过电压试题.docx

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过电压试题

一、填空题

1、题目：

要想防止切空线过电压，最根本的措施是__________。

答案：

改良断路器的灭弧性能。

2、题目：

将电压大小为U的电源投至具有残压U0的空载线路时，合闸后线路振荡电压的最大幅值可达_________。

答案：

2U-U0

3、题目：

线路侧装有电磁式电压互感器时，由于其具有__________的功能，从而降低了空载线路重合闸过电压？

答案：

降低线路残余电压

4、题目：

对于防雷接地，由于雷电流的幅值较大提高了土壤中的电场强度，假设此电场强度超过土壤击穿场强时，在接地体周围的土壤发生局部火花放电，使土壤导电性_____，接地电阻_____。

这种效应称为_______。

答案：

增大，减小，火花效应。

5、题目：

雷电放电的3个阶段中，电流最大的阶段是________。

答案：

主放电阶段。

6、题目：

空载的变压器在正常运行时表现为一。

答案：

激磁电感

7、题目：

影响切空载变压器过电压的影响因素有_________和_________。

答案：

断路器性能；变压器的参数

8、题目：

在中性点不接地系统中限制电弧接地过电压的有效措施是________。

答案：

中性点经消弧线圈接地

9、题目：

绝缘配合的核心问题是确定各种电气设备的__________。

答案：

绝缘水平

10、题目：

对220kV及以下电压等级的电气设备，往往用________代替雷电冲击与操作冲击耐压试验。

答案：

1min工频耐压试验

11、题目：

绝缘配合的主要方法有、和。

答案：

惯用法；统计法；简化统计法

12、题目：

下行的负极性雷通常可分为3个主要阶段：

______、______、______。

答案：

先导；主放电；余光

13、题目：

对于220kV及以下系统，系统绝缘水平一般可以承受操作过电压冲击，但超高压系统的操作过电压较高，设计时要作________。

答案：

操作过电压校验

14、题目：

对于空载线路，通过断路器的电流基本上是______，一般只有几十到几百安培，比高压系统的短路电流小得多。

答案：

电容电流

15、题目：

电气设备包括电机、变压器、电抗器等，这些设备的绝缘可分为______和______两部分。

答案：

外绝缘、内绝缘

16、题目：

雷直击于有避雷线的线路的情况可分为三种，即_______、_______、______。

答案：

雷击杆塔塔顶、雷击避雷线档距中央、雷绕过避雷线击于导线〔绕击〕。

17、题目：

雷电冲击波作用下，单相变压器绕组起始电位分布使绕组首端绝缘上承受的电压最高，从起始电位分布到稳态分布的过渡过程中绕组绝缘上就可能承受较高的电压。

答案：

纵；主

18、题目：

确定220kV及以下变电站电气设备绝缘水平时主要考虑过电压水平，这与避雷器的密切相关，而确定超高压电网变电站电气设备绝缘水平时就主要考虑____过电压水平。

答案：

雷电；残压；内部〔操作〕

19、题目：

变电站采用进线段保护可以限制_______和限制_________。

答案：

流经避雷器的雷电流、限制侵入波的陡度。

20、题目：

在超高压系统中，绝缘子串很长，通过安装______可以改善电压分布，提高闪络电压。

答案：

均压环

21、题目：

直配电机的防雷保护包括______、________、________。

答案：

主绝缘、匝间绝缘、中性点绝缘。

22、题目：

常用的避雷器有_______，________，________，__________等。

答案：

保护间隙，管型避雷器，阀型避雷器，氧化锌避雷器

23、题目：

阀型避雷器的基本元件为_______和_______。

答案：

非线性电阻〔阀片〕，间隙

24、题目：

管型避雷器实质是一个能_______的保护间隙。

答案：

自动灭弧

25、题目：

波在旋转电机绕组中传播的过程中，作用在匝间绝缘上的电压与进波陡度成。

答案：

正比

26、题目：

Z1、Z2两不同波阻抗的长线相连于A点，行波在A点将发生折射与反射，反射系数的β取值范围为______。

答案：

27、题目：

波在线路上传播，当末端开路时，波传到线路末端后，末端电流______，电压______。

答案：

电流为0；电压增大一倍

28、题目：

行波经过串联电感能波的陡度，电感愈大，陡度就愈。

答案：

降低；降低

29、题目：

发电机绕组可看成分布参数线路，由于波阻抗较大，用串联电感降低入侵波陡度要用较大的电感，一般用_______的方法解决。

答案：

并联电容

30、题目：

假设ｎ根平行导线，各导线的自波阻抗及互波阻抗分别是ＺＳ和Ｚｍ，等值波阻抗为。

答案：

31、题目：

当线路由雷击或操作引起过电压波时，只要超过线路电晕起始电压，导线外表会出现空气电离，形成______。

答案：

电晕放电

32、题目：

两根导线靠得越近，导线间得耦合系数就越。

答案：

大

33、题目：

在t=0时刻电源突然合闸，则在t=0+时，应对变压器绕组端绝缘应采取保护措施。

答案：

首

34、题目：

三相变压器中，对于中性点不接地的星形绕组，当单相进波U0时中性点最大电压为。

答案：

2U0/3

35、题目：

对于三相变压器中性点不接地的星形绕组，当两相同时进波，波幅都是＋Ｕ０，中性点最大电压为。

答案：

4U0/3

36、题目：

电气设备的接地，按其目的的不同可以分为，，和。

答案：

保护接地；工作接地；防雷接地

37、题目：

实际输电线路，一般由多根平行架设的导线组成，各导线之间有________，电磁过程较复杂，故通常先从单导线着手研究输电线路波过程。

答案：

电磁耦合

38、题目：

______使输电线路上行波衰减和变形，在变电站的雷电波入侵保护中，设置进线保护段是一个重要措施。

答案：

冲击电晕。

39、题目：

把入侵波陡度限制在ｋＶ／μｓ以下，就能保护旋转电机绕组匝间绝缘不被击穿。

答案：

5

二、选择题

1、题目：

以下属于操作过电压的是______。

A、工频电压升高

B、电弧接地过电压

C、变电所侵入波过电压

D、铁磁谐振过电压

答案：

B

2、题目：

以下几种方法中在抑制切空载线路过电压时相对最为有效的是〔〕。

A、采用多油断路器

B、采用中性点绝缘系统

C、采用六氟化硫断路器

D、中性点经消弧线圈接地

答案：

C

3、题目：

电力工程中电气设备最常见的耐压试验是耐压试验。

A、直流

B、工频交流

C、雷电冲击

D、操作冲击

答案：

B

4、题目：

雷直击110kV架空输电线路导线时的耐雷水平大约是。

A、3.5kV

B、3.5kA

C、7kV

D、7kA

答案：

D

5、题目：

变电站中变压器到避雷器的最大允许电气距离与。

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

答案：

D

6、题目：

不带高压并联电抗器的空载长线路沿线工频电压的分布按。

A、直线规律

B、余弦规律

C、正弦规律

D、指数规律

答案：

B

7、题目：

地面落雷密度的单位是〔〕。

A、次/平方公里·雷电日

B、平方公里/次·雷电日

C、雷电日/次·平方公里

D、平方米/次·雷电日

试题难度：

3

答案：

A

8、题目：

在我国，对35-220kV的阀型避雷器以〔〕作为设计依据，此类电网的电气设备的绝缘水平也以避雷器〔〕的残压作为绝缘配合的依据。

A、5kA5kA

B、10kA5kA

C、10kA10kA

D、5kA10kA

答案：

A

9、题目：

在我国，对330kV的电网，电气设备的绝缘水平以避雷器〔〕的残压作为绝缘配合的依据。

A、5kA

B、8kA

C、10kA

D、20kA

答案：

C

10、题目：

耐雷水平是指雷击线路时线路绝缘不发生冲击闪络的〔〕

A、最大雷电流幅值

B、最大电压幅值

C、雷电流平均值

D、雷电压平均值

答案：

A

11、题目：

耐雷水平的单位是〔〕

A、kA

B、A

C、kV

D、V

答案：

A

12、题目：

对于一般高度的杆塔，降低杆塔接地电阻时提高线路耐雷水平防止〔〕的有效措施。

A、还击

B、绕击

C、直击

D、塔顶电位下降

答案：

A

13题目：

对于雷电活动强烈，接地电阻又难以降低的地区中的10-35kV电网，可以考虑采用________或者_________的运行方式，作为线路的防雷手段。

答案：

中性点不接地，经消弧线圈接地

14、题目：

变电站进线段保护是指在距离变电站________的一段线路上加强防雷保护措施。

答案：

1-2km

15、题目：

电力系统中出现的内部过电压基本可以分为________和_______两大类。

答案：

稳态过电压，操作过电压

16、题目：

电力系统中出现的稳态过电压基本可以分为_________和_______两大类。

答案：

工频电压升高，谐振过电压

17、题目：

产生切除空载线路过电压的根本原因是〔〕？

A、电弧重燃

B、绝缘子发生闪络

C、杆塔接地电阻过大

D、杆塔接地电阻过小

答案：

A

18、题目：

过电压波在架空输电线路上的传播速度近似为_______。

答案：

光速

19、题目：

在分布参数模型中，一般单导线架空线路波阻抗大约有多大〔〕？

A、500欧

B、300欧

C、10欧

D、1欧

答案：

A

20、题目：

在分布参数模型中，一般分裂导线架空线路波阻抗大约有多大〔〕？

A、500欧

B、300欧

C、10欧

D、1欧

答案：

B

21、题目：

冲击电晕使行波能量损耗，线路的波阻抗〔〕，导线的耦合系数〔〕。

A、减少，增大

B、减小，减小

C、增大，减小

D、增大，增大

答案：

A

三、简答题

1、题目：

什么叫做操作过电压？

答案：

电力系统是由电源、电阻、电感、电容等元件组成的复杂系统，当开关操作，或事故状态引起系统拓扑结构发生改变时，各储能元件的能量重新分配并发生振荡，在设备上将会产生数倍于电源电压的过渡过程的过电压，称为操作过电压。

2、题目：

简述电力系统中操作过电压的种类。

答案：

〔1〕空载线路合闸过电压：

包括正常空载线路合闸过电压和重合闸过电压；

〔2〕切除空载线路过电压；

〔3〕切除空载变压器过电压；

〔4〕电弧接地过电压。

3、题目：

在不同电压等级中起主导作用的操作过电压类型？

答案：

〔一〕6～10kV，35～60kV：

电弧接地过电压；

〔二〕110～220kV：

切空载变压器，切除空载线路过电压；

〔三〕330～500kV：

合空载线路过电压。

4、题目：

试说明电力系统中影响切空载线路过电压的因素有哪些？

答案：

〔一〕断路器的灭弧性能；

〔二〕线路泄漏损耗；

〔三〕中性点运行方式；

〔四〕系统参数。

5、题目：

试说明电力系统中限制切空载线路过电压的措施有哪些？

答案：

〔一〕提高断路器的灭弧性能，减少或防止电弧重燃；

〔二〕在断路器中加装并联分闸电阻；

〔三〕装设避雷器。

6、题目：

为什么说自动重合闸过电压是合闸过电压中最严重的一种？

答案：

正常合闸的情况，空载线路上没有残余电荷，初始电压Uc（0）=0。

如果是自动重合闸的情况，那么条件将更为不利，主要原因在于这时线路上有一定残余电荷和初始电压，重合闸时振荡将更加激烈。

7、题目：

影响合闸过电压产生的主要因素？

答案：

〔1〕合闸相位；如果合闸不是在电源电压接近幅值时发生，出现的合闸过电压自然就较低了。

〔2〕线路残余电压的大小与极性。

〔3〕线路损耗。

线路损耗能减弱振荡，从而降低过电压。

8、题目：

采用带并联电阻的断路器时，并联电阻主要起什么作用，可有效降低空载线路合闸过电压？

答案：

并联电阻起到了阻尼振荡以及降低了振荡过程中初始值与稳态值之间的差值的作用。

9、题目：

限制合闸过电压的措施有哪些？

答案：

〔一〕在断路器中加装并联合闸电阻；

〔二〕采用同步合闸；

〔三〕消除和削弱线路残余电压〔电磁式电压互感器〕。

10、题目：

什么叫做截流？

答案：

流过电感的电流在到达自然零点前被断路器强行切断，称为强制熄弧，使得储存在电感中的磁场能量被强迫转化为电场能，导致电压的升高。

11、题目：

为什么说切空载变压器容易发生截流现象？

答案：

切断100A以上的交流电流时，电弧通常都是在工频电流自然过零时熄灭的；但当被切断的电流较小时〔空载变压器的激磁电流很小，一般只是额定电流的0.5％～4％，约数安到数十安〕，电弧提前熄灭，亦即电流会在过零之前就被强行切断。

12、题目：

断路器的性能和变压器的参数是怎么影响切空变压器的？

答案：

切断小电流电弧时，性能差的断路器，由于切断电流能力不强，切除空载变压器时过电压较低；而切除小电流电弧时性能好的断路器，由于切流能力强，切除空载变压器过电压较高。

另外，当断路器的灭弧能力差时，切流后在断路器触头间容易引起电弧重燃，而这种电弧重燃与切空线相反，使变压器侧的电容中电场能量向电源释放，从而降低了过电压。

使用相同断路器，即使是在相同的截流能力下，当变压器的电容越大和电感越小时，过电压会降低。

13、题目：

消弧线圈对限制电弧接地过电压的作用是什么？

答案：

消弧线圈是通过其电感电流补偿线路容性电流，减小接地电流，使接地电弧很快熄灭，且不易重燃，从而限制了间歇电弧接地过电压。

14、题目：

电弧接地过电压的发展过程和幅值大小都与什么有关？

答案：

电弧过电压的发展过程和幅值大小都与熄弧的时间有关，存在两种熄弧时间：

〔1〕电弧在过渡过程中的高频振荡电流过零时即可熄灭

〔2〕电弧要等到工频电流过零时才能熄灭

15、题目：

什么叫做电气设备的绝缘水平？

答案：

设备绝缘能耐受的试验电压值〔耐受电压〕，在此电压下，绝缘不发生闪络、击穿或其它损坏现象的电压。

16、题目：

确定电气设备的绝缘水平有哪些类型的试验？

答案：

1、短时〔1分钟〕工频耐压试验

2、长时间工频耐压试验

3、操作冲击耐压试验

4、雷电冲击耐压试验

17、题目：

什么叫做绝缘配合？

答案：

综合考虑电气设备在电力系统可能承受的各种电压〔工作电压和过电压〕、保护装置的特性和设备绝缘对各种电压的耐受特性，合理地确定设备必要的绝缘水平，以使设备的造价、维修费用和设备绝缘故障引起的事故损失，这三方面综合费用最小，从而在经济上和安全运行上到达总体效益最高的目的。

18、题目：

保护设备与被保护设备的伏秒特性应如何配合？

为什么？

答案：

保护设备的伏秒特性应始终低于被保护设备的伏秒特性。

这样，当有一过电压作用于两设备时，总是保护设备先击穿，进而限制了过电压幅值，保护了被保护设备。

19题目：

在切除空载线路时，如何判断电弧是否能够重燃？

答案：

电弧重燃的根本原因是断口间的电压大，电场强度大，导致了断口间的空气被击穿，形成导电通路，在切除空载线路时，如果断路器触头之间的绝缘强度恢复速度大于恢复电压上升的速度，触头间的电弧就不会重燃，如果断路器触头之间的绝缘强度恢复速度小于恢复电压上升的速度，触头间的电弧就有可能发生重燃。

20、题目：

如何划分分布参数电路模型和集中参数电路模型？

答案：

集中参数电路模型线路上各处的电压〔电流〕在同一时刻相等，而分布参数电路模型线路上各处的电压〔电流〕在同一时刻可能不相等，其电压和电流既是时间的函数、又是空间的函数。

21、题目：

冲击电晕对波过程有什么影响？

答案：

〔1〕使导线和相邻平行导线间的耦合系数k增大〔10-15〕%。

〔2〕使导线波阻抗z降低20-30％。

〔3〕使波在传播中幅值衰减、波形畸变。

22、题目：

ZnO避雷器的主要优点有哪些？

答案：

ZnO避雷器的主要优点有无间隙、无续流、电气设备所受过电压可以降低、通流容量大、ZnO避雷器特别适用干直流保护和SF6电器保护等优点。

23、题目：

使用彼得逊法则有什么优势？

答案：

彼德逊法则把分布参数电路问题，变成集中参数等值电路问题，把微分方程问题变成代数方程问题，简化了计算。

四、问答题：

1、题目：

为什么在断路器的主触头上并联电阻有利于限制切除空载长线时的过电压？

答案：

使用带并联电阻的断路器〔如图〕是一个有效的措施，这种断路器有两个触头，主触头

并联一个电阻R，

是辅助触头，断路器的动作分两步进行。

分闸时先断开主触头

，使R串联在回路之中阻尼了振荡的发生，消耗电容电荷的能量，使电弧不易发生重燃；再经过1.5~2个工频周波，辅助触头

断开，因R消耗了部分能量，线路残余电压较低，

上电弧不易发生重燃，即使

中的电弧发生重燃，因R的阻尼作用，过电压显著降低。

2、题目：

为什么在断路器的主触头上并联电阻有利于限制空载线路合闸过电压？

答案：

如下图，带并联电阻的断路器合闸时，辅助触头K2先闭合，电阻R接入电路中，阻尼了高频振荡，R愈大阻尼作用愈强，这个阶段过电压降低。

经过1.5~2个工频周期，主触头K1再闭合，把合闸电阻R短接，完成了合闸过程。

由于合闸的第一阶段，阻尼电阻R的作用，使线路电压较低，主触头合闸时触头之间电压也较低，主触头合闸产生的振荡过程较弱，合闸过电压也就较低。

R两端的电压愈低，产生的过电压就愈低，并联电阻R愈小，过电压也愈低。

3、题目：

如何限制切空载变压器的过电压？

答案：

〔一〕在断路器的变压器侧加装阀式避雷器。

〔二〕在断路器的主触头上并联一线性或非线性电阻。

4、题目：

影响电弧接地过电压的因素有哪些？

答案：

〔一〕电弧熄灭与重燃时的相位；

〔二〕系统的相关参数〔相间电容、线路损耗〕；

〔三〕中性点接地方式。

5、题目：

切除空载线路和切除空载变压器时为什么能产生过电压？

答案：

切空线操作是常见的一种操作，如检修线路。

断路器触头别离后，电弧熄灭，但触头间恢复电压上升速度超过了介质强度的恢复速度，电弧就可能发生重燃，在线路上出现过电压。

切除空载变压器时流过电感的电流在到达自然零点前被断路器强行切断，称为强制熄弧，使得储存在电感中的磁场能量被强迫转化为电场能，导致电压的升高。

6题目：

波阻抗Z和集中参数电阻R有相同点和不同点。

答案：

相同点：

都是反映电压与电流之比。

量纲相同都为Ω。

不同点：

R：

电压u为R两端的电压，电流i为流过R的电流。

Z：

电压u为导线对地电压，电流i为同方向导线电流。

R：

耗能；

Z：

不耗能将电场能量储存在导线周围的介质里。

R：

常常与导线长度l有关。

Z：

只与L0和C0有关，与导线长度无关。

7、题目：

行波发生折反射的原因是什么？

答案：

在电力系统中常会遇到两条不同波阻抗的线路连接在一起的情况，如从架空输电线路到电缆或者相反，当行波传播到连接点时，如下列图所示，在节点Ａ的前后都必须保持单位长度导线的电场能量和磁场能量总和相等的规律，故必然要发生电磁场能量的重新分配过程，也就是说在节点Ａ上将要发生行波的折射和反射。

五、名字解释：

1、题目：

电弧接地过电压

答案：

在中性点绝缘的电网中发生单相接地时，将会引起健全相得电压升高到线电压。

如果单相接地为不稳定的电弧接地，即接地点的电弧间歇性地熄灭和重燃，则在电网健全相和故障相上将会产生很高的过电压，一般把这种过电压称为电弧接地过电压。

2、题目：

地面落雷密度

答案：

：

一个雷电日每km2的地面上落雷的次数〔次/雷电日·km2〕

3、题目：

内部过电压倍数

答案：

内部过电压倍数：

内部过电压幅值与最大运行相电压幅值之比。

4、题目：

跨步电压

答案：

人的两脚着地点之间的电位差称为跨步电压。

（取跨距为0.8m）

六、计算题：

1、题目：

如图，容量为无穷大幅值为E的直流电源t=0时刻合闸于波阻抗为Z、长度为l、传播时间为τ末端开路的架空输电线路，应用等值波法求解：

（1）t=τ-及t=τ+时刻线路末端3点的电压；

（2）t=2、5τ-及t=2、5τ+时刻线路中点2点的电压。

答案：

解：

分布参数线路上的电压为前行电压波和反行电压波的叠加，即：

u（x,t）=uq（x,t）+uf（x,t）

〔1〕线路末端开路，相当于末端接有一波阻抗为∞的线路，故3点处电压反射系数βu=1。

uq=E，uf=βuuq=E

t=τ-时，uq尚未到达3点，故u3=0；

t=τ+时，uq到达3点并发生正的全反射u3=uq+uf=2E；

〔2〕1点为电源电压为E，且电源容量无穷大，故t=τ时3点的反行波到达1点后发生负的全反射；2点在线路中央，故在t=2、5τ时1点的反行波到达2点。

βu′=-1，uf′=βu′uf=-E

t=2、5τ-时，3点的反行波已经经过2点，而1点的反行波尚未到达2点，2点电压u2=uq+uf=2E；

t=2、5τ+时，3点的反行波已经经过2点，且1点的反行波也已经过2点，2点电压u2=uq+uf+uf′=E。

2、题目：

一幅值为100kV的直角波沿波阻抗为50欧的电缆线路侵入发电机绕组〔波

阻抗为800欧〕。

绕组每匝长度为３ｍ，匝间绝缘允许承受的电压为900V，绕组中波的传播速度为6×107m/s，求用电感来保护匝间绝缘时所需的电感值。

答案：

根据匝间允许承受的电压及匝长可计算得电机允许承受的侵入波最大陡度为：

但这是空间波的陡度，如果为了应用前面讲过的计算公式，还必须把它变成时间波的陡度。

用串联电感来保护，所需的电感值为

3、题目：

有双避雷线的三相输电线路。

如下图。

雷击杆塔时波同时作用于两根避雷线，已知Ｚ１１＝Ｚ２２，Ｚ１２，求避雷线的等值波阻抗。

答案：

由

得：

边界条件：

A点处导线1、2并联，则：

由z11=z22，等值波阻抗

4、题目：

对称三相线路，电压波沿三相线同时入侵，如下图。

求对入侵波的三相线等值波阻抗。

答案：

在三相线检修时，一端三相线短路，但未接地，当发生雷击时，会出现这种情况。

在只有正向行波时，可列出方程组。

由于线路参数对称，有：

方程组可简化为：

三相线同时进波的等值波阻抗为

的1/3，则等值波阻抗：

5、题目：

当导线１有电压波ｕ1传播时，导线２两端绝缘，如下图。

求导线１，２之间的耦合系数。

答案：

波在一根导线上传播时在与其平行的导线上会感应出耦合波，可列出多相线行波方程：

边界条件：

i2=0

可得：

则耦合系数：

6、题目：

有双避雷线的三相输电线路，１、２是避雷线；３、４、５是输电线〔避雷线通过铁塔接地〕。

如下图。

雷击杆塔时波同时作用于两根避雷线，已知Ｚ１１＝Ｚ２２，Ｚ１２，Ｚ１3，Ｚ２3，求当雷击塔顶时求避雷线对边相导线的耦合系数。

答案：

可列出多相线行波方程：

上式中，

因此避雷线对导线３的耦合系数是：

式中Ｋ１３、Ｋ２３、Ｋ１２分别是导线１、３，导线２、３，导线１、２之间的耦合系数。