低。
（错）
7、由于水具有离子电导，所以在极间距离不变的情况，空气湿度越大，极间的闪络电压越低。
（对）
8、由于离避雷针越近，设备落雷的概论越小，而变电所的主变是变电所最贵重的设备，所以主变离避雷针越近约好（错）
三、请画出给配电变压器做工频耐压试验的原理接线图，并说明各元件的作用和测量试验电压的方法。
15分
T1：
自耦调压器，改变试验电压、T2:
单相试验变压器，产生试验高压、Rb保护电阻，作用有三：
阻尼、限制截波陡度和限流、Rg：
气隙G保护电阻、G：
保护球隙、BYQ：
配电变压器。
通过低压侧测量试验电压。
四、请画出用西林电桥测量非接地设备绝缘介质损失角正切值的原理图，并说明测量原理。
15分
答：
由电桥的平衡条件是对臂复阻抗之积相等和复数方程成立的条件实部和实部相等，虚部和虚部相等推导出tgδ=106C3法，若令C3的单位为法拉，则在数值上，
tgδ=C3
（推导过程见相响应的幻灯片）
五、进线段保护的作用是什么？
请画出35kV小容量变电所的进线段保护接线，并说明各元件的作用。
15分
答：
限制侵入波的陡度和流过避雷器的电流，（未答此项的或语言不确切的减分）
BLX:
限制流过FZ的雷电流
GB2:
限制侵入波的幅值
GB1:
保护DL外侧的隔离开关
FZ:
变电所侵入波主保护
六、有一幅值为100kV的直角波，严波阻抗为50欧姆的电缆线路侵入发电机绕组。
发电机绕组波阻抗为800欧姆，绕组每匝长度为3米。
匝间绝缘允许承受的电压为600伏，绕组的波速为6×107/s，求用电容器来保护匝间绝缘时所需的电容值。
7分
答：
需并0.33uF.（没有中间步骤的可酌情减1分）
七、下图为一个小型变电所设备布置的平面图，设备高10米，在A处有一高为48.5米的烟囱（相当同样高的避雷针），请问，变电所是否还有必要装设避雷针？
为什么？
解：
不用再架设避雷针。
因为
升级会员 