电力安全技术

1-1什么是电介质的极化？极化的形式有哪些？在电场作用下电介质中的电荷质点在电场方向上产生有限位移的现象就称为电介质的极化。极化形式：电子式极化，离子式极化，偶极子式极化，夹层式极化。1-2试比较电介质中各种形式极化的特点。电子式极化：在所有介质中都会发生，形成极化的时间极短，约在10-15~10-14s，可看做瞬间完成，故其εr不随频率改变；电子式极化具有弹性，即当外电场消失后，依靠正负电荷间的引力，正负电荷作用中心会立即重合而呈中性，没有能量损耗，不使介质发热；温度对电子式极化的影响极小，温度升高时，介质略有膨胀，单位体积内的分子数减少，引起εr下降，即εr具有很小的负温度系数。离子式极化：发生在离子式结构的介质中，和电子式极化相似，极化的过程很短，约为10-13~10-12s，而且εr不随频率变化。它也具有弹性，几乎没有能量损耗。偶极子式极化：在一切极性介质中都会发生，极化属于非弹性极化；因极性分子转向时需要克服分子间的作用力，故在极化过程中需要消耗能量，极化所需的时间也较长，约为10-6~10-2s；它的εr与频率有关，开始会随着频率增大而增大，但当频率较高时偶极子的转向跟不上电场方向的变化，使εr减小；温度对极性介质的影响较大。夹层式极化：对于由多层介质构成的电气设备绝缘还会发生夹层极化，极化时因介质电阻较大而时间常数较大，故极化过程是很缓慢的，其完成时间从几秒到几十分钟。因此，这种性质的极化只有在低频时才有意义，并且极化时伴随有能量损耗。1-3什么是电介质的相对介电常数？说明其在工程中的意义。一般把电介质的介电常数与真空的介电常数的比值称为该介质的相对介电常数。意义：介电常数的大小，反映了极化现象的强弱，与温度频率有关，还与极化形式有关。1-4试说明夹层极化的过程，吸收过程有何特点。1-5电介质电导与金属电导有何不同？电介质电导与金属电导相比，他们的电导截然不同。电介质的电导是离子性的，而金属的电导是电子性的。电介质的电导极小，其电阻率高达109~1022Ω●㎝，而金属的电导则极大，电阻率仅为10-6~10-2Ω●㎝。电介质的电导率会随温度升高按指数规律上升，即电介质的电阻具有负的温度系数，而金属电导会随温度升高降低，即金属电阻具有正的温度系数。1-6什么是泄漏电流和绝缘电阻？电介质在直流电压作用下，经过一定的时间后极化过程结束，电介质中通过的电流趋于一个稳定值，这个电流称为泄漏电流。与这个稳定电流值相对应的电阻值称为电介质的绝缘电阻。1-7变压器油的电导主要是由什么离子形成的？主要由液体中的胶体质点吸附电荷后变成带电粒子。1-8在直流电压作用下，介质中流过的电流分别是哪些过程引起的？电源对几何电容的充电以及电介质的电子式极化、离子式极化所引起的电流。夹层极化和偶极子极化等有损耗极化过程过程所引起的电流。由电介质中离子移动形成的电流。1-9试解释什么是介质损耗角正切tgδ，在工程上tgδ有什么意义？为了便于比较不同介质的损耗特性，就用tgδ来衡量电介质损耗的大小，并由此来判断介质的品质。意义：设计绝缘结构时，材料的tgδ要小，以免引起发热使绝缘迅速劣化，甚至发生热击穿。在绝缘预防性试验中测tgδ可判决绝缘状况，绝缘内部发生游离可由tgδ=f(U)曲线来判断。某些介质的tgδ值随温度和频率变化，在选用时应注意使用场合。1-10比较气体、液体、固体介质的tgδ值，各有什么特点？气体介质：当外施电压不足以使气体介质产生碰撞游离时，气体中的损耗主要由电导引起的，损耗极小，可以忽略不计。但当外施电压超过起始游离电压U。时，气体介质将发生局部放电，损耗剧增。液体介质：中性或弱极性液体主要是电导损耗，损耗较小；极性液体具有电导和极化两种损耗，故其损耗和温度、频率都有关系；当t=t1时，这时温度较低，电导、极化损耗均都较小且随温度增加而增加，因温度上升，液体粘度下降，偶极子极化增强，损耗达到极大值。当t1t=t2时，随温度增加，分子热运动加剧，分子转向困难，使极化损耗而下降，虽电导损耗增加，但总损耗是下降的，到t2时达到极大值。当tt3时，极化损耗已不起主要作用，总损耗取决于电导损耗，他从新随温度增加而上升。当频率增加时，tgδ的极大值出现在较高的温度。固体介质：分子式结构中，中性的主要是电导损耗，电导极小，损耗也极小；极性的tgδ与温度、频率的关系同极性液体相似，tgδ较大。离子式结构的tgδ与结构特性有关。不均匀结构的损耗与组成成分的性能和数量有关。1-11试解释巴申定律的内容。当气体和电极材料一定时，气体间隙的击穿电压Ub是气压P与间隙距离d乘积的函数，即Ub=f(Pd)1-12极性效应对极不均匀电场气隙的击穿电压有什么影响？在工频电压作用下，棒—板间隙的击穿总是在棒极为正、电压达到幅值时发生，其击穿电压和直流电压作用下棒极为正极时的击穿电压相近。1-13什么是电晕放电？其有什么特点？在不均匀电场中，当间隙上外施电压升高时，曲率半径小的电极附近电场强度将首先达到足以引起强烈游离的数值，在其附近的局部区域形成自持放电，在黑暗中可看到该电极周围有薄薄的淡紫色发光层，伴咝咝声和臭氧气味，像月亮的光晕，故称其为电晕放电。特点：电晕放电是极不均匀电场中所特有的一种自持放电形式，放电区域仅局限在曲率半径小的电极附近的强电场范围内，而整个间隙并没有击穿。放电过程中不但产生能量损失，而且放电的生成物对电极和绝缘有腐蚀老化作用，产生的电磁波会对通信造成干扰。1-14试解释伏秒特性和50%冲击放电电压，有什么用途？伏秒特性：在工程上常用来表示间隙在冲击电压作用下的击穿特性。50%冲击电压：在工程上用50%冲击放电电压来表示气隙在冲击电压作用下的基本耐电特性。1-15叙述提高气体间隙击穿电压的措施。改进电极形状及表面状态在极不均匀电场中采用极间障采用高气压气体④采用高真空气体⑤采用高电气强度气体1-16什么是沿面放电？什么是绝缘子污闪？当它们有电压作用时，有时固体绝缘和空气的交界面上会出现放电现象，我们把这种沿固体介质表面的气体放电称为沿面放电。被污染的绝缘子在电压作用下发生沿面闪络，称为污秽闪络。1-17简述影响绝缘子污闪电压的因素及其提高措施。因素：绝缘子表面的污秽层受潮和污染。提高措施：增加绝缘子数目或采用防污型绝缘子等以增加绝缘子表面的泄漏比距，从而提高绝缘子串的污闪电压。对污秽绝缘子定期进行清扫或采用带电水冲洗以保持绝缘子表面的清洁。在绝缘子表面涂憎水性材料，如有机硅脂、地蜡等，使绝缘子表面在潮湿天气下不易形成连续水膜，减小泄漏电流值，提高污闪电压。④采用半导体釉绝缘子。在运行中利用半导体釉层流过的泄漏电流加热表面，使绝缘子表面保持干燥，同时使绝缘子表面电压分布比较均匀，从而提高污闪电压。1-18叙述影响变压器油击穿电压的因素及提高变压器油击穿电压的措施。因素：杂质温度电厂均匀程度④电压作用时间措施：首先是去除杂质（（1）过滤（2）干燥（3）祛气）其次是减少杂质的影响（（1）加覆盖层（2）加绝缘层（3）加屏障）。1-19固体介质的击穿有哪些形式？有什么特点？形式：电击穿热击穿电化学击穿特点：电击穿：击穿过程极快，约10-8~10-6s，击穿电压很高,击穿场强可达105~106kV/㎝；介质发热不明显；击穿电压与电场均匀程度关系密切，与环境温度无关。热击穿：过程较电击穿长；击穿电压较电击穿时低，约为103~104kV/㎝；介质内部温度很高；击穿电压与环境温度、电压工作时间、电源频率、散热条件有关，还与周围煤质的导热性能以及介质本身的导热系数、损耗、厚度有关。电化学击穿：过程很长；击穿电压很低，甚至在工作电压作用下就会发生击穿；击穿电压与运行条件、绝缘材料性质等有关。20简述影响固体介质击穿电压的因素及提高变压器油击穿电压的措施。因素：1电压作用时间；2温度3电场均匀程度4受潮5电压频率6积累效应7机械负荷提高措施：1.首先是去除油中介质1）过滤2）干燥2.其次是减少杂质影响1）加覆盖层2）加绝缘层3）加屏障21绝缘预防性试验的目的是什么？分为哪两大类？各有哪些特点？是在运行过程中结合检修定期进行的绝缘实验。这种实验能及时发现设备中存在的隐患，然后加以消除，避免发生事故，是判断设备能否投入运行，预防设备绝缘设备和保证设备安全可靠运行的重要措施。分为非破坏性试验和破坏性实验两大类。特点：非破坏性实验：优点，能在一定程度上反映绝缘缺陷的不同性质及其发展程度，不损坏绝缘；缺点，不能根据测量结果直接确定绝缘耐受电压的能力。（击穿电压）破坏性实验：优点，对绝缘的考验严格，是最有效和最可信的；缺点，不能揭示绝缘缺陷的性质且有可能导致绝缘损坏。22测量绝缘电阻能发现那些缺陷？对测量结果如何处理？应注意哪些问题？缺陷：可有效判别被试绝缘中是否存在贯通的集中性缺陷以及绝缘是否整体受潮。处理结果：测出的绝缘电阻值应与其允许值相比较，同时还要与其历史值相比较，与同时期同型设备和同一设备不同相的值进行比较。一般当绝缘电阻下降到60%时应查明原因。注意1测试前应将被试品对外的电气连线拆除，并应接地充分放电，避免残余电荷对测量结果的影响。2测试时，摇动手柄达到额定转速，接上被试品，测试过程中应保持转速稳定均匀，防止指针摇摆。3测量大电容量试品的残余电荷对其反充电而被损坏。4摇表的线路端与接地端引出线不应靠在一起，线路端引线不要放在地上而应悬空，以免影响测量结果。5记录测量时温度和湿度，以便进行校正。23什么是吸收比？哪些设备测量吸收比比较有效？通常把绝缘加压60s时的电阻与加压15s时的电阻的比值称为吸收比。对于较大电容量的电气设备绝缘，如电缆，变压器绝缘等，在直流电压的作用下，他们的吸收现象比较明显，测量吸收比比较有效。24绝缘电阻试验中如何排除表面泄漏对实验结果的影响？将微安表和高压引线屏蔽起来。25测量绝缘的泄漏电流能发现哪些缺陷？试画出泄漏电流测量实验接线图，说明各元件作用。可有效判别被试绝缘中是否存在贯通的集中性缺陷以及绝缘是否整体受潮，还能发现较危险的未贯通的集中性缺陷，缺陷严重程度以所加直流电压的高低决定。26测量泄漏电流时，微安表位置对测量过程和结果有哪些影响？当微安表接在试品与接地体之间，微安表出于地电位，测量安全，方便，测量结果精确。当微安表接在试品与整流硅堆之间，不要求试品对地绝缘，测量结果精确。当微安表接在实验变压器高压绕组接地端与接地体之间，微安表处于地电位，测量安全方便，也不要求试品必须对地绝缘。28测量介质损耗角正切tg。可以发现那些缺陷？如何测量？缺陷：能发现电气设备绝缘整体受潮、劣化变质以及小体积被试设备贯通和未贯通的集中性缺陷，并且具有较高的灵敏度，广泛应用。测量：用QS1型高压西林电桥，其工作电压为10kv，预防性试验中，对6kv及以下的电气设备，其试验电压一半取设备的额定电压，对10kv及以上的电气设备，试验电压10kv。29测量介质损耗角正切tg。的接线方式主要有哪几种？分别适用什么场合？正接线和反接线。正接线：适用于实验室接线。反接线：适用于现场测量。30画出用西林电桥测量tg。的原理接线图（反接线），并说明各元件作用。31测量绝缘电阻、泄漏电流及介质损耗角正切值时分别加什么类型的电压？直流电压；直流高压；交流32画出交流耐压试验的接线图，说明各元件作用。33什么是容升现象和累积效应？在实验时如何消除容升现象对测量结果造成的影响？容升现象：在交流耐压试验中，由于被试品都是电容性的，所以往往会出现被试品绝缘上承受的试验电压比试验变压器高压绕组按变比由低压绕组感应的电压要高。累积效应：固体介质在较高电压作用下，有时虽未形成贯穿的放电通道，但已在介质中形成局部损伤或不完全击穿，在多次冲击或工频试验电压作用下，一系列的不完全击穿得以逐步发展，从而导致击穿电压下降的现象。如何消除影响：直接在交流高压的高压侧进行测量，需专门仪器测量。34画出直流耐压实验的接线图，说明各元件作用35直流耐压试验和交流耐压试验可以互相代替吗？试说明他们各自特点。直流不能完全取代交流，可