桂林电子科技大学高电压作业题整理Word文档格式.docx

1、目前国际上大多数国家对于标准雷电波的波形规定是：， 图1-13 标准雷电冲击电压波形 波前时间 半峰值时间 冲击电压峰值1-5操作冲击放电电压的特点是什么？操作冲击放电电压的特点：（1）U形曲线，其击穿电压与波前时间有关而与波尾时间无关；（2）极性效应，正极性操作冲击的50击穿电压都比负极性的低；（3）饱和现象；（4）分散性大；（5）邻近效应，接地物体靠近放电间隙会显著降低正极性击穿电压。1-6影响套管沿面闪络电压的主要因素有哪些？影响套管沿面闪络电压的主要因素有（1）电场分布情况和作用电压波形的影响（2）电介质材料的影响（3）气体条件的影响（4）雨水的影响1-7具有强垂直分量时的沿面放电和具

2、有弱垂直分量时的沿面放电，哪个对绝缘的危害比较大，为什么？具有强垂直分量时的沿面放电对绝缘的危害比较大。电场具有弱垂直分量的情况下，电极形状和布置已使电场很不均匀，因而介质表面积聚电荷使电压重新分布所造成的电场畸变，不会显著降低沿面放电电压。另外这种情况下电场垂直分量较小沿表面也没有较大的电容电流流过，放电过程中不会出现热电离现象，故没有明显的滑闪放电，因而垂直于放电发展方向的介质厚度对放电电压实际上没有影响。其沿面闪络电压与空气击穿电压的差别相比强垂直分量时要小得多。2-1什么叫电介质的极化？极化强度是怎么定义的？电介质的极化是电介质在电场作用下，其束缚电荷相应于电场方向产生弹性位移现象和偶

3、极子的取向现象。电介质的极化强度可用介电常数的大小来表示，它与该介质分子的极性强弱有关，还受到温度、外加电场频率等因素的影响。2-2固体无机电介质中，无机晶体、无机玻璃和陶瓷介质的损耗主要由哪些损耗组成？（）无机晶体介质只有位移极化，其介质损耗主要来源于电导；（）无机玻璃的介质损耗可以认为主要由三部分组成：电导损耗、松弛损耗和结构损耗；（）陶瓷介质可分为含有玻璃相和几乎不含玻璃相两类，第一类陶瓷是含有大量玻璃相和少量微晶的结构，其介质损耗主要由三部分组成：玻璃相中离子电导损耗、结构较松的多晶点阵结构引起的松弛损耗以及气隙中含水引起的界面附加损耗，tan相当大。第二类是由大量的微晶晶粒所组成，仅

4、含有极少量或不含玻璃相，通常结晶相结构紧密，tan比第一类陶瓷小得多2-4固体介质的击穿主要有哪几种形式？它们各有什么特征？固体电介质的击穿中，常见的有热击穿、电击穿和不均匀介质局部放电引起击穿等形式。（）热击穿热击穿的主要特征是：不仅与材料的性能有关，还在很大程度上与绝缘结构（电极的配置与散热条件）及电压种类、环境温度等有关，因此热击穿强度不能看作是电介质材料的本征特性参数。（）电击穿电击穿的主要特征是：击穿场强高，实用绝缘系统不可能达到；在一定温度范围内，击穿场强随温度升高而增大，或变化不大。均匀电场中电击穿场强反映了固体介质耐受电场作用能力的最大限度，它仅与材料的化学组成及性质有关，是材

5、料的特性参数之一。（）不均匀电介质的击穿击穿从耐电强度低的气体开始，表现为局部放电，然后或快或慢地随时间发展至固体介质劣化损伤逐步扩大，致使介质击穿。2-5局部放电引起电介质劣化、损伤的主要原因有哪些？局部放电引起电介质劣化损伤的机理是多方面的，但主要有如下三个方面：（）电的作用：带电粒子对电介质表面的直接轰击作用，使有机电介质的分子主链断裂；（）热的作用：带电粒子的轰击作用引起电介质局部的温度上升，发生热熔解或热降解；（）化学作用：局部放电产生的受激分子或二次生成物的作用，使电介质受到的侵蚀可能比电、热作用的危害更大。2-8试比较气体、液体和固体介质击穿过程的异同。（）气体介质的击穿过程气体

6、放电都有从电子碰撞电离开始发展到电子崩的阶段。由于外电离因素的作用，在阴极附近出现一个初始电子，这一电子在向阳极运动时，如电场强度足够大，则会发生碰撞电离，产生1个新电子。新电子与初始电子在向阳极的行进过程中还会发生碰撞电离，产生两个新电子，电子总数增加到4个。第三次电离后电子数将增至8个，即按几何级数不断增加。电子数如雪崩式的增长，即出现电子崩。（1） 液体介质的击穿过程a） 电击穿理论以碰撞电离开始为击穿条件。液体介质中由于阴极的场致发射或热发射的电子在电场中被加速而获得动能，在它碰撞液体分子时又把能量传递给液体分子，电子损失的能量都用于激发液体分子的热振动。当电子在相邻两次碰撞间从电场中

7、得到的能量大于h时，电子就能在运动过程中逐渐积累能量，至电子能量大到一定值时，电子与液体相互作用时便导致碰撞电离。b） 气泡击穿理论液体中存在气泡时，由于交变电压下两串联介质中电场强度与介质介电常数成反比，气泡中的电场强度比液体介质高，而气体的击穿场强又比液体介质低得多，所以气泡先发生电离，使气泡温度升高，体积膨胀，电离进一步发展；而气泡电离产生的高能电子又碰撞液体分子，使液体分子电离生成更多的气体，扩大气体通道，当气泡在两极间形成“气桥”时，液体介质就能在此通道中发生击穿。（）固体介质的击穿过程a） 热击穿当固体电介质加上电场时，电介质中发生的损耗将引起发热，使介质温度升高，最终导致热击穿。

8、b） 电击穿在较低温度下，采用了消除边缘效应的电极装置等严格控制的条件下，进行击穿试验时出现的一种击穿现象。c） 不均匀介质局部放电引起击穿从耐电强度低的气体开始，表现为局部放电，然后或快或慢地随时间发展至固体介质劣化损伤逐步扩大，致使介质击穿。3-1电介质极化的基本形式有哪几种，各有什么特点？电介质极化的基本形式有（）电子位移极化图（1） 电子式极化（）偶极子极化图（2） 偶极子极化（a）无外电场时 （b）有外电场时1电极 2电介质（极性分子）3-2如何用电介质极化的微观参数去表征宏观现象？克劳休斯方程表明，要由电介质的微观参数（N、 ）求得宏观参数介电常数，必须先求得电介质的有效电场（）对

9、于非极性和弱极性液体介质，有效电场强度式中，为极化强度（）。上式称为莫索缔（Mosotti）有效电场强度，将其代入克劳休斯方程式（2-11），得到非极性与弱极性液体介质的极化方程为（2）对于极性液体介质，由于极性液体分子具有固有偶极矩，它们之间的距离近，相互作用强，造成强的附加电场，洛伦兹球内分子作用的电场0，莫索缔有效电场不适用。3-6目前液体电介质的击穿理论主要有哪些？液体介质的击穿理论主要有三类：（）高度纯净去气液体电介质的电击穿理论（）含气纯净液体电介质的气泡击穿理论（）工程纯液体电介质的杂质击穿理论3-9如何提高液体电介质的击穿电压？工程应用上经常对液体介质进行过滤、吸附等处理，除去

10、粗大的杂质粒子，以提高液体介质的击穿电压4-1测量绝缘电阻能发现哪些绝缘缺陷?试比较它与测量泄漏电流试验项目的异同。测量绝缘电阻能有效地发现下列缺陷：总体绝缘质量欠佳；绝缘受潮；两极间有贯穿性的导电通道；绝缘表面情况不良。测量绝缘电阻和测量泄露电流试验项目的相同点：两者的原理和适用范围是一样的，不同的是测量泄漏电流可使用较高的电压（10kV及以上），因此能比测量绝缘电阻更有效地发现一些尚未完全贯通的集中性缺陷。4-2绝缘干燥时和受潮后的吸收特性有什么不同？为什么测量吸收比能较好的判断绝缘是否受潮？绝缘干燥时的吸收特性，而受潮后的吸收特性如果测试品受潮，那么在测试时，吸收电流不仅在起始时就减少，

11、同时衰减也非常快，吸收比的比值会有明显不同，所以通过测量吸收比可以判断绝缘是否受潮。4-3简述西林电桥的工作原理。为什么桥臂中的一个要采用标准电容器?这试验项目的测量准确度受到哪些因素的影响?西林电桥是利用电桥平衡的原理，当流过电桥的电流相等时，电流检流计指向零点，即没有电流通过电流检流计，此时电桥相对桥臂上的阻抗乘积值相等，通过改变R3和C4来确定电桥的平衡以最终计算出Cx和tan。采用标准电容器是因为计算被试品的电容需要多个值来确定，如果定下桥臂的电容值，在计算出tan的情况下仅仅调节电阻值就可以最终确定被试品电容值的大小。这一试验项目的测量准确度受到下列因素的影响：处于电磁场作用范围的电

12、磁干扰、温度、试验电压、试品电容量和试品表面泄露的影响。4-6综合比较本章中介绍的各种预防性试验项目的效能和优缺点（能够发现和不易发现的绝缘缺陷种类、检测灵敏度、抗干扰能力、局限性等）。测量绝缘电阻不能发现下列缺陷：绝缘中的局部缺陷：如非贯穿性的局部损伤、含有气泡、分层脱开等；绝缘的老化：因为已经老化的绝缘，其绝缘电阻还可能是相当高的。4-7总结进行各种预防性试验时应注意的事项。测量绝缘电阻时应注意下列几点：（1）试验前应将试品接地放电一定时间。对容量较大的试品，一般要求5-10min这是为了避免被试品上可能存留残余电荷而造成测量误差。试验后也应这样做，以求安全。（2）高压测试连接线应尽量保持

13、架空，确需使用支撑时，要确认支撑物的绝缘对被试品绝缘测量结果的影响极小。（3）测量吸收比时，应待电源电压达稳定后再接入试品，并开始计时。（4）对带有绕组的被试品，加先将被测绕组首尾短接，再接到L端子：其他非被测绕组也应先首尾短接后再接到应接端子。（5）绝缘电阻与温度有十分显著的关系。绝缘温度升高时，绝缘电阻大致按指数率降低吸收比的值也会有所改变。所以，测量绝缘电阻时，应准确记录当时绝缘的温度，而在比较时，也应按相应温度时的值来比较。（6）每次测试结束时，应在保持兆欧表电源电压的条件下，先断开L端子与被试品的连线，以免试品对兆欧表反向放电，损坏仪表。4-9综合讨论：现行对绝缘的离线检查性试验存在

14、哪些不足之处?探索一下：对某些电气设备绝缘进行在线检测的可能性和原理性方法。不足之处：需要停电进行，而不少重要的电力设备不能轻易地停止运行；监测间隔周期较长，不能及时发现绝缘故障；停电后的设备状态与运行时的设备状态不相符，影响诊断的正确性。5-1简述直流耐压试验与交流相比有哪些主要特点。（1）直流下没有电容电流，要求电源容量很小，加上可么用串级的方法产生高压直流，所以试验设备可以做得比较轻巧，适合于现场预防性试验的要求。特别对容量较大的试品，如果做交流耐压试验，需要较大容量的试验设备，在一般情况下不容易办到。而做直流耐压试验时，只需供给绝缘泄漏电流（最高只达毫安级），试验设备可以做得体积小而且

15、比较轻便，适合现场预防性试验的要求。（2）在试验时可以同时测量泄漏电流，由所得的“电压一电流”曲线能有效地显示绝缘内部的集中性缺陷或受潮，提供有关绝缘状态的补充信息。（3）直流耐压试验比之交流耐压试验更能发现电机端部的绝缘缺陷。其原因是直流下没有电容电流流经线棒绝缘，因而没有电容电流在半导体防晕层上造成的电压降，故端部绝缘上分到的电压较高，有利于发现该处绝缘缺陷。（4）在直流高压下，局部放电较弱，不会加快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试验的性质。5-4简述高压试验变压器调压时的基本要求。试验变压器的电压必须从零调节到指定值，同时还应注意：（1） 电压应该平滑地调节，在有

16、滑动触头的调压器中，不应该发生火花；（2） 调压器应在试验变压器的输入端提供从零到额定值的电压，电压具有正弦波形且没有畸变；（3） 调压器的容量应不小于试验变压器的容量。5-6工频高压试验需要注意的问题？在电气设备的工频高压试验中，除了按照有关标准规定认真制定试验方案外，还须注意下列问题：（1） 防止工频高压试验中可能出现的过电压；（2） 试验电压的波形畸变与改善措施。5-7简述冲击电流发生器的基本原理。由一组高压大电容量的电容器，先通过直流高压并联充电，充电时间为几十秒到几分；然后通过触发球隙的击穿，并联地对试品放电，从而在试品上流过冲击大电流。图5-22 冲击电压发生器原理图5-8冲击电压

17、发生器的起动方式有哪几种？冲击电压发生器的起动方式有以下两种：是自起动方式。这时只要将点火球隙F1的极间距离调节到使其击穿电压等于所需的充电电压Uc，当F1上的电压上升到等于Uc时，Fl即自行击穿，起动整套装置。可见这时输出的冲击电压高低主要取决于F1的极间距离，提高充电电源的电压，只能加快充电速度和增大冲击波的输出频度，而不能提高输出电压。是使各级电容器充电到一个略低于F1击穿电压的电压水平上，处于准备动作的状态，然后利用点火装置产生一点火脉冲，达到点火球隙F1中的一个辅助间隙上使之击穿并引起F1主间隙的击穿，以起动整套装置。6-1简述什么是在线监测，哪些设备需要实施在线监测？在线监测与离线

18、试验各有什么优缺点？在线监测是在电力设备运行的状态下连续或周期性监测绝缘的状况。一些不能停止运行的重要电力设备需要实施在线监测。离线试验需要停电进行；停电后的设备状态与运行时的设备状态不相符，影响诊断的正确性，但是离线试验投资较小；检测面宽；检测设备相对简单，使用方便；适合小型系统和设备，同时对设备的影响小。6-2变压器绝缘故障有哪些类型，对应的故障气体特点是什么？变压器绝缘故障主要分为三类：热故障、电故障及其绝缘受潮，故障不同时，油中溶解的故障气体成分不同，因此可以通过分析油中溶解气体的成分来判断变压器存在的绝缘故障。1.过热故障：当热应力只引起热源处绝缘油分解时，所产生的特征气体主要是CH

19、4和C2H4，且C2H4所占比例随着故障点温度的升高而增加。当故障涉及固体材料时，则还会产生大量的CO和CO2。2.放电故障：放电故障是由于电应力作用而造成绝缘裂化，按能量密度不同可以分成电弧放电、火花放电和局部放电等。（1）电弧放电：油中溶解的故障特征气体主要是C2H2、H2，其次是大量的C2H4、CH4。（2）火花放电：油中溶解气体的特征气体以C2H2、H2为主。（3）局部放电：油中的气体组分含量随放电能量密度不同而异，一般总烃不高，主要成分是H2，其次CH4。3.绝缘受潮：含有大量的H2。6-4容性电气设备tan的监测方法有哪些？各适用于哪些场合？监测方法有：高压电桥法、相位差法和全数字

20、测量法。各监测方法的适用场合分别如下：（1）高压电桥法：硬件间接测量；（2）相位差法：硬件直接测量；（3）全数字测量法：软件计算。6-6油中气体在线监测、局部放电在线监测和tan监测的干扰信号主要有哪些？特点是什么？如何消除各种干扰？1）油中气体在线监测的干扰信号2）局部放电在线监测的干扰信号：（1）线路或其它邻近设备的电晕放电和内部的局部放电；（2）电力系统的载波通信和高频保护信号对监测的干扰；（3）可控硅整流设备引起的干扰；（4）无线电广播的干扰；（5）其他周期性干扰。消除的方法：（1）选择合适的监测频带；（2）差动平衡系统以及其它方法。3）tan监测的干扰信号6-7为什么说在线监测技术是

21、实施状态维修的基础？在线监测技术比离线监测技术的最大优点在于能够监测装置运行时的状态，而实施状态维修也必须是装置在运行过程中发生故障，有些装置在离线状态下无法检测出它的故障，所以在线监测能够较为准确的决定是否进行维修。6-8对于在线监测装置，测量重复性和测量精度哪个更重要，为什么？测量精度更为重要，对于在线监测装置，由于我们对于故障的诊断是以概率的方式来划分，而且装置实时运行时，各个时段的运行状态并不一样，有可能因为微小的一个变化造成故障现象的出现，但是过后又迅速消失，所以测量重复性一是解决有些细微的变化但还未达到故障的现象，防止误动作；二是多次测量以确定达到故障时的概率值，保证继电保护装置动

22、作。8-1试述雷电放电的基本过程及各阶段的特点。雷电放电的基本过程包括先导放电、主放电和余辉放电三个阶段。（1）先导放电阶段开始产生的先导放电是跳跃式向前发展。先导放电常常表现为分枝状，这些分枝状的先导放电通常只有一条放电分支达到大地。整个先导放电时间约0.0050.01s，相应于先导放电阶段的雷电流很小。（2）主放电阶段主放电过程是逆着负先导的通道由下向上发展的。在主放电中，雷云与大地之间所聚集的大量电荷，通过先导放电所开辟的狭小电离通道发生猛烈的电荷中和，放出巨大的光和热。在主放电阶段，雷击点有巨大的电流流过，主放电的时间极短。（3）余辉放电阶段当主放电阶段结束后，雷云中的剩余电荷将继续沿

23、主放电通道下移，使通道连续维持着一定余辉。余辉放电电流仅数百安，但持续的时间可达0.030.05s。8-6什么是避雷线的保护角？保护角对线路绕击有何影响？避雷线的保护角指避雷线和外侧导线的连线与避雷线的垂线之间的夹角，用来表示避雷线对导线的保护程度。保护角愈小，避雷线就愈可靠地保护导线免遭雷击。8-8试比较普通阀式避雷器与金属氧化锌避雷器的性能，说说金属氧化锌避雷器有哪些优点？由于氧化锌阀片优异的非线性伏安特性，使金属氧化锌避雷器（MOA）与普通阀式避雷器相比具有以下优点：（1） 保护性能好；（2）无续流；（3）通流容量大；（4）运行安全可靠。8-9试述金属氧化锌避雷器的特性和各项参数的意义。

24、金属氧化物避雷器电气特性的基本技术指标：（1） 额定电压避雷器两端允许施加的最大工频电压有效值，与热负载有关，是决定避雷器各种特性的基准参数。（2） 最大持续运行电压允许持续加在避雷器两端的最大工频电压有效值，决定了避雷器长期工作的老化性能。（3） 参考电压避雷器通过lmA工频电流阻性分量峰值或者lmA直流电流时，其两端之间的工频电压峰值或直流电压，通常用U1mA表示。从该电压开始，电流将随电压的升高而迅速增大，并起限制过电压作用。因此又称起始动作电压，也称转折电压或拐点电压（4） 残压放电电流通过避雷器时两端出现的电压峰值。包括三种放电电流波形下的残压，避雷器的保护水平是三者残压的组合。（5

25、）通流容量表示阀片耐受通过电流的能力。（6）压比MOA通过波形为820的标称冲击放电电流时的残压与其参考电压之比。压比越小，表示非线性越好，通过冲击放电电流时的残压越低，避雷器的保护性能越好。（7）荷电率MOA的最大持续运行电压峰值与直流参考电压的比值。荷电率愈高，说明避雷器稳定性能愈好，耐老化，能在靠近“转折点”长期工作。（8）保护比标称放电电流下的残压与最大持续运行电压峰值的比值或压比与荷电率之比。保护比越小，MOA的保护性能越好。8-14输电线路防雷有哪些基本措施。（1）架设避雷线；（2）降低杆塔接地电阻；（3）架设耦合地线；（4）采用不平衡绝缘方式；（5）采用中性点非有效接地方式；（6

26、）装设避雷器；（7）加强绝缘；（8）装设自动重合闸。9-1试用集中参数等值电路来分析切空载线路过电压。我们用单相集中参数的简化等效电路来进行分析，如图9-1所示，在S断开之前线路电压UC（t）=e（t）,设第一次熄弧（设时间为t1）发生断路器的工频电容电流ic（t）过零时，如图所示，线路上电荷无处泄放，uc（t）保留为Em，触头间电压ur（t）为Ur（t）=e（t）-Em=Em（coswt-1）经过半个周期以后，e（t）变为-Em，这时两触头间的电压，即恢复电压2Em。此时，如果触头间的介质的绝缘强度没有得到很好恢复，或绝缘恢复强度的上升速度不够快，则可能在t2时刻发生电弧重燃，相当于一次反极

27、性重合闸，UCmax将达到-3Em，设在tt3时，高频（重合闸过程，回路振荡的角频率为，大于工频下的M）电容电流第一次过零时熄弧，则uc（t）将保持-3Em，又经过T2后，e（t）又达最大值，触头间电压ur（t）为4Em。若此时触头再度重燃，则会导致更高幅值的振荡，UCmax将达+5 Em。依此类推，每工频半周重燃一次，线路电压将达很高数值，直至触头间绝缘足够高，不再重燃为止。线路上的过电压将不断增大，一直达到很高的数值。 图9-1 切除空载线路时的等值计算电路图9-2空载线路合闸过电压产生的原因和影响因素是什么？产生的原因是合闸过程中电流无法突变，电路产生非周期分量，引起衰减性振荡，当时间达

28、到某一值时，电压达到最大值，产生合闸过电压。影响因素一是合闸相位，二是线路损耗，三是线路上残压的变化。9-4切除空载线路过电压与切除空载变压器时产生过电压的原因有何不同？断路器灭弧性能对这两种断路器有何影响？切除空载线路过电压时切断的是电容电流，在介质的绝缘强度没有恢复的情况下，电弧的重燃导致电压的升高，产生过电压。而切除空载变压器时切断的是电感电流，变压器的等效回路LT、CT中产生电磁振荡，而截流现象使空载电流未过零之前就因强制熄弧而切断，此时电流不能突变，造成电容电压继续升高，产生过电压。 在第一种情况下，断路器如果绝缘强度不高的话，接触点会产生重燃，而重燃加剧了电压的升高，如果要避免这种情况，就要增强断路器的灭弧性能；在第二种情况下，断路器截流能力不强则切空变过电压也比较低，反之则高。另外，如果断路器去游离作用不强时（由于灭弧能力差），截流后在断路器触头间可引起电弧重燃，使变压器侧的电容电场能量向电源释放，从而降低了这种过电压。9-6断路器中电弧的重燃对这种过电压有什么影响？断路器中电弧的重燃可能会导致电磁振荡，从而引起过电压。9-7试分析在电弧接地引起的过电压中，若电弧不是在工频电流过零时熄灭，而是在高频振荡电流过零时熄灭，过电压发展情况如何？如果在高频电流分量过零时电弧不熄灭，则故障点的电弧将持续