高电压技术天津大学作业答案

高电压技术复习题填空题（一）组1.高电压技术研究的对象主要是____________、__________和__________等。答案：电气装置的绝缘、绝缘的测试、电力系统的过电压2.________是表征电介质在电场作用下极化程度的物理量。答案：相对介电常数3.按照气体分子得到能量形式的不同，气体分子可分为_______、_______和_______三种游离形式。答案：碰撞游离、光游离、热游离4.工频耐压试验中，加至规定的试验电压后，一般要求持续_____秒的耐压时间。答案：605.tgδ测量过程中可能受到两种干扰，一种是_______和_______。答案：电场干扰、磁场干扰6.固体电介质电导包括_______电导和_______电导。答案：表面、体积7.极不均匀电场中，屏障的作用是由于其对________的阻挡作用，造成电场分布的改变。答案：空间电荷8.气体放电现象包括_______和_______两种现象。答案：击穿、闪络9.带电离子的产生主要有碰撞电离、______、______、表面电离等方式。答案：光电离、热电离10、电压直角波经过串联电容后，波形将发生变化，变成波。答案：指数11.按绝缘缺陷存在的形态而言,绝缘缺陷可分为_______缺陷和____缺陷两大类。答案：集中性、分散性12.在接地装置中，接地方式可分为________、________、________。答案：防雷接地、工作接地、保护接地13.输电线路防雷性能的优劣主要用________和_________来衡量。答案：耐压水平、雷击跳闸率14、在极不均匀电场中，间隙完全被击穿之前，电极附近会发生，产生暗蓝色的晕光。答案：电晕15、冲击电压分为和。答案：雷电冲击电压操作冲击电压（二）组1、固体电介质的击穿形式有、热击穿和。答案：电击穿、电化学击穿2、绝缘配合的最终目的是，常用的方法有、和。答案：确定设备的绝缘水、惯用法、统计法、简化统计法3、要避免切空线过电压，最根本的措施就是要提高断路器的。答案：灭弧性能4、电气设备绝缘的老化主要有、和。答案：电老化、热老化、综合性的环境老化5、绝缘的缺陷分为缺陷和缺陷两类。答案：集中性（局部性）、分布性（整体性）6、汤逊理论认为，和是形成自持放电的主要因素。答案：碰撞游离、表面游离7、工频耐受电压，通常是通过比较和的等值工频耐受电压来确定的。答案：雷电冲击耐受电压、操作冲击耐受电压8、固体电介质的击穿有、和等形式。答案：电击穿热击穿电化学击穿9、某110KV电气设备从平原地区移至高原地区，其工频耐压水平将。答案：下降10、电介质的电导是电导，金属的电导是_电导。答案：离子性、电子性11、发电厂和变电所的直击雷过电压保护可采用_或。答案：避雷针、避雷线（三）组1．在末端开路的情况下，波发生反射后，导线上的电压会______。答案：提高一倍2．每一雷暴日、每平方公里地面遭受雷击的次极化数称为___________。答案：地面落雷密度3．极不均匀电场中，屏障的作用是由于其对________的阻挡作用，造成电场分布的改变。答案：空间电荷4．先导放电与其它放电的典型不同点是出现了___________。答案：梯级先导5．波阻抗为Z的线路末端接负载电阻R，且R=Z，当入射波U0入侵到末端时，折射系数α=___________。答案：16．Z1、Z2两不同波阻抗的长线相连于A点，行波在A点将发生反射，反射系数β的取值范围为________。答案：-1≤β≤17.当导线受到雷击出现冲击电晕以后，它与其它导线间的耦合系数将________。答案：增大8．衡量输电线路防雷性能的主要指标是雷击跳闸率和___________。答案：耐雷水平9.电源容量越小，空载长线的电容效应________。答案：越大10．根据巴申定律，在某一PS值下，击穿电压存在________值。答案：极小(最低)11、在线路防雷设计时，110KV输电线路的保护角一般取。答案：20º12、是指一年中有雷暴的天数。答案：累暴日名词解释1、吸收比：指的是电流衰减过程中的两个瞬间测得的两个电流值或两个相应的绝缘电阻值之比。（或指被试品加压60秒时的绝缘电阻与加压15秒时的绝缘电阻之比。）2、自持放电和非自持放电必须借助外力因素才能维持的放电称为非自持放电。不需其他任何加外电离因素而仅由电场的作用就能自行维持的放电称为自持放电。3、保护角保护角是指避雷线与所保护的外侧导线之间的连线与经过避雷线的铅垂线之间的夹角。4、热电离要点：受到热运动的影响，自由电子加速积累动能，与中性气体分子碰撞，发生电离。5、介质损失角正切电流与电压的夹角是功率因数角，令功率因数角的余角为δ，显然是中的有功分量，其越大，说明介质损耗越大，因此δ角的大小可以反映介质损耗的大小。于是把δ角定义为介质损耗角。6、雷暴日：指某地区一年四季中有雷电放电的天数，一天中只要听到一次及以上雷声就是一个雷暴日7、伏秒特性：对某一冲击电压波形，间隙的击穿电压和击穿时间的关系称为伏秒特性。8、电击穿要点：在电场作用下，由于自由电子碰撞电离引发的介质击穿，称为电击穿。简答题1.简述汤逊理论和流注理论的异同点，并说明各自的适用范围。答：汤逊理论和流注理论都是解释均匀电场的气体放电理论。前者适用于均匀电场、低气压、短间隙的条件下；后者适用于均匀电场、高气压、长间隙的条件下。不同点：（1）放电外形流注放电是具有通道形式的。根据汤逊理论，气体放电应在整个间隙中均匀连续地发展。（2）放电时间根据流注理论，二次电子崩的起始电子由光电离形成，而光子的速度远比电子的大，二次电子崩又是在加强了的电场中，所以流注发展更迅速，击穿时间比由汤逊理论推算的小得多。（3）阴极材料的影响根据流注理论，大气条件下气体放电的发展不是依靠正离子使阴极表面电离形成的二次电子维持的，而是靠空间光电离产生电子维持的，故阴极材料对气体击穿电压没有影响。根据汤逊理论，阴极材料的性质在击穿过程中应起一定作用。实验表明，低气压下阴极材料对击穿电压有一定影响。2.简述避雷针的保护原理。答：当雷云放电接近地面时它使地面电场发生畸变，在避雷针的顶端，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，引导雷电向避雷针放电，再通过接地引下线和接地装置将雷电流入大地，从而使被保护物体免遭雷击。3.简述低气压、短间隙、均匀电场中气隙发生自持放电的条件。要点：要回答出电子碰撞电离、正离子碰撞阴极释放新的自由电子过程，并写出自持放电条件表达式。4.在测试电气设备的介质损失角正切值时什么时候用正接线，什么时候用反接线；正接线和反接线各有什么特点？答：使用西林电桥的正接线时，高压西林电桥的高压桥臂的阻抗比对应的低压臂阻抗大得多，所以电桥上施加的电压绝大部分都降落在高压桥臂上，只要把试品和标准电容器放在高压保护区，用屏蔽线从其低压端连接到低压桥臂上，则在低压桥臂上调节R3和C4就很安全，而且测量准确度较高。但这种方法要求被试品高低压端均对地绝缘。使用反接线时，即将R3和C4接在高压端，由于R3和C4处于高电位。桥体位于高压侧，抗干扰能力和准确度都不如正接线。现场试验通常采用反接线试验方法。5、简述外施电压频率对极性液体介质tgδ的影响要点：极性液体介质中，频率变化对偶极子极化有重要影响，进而影响介损角正切值的变化。6.什么是电介质？它的作用是什么？答：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，以保持不同的电位并阻止电流向不需要的地方流动。7、简要说明保护间隙的工作原理和特点。要点：回答出提前击穿的限压原理，以及具有陡伏秒特性的气隙特征。8、测量电气设备的介损tgδ能发现什么缺陷？不能发现什么缺陷？在测试时要注意什么？答：能发现的缺陷：（1）绝缘体受潮，绝缘老化；（2）贯穿性缺陷；（3）分布式缺陷；（4）小型设备集中性缺陷不能发现的缺陷：大型设备的局部性缺陷可能被掩盖，所以现场仍要做分解试验。在测试时要注意：（1）必须有良好的接地；（2）反接线要注意引线的悬空处理；（3）被试品表面要擦拭干净；（4）能做分解试验的要尽量做分解试验。9、试解释沿面闪络电压明显低于纯空气间隙的击穿电压的原因。答：当两电极间的电压逐渐升高时，放电总是发生在沿固体介质的表面上，此时的沿面闪络电压已比纯空气间隙的击穿电压低很多，其原因是原先的均匀电场发生了畸变。产生这种情况的原因有：（1）固体介质表面不是绝对光滑，存在一定的粗糙程度，这使得表面电场分布发生畸变。（2）固体介质表面电阻不可能完全均匀，各处表面电阻不相同。（3）固体介质与空气有接触的情况。（4）固体介质与电极有接触的状况。10、列举输电线路防雷的措施，并说明其功能(不少于4种)。要点：回答出避雷线、降低杆塔接地电阻、加强线路绝缘、耦合地线、消弧线圈、管式(或阀式)避雷器、不平衡绝缘、自动重合闸任意4项即可。11、详细说明氧化锌避雷器的结构特点、工作原理和适用场合。要点：氧化锌避雷器的主要工作原理依赖于非线性电阻阀片，其结构中无火花间隙，理论上可以与任何电气设备进行配合。需回答出过电压波侵袭时，非线性电阻呈现的小电阻特性，将大电流泄入大地。12、什么叫吸收比？绝缘干燥时和受潮后的吸收现象有何特点？答：吸收比是指绝缘电阻测量中，加压60秒时的绝缘电阻值与加压15秒时的绝缘电阻值之比。即k=R60/R15。一些设备（如变压器）的绝缘为多层介质，绝缘良好时存在明显的吸收现象，绝缘电阻达到稳态值所需的时间较长（即吸收现象进行的较慢），稳态电阻值也高，吸收比远大于1；当绝缘受潮时，吸收现象不明显，绝缘电阻达到稳态值所需的时间短（即吸收现象进行的较快），稳态电阻值也较低，吸收比近似等于1。13、详细说明变压器油的击穿机理，并指出水分含量的影响。要点：变压器油的击穿过程需要用小桥理论来解释。应考虑小桥贯穿两极、未贯穿两极时的击穿发展过程。水分的影响要区分悬浮状态和溶解状态。四、计算题1、入射波1u为100V，由架空线（1Z=500）进入一电缆（2Z=50），求折射波2u及反射波fu的数值。解：21212225010018()50050ZuuVZZ2111125050082()50050fZZuuuVZZ2.某电厂有一圆油罐，直径10m，高出地面10m，用独立避雷针保护，要求针距罐壁至少5m，试设计避雷针的高度？解：mhmrxx1015)2()25.1()2()(时时hhphhrhhphhrxxxxxx设mh30则有：)(33.23)(251)1025.1(151)10(15''mhmhhh取mh5.233、直流电源合闸于空载线路的波过程。如下图所示，线路长度为L，t＝0时合闸于直流电源E，求线路末端电压U3和中点电压U2随时间变化的过程?解：设线路中单位长度的电感和对地电容分别为0Z和0C则波在线路上的波速为001CL当t=0合闸时，形成无限长直角波，幅值为E。由于是空载线路，故波传输至末端时会产生电压全反射。于是经过vL2的时间Ev2，过vL时间到达3点。并形成全反射，此时Ev23。过vL2的时间即vLt23时，2点电压升为2E。波形如图所示1234.某台电力变压器需进行72KV的工频耐压试验，tgδ试验时测得其等值电容Cx=4200pF。现有数台容量不同的100/0.4(kV)的工频试验变压器，应选择一台额定容量为多少的试验变压器才能满足试验的要求?解：被试品的电容电流Ic=ωcU=0.095(A)≈0.1(A)则变压器的额定电流应不小于0.1（A）变压器高压侧额定电压为100kV因此变压器的容量应不小于S=100×0.1=10(kVA)(若变压器的容量仅根据试验电压和试品电容来选择，即S=21000314000427210006822fcUx..(kVA)