电气绝缘在线检测及诊断技术 笔试科目复习资料 天津大学考试提交及答案.docx

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电气绝缘在线检测及诊断技术笔试科目复习资料天津大学考试提交及答案

电气绝缘在线检测及诊断技术复习题

一、单项选择题

1.下列不属于复合绝缘子优点的是（B）。

A．强度高，重量轻B．自清洁性能好，不易老化

C．运行维护简便D．湿闪污闪电压高

2.（D）构成了定期维修制的基本内容。

A.系统性试验B.定期巡检

C.完善的维修计划D.预防性试验、大修和小修

3．下列不属于状态监测技术的是（D）。

A．传感技术B．信息采集处理技术

C．干扰抑制技术D．模式识别技术

4.下列属于非破坏性电气设备绝缘试验的是（C）。

A．交流电压试验B．直流电压试验

C．局部放电试验D．雷电冲击电压试验

5.采用HC等级表征绝缘材料表面憎水性时，（D）级代表憎水性完全丧失。

A．HC1B．HC3C．HC5D．HC7

6．直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件是（A）。

A．敏感元件B．转换元件C．放大元件D．测量元件

7.下列不属于电力电缆缺点的是（C）。

A．制造工艺复杂B．造价高C．输电通道小D．施工维修麻烦

8.根据电气设备绝缘状态信息，对异常状态做出报警，对故障类型进行初步分析，以便运行人员及时了解设备工作情况的技术属于故障诊断过程中的（B）。

A.状态监测技术B.故障识别技术

C.诊断推理技术D.寿命预测技术

9．下列不属于电容传感器工作方式的是（C）。

A．变极距式B．变面积式C．定极距式D．变介电常数式

10.下列特性中，不属于传感器静态特性的是（A）。

A.阶跃响应特性B.迟滞C.重复性D.线性度

11.超声波最显著的特性是（C）。

A.波长短B.绕射小C.方向性好D.频率高

12.允许一定频率范围内信号通过的滤波器是（D）。

A.高通滤波器B.低通滤波器C.带阻滤波器D.带通滤波器

13.最为常用的超声波传感器的工作原理是（C）。

A．磁致伸缩式B．电磁式C．压电式D．机械式

14.在检测系统的保护技术中，相应最快的保护方式是（B）。

A.避雷管B.TVSC.压敏电阻D.避雷器

15.下列不属于电容器特点的是（C）。

A.隔直通交B.电压不能突变

C.容抗与频率成正比D.容抗与容量成反比

16.下列不属于热电偶冷端温度处理方法的是（B）。

A．0℃恒温法B．试验校正法

C．电桥补偿法D．延伸导线法

17.下列因素中，对电容型设备介质损耗角正切值检测影响最大的是（D）。

A.频率B.电压C.绝缘结构D.温度

18.在外绝缘表面污秽检测方法中，能够反映污闪过程中表面积污和潮湿阶段的

方法是（C）。

A．等值盐密法B．泄漏电流脉冲记数法

C．表面电导法D．最大电流法

19.下列设备中不属于电容型设备的是（D）。

A．电力电容器B．电容型套管C．电流互感器D．断路器

20.下列不属于抑制信号漂移的方法是（C）。

A.电压补偿法B．电桥法C．放大法D．差动法

21.下列不属于导致复合绝缘子龟裂的原因是（A）。

A.外力破坏B.循环热应力

C.机械疲劳D.紧固部位机械应力过大

22.下列不能用于测量电容型设备电容值的方法是（C）。

A．平衡电桥法B．双电压表法C．双电流表法D．不平衡电桥法

23.下列检测方法中，不属于目前对油浸电力变压器比较有效的在线检测方法是（C）。

A．油中溶解气体的色谱分析B．微量水分的在线检测

C．绕组直流电阻检测D．局部放电检测

24.如果电容型设备tan过大会引起绝缘材料迅速老化，进而导致（B）。

A．电击穿B．热击穿C．电化学击穿D．以上都不对

25.借助油色谱分析变压器油中气体含量的比值关系曲线，采用（A）比值

可估计大致的过热温度。

A．CO和CH4B．C2H4和CH4C．CO和C2H4D．CO和H2

26.电容器容量在（B）时宜采用负荷开关保护。

A．100kVA以下B．100kVA-300kVA

C．300kVA以上D．与容量没关系

27.电力变压器采用的多是A级绝缘，所以绕组温升不得超过（A），上层油

温不宜超过85℃，最高不得超过95℃。

A．65℃B．75℃C．85℃D．105℃

28.下列属于外绝缘在线检测方法中非接触式检测的是（C）。

A．电压分布法B．泄漏电流法

C．超声波检测法D．脉冲电流法

29.确定电力电缆设计是否满足预期使用要求的试验是（D）。

A．例行试验B．交接试验C．预防性试验D．型式试验

30.电源滤波器实际上是一种（A），能够毫无衰减地将电源功率传送给设备，

却大大衰减进电源传入的干扰信号。

A．低通滤波器B．高通滤波器C．带通滤波器D．电感滤波器

二、填空题

1.通常绝缘介质的平均击穿场强随其厚度的增加而（下降）。

2.假设交联聚乙烯电缆绝缘内有一气孔，当交联聚乙烯绝缘内场强达到

（10kV/cm）时，气孔产生局部放电。

（空气击穿场强约为30kV/cm，交联聚乙烯介电常数为3.0）

3.电磁干扰主要抑制方式有：

（接地）、（滤波）、（屏蔽）、（保护）。

4.电力系统外绝缘的污秽试验包括（自然污秽试验）与（人工污秽试验）。

5.电磁干扰的耦合路径有：

（传导耦合）与（辐射耦合）。

6.交联聚乙烯电力电缆导体正常运行温度为（90℃）。

7.传导耦合是导体之间及元件之间的主要干扰耦合方式，分为（共阻抗耦合）、（电感应耦合）和（磁感应耦合）。

8.电力系统外绝缘的试验目的是验证绝缘子在实际运行中遇到的各种（机械负荷）、（温度变化）和（电气应力）。

9．绝缘子按照电压种类分为（交流绝缘子）和（直流绝缘子）。

10.电力变压器在电力系统中起到（传输电能改变电压）的作用。

11.通常绝缘介质的平均击穿场强随其厚度的增加而（下降）。

12.电力电容器的介质材料主要起到（储藏能量）和（绝缘）的双重作用。

13.XLPE电缆水树枝延伸最主要的条件是（高温）和（浸水），有时水树枝的长度可以达到绝缘厚度的一半以上。

14.工频交流电压试验是验证电力系统中绝缘子在交流电压下的（绝缘强度）与长期使用中的（安全可靠性）。

15.流经污秽绝缘子的工频电流与施加电压之比称为（表面电导）。

16.在运行电压下记录一定周期内流经绝缘子表面超过某一幅值的泄漏电流脉冲数称为（泄漏电流脉冲记数法）。

17.电力变压器的检修分为（大修）和（小修）。

三、名词解释

1.电气绝缘在线检测：

指在不影响电力设备运行的条件下，即不停电对电力设备的运行工况和健康状况连续或定时进行的监测，通常是自动进行的。

2.电力变压器：

是一种静止的电气设备，利用电磁感应原理，将一种交流电转变为另一种或几种频率相同、大小不同的交流电，起传输电能改变电压的作用。

3．电气设备绝缘诊断：

在设备运行中和停机时，通过对电气绝缘试验和各种特性的测量，掌握设备绝缘参数，根据参数判定设备绝缘状态或故障的部位、原因和严重程度，预测设备绝缘的可靠性和寿命，并提出治理对策。

4.电气设备故障诊断：

通过对电气设备的试验和各种特性的测量，了解其特征，评估设备在运行中的状态（老化程度），从而能早期发现故障的技术。

5．电力电缆的终端与接头：

电缆终端是安装在电缆末端，以使电缆与其他电气设备或架空输电线相连接，并维持绝缘直至连接点的装置；电缆接头是连接电缆的导体、绝缘、屏蔽层和保护层，以使电缆线路连续的装置。

6.电容型设备：

通常绝缘介质的平均击穿场强随其厚度的增加而下降。

在较厚的绝缘内设置均压电极，将其分隔为若干份较薄的绝缘，可提高绝缘整体的耐电强度。

由于结构上这一共同点，电力电容器、耦合电容器、电容型套管、电容型电流互感器以及电容型电压互感器等统称为电容型设备。

7.电力电缆的电树老化：

电极尖端处或微小空气隙、杂质等处电场较强，发生的放电逐渐发展，形成较细的沟状放电通道的碳化痕迹。

8.绝缘老化：

电气设备的绝缘在运行中会受到各种因素（如电场、热、机械应力、环境因素等）的作用，内部将发生复杂的化学、物理变化，会导致性能逐渐劣化，这种现象称为老化。

9．交联聚乙烯电力电缆：

是利用化学方法（过氧化物交联和硅烷交联）或物理方法（辐照交联），使电缆绝缘聚乙烯分子由线型分子结构变为立体的网状结构，即把热塑料的聚乙烯转变为热固性交联聚乙烯。

10.污闪：

指线路绝缘子表面积污，在受潮或爬电比距不足的情况下，在正常运行电压下发生的闪络放电现象。

四、问答题

1.什么是在线监测系统取样方式的直接耦合方式？

答：

直接将电阻、电容元件串入设备接地线中称之为直接耦合方式。

2.XLPE电缆水树老化的主要诱因？

答：

（1）制造过程中残留在绝缘中的微水；

（2）运行中因机械损伤水分逐渐侵入；

（3）电场长期作用下绝缘中形成由微小的水滴及连接它们的水丝组成的水树枝。

3.电气绝缘在线检测系统的基本组成有哪些？

答：

（1）传感器系统：

利用各种传感器感知所需的电气量或非电气量。

（2）信号采集系统：

将传感器等到的模拟量转换成数字量，应用数字滤波等抗干扰措施进行数据传输。

（3）分析诊断系统：

对采集的信号进行分析、处理和诊断。

4.电气设备绝缘劣化的主要影响因素？

答：

电气因素；机械因素；温度和热稳定性；受潮；化学稳定性和抗生物性。

5．电气绝缘在线检测系统的基本要求是什么？

答：

（1）检测系统应具有较强的抗干扰能力；

（2）检测系统应具有较强的对环境变化的耐受性；

（3）检测系统不应影响一次设备的正常运行；

（4）检测系统的寿命应长于被检测设备的预期寿命。

6.电力电缆的种类？

答：

油浸纸绝缘电力电缆、橡皮绝缘电力电缆、聚氯乙烯绝缘电力电缆、交联聚乙烯绝缘电力电缆（简称XLPE电缆）

7.什么是电缆终端？

为什么它是电缆线路的薄弱环节，事故较多？

其原因是什么？

答：

在电力电缆线路的两侧，只有将电缆端部的金属套剥开，才能将电缆导体与其他电气设备的导体连接。

为了恢复绝缘层和保护层，电缆端部必须经特殊工艺处理，形成一个连接装置——电缆终端，它是所有电力电缆线路不可缺少的重要组成部件。

电缆终端的类别多，一般均在现场制作和安装，以手工工艺完成。

电缆终端是电缆线路的一个薄弱环节，终端事故较多，其原因多数是手工工艺不完善所致。

8.降低感性耦合干扰的方法有哪些？

答：

（1）可采用电路上物理隔离的方法，减小穿过测量回路的磁通密度；

（2）可将导线紧贴地平面或采用双绞线，尽可能减小测量回路的等效面积；

（3）调整干扰源与测量回路的相对位置。

9.什么是电磁干扰？

它的危害有哪些？

答：

电磁干扰是指由于电磁环境引起的设备、传输通道或系统性能的下降。

电磁干扰的频谱很宽，可以覆盖0~40GHz频率范围。

危害：

（1）造成测量仪器性能下降；

（2）导致机电设备和控制装置误动作；

（3）导致元器件烧毁或击穿；（4）电爆装置、易燃材料等意外触发或点燃。

10.什么是泄漏电流脉冲记数法？

答：

运行电压下，记录一定周期内流经绝缘子表面超过某一幅值的泄漏电流脉冲数称为泄漏电流脉冲记数法。

11.电容型设备在线监测项目及项目的监测意义。

答：

（1）介质损耗角正切——tgδ

监测tgδ对发现绝缘的整体劣化（例如绝缘均匀受潮）较为灵敏，而对局部缺陷则不太灵敏。

（2）电容值——CX

（3）电流值——IX

能给出有关可引起极化过程改变的介质结构变化的信息（均匀受潮或严重缺油），还能发现严重的局部缺陷（绝缘部分击穿）。

12.叙述局部信号检测系统由都由哪几部分组成。

答：

系统的组成：

（1）信号的变送

（2）信号的处理（3）数据采集

（4）信号的传送（5）数据的处理（6）诊断

13．电容型设备在线检测参数的目的与意义？

答：

（1）tanδ是设备绝缘的局部缺陷中介质损失引起的有功电流分量Ir和设备总电容电流Ic之比，它对发现绝缘的整体（即包括了大部分体积）劣化如绝缘均匀受潮较为灵敏，而对局部缺陷（即体积只占介质中较小部分的缺陷和集中缺陷）则不易用测tanδ的方法发现，设备绝缘的体积越大，越不易发现。

（2）测量绝缘的电容Cx或流过绝缘的电流Ix除了能给出有关可引起极化过程改变的介质结构变化的信息（例如：

均匀受潮或严重缺油）外，还能发现严重的局部缺陷（绝缘部分击穿），但发现缺陷的灵敏程度也和绝缘损坏部分与完好部分体积之比有关。

14.直流成分法存在的主要问题及引起的主要原因。

答：

主要问题：

杂散电流会影响测量和诊断的可靠性

主要原因：

一般的直流成分法的测量分辨率为0.2nA，而当电缆护层的绝缘电阻下降时，由于护层与地之间存在化学作用电动势，使得测量装置中还会流过由化学作用电动势引起的杂散电流，会影响测量和诊断的可靠性。

15.电容型设备在线检测tanδ时，消除现场电场及磁场对电桥平衡影响的方法有哪些？

答：

（1）可采用改变试验电源极性的做法：

如进行正、反相两次测量；

（2）采用加移相器的方法；

（3）近期也有采用45或55Hz异频电源的方法，这样可避开50Hz频率的干扰；

（4）磁场干扰往往对电桥检流计回路的影响明显，可将检流计移出磁场干扰区，或采用更好的磁屏蔽措施。

16.叙述绝缘子在线监测的意义。

答：

随着电网扩大和地区性污染源不断增加，大气污染加剧，暴露在污秽条件下的的绝缘子会沉积污秽，当遇有大雾、毛毛雨等不利气象，易造成电网污闪事故。

输电线路污闪事故的根本原因是由于绝缘子表面沉积了污秽物质，当它吸收了潮湿空气中水分后，使绝缘强度急剧下降，承受不住工作电压而发生闪络。

大面积污闪停电事故是灾难性事故，会带来巨大的经济损失。

因此有关污闪问题的相关研究就显得尤为重要和迫切。

17.简述电力电缆故障的一般测距和精确定点方法及其原理？

答：

（1）电桥法：

利用电桥平衡时，对应桥臂电阻的乘积相等，而电缆的长度和电阻成正比的原理进行测试。

（2）脉冲法：

应用脉冲信号进行电缆故障测距。

1）低压脉冲法：

向故障电缆的导体输入一个脉冲信号，通过观察故障点发射脉冲与反射脉冲的时间差进行测距。

2）脉冲电压法：

对故障电缆加上直流高压或冲击高电压，使电缆故障点在高压下发生击穿放电，然后通过仪器观察放电电压脉冲在测试端到放电点之间往返一次的时间进行测距。

3）脉冲电流法与脉冲电压法相似，区别在于前者通过线性电流耦合器测量电缆击穿时的电流脉冲信号，使测试接线更简单，电流耦合器输出的脉冲电流波形更容易分辨。

18.变压器油中的局部放电检测常采用什么方法？

是怎样实现的？

答：

变压器的监测与诊断内容：

（1）变压器油中气体分析和油样的电气、理化特性监测

（2）绝缘纸的抗拉强度、平均聚合度等机械特性监测；

（3）变压器的局部放电、温度和变形监测。

19.从监测信号的物理意义上分，变压器局部放电监测有哪几种主要方法？

答：

电测法：

利用局部放电所产生的脉冲信号，即测量因放电时电荷变化所引起的脉冲电流，称为脉冲电流法。

脉冲电流法的优点是灵敏度高。

脉冲电流法的缺点是电磁干扰问题。

非电测法：

油中气体分析，红外监测，光检测和声测法。

非电测法的优点是不受电磁干扰的影响，信噪比高，可以确定放电源位置。

非电测法的缺点是灵敏度低，不能确定放电量。

20.简述三比值法如何诊断变压器故障。

答：

目前国际通用的通过变压器油的气体含量来鉴别变压器故障的方法是三比值法。

所谓的三比值法是用五种特征气体的三对比值，用不同的编码表示不同的三对比值和不同的比值范围，来判断变压器的故障性质。

即根据电气设备内油、纸绝缘故障下裂解产生气体组分的相对浓度与温度有着相互的依赖关系浓度与温度有着相互的依赖关系，选用两种溶解度和扩散系数相近的气体组分的比值作为判断故障性质的依据气体组分的比值作为判断故障性质的依据气体组分的比值作为判断故障性质的依据，可得出对故障状态较可靠的判断。

五、分析题

1.电力系统的发展加速了电力设备维修方式的演变，试分析演变过程中各个阶段的维修方式，并对比分析各种方式的特点。

答：

（1）事后修理BM或故障维修

早期技术及管理水平都很低，即使再重要的设备也只能坏了再修。

以致工作毫无计划性，供电可靠性很低。

简单方便，对消耗性产品是有效的。

随着电力系统的不断扩大，设备故障所造成的停电损失也越来越大，事后维修无法满足系统对运行稳定性的需求。

（2）定期检修TBM或预防性维修PM

预防性试验是电力设备运行和维护工作中的一个重要环节，是保证电力系统安全运行的有效手段之一。

预防性试验、大修和小修构成了定期维修制的基本内容，但是，随着电力系统的发展，其弊端也凸显出来：

1）维修周期频繁；

2）预防性试验项目过多；

3）经济性差；

4）增大不安全因素：

易发生人身和设备安全事故，停送电过程易造成误操作；

5）过度维修：

频繁检修非但不能改善设备性能，反而常常会引入新的故障因素；

6）维修不足：

由于采用周期性定期检查，很难预防由于随机因素引起的偶发事故，设备仍可能在试验间隔期间内由于微小缺陷的持续发展导致发生故障；

7）预防性试验条件与实际运行工况不同，很难正确反映高压电气设备在运行中存在的缺陷。

（3）状态维修CBM或预知性维修

通过对设备运行情况的实时监测，随时查明设备可能“存在着什么样的隐患，什么时候会发生故障”，预先得知将要发生事故的部位和时间，设备管理人员因此可以从容地安排停电计划和组织维修人力，采购必须的备件，以便在短时间内完成高质量的维修工作。

实现“无病不修、有病才修、修必修好”的目的。

2.实现电气设备绝缘状态检修的技术支持。

答：

1、系统可靠性评估：

系统可靠性评估是状态检修的重要技术组成部分，是根据可靠性结构、寿命模型及试验信息，利用统计方法和手段，对系统的可靠性指标给出估计的过程。

2、先进检测技术

先进检测技术是实现状态检修的重要手段，也是长盛不衰的研究热点。

因为故障诊断技术的发展首先决定于能否获取尽可能多的有用信息，是数据处理和诊断决策的基础。

3、信息采集处理技术

状态检测所测的特征信号，既有状态变量，也有二次效率信息（如分解物等），有很多信号反应设备状态。

因此，不同设备需要选择不同信息及不同信号处理方式。

4、干扰抑制技术

状态检测过程虽然需要采取很多抗干扰措施，但在线检测过程中仍不可避免受到现场中的各种干扰，除需要对硬件滤波器和数字滤波技术进行深入研究外，近年来不断有新的抗干扰技术出现。

5、故障模式识别技术

研究故障特征提取和特征识别是在线检测及故障诊断技术的重要分支。

6、故障严重性分析技术

既有按产品功能和对环境与人员的损害分为4个等级的故障严重性程度区分，又有用于评价电气设备的3级评定法。

但这些方法都以人为办法来区分，由于区分故障严重性是确定设备是否退出运行的关键性指标。

7、寿命估计与预测技术

设备的寿命估计是对电气设备更新的基本依据，目前所采用的基本方法是在大量实验基础上利用概率、统计的相关知识，如通常认为电容器寿命服从威布尔分布，而发电机寿命服从指数分布，现在又有使用CIGREⅡ方法对绝缘老化进行估计，从而得到设备的剩余寿命。

8、信息管理与决策技术

状态维修简化决策流程。