高电压技术复习要点超全总结涵盖习题.docx

1、高电压技术复习要点超全总结涵盖习题作 业（第一部分）简答题：第2、3、4章1. 简述气体电离的4种方式。P102. 什么是电子崩及电子崩的条件 P15-P173. 汤逊放电理论与流柱理论的共同点和不同点，以及各自的适用范围。P17-P19。4. 巴申定律的公式表达及巴申曲线的两个结论。P17-P185. 提高气体间隙抗电强度的方法。P42-P446. 简述防绝缘子污闪的4种方法。P56-P57第5章1. 简述电介质极化的5种基本形式。P59+空间电荷极化、夹层极化2. 介质的介电常数和相对介电常数的概念。P58-593. 什么是固体介质的热击穿。P664. 什么是固体介质的电击穿。P655.

2、影响固体击穿的4个主要因素。P65-P69（电压、电场均匀程度、受潮、累积效应）6. 什么是固体介质的热老化。P73第6、7章1. 简述绝缘缺陷的两种类型。P752. 简述绝缘试验中的非破坏性试验和耐压试验。P753. 简述绝缘电阻的吸收比及其测量结果对判断绝缘状态的作用。P75-P774. 简述局部放电测量的作用。P845. 简述工频交流耐压试验的作用。P92-97(作用是：能够有效地发现导致绝缘电气强度降低的各种缺陷，尤其对局部性缺陷的发现更为有效。)6. 简述直流耐压试验与交流耐压试验比较的优点。P1007. 简述直流高压测量的两种方法。P106-P1118. 简述冲击电压试验的作用。P

3、1019. 简述测量冲击电压的三种方法。P111-P116论述题：第2、4章1. 借助作图，阐述汤逊自持放电及条件。P14-P182. 借助作图，阐述气体放电的极性效应（以棒板间隙为例）。P23-P253. 阐述污闪放电过程。P53-544. 借助画图，阐述介质损耗角正切测量原理。P80-81第5、6章1. 借助公式推导，阐述绝缘的吸收现象。P75-P772. 借助公式推导，阐述介质损耗角正切。 P613. 借助电路图阐述局部放电的脉冲电流法测量。P84(三种基本回路及原理)作 业（第二部分）简答题：第8章1. 简述单根均匀无损传输线的波阻抗与波速表达式，以及物理量意义。P121-1222.

4、行波折反射系数表达式及物理意义，P1253. 彼德逊等效电路原理。P126-1274. 画出变压器绕组的等值电路图。P138-139第9章1. 名词解释：雷电日，雷电小时，地面落雷密度。P147-1482. 标准雷电波波头和波长参数，P149，1.2/50us3. 简述避雷针（线）的保护原理。P150-1524. 简述避雷器的保护原理及三种避雷器的类型。P1525. 简述保护间隙的保护原理。P1536. 简述电气设备接地的4种方式。P159第10章1. 简述输电线路防雷的4种措施（四道防线）。P163-1642. 名词解释：输电线路的雷击跳闸率、耐雷水平。P163，P164第11章1. 简述变

5、电所和发电厂受到雷击的来源及一般防护措施。P1742. 简述三绕组变压器的防雷保护。P1823. 简述变压器中性点的防雷保护。P183-1844. 简述配电变压器的防雷保护。P1845. 简述直配电机的防雷保护。P186-1886. 简述经变压器连到架空线路的电机防雷保护。P185-186第12章1. 简述5种常见的暂时过电压形式。P189-198第13章1. 简述4种常见的操作过电压形式，并就每种形式的过电压至少给出一种限制措施。P199-208第15章1. 简述确定架空输电线路绝缘水平中绝缘子片数需要满足的三个要求。P237论述题：第9章1. 借助作图，阐述阀型避雷器的保护原理。P154-

6、1552. 阐述金属氧化物避雷器的保护原理及四个优势。P158-159计算题：第8章1. 某一变电所的母线上有n条出线，其波阻抗均为Z，如沿一条出线有幅值为U0的直角波袭来，求个出线电压幅值及电压折射系数。要求画出等效电路图。P126-127，例8-32. 有一幅值为100kV的直角波沿波阻抗为50的电缆线路侵入发电机绕组（波阻抗为800）。绕组每匝长度为3m，匝间绝缘允许承受的电压为600V，绕组中波的传播速度为6107m/s。请分别求用电容器来保护匝间绝缘所需要的电容值，用串联电感来保护匝间绝缘所需要的电感值。P130-131，例8-4简答题1.什么叫做自持放电？（P18）答:自持放电是指

7、不需要外界游离因素，靠电场本身就能维持的放电。2.简述汤逊放电理论。（P17-P18）答：汤逊理论的基本观点是：电子的碰撞电离是气体放电时电流倍增的主要过程，而阴极表面的电子发射是维持放电的重要条件。（汤逊理论认为d较小时气体间隙的击穿主要由电子的碰撞游离和正离子撞击阴极表面造成的表面游离所引起。）3.什么叫做伏秒特性？(P31-P32)答：伏秒特性是指对某一冲击电压波形，间隙的击穿电压和击穿时间的关系。4.常见的操作过电压有哪些？（P186）答：常见的操作过电压有：空载线路分闸过电压；空载线路合闸过电压；切除空载变压器过电压；电弧接地过电压等。5.操作冲击50%击穿电压的特点是什么？（P34

8、-P35）答：操作冲击击穿电压的特点有：操作冲击电压的波形对U50%有很大影响；操作冲击电压下的极性效应更加显著;电极的形状对U50%影响很大；击穿电压的分散性大；击穿电压具有明显的饱和现象。6.线路防雷的四道防线是什么？答：一般来说，线路的防雷应从四个方面进行，即防雷四道防线： (1)保护线路导线不遭受直接雷击，为此可采用避雷针、避雷线或将架空线改 为地下电缆。 (2)当杆塔或避雷线遭受雷击后不使线路绝缘发生闪络，为此需改善避雷线的 接地，或适当加强线路绝缘。 (3)即使绝缘受冲击而至发生闪络，也不使它转变为两相短路故障或不导致线路跳闸，为此可将系统中性点采用非直接接地方式。 (4)即使线路

9、跳闸也不致中断供电，为此可采用重合闸装置。7.空载线路合闸过电压产生的原因是什么？影响过电压的主要因素有哪些？（P190-P191）答：空载线路合闸过电压产生的原因是电容、电感的振荡，其振荡电压叠加在稳态电压所致；影响过电压的主要因素有合闸相位、残余电荷、断路器合闸的不同期、回路损耗、电容效应。8.什么叫做绝缘的吸收比？（P63）答：绝缘的吸收比是指被试品加压60s时的绝缘电阻R60s与加压15s时的绝缘电阻R15s之比。9.液态电介质的击穿有哪些形式？（P48）答：液态电介质的击穿形式包括电击穿和气泡击穿。10.感应过电压是怎样产生的？请介绍简单的计算公式。（P154-P155）答：当雷击线

10、路附近大地时，由于雷电通道周围空间电磁场的急剧变化，会在线路上产生感应雷过电压。当雷击点离开线路的距离S（水平距离）大于65m时，则导线上的感应雷过电压最大值Ui可按下时近似计算：Ui=25Ihc/S(kv)式中 S-雷击点与线路的水平距离，m； Hc-导线悬挂的平均高度，m； I-雷电流的幅值，kA。11.波阻抗与集中参数电阻有什么不同？（P101-P102）答：波阻抗与集中参数电阻的不同点：(1) 电阻要消耗能量，波阻抗则不消耗能量；(2) 当导线上同时存在前行波和反行波时，总电压和总电流的比值不再等于波阻抗，而电阻两端的电压与流过它的电流的比值则等于电阻值；(3) 波阻抗与线路的长度无关

11、，而电阻则一般与物体的长度有关。12.防雷的基本措施有哪些？请简要说明。答： 防雷的基本措施有：（1）防雷装置是利用其高出被保护物的突出地位，把雷引向自身，然后通过引下线和接地装置，把雷电流泄入大地。常见的防雷装置有：避雷针、避雷网、避雷带、避雷线、避雷器等。（2）电离防雷是一种新技术，它由顶部的电离装置，地下的地电流收集装置及连接线组成。（3）可燃、易燃液体贮罐的防雷措施是：1）金属油罐的防雷：因为金属油罐本身就有着良好的屏蔽性能，只要油罐顶板有足够的厚度，利用自身的保护是可以满足要求的。2）非金属油罐的防雷，应采用独立的避雷针，以防直接雷击。13.简述避雷针的保护原理和单根保护范围的计算。

12、（P138-P139）答：避雷针的保护原理是，当雷云放电接近地面时它使地面电场发生畸变，在避雷针（线）的顶端，形成局部电场强度集中的空间，以影响雷电先导放电的发展方向，引导雷电向避雷针（线）放电，再通过接地引下线和接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护物体免遭雷击。单根保护范围：14.在电介质极化的四种形式中，哪些存在能量损耗？哪些不存在能量损耗？（P4-P5）答:在电介质极化的四种中存在能量损耗有偶极子式极化、空间电荷极化；不存在能量损耗有电子式极化、离子式极化。15.什么是电力系统的绝缘配合？（P209）答：电力系统的绝缘配合是指综合考虑电气设备在系统中可能承受的各种作用电压（工作电压及过

13、电压）、保护装置的特性和设备绝缘对各种作用电压的耐压特性，合理地确定设备必要的绝缘水平，以使设备造价、维护费用和设备绝缘故障引起的事故损失达到在经济上和安全运行上总体效益最高。16.具有强垂直分量时沿面放电和具有弱垂直分量的沿面放电，哪个的绝缘危害比较大，为什么？（P39-P40）二填空、选择题1.电介质是能在其中建立电场的物质。2.电介质按化学结构分有机绝缘、无机绝缘或极性、非极性、离子性。3.电介质按状态分固体、液体、气体。4.电介质极化的种类有电子式极化、离子式极化、偶极子式极化、空间电荷极化。5.介质损失角正切的公式是6.气体分子的游离形式有碰撞游离、光游离、热游离。7.有碰撞引起的游

14、离是碰撞游离。8.光辐射引起的气体分子的游离过程称为光游离。9.由气体的热状态引起的游离过程称为热游离。10.气体间隙中带电质点的消失途径主要有与两电极的电量中和、扩散、复合。11.在外电场的作用下，气隙中的正、负电荷分别向两电极作定向移动，到达两电极后发生电荷传递而中和。12.带电质点由于热运动等原因从高浓度区向低浓度区移动，从而使带电质点在空间各处的浓度趋于一致，这一现象称为带电质点的扩散。13.带有异号电荷的质点相遇时发生电荷的传递而还原为中性质点的过程称为复合。14.巴申定律：当气体和电极材料一定时，气隙的击穿电压是气体的相对密度和气体距离乘积的函数，即由上图可知曲线呈U形，即对应于某

15、一，气体的击穿电压最低。15.不均匀电场分为稍不均匀电场和极不均匀电场。16.作为研究不均匀电场放电特性的典型电极有棒-板电极或棒-棒电极。17.电晕放电是极不均匀电场特有的一种自持放电形式。18.棒-板间隙在棒极为正时的击穿电压低于棒极为负时的击穿电压。19具有热游离过程的通道称为先导。20.极不均匀电场中击穿电压的特点有间隙击穿前有稳定的电晕，间隙的起始放电电压小于击穿电压、具有明显的极性效应、分散性大。21.冲击系数是指50%冲击击穿电压U50%与静态击穿电压U。（直流击穿电压或工频击穿电压峰值）的比值。即22.我国国家标准规定的标准操作冲击电压为非周期性指数衰减波形。由图可知：Tp/T

16、2=250us/2500us=1/10=0.123.在电场极不均匀的空气间隙中，放入由固体绝缘材料制成的薄板来提高间隙击穿电压，该薄板称为极间隙或屏障。24.屏障的作用主要是阻挡空间电荷，利用空间电荷产生的电场改变电场分布。25.在高气压下，气隙的击穿电压与电极表面粗糙度有关。26.沿着固体介质表面所进行的放电称为沿面放电。27.当沿面放电发展到对面电极时称为沿面闪络，简称闪络。28.产生污闪电压的条件是在大气湿度较高或在毛毛雨、雾、露、雪等不利条件下29.大雨下得闪络电压通常要比毛毛雨下得高。30.提高外绝缘的沿面闪络电压的方法有电场调整、改进绝缘子的形状、材料等。31.液体介质的击穿形式有

17、电击穿和气泡击穿。32.固体介质的击穿有电击穿、热击穿和电化学击穿。33.电介质的老化有电老化、热老化、机械老化、环境老化。34.工频高压的测量方法有低压侧测量和高压侧测量。35.冲击电压发生器是利用高压电容器通过球隙对电阻电容回路放电而产生雷电冲击电压。36.球隙测量时所确定的电压应为球隙的50%放电电压。37.调节球间隙距离至加上10次被测的冲击电压，能有46次使球隙击穿。38.绝缘在线监测系统由信号的变送、信号的预处理、数据采集、信号的传输、数据处理、诊断。39. 的在线监测是通过抽取流过被试品的电流和被试品两端的电压信号，比较这两种波形的相位差，然后求出介质损失角，从而求出。40. 常

18、见的操作过电压有：空载线路分闸过电压；空载线路合闸过电压；切除空载变压器过电压；电弧接地过电压等。41.产生过电压的原因是断路器分闸过程中电弧重燃现象。42.过电压幅值相当于3倍的电源电压。43.空载线路合闸有计划性合闸和自动重合闸。44.电流会在过零之前就被强迫切断称为截流现象。45.电力系统中的大部分故障是单相接地故障。46.熄弧时间有电弧在过渡过程中高频电流过零时和电弧到工频电流过零时。47.在超高压电网中，常采用并联电抗器来限制电容效应引起的工频电压升高。并联电抗器可装设在线路的首端、末端或中端。48.在330500kV超高压电网中，应采用并联电抗器或静止补偿装置等措施，将工频电压升高

19、限制到1.31.4倍相电压（幅值）以下。49.绝缘配合的方法有惯用法、统计法和简化统计法等。50.国家标准DL、T6201997对范围的各级系统所推荐的操作过电压计算倍数如下：66kV及以下（非有效接地系统） 4.035kV及以下低电阻接地系统 3.2110kV及220kV有效接地系统 3.051.线路绝缘子串应满足的要求有在工作电压下发生污闪、在操作过电压下不发生湿闪、具有足够的雷电冲击绝缘水平。计算题 气体中带电质点产生的方式：热游离，光游离，碰撞游离，表面游离 气体中带电质点消失的方式：流入电极、逸出气体空间、复合 巴申定律及其适用范围：击穿电压与气体相对密度和极间距离乘积之间的关系。两

20、者乘积大于0.26cm时,不再适用 流注理论：考虑了空间电荷对原有电场的影响和空间光电离的作用，适用两者乘积大于0.26cm时的情况 电晕放电：在大曲率电极附近很薄的一层空气中将具备自持放电的条件，放电仅局限于大曲率电极附近很小的范围内而整个间隙尚未击穿。以开始出现电晕时的电压为电晕起始电压 极性效应：由于高场强电极极性的不同，而造成电极电晕起始电压和间隙击穿电压的不同。伏秒特性：工程上用气隙上出现的电压最大值与放电时间的关系来表征气隙在冲击电压的击穿特性。50%击穿电压：施加10相同的冲击电压有4-6次被击穿了的这个电压。 电场形式对放电电压的影响：均匀电场无极性效应、各类电压形式放电电压基

21、本相同、分散性小；极不均匀电场中极间距离为主要影响因素、极性效应明显。电压波形对放电电压的影响：电压波形对均匀和稍不均匀电场影响不大；对极不均匀电场影响相当大完全对称的极不均匀场：棒棒间隙极大不对称的极不均匀场：棒板间隙气体的状态对放电电压的影响：湿度、密度、海拔高度的影响。气体的性质对放电电压的影响：在间隙中加入高电强度气体,可大大提高击穿电压，主要指 一些含卤族元素的强电负性气体，如SF6提高气体放电电压的措施：电极形状的改进，空间电荷对原电场的畸变作用，极不均匀场中屏障的采用，提高气体压力的作用，高真空，高电气强度气体SF6的采用沿面闪络：沿着固体介质表面发展的气体放电现象。多发生在绝缘

22、子、套管与空气的分界面上。提高沿面放电电压的措施：a.屏障b.屏蔽c.表面处理d.应用半导体材料e.阻抗调节 完全气隙击穿的三个必备条件：a达到最低的静态击穿电压b在气隙中能引起电子崩并导致流柱和主放电的有效电子c需要一定的时间 电介质的极化：在电场的作用下，电荷质点会沿电场方向产生有限的位移现象，并产生电矩（偶极矩）。介电常数：电介质极化的强弱可用介电常数的大小来表示，与电介质分子的极性强弱有关。极性电介质和非极性电介质：具有极性分子的电介质称为极性电介质。由中性分子构成的电介质。极化的基本形式:电子式、离子式（不产生能量损失）偶极子极化、夹层介质界面极化（有能量损失）。在电介质上加上直流电

23、压，初始瞬时由于各种极化存在，流过介质的电流很大，之后随时间变化经过一定的时间后，极化过程结束，流过介质的电流趋于稳定值，这一稳定电流称为泄漏电流，对应的电阻称为绝缘电阻。气体的电导：主要来自于外界射线使分子发生电离和强电场作用下气体电子的碰撞电离。液体的电导：离子电导和电泳电导 固体的电导：离子电导和电子电导 电介质的损耗：a.介质损耗针对的是交流电压作用下介质的有功功率损耗b.介质损耗一般用介损角的正切值来表示。 介质在电压下的能量损坏：a由电导引起b有损极化引起 提高液体电介质击穿电压的措施：提高油品质，采用覆盖、绝缘层、极屏障等措施。固体电介质的击穿：电击穿、热击穿、电化学击穿 影响固

24、体电介质击穿电压的主要因素：电压作用时间 温度 电场均匀程度 受潮 累积效应 机械负荷。绝缘电阻与吸收比的测量：用兆欧表来测量电气设备的绝缘电阻；吸收比K定义为加压60s时的绝缘电阻与15s时的绝缘电阻比值。 K恒大于1，且越大表示绝缘性能越好。大容量电气设备中，吸收现象延续很长时间，吸收比不能很好地反映绝缘的真实状态，可用极化指数再判断。测量绝缘电阻能有效地发现总体绝缘质量欠佳；绝缘受潮；两极间有贯穿性的导电通道；绝缘表面情况不良。泄漏电流的测量：测量泄漏电流从原理上来说，与测量绝缘电阻是相似的，能发现一些尚未完全贯通的集中性缺陷，原因在于：在试品上的直流电压要比兆欧表的工作电压高得多，故能

25、发现兆欧表所不能发现的某些缺陷。加在试品上的直流电压是逐渐增大的，可以在升压过程中监视泄漏电流的增长动向。介质损耗角正切的测量：tan能反映绝缘的整体性缺陷(例如全面老化)和小电容试品中的严重局部性缺陷。根据tan随电压而变化的曲线，可判断绝缘是否受潮、含有气泡及老化的程度。局部放电的测量：局部放电：高压电气设备的绝缘内部总是存在一些缺陷,如气泡空隙、杂质等。由于这些异物的电导和介电常数不同于绝缘物，故在外加电场作用下，这些异物附近将具有比周围更高的场强，有可能引起该处物质产生电离放电现象，称为局部放电。三比较方法：若个别试验项目不合格，达不到规程的要求可使用三比较方法。a与同类型设备作比较：

26、同类型设备在同样条件下所得的试验结果应该大致相同,若差别很大就可能存在问题。b在同一设备的三相试验结果之间进行比较：若有一相结果相差达50%以上,该相很可能存在缺陷。c与该设备技术档案中的历年试验数据进行比较：若性能指标有明显下降情况,即可能出现新的缺陷。电气设备的试验电压标准称为电气设备的试验水平。绝缘的高电压试验：在高压试验室用工频交流高压、直流高压、雷电冲击高压、操作冲击高压等模拟电气设备的绝缘在运行中受到的工作电压，用以考验各种绝缘耐受这些高电压作用的能力。特点：a具有破坏性试验的性质。b一般放在非破坏性试验项目合格通过之后 进行，以避免或减少不必要的损失。工频高电压的产生：a通常采用

27、高压试验变压器或其串级装置来产生。b对电缆、电容器等电容量较大的被试品，可采用串联谐振回路来获得试验用的工频高电压。c工频高压装置是高压试验室中最基本的设备，也是产生其他类型高电压的设备基础部件。高压试验变压器的特点：a试验变压器本身应有很好的绝缘，但绝缘裕度小，试验过程中要严格限制过电压。b试验变压器容量一般不大c外观上的特点：油箱本体不大而其高压套管又长又大。d试验变压器与连续运行时间不长，发热较轻，因而不需要复杂的冷却系统。e漏抗大，短路电流较小，可降低机械强度方面的要求,节省制造费用。250kv以上的试验变压器通常按1KVA/1KV的原则来选择容量。绝缘的工频耐压试验：a工频交流耐压试

28、验是检验电气设备绝缘强度的最有效和最直接的方法。b工频耐压试验可用来确定电气设备绝缘耐受电压的水平，判断电气设备能否继续运行，是避免其在运行中发生绝缘事故的重要手段。c工频耐压试验时，对电气设备绝缘施加比工作电压高得多的试验电压，这些试验电压反映了电气设备的绝缘水平。工频高压试验的实施方法：a规定的升压速度提升作用在被测试品TO上的电压，直到等于所需的试验电压U为止，这时开始计算时间。b了让有缺陷的试品绝缘来得及发展局部放电或完全击穿，达到U后还要保持一段时间，一般取一分钟。c果在此期间没有发现绝缘击穿或局部损伤（可通过声响、分解出气体、冒烟、电压表指针剧烈摆动、电流表指示急剧增大等异常现象作

29、出判断）的情况，即可认为该试品的工频耐压试验合格通过。直流高电压的产生：将工频高电压经高压整流器而变换成直流高电压。 利用倍压整流原理制成的直流高压串级装置（或称串级直流高压发生器)能产生出更高的直流试验电压。直流高压试验的特点：最常见的直流高压试验为某些交流电气设备（油纸绝缘高压电缆、电力电容器、旋转电机等）的绝缘预防性试验。和交流耐压试验相比主要有以下一些特点：只有微安级泄漏电流，试验设备不需要供给试品的电容电流，试验设备的容量较小，可以做的很轻巧，便于现场试验。试验时可同时测量泄漏电流，由所得得“电压电流”曲线能有效地显示绝缘内部的集中性缺陷或受潮。在直流高压下，局部放电较弱，不会加快有

30、采购绝缘材料的分解或老化变质，一定程度具有非破坏性试验的性质。直流电压下，绝缘内的电压分布由电导决定，因而与交流运行电压下的电压分布不同，所以交流电气设备的绝缘考验不如交流耐压试验那样接近实际。冲击高电压试验：研究电气设备在运行中遭受雷电过电压和操作过电压的作用时的绝缘性能。许多高压试验室中都装设了冲击电压发生器，用来产生试验用的雷电冲击电压波和操作冲击电压波。高压电气设备在出厂试验、型式试验时或大修后都必须进行冲击高压试验。 多级冲击电压发生器：单级冲击电压发生器能产生的最高电压一般不超过200300kV。因而采用多级叠加的方法来产生波形和幅值都能满足需要的冲击高电压波。内绝缘冲击耐压试验：

31、电气设备内绝缘的雷电冲击耐压试验采用三次冲击法，即对被试品施加三次正极性和三次负极性雷电冲击试验电压。（1.2/50us全波）。 对变压器和电抗器类设备的内绝缘，还要进行雷电冲击截波（1.2/2/2-5us)耐压试验,其对绕组绝缘(特别是纵绝缘)的考验往往更加严格。外绝缘冲击耐压试验：可采用15次冲击法，即对被测试品施加正、负极性冲击全波试验电压各16次，相邻两次冲击的时间间隔应不小于1min。在每组15次冲击的试验中，如果击穿或闪络的闪数不超过2次，即可认为该外绝缘试验合格。内、外绝缘的操作冲击高压试验的方法与雷电冲击全波试验完全相同。高电压的测量技术：高电压试验除了要有产生各种试验电压的高压设备，还必须要有能测量这些高电压的仪器和设备。电力系统中，广泛应用电压互感器配上低电压表来测量高电压；但此法在试验室中用得很少。试验室条件下广泛应用高压静电电压表、峰值电压表、球隙测压器、高压分压器等仪器测量高电压。国标规定，高电压的测量误差一般应控制在3以内。静电电压表的特点：静电电压表测交流时为其电压有效值,测带脉动的直流时近似为其平均值。静电电压表不能用于测量冲击电压。静电电压表的内阻很高，在测量时几乎不会改变被测试样上的电压。大气中工作的高压静电电压表量程上限在50-250kV;SF6