高压电技术Word格式.docx
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A.碰撞游离B.表面游离
C.光游离D.电荷畸变电场
2.电晕放电是一种(A)
A.非自持放电现象B.沿面放电现象
C.局部放电现象D.污闪现象
3.介质损耗角正切值测量时,采用移相法可以消除(C)的干扰。
A.高于试验电源频率B.低于试验电源频率
C.与试验电源同频率D.任何频率
4.以下四种表述中,对波阻抗描述正确的是(B)
A.波阻抗是前行波电压与前行波电流之比
B.对于电源来说波阻抗与电阻是等效的
C.线路越长,波阻抗越大
D.波阻抗的大小与线路的几何尺寸有关
5.雷击线路时,线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值称为(D)。
A.地面落雷密度B.击杆率C.雷击跳闸率D.耐雷水平
6.输电线路的波阻抗的大小与线路的长度(C)
A.成正比B.成反比C.无关D.不确定
7.避雷针保护范围通常是指雷击概率为(D)
A.0%的空间范围B.10%的空间范围
C.1%的空间范围D.0.1%的空间范围
8.解释电压较高、距离较长的间隙中的气体放电过程可用( B )。
A.汤逊理论B.流注理论
C.巴申定律D.小桥理论
9.若固体电介质被击穿的时间很短、又无明显的温升,可判断是( C )。
A.电化学击穿B.热击穿
C.电击穿D.各类击穿都有
10.下列试验中,属于破坏性试验的是( B )。
A.绝缘电阻试验B.冲击耐压试验
C.直流耐压试验D.局部放电试验
11.输电线路的波阻抗的大小与线路的长度( C )。
A.成正比B.成反比
C.无关D.不确定
12.下列不属于输电线路防雷措施的是( C )。
A.架设避雷线B.架设耦合地线
C.加设浪涌吸收器D.装设自动重合闸
13电晕放电是局部范围内的(a)
a.自持放电b.非自持放电
c.沿面放电d.滑闪放电
14变电所中变压器到避雷器的最大允许电气距离与(d)
a.侵入波的幅值成反比b.避雷器残压成正比
c.变压器的冲击耐压值成反比d.侵入波陡度成反比
15自持放电是指(b)
a、间隙依靠外界电离因素维持的放电过程。
b、间隙依靠自身的电离过程,便可维持间隙放电过程,去掉外界电离因素,间隙放电仍能持续。
c、间隙放电时,无需外加电压。
16绝缘子的污闪是指污秽绝缘子在(b)下的沿面闪络
a.过电压b.工作电压
c.雷电冲击电压d.操作冲击电压
17.棒-板气体间隙,保持极间距不变,改变电极上所施加的直流电压极性,棒为正极时,击穿电压为u棒+;
棒为负极时,击穿电压为u棒-,则(b)。
a、u棒+>
u棒-b、u棒+<u棒-c、u棒+=u棒-
18u50%表示(a)
a、绝缘在该冲击电压(幅值)作用下,放电的概率为50%
它反映绝缘耐受冲击电压的能力。
b.绝缘可能耐受的最大冲击电压。
c.绝缘冲击放电电压的最大值。
19.在大气条件下,空气间隙的击穿电压随空气相对密度的增大而( c ):
a.下降b.不变c.升高
20.平行板电极间充有两层电介质(沿电场方向叠放),已知两电介质的相对介电系数εr1>
εr2,在外加电压作用下,它们的场强分别为E1和E2则( c ):
a.E1=E2b.E1>
E2c.E1<
E2
21在一般杆塔高度线路防雷设计时采用的雷电流计算波形是(d)
a.斜角波b.标准冲击波
c.半余弦波d.斜角平顶波
22.一入射波电压从架空线进入电缆时,节点处的(d)
a.电压折射系数>
1b.电压折射系数<
c.电压反射系数>
1d.电压反射系数<
23.切除空载线路出现操作过电压的原因是(b)
a.断路器不是在电流过零开断
b.断路器开断空载线路过程中触头间多次燃弧
c.系统出现谐振过电压
24.测量绝缘电阻不能有效发现的缺陷是(d)。
a.绝缘整体受潮b.存在贯穿性的导电通道
c.绝缘局部严重受潮d.绝缘中的局部缺陷
25.无穷长直角波作用于末端开路的单相变压器绕组时,若不考虑绕组内的损耗,绕组上最大电位出现在( c )
a.绕组首端b.绕组中部c.绕组末端
26 自持放电是指(b)
b、自持放电是指间隙依靠自身的电离过程,便可维持间隙放电过程,去掉外界电离因素,间隙放电仍能持续。
c、自持放电时,间隙无需外加电压。
27波阻抗为Z的线路末端接负载电阻R,且R=Z。
入射电压U0到达末端时,波的折反射系数为(a)
a.折射系数α=1,反射系数β=0b.折射系数α=-1,反射系数β=1
c.折射系数α=0,反射系数β=1d.折射系数α=1,反射系数β=-1
28.均匀电场下,击穿过程中是否出现电晕现象(c)
a、出现b、不一定出现c、不出现
29.按国家标准规定,进行工频耐压试验时,在绝缘上施加工频试验电压后,要求持续(a)
a.1minb.3min
c.5mind.10min
30.雷电流通过避雷器阀片电阻时,产生的压降称为(c)
a.额定电压b.冲击放电电压
c.残压d.灭弧电压
31.在大气条件下,空气间隙的击穿电压随空气相对密度的增大而(c)
32.海拔高度增加,空气间隙的击穿电压(b)
a.上升b.下降c.不变
33.固体电介质沿面闪络是(c)
a.固体电介质被击穿。
b、固体电介质表面局部气体放电。
c、沿着固体电介质表面气体介质贯通性放电。
34.随着温度上升,电介质的电阻(b)
a.上升b.下降c.不变
35.下列绝缘试验方法中,属于破坏性试验的是(d)
a.测绝缘电阻b.测tanδ
c.测泄漏电流d.工频高压试验
36.无穷长直角波作用于末端开路的单相变压器绕组时,若不考虑绕组内的损耗,绕组上最大电位出现在(c)
37.彼德逊法则提供了一种用(d)解决行波的折射、反射问题的方法。
a.分布参数等值电路b.波动方程
c.网格法d.集中参数等值电路
三、名词解释
1.雷击跳闸率:
是指在雷暴日数Td=40的情况下、100km的线路每年因雷击而引起的跳闸次数,其单位为“次/(100km·
40雷暴日)
2.爬电比距:
电力设备外绝缘的爬电距离与设备最高工作电压有效值之比;
3.直击雷过电压:
指雷直接击中地线或绕击到导线上,雷电流在接地电阻上或导线的阻抗上的电压降叫直击雷过电压
4、自持放电和非自持放电
答:
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。
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、吸收比和极化指数
加压60秒的绝缘电阻与加压15秒的绝缘电阻的比值为吸收比。
加压10分钟的绝缘电阻与加压1分钟的绝缘电阻的比值为极化指数。
7、反击和绕击
雷击线路杆塔顶部时,由于塔顶电位与导线电位相差很大,可能引起绝缘子串的闪络,即发生反击。
雷电绕过避雷线击于导线,直接在导线上引起过电压,称为绕击。
8、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。
9.β系数:
一个正离子沿着电场方向行经1cm长度,平均发生的碰撞电离次数;
10.自持放电:
取消了外射线的作用,也能靠外施电压自行维持下去的放电。
11、流注:
二次电子崩头部的电子与初崩的正空间电荷汇成充满正负带电粒子的混合通道,这个正电荷多余负电荷的混合通道称为流注。
12、输电线路耐雷水平:
雷击时线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值
13、击杆率:
雷击杆塔次数与雷击线路总次数之比
14、阀式避雷器的残压:
指波形伟8/20us的一定幅值的冲击电流通过避雷器时,在阀片上产生的电压峰值。
15、工频续流:
避雷器放电时,强大的冲击电流泄入大地,大电流过后,工频电流将沿原冲击电流的通道继续流过,此电流称为工频续流。
四.简答题
1:
为什么棒-板间隙中棒为正极性时电晕起始电压比负极性时略高?
(1)当棒具有正极性时,间隙中出现的电子向棒运动,进入强电场区,开始引起电离现象而形成电子崩。
随着电压的逐渐上升,到放电达到自持、爆发电晕之前,在间隙中形成相当多的电子崩。
当电子崩达到棒极后,其中的电子就进入棒极,而正离子仍留在空间,相对来说缓慢地向板极移动。
于是在棒极附近,积聚起正空间电荷,从而减少了紧贴棒极附近的电场,而略为加强了外部空间的电场。
这样,棒极附近的电场被削弱,难以造成流柱,这就使得自持放电也即电晕放电难以形成。
(3分)
(2)当棒具有负极性时,阴极表面形成的电子立即进入强电场区,造成电子崩。
当电子崩中的电子离开强电场区后,电子就不再能引起电离,而以越来越慢的速度向阳极运动。
一部份电子直接消失于阳极,其余的可为氧原子所吸附形成负离子。
电子崩中的正离子逐渐向棒极运动而消失于棒极,但由于其运动速度较慢,所以在棒极附近总是存在着正空间电荷。
结果在棒极附近出现了比较集中的正空间电荷,而在其后则是非常分散的负空间电荷。
负空间电荷由于浓度小,对外电场的影响不大,而正空间电荷将使电场畸变。
棒极附近的电场得到增强,因而自持放电条件易于得到满足、易于转入流柱而形成电晕放电。
2:
为什么均匀电场中沿面闪络电压比纯空气间隙的击穿电压要低?
均匀电场中插入固体介质后仍能保持界面与电力线平行,看起来似乎固体介质的插入完全不影响原来的电场分布。
其实不然,此时的沿面闪络电压已比纯空气间隙的击穿电压低得多,这说明原先的均匀电场发生了畸变,原因为:
①固体介质与电极吻合不紧密,存在气隙。
由于空气的ε气比固体介质的ε固低,气隙中场强比平均场强大得多,气体中首先发生局部放电。
放电发生的带电质点,到达固体介质表面使原均匀电场畸变,变成不均匀电场,降低了沿面闪络电压。
(2分)②固体介质表面吸潮而形成水膜。
水具有离子电导,离子在电场中受电场力作用而沿介质表面移动,在电极附近积聚起电荷,使介质表面电压不均匀,电极附近场强增强。
(2分)③介质表面电阻分布不均匀,表面粗造,有毛剌或损伤,都会引起介质表面分布不均匀,使闪络电压降低。
(2分)
3:
波阻抗与集中参数电阻本质上有什么不同?
(1)波阻抗表示同一方向的电压波与电流波的比值,电磁波通过波阻抗为Z的导线时,能量以电能、磁能的方式储存在周围介质中,而不是被消耗掉。
(3分)
(2)若导线上前行波与反行波同时存在时,则导线上总电压与总电流的比值不再等于波阻抗;
(1分)(3)波阻抗Z的数值只取决于导线单位长度的电感和电容,与线路长度无关;
(1分)(4)为了区别不同方向的流动波,波阻抗有正、负号。
4:
叙述汤逊理论的基本观点和流注理论的基本观点以及它们的适用范围。
汤逊理论只适用于pd值较小的范围,流注理论只适用于pd值较大的范围,两者的过渡值为pd≈26.66kPacm。
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。
)流注理论的基本观点:
①以汤逊理论的碰撞电离为基础,强调空间电荷对电场的畸变作用,着重于用气体空间的光电离来解释气体放电通道的发展过程。
②放电以起始到击穿并非碰撞电离连续量变的过程,当初始电子崩中离子数达到108以上时,要引起空间光电离这样一个质的变化,此时由光子造成的二次崩向主崩汇合而形成流注。
③流注一旦形成,放电就转入自持。
5:
输电线路耐雷水平是如何定义的?
工程上采用什么措施来提高其耐雷水平?
输电线路耐雷水平是指雷击线路时线路绝缘子不发生闪络的最大雷电流幅值。
(2分)工程上采用以下措施提高耐雷水平:
架设避雷线、降低杆塔接地电阻、架设耦合地线、采用不平衡绝缘的方式、自动重合闸、采用消弧线圈接地方式、架设线路避雷器、加强绝缘等。
(4分)
6:
输电线路雷击跳闸率
,试述个参数及其乘积的物理意义。
N—每百公里线路每年的落雷次数;
η—建弧率;
g—击杆率;
ρα—绕击率;
p1—雷电流幅值超过雷击杆塔时耐雷水平的概率;
p2—雷电流幅值超过雷击导线时耐雷水平的概率;
7、固体电介质的电击穿和热击穿有什么区别?
固体电介质的电击穿过程与气体放电中的汤逊理论及液体的电击穿理论相似,是以考虑在固体电介质中发生碰撞电离为基础的,不考虑由边缘效应、介质劣化等原因引起的击穿。
电击穿的特点是:
电压作用时间短,击穿电压高,击穿电压与环境温度无关,与电场均匀程度有密切关系,与电压作用时间关系很小。
电介质的热击穿是由介质内部的热不平衡过程所造成的。
热击穿的特点是:
击穿电压随环境温度的升高按指数规律降低;
击穿电压与散热条件有关,如介质厚度大,则散热困难,因此击穿电压并不随介质厚度成正比增加;
当电压频率增大时,击穿电压将下降;
击穿电压与电压作用时间有关。
8、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?
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。
9、局部放电是怎样产生的?
在电力系统中常用什么方法进行测量,为什么?
杂质存在导致电场分布不均匀,电压U达到一定值时,会首先在气泡或杂质中产生放电,既局部放电。
局部放电的检测方法:
1直接用局部放电检测仪进行测量,用专用的无晕电源设备。
②油色谱分析:
主要是检测绝缘油中乙炔气体的含量。
6、测试电容量较大的被试品的绝缘电阻时如何防止被试品反放电烧坏兆欧表?
为什么要对被试品充分放电?
测试电容量较大的被试品的绝缘电阻时一定要在停止摇动兆欧表之前,先解开被试品的接线。
电容量较大的被试品在测完接地电阻时,根据电容充放电的原理,往往会带上大量的电荷,所以必须对其充分放电。
7、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?
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。
8、输电线路遭受雷击发生跳闸需要满足的两个条件,并解释建弧率的概念。
输电线路遭受雷击发生跳闸需要满足两个条件。
首先是直击线路的雷电流超过线路的耐雷水平,线路绝缘将发生冲击闪络。
但是它的持续时间只有几十微秒,线路开关还来不及跳闸,因此必须满足第二个条件——冲击电弧转化为稳定的工频电弧,才能导致线路跳闸。
冲击闪络转化为稳定的工频电弧的概率,称为建弧率。
9、ZnO避雷器的主要优点。
与普通阀型避雷器相比,ZnO避雷器具有优越的保护性能。
(1)
无间隙。
在正常工作电压下,ZnO电阻片相当于一绝缘体,工作电压不会使ZnO电阻片烧坏,因此可以不用串联火花间隙。
无续流。
当电网中出现过电压时,通过避雷器的电流增大,ZnO电阻片上的残压受其良好的非线性特性控制;
当过电压作用结束后,ZnO电阻片又恢复绝缘体状态,续流仅为微安级,实际上可认为无续流。
(2)
电气设备所受过电压能量可以降低。
虽然在10kA雷电流下的残压值ZnO避雷器与SiC避雷器相同,但由于后者只在串联火花间隙放电后才有电流流过,而前者在整个过电压过程中都有电流流过,因此降低了作用在变电站电气设备上的过电压幅值。
(3)
通流容量大。
ZnO避雷器的通流能力,完全不受串联间隙被灼伤的制约,仅与阀片本身的通流能力有关。
(4)
易于制成直流避雷器。
因为直流续流不象工频续流一样存在自然零点,所以直流避雷器如用串联间隙就难以灭弧。
ZnO避雷器没有串联间隙,所以易于制成直流避雷器。
10.雷击有避雷线线路的3种情况是什么?
(1):
雷击杆塔;
(2)雷击避雷线;
(3)绕击导线。
11、改善电场分布方法有哪些?
(1)改进电极形状以改善电场分布;
(2)利用空间电荷改善电场分布;
(3)极不均匀电场中采用屏障改善电场分布。
12、论述液体介质的“气泡桥”击穿的过程?
当电极间或电极表面附有气泡时,由于交流电压下电场强度按介质的介电常数反比分配,气体的介电常数低,且气体的击穿场强低于油,总是气泡先发生游离。
这使得气泡的温度升高,游离进一步发展,游离产生的带电质点在外施交变电场的作用下反复撞击气泡两端,又使得油分解出气体,气泡变长,向两级发展延伸,容易形成沟通两极的气泡桥,最后研气泡桥发生击穿。
13、测量绝缘电阻和吸收比能有效的发现哪些绝缘缺陷?
不能发现哪些绝缘缺陷?
有效:
总体绝缘质量欠佳
绝缘受潮
两极间有穿透性的导电通道
绝缘表面污垢
不能发现:
绝缘局部缺陷
绝缘老化
14、并联式的局部放电测量电路比较串联式有什么优点?
允许被试品一端接地
对Cx值较大的被试品,可以避免较大的工频电容电流流过Zm
万一被试品被击穿,不会危机人身和测量系统,
五:
计算题
一幅值U0=1000kV的无限长直角波从一条波阻抗Z1=500Ω的架空线路经一串联电阻R=550Ω与一根波阻抗Z2=50Ω的电缆线路相连,如图所示。
试求:
(1)流入电缆的电压折射波与电流折射波;
(2)节点A处的电压反射波与电流反射波。
题1图
解:
电压入射波
根据彼得逊法则,画出等效电路图
节点B上的电压为
节点A上的电压为:
(2分)
(1)进入电缆的电压折射波与电流折射波为
(3分)
(2)节点A处的电压反射波与电流反射波为
已知某输电导线上方无避雷线,雷击点与导线的距离为50m,导线离地面的平均高度是10m,假设雷电流的幅值I=80kA。
(1)导线上的感应雷过电压最大值Ui;
(2)如果导线上有避雷线,且避雷线接地,则导线上的感应雷过电压是多少?
(已知耦合系数k0=0.5,,设避雷线平均高度10.8m)
(1)
(2)
已知某110kV变电站采用单进线运行,其线路绝缘强度U50%=700kV,导线波阻抗Z=400Ω,采用氧化锌避雷器,其5kA下的残压为Uc=281kV,求该避雷器的最大冲击电流幅值。
解
4、某油罐直径为10m
,高10米,现采用单根避雷针进行保护,避雷针距离油罐壁为5m,请问避雷针的高度应是多少?
根据题意可知:
hx=10m,
rx=10+5=15
m
求h=?
当hx≥h
时,有
rx=(h-
hx)p
15=(h-10)×
1
解得:
h=25m
因为h=25m时不满足hx≥h,所以应按hx<h算
rx=(1.5h-2hx)p
15=(1.5h-2hx)
×
h=23.3m
所以避雷针的高度至少应是23.3m.。
某变电所母线接线图如下,各路出线波阻抗Z=400Ω,现有一幅值U=
的无穷长直角波由其中一路出线侵入变电所,求变电所母线上电压幅值。
题2图
彼得逊等值电路如右图:
母线上电压
6:
某线路连接图如题3图,架空线路波阻抗Z1=500Ω,电缆线路波阻抗Z2=50Ω,在电缆首端接有R=100Ω的电阻,现有一幅值U=500kV的直角波从线路1传入,求
(1)侵入电缆Z2的电压波幅值;
(2)架空线路Z1中的反射电压与反射电流幅值;
(3)流过R的电流值;
,
折射:
反射:
(3)
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