高电压技术试卷、习题及答案

第1页共8页答案参见我的新浪博客：高电压技术试卷一、简答题：（每题10分，共60分）1、定性画出巴申曲线。设有处于同一容器中的两个均匀电场气隙，其极间距离分别为S1，S2，已知S1S2，问那个间隙先击穿。2、列举提高气隙放电电压的方法。3、电晕放电的危害及消除措施。4、请画图说明“伏秒特性”曲线的制作过程，并举图例简述伏秒特性在考虑保护设备与被保护设备的绝缘配合上的作用。5、何为沿面闪络？为什么沿面闪络电压比相等距离的纯气隙击穿电压低的多？列举易发生污闪的大气条件？6、解释如下名词：极性效应、雷击跳闸率、爬电比距、直击雷过电压。2、三、分析计算题：（每题10分，共40分）1、如图1所示，双层电介质串联，合闸于直流电源U。○1定性画出电流I随时间的变化曲线。○2指出吸收电流，说明产生它的原因。○3绝缘介质在加压15秒时和60秒时的电阻值分别为R15=1000MΩ,R60=1500MΩ,那么该介质的绝缘电阻和吸收比各为多少？2、现场实测试品绝缘的tgδ和Cx,何时使用正接线，何时使用反接线？已知Cn=50pF,R4=3184Ω,调节西林电桥平衡时R3=318.4Ω,C4=0.02uF,求此时Cx和tgδ。（西林电桥分流器位置是0.01）3、下图为三导线串联系统，有幅值为1的无穷长直角波沿无限长导线Z1入侵，各线波阻如图所示，波阻为Z2的线路末端开路（c点），波在Zo线上的波速为Vo=150m/ms,在Z2线上为V2=300m/ms.试用网格法求波达A点后4ms时，B点上的电压为多少。4、左图，线路末端开路，一斜角无穷长波入侵第2页共8页答案参见我的新浪博客：，已知，FZ的冲击放电电压为U=664KV，a=450KV/μs，波速为v=300m/μs(1)、画出FZ上的电压随时间变化的波形（波达FZ时为零时刻）。(2)、求出阀型避雷器FZ的动作时间tp。第3页共8页答案参见我的新浪博客：高电压技术习题气体放电的基本物理过程1、什么叫间隙的伏秒特性曲线?它有什么作用?2、什么叫“污闪”?发生污闪的最不利的大气条件是什么?3、一空气间隙的均匀电场，已知当极间距离S＝1mm、δ＝0.1时，击穿电压Ub＝800V。〔1〕、定性画出巴森曲线。〔2〕、如S=1cm，δ=0.01时，击穿电压Ub=?4、电晕产生的物理机理是什么？它有哪些有害影响？试列举工程上各种防晕措施的实例。5、说明巴申定律的实验曲线的物理意义是什么？（要求作出曲线加以说明）气体介质的电气强度1、试举例提高气隙（气体间隙）击穿电压的各种方法。2、一均匀电场、置于密度为δ的空气中，若已知极间距离S=1cm，电子碰撞游离倍数α=3，阴极表面游离系数γ=0.035。问气隙能否被击穿？如何保持S不变，用什么方法可提高该气隙的击穿点压？3、某棒-板气隙的直流耐受电压与间隙距离S的关系曲线中①（正）棒-板的曲线斜率是否最大?②已知在某S值下，（负）棒-板的耐受电压是1250KV，问它能否耐住1000KV（峰值）的工频交流电压？为什么？液体和固体介质的电气特性1、画出电介质的等效电路（非简化的）及其向量图，说明电路中各元件的含义，指出介质损失角。2、双层电介质串联，合闸于直流电源第4页共8页答案参见我的新浪博客：①定性划出I随时间t的变化曲线②指出吸收电流，说明产生它的原因（简答）③已知，60秒电阻值为2500MΩ，15秒电阻值为1800MΩ（K合时为零时刻），问绝缘电阻和吸收比各是多少？3、简述提高固体绝缘击穿电压的方法和热老化的象征。4、说明极间隙的主要作用。说明变压器储油器中设隔气胶囊的目的。5、为什么某些电容量较大的设备如电容器，长电缆，大容量电机等，经高压试验后，其接地放电时间要求长达5～10min？电气设备绝缘预防性试验1、西林电桥试验题〔1〕、测量C.T.(电压互感器)的高压绕组与低压绕组和地之间的绝缘的tgδ和Cx，使用西林电桥正接线还是反接线?〔2〕、已知Cn=50PF，R4=3184Ω，调节西林电桥平衡时R3=318.4Ω,C4=0.02uF，求Cx和tgδ。〔3〕、利用倒相法测tgδ,倒相前测得tgδ1=1%，倒相后测得tgδ2=3%，测量时有无干扰?真值tgδ=?2、①变压器整体受潮后下列数据与受潮前相比发生什么变化：tg，绝缘电阻，泄露电流，油的五次击穿电压平均值，②何谓总烃？达到注意值时应当怎样做？3、试画出用兆欧表测量绝缘套管体积电阻的接线图，并说明端子G的作用是什么；如果在15s与60s时测得该套管的绝缘电阻为R15=1000MΩ，R60=3000MΩ，那么该套管的绝缘电阻是多大？它的吸收比为多少？4、何谓容升效应，怎样预防。绝缘的高电压试验1、画出高效率多级冲击电压发生器（3级）接线图，并画出等效电路图，解释其高效性工作原理。第5页共8页答案参见我的新浪博客：、画出3种倍压整流电路图，比较优缺点。3、对设备进行工频耐压试验时，耐压时间规定为多少？4、在进行雷电冲击试验电压测量时，能否用电阻型分压器，为什么？输电线和绕组中的波过程1、波阻为Z1和Z2的两导线相串联，直角波V0由波阻为Z1的导线传向波阻为Z2的导线，写出沿导线2传播的电磁能的计算公式，问Z2为何值时沿导线2传播的电磁能最大。2、试给出下列输电线路的常用参数的表达式（a）波阻抗、（b）波的速度、（c）单位长度的电感、（d）单位长度的电容、（e）两导线间的耦合系数。3、试述改善在冲击电压作用下变压器绕组起始电压分布的方法及其理由。4、已知一线路的波阻抗Z=300Ω，其波速为V=300m/μs，计算线路每单位长度的电感L0（单位是H/m）和电容C0（单位是F/m）各是多少？5、分析说明三相变压器绕组的星形接线中点不接地时，当一相进波时的波过程。6、如图所示，无穷长直角波入侵单相变压器绕组，定性画出绕组上的初始电位分布，稳态电位分布和最大电位包络线，并举出一种改善绕组初始电位分布的方法。7、分析直流电压作用在单相变压器绕组末端接地和不接地起始电压分布情况。最大电压梯度发生在何处，其值为多少。8、如图所示，有一过电压波以光速在一无损导线上传播。若线路X1点相应电压波上M点的电位UM=100KV（相应时刻为t1）问经过1微秒后，线路X2点相应电压波上N点的对地电位UN为多少？9、如图所示，有一幅值为100KV的直角波电压沿波阻抗Z=50Ω的电缆线路侵入发电机绕组，绕组每匝长3米，匝间绝缘承受电压为600伏，平均速度为6×710米/秒。求用以保护电机匝间绝缘时所并联的电容值。10、当波阻抗Z1和Z2间并联一电阻R（如图所示）。当无限长直角波自Z1向Z2入侵时，如果折射到Z2上的电压U2=n1U0时，求：R与Z1和Z2间的关系。第6页共8页答案参见我的新浪博客：、分析说明三相变压器绕组为角形接线时，当两相同时进波时各绕组的波过程。12、有一幅值为U0的电压波，从无架空地线的线路传播到有架空地线的线路。设线路和架空地线的自波阻抗为Z11和Z22，其互波阻抗为Z12，求波到达A点之后导线1上的电压波幅值U1=？（线路为导线1，架空地线为导线2）13、线路1和线路2在A点相联，它们的波阻抗分别为Z1和Z2，已知Z1=2Z2，有一幅值为1的无穷长直角波U0从线路1传来，试用折、反射定理求出波到达A点时的折射电压U1和反射电压U2各是多大？14、请写出反应无损耗单导线波过程基本规律的四个方程式，并简述其物理意义。15、无穷长直角波通过并联电容①划出集中参数等值电路②折、反射波头各为什么形状③求出折射电压最大值。雷电放电及防雷保护装置1、①说明普阀式避雷器中间隙，阀片，并联电阻的作用。②当避雷器与被保护物距离为零时它们的伏秒特性应如何配合？2、①说明避雷线的作用。②为什么降低接地电阻、架设耦合地线可以降低线路的雷击掉闸率，后者用于什么情况？3、雷击于无避雷线路10KV的线路，已知其U50%=70KV，Rch=15Ω，Hd2=7.8m，Z=400Ω，导线的耦合系数K=0.15，不计杆塔电感，求雷击时（1）、线路发生单相接地时的雷电流值；（2）、线路发生两相接地时的雷电流值。4、分析用阀型避雷器保护变压器时的动作原理。（以它们之间距离为l时为例，求出变压器上的电压及电压波形）。5、一路进线的110KV变电所，变压器截波耐压为470KV，避雷器的Ub5=332KV，导线平均高度hd=10米，采用2KM的进线段保护，波速为光速，试计算入侵波的陡度a=？(a’=?),以及避雷器与变压器的最大允许距离为多少？第7页共8页答案参见我的新浪博客：、写出雷直击杆塔和雷绕击线路时的耐雷水平的数学表达式，并至少写出三条输电线路的防雷措施。电力系统防雷保护1、请画出一个典型的有电缆段的直配电机的保护接线图，并简述各元件的作用。2、说明用避雷线保护线路直击雷过电压的作用是什么。3、三绕组变压器为何在低压侧装一支避雷器？4、在变压器中性点保护中，什么是全绝缘及分级绝缘？各用于什么情况下。5、某一275KV系统，已知避雷器的残压为890KV，变压器绝缘强度为1050KV，今从导线以a=250KV/μs的斜角波入侵，其波速V=150米/μs，问要使变压器绝缘不受损伤，避雷器应安装在距离变压器多少米处？避雷器在雷电波到达几微秒后动作？6、试列举输电线路的各种防雷措施。7、（1）进线段的作用是什么?（2）请画出一个典型的未沿全线架设避雷线的35kv变电所进线段保护接线图。（3）简要说明管型避雷器GB1、GB2的作用。（4）GB2为什么应在FZ的保护范围内。内部过电压1、①已知电源电压为E，问：切空线电流首次过零灭弧时线路上的电压是多少？如过半个周波后，电弧重燃，过电压又是多少？（不计电容效应）②说明切空变过电压产生的原因（简答）。2、叙述切空线过电压的简要物理过程。如线路上有电磁式电压互感器或电容式电压互感器，分别对过电压的发展有何影响。第8页共8页答案参见我的新浪博客：、叙述限制合闸过电压的几种主要措施。4、有一空载线路，其等值电路如图所示，在t=0时刻合闸，试定性地作出末端电压波形，合闸最大过电压可达多少？