高电压复习试题

1、1. 气体中带电质点的产生有哪几种方式？ 碰撞电离 （游离），光电离（游离），热电离 （游离）， 表面电离（游离） 。2. 气体中带电粒子的消失有哪几种形式 ?（1）带电粒子向电极定向运动并进入电极形成回路 电流， 从而减少了气体中的带电离子； （2） 带电粒子 的扩散； （3） 带电粒子的复合； （4） 吸附效应。3. 为什么碰撞电离主要由电子碰撞引起？ 因为电子的体积小， 其自由行程比离子大得多 , 在电 场中获得的动能多 ; 电子质量远小于原子或分子，当电 子动能不足以使中性质点电离时，电子遭到弹射而几乎 不损失其动能。4. 电子从电极表面逸出需要什么条件？可分为哪 几种形式？逸出需要一

2、定的能量，称为逸出功。获得能量的途 径有： a 正离子碰撞阴极； b 光电子发射； c 强场发射； d 热电子发射。5. 气体中负离子的产生对放电的发展起什么作 用，为什么？对放电的发展起抑制作用，因为负离子的形成使自 由电子数减少。6. 带电粒子的消失有哪几种方式？带电质点的扩散和复合。7. 什么是自持放电和非自持放电？ 自持放电是指仅依靠自身电场的作用而不需要外 界游离因素来维持的放电。必须借助外力因素才能维持 的放电称为非自持放电8. 什么是电子碰撞电离系数？若电子的平均自由行程为， 则在 1cm 长度内一个电 子的平均碰撞次数为 1/ ，如果能算出碰撞引起电离的 概率，即可求得碰撞电离

3、系数。9. 自持放电的条件是什么？（ 1）=1 或110. 简述汤逊理论和流注理论的主要内容和适用 范围。汤逊理论 ：汤逊理论认为电子碰撞电离是气体放电的 主要原因。二次电子主要来源于正离子碰撞阴极，而阴 极逸出电子。二次电子的出现是气体自持放电的必要条 件。二次电子能否接替起始电子的作用是气体放电的判 据。汤逊理论主要用于解释短气隙、低气压的气体放 电。 流注理论： 流注理论认为气体放电的必要条件是电 子崩达到某一程度后，电子崩产生的空间电荷使原有电 场发生畸变，大大加强崩头和崩尾处的电场。另一方面 气隙间正负电荷密度大，复合作用频繁，复合后的光子 在如此强的电场中很容易形成产生新的光电离的

4、辐射 源，二次电子主要来源于光电离。流注理论主要解释高 气压、长气隙的气体放电现象11. 什么是电场不均匀系数？间隙中最大场强 与平均场强 的比值。通常 f=1 为均匀电场， f<2 时为稍不均匀电场， f>4 时为极不均 匀电场。12. 什么是电晕放电 ?为什么电晕是一种局部放电 现象 ?电晕会产生哪些效应 ?（1）极不均匀电场中放电，间隙击穿前在高场强区 （曲率半径极小的电极表面附近）会出现蓝紫色的晕 光，称为电晕放电。 （ 2）在极不均匀电场中，由于电晕 放电时的起始电压小于气隙击穿电压，气隙总的来说仍 保持着绝缘状态，所以电晕放电是一种局部放电现象。 （3）a 具有声、光、

5、热等效应。 b 形成所谓的电风，引 起电极或导线的振动。 c 产生的高频脉冲电流造成对无 线电的干扰。 d 促使有机绝缘老化。13. 什么是极性效应 ?比较棒板气隙极性不同时 电晕起始电压和击穿电压的高低并简述其理由。 极性不同时，同间隙起晕电压和击穿电压各不同称 为极性效应；正极性棒 - 板间隙电晕起始电压比负极性 的略高；负极性棒 - 板间隙的击穿电压比正极性的高得 多。14. 比较空气间隙下 “棒- 棒电极”、“正棒 - 负板电 极”、“负棒 - 正板电极”、“板- 板电极”击穿电压。击穿电压： “负棒 - 正板电极” >“棒 - 棒电极” > “正棒 - 负板电极”15.

6、雷电冲击电压和操作冲击电压的标准波形是 什么？ （p30）16. 什么是 50%击穿电压？什么是冲击系数， 一般 取值范围在多少？（1）在气隙上加 N 次同一波形及峰值的冲击电压， 可能只有几次发生击穿，这时的击穿概率P=n/N，如果增大或减小外施电压的峰值，则击穿电压也随之增加或 减小，当击穿概率等于 50%时电压即称为气隙的 50%击 穿电压。 （ 2）同一间隙的 50%冲击击穿电压与稳态击穿 电压 之比，称为冲击系数。（ 3）均匀电场和稍不 均匀电场间隙的放电时延短，击穿的分散性小，冲击击 穿通常发生在波峰附近，所以这种情况下冲击系数接近 于 1, 。极不均匀电场间隙的放电时延长， 冲击

7、击穿常发 生在波尾部分，这种情况下冲击系数大于1。17. 什么叫伏秒特性，如何求取伏秒特性曲线。工程上用气隙击穿期间出现的冲击电压的最大值和 放电时间的关系来表征气隙在冲击电压下的击穿特性， 称为伏秒特性。击穿发生在波前或波峰时， U 与 t 均取 击穿时的值，击穿发生在波尾时， t 取击穿瞬间的时间 值，但 U 取冲击电压的峰值而不取击穿瞬间的电压值， 即 U 应取击穿过程中外施电压的最大值。连接各点，即 可画出伏 - 秒特性曲线。18. 伏秒特性对于选择电气设备的保护设备有何 实用意义 ?如用作过电压保护的设备 （ 避雷器或间隙 ），则要求 其伏秒特性尽可能平坦，并位于被保护设备的伏秒特性

8、 之下，且二者永不相交，只有这样保护设备才能做到保 护可靠，被保护设备才能免遭冲击过电压的侵害。 19.SF6 气体具有优良绝缘和灭弧性能的原因是什 么？优异的绝缘性能只有在比较均匀的电场中才能得到 充分的发挥，因此，在进行充 SF6气体的绝缘结构设计 时应尽可能设法避免极不均匀电场情况。 SF6 气体绝缘 结构的绝缘水平是由负极性电压决定的。 20.SF6气体在极不均匀电场中的击穿有何异常？（1）在极不均匀电场间隙中，随着气压的升高击穿 电压并不总是增大的； （2）在出现击穿驼峰的气压范围 内，雷电冲击击穿电压明显低于稳态击穿电压。21. 提高气隙击穿电压的措施有哪些？（1） 改善电场分布

9、（2） 采用绝缘屏障 （3） 采用高气压 （4） 采用高抗电强度气体 （5） 采用高真空。22. 什么叫沿面放电 ?为什么沿面放电电压总是低 于同样距离下纯空气间隙的击穿电压？（ 1）指电场中固体（或液体）与气体（或液体）等 不同介质分界面上所出现的放电现象。 （ 2）原因：沿着 固体绝缘介质表面的气体放电受电场形式、电压波形、 间距大小等因累的影响；固体表面高低不平及有毛刺、 杂质、水膜等污物，使介质表面电阻不等，影响电场分 布的均匀性；介质与电极接触处存在着气隙，气隙中的 气体在电场作用下首先放电。23. 什么是滑闪放电现象 ?提高套管沿面闪络电压 有哪些措施？（ 1）由绝缘表面气体热电离

10、引起的， 沿着绝缘表面 的不稳定的树枝状且没有贯穿两极的放电现象。 （ 2）措 施： a 减小比电容； b 减小绝缘的表面电阻。24. 绝缘子柱要提高沿面放电电压可采取什么措 施？（1）改进电极形状；（ 2）增加瓷套管表面电阻。25. 什么叫绝缘子污闪？防止绝缘子污闪有哪些 措施?（1）户外绝缘子在污秽状态下发生的沿面闪络称为 绝缘子的污闪。 （ 2）措施有： a 定期或不定期清扫； b 使用防污闪涂料或进行表面处理； c 加强绝缘和采用耐 污绝缘子； d 使用其他材质的绝缘子。26. 什么是等值覆盐密度？ 指与绝缘子表面单位面积上污秽物导电性相当的 等值盐量。27. 电介质在电场作用下主要发

11、生哪几种物理现 象?常用哪些参数表征其相应的性能？电介质的极化 （介电常数 ），电导（电导率 ）， 损耗（介质损耗角正切 ）和击穿（击穿场强 ）。28. 下列双层电介质串联在交流电压下时， 哪一种 电介质承受的场强较大？哪一 种较易击穿？（1） 固体电介质和薄层空气（2）纯纸和油层29. 电介质电导与金属电导的本质区别是什么 ?（1） 电介质导电的本质是离子导电，而金属导电的 本质是自由电子导电。电介质的导电能力很小，而金属 的导电能力很强；（2）电介质的电导率具有正的温度系数，即温度上 升，电导率增大，而金属的电导率随温度上升而减小；（3）电介质电导率的大小与所加电压的大小有关， 外加电压愈

12、高愈接近击穿强度时，电导率会急剧地增 大，而金属电导则与外加电压基本无关。30. 固体电介质的击穿大致有哪几种形式 ?其主要 特点是什么 ?（ 1）电击穿 固体介质中的电子在外电场作用下，发生 碰撞电离，使传导电子增多，最后导致击穿。 特点： 击 穿过程所需时间极短，击穿电压高，介质温度不高；击 穿电压与周围环境温度无关；击穿电压和电场分布形式 有关，电场均匀程度对击穿电压影响很大。（ 2）热击穿 介质长时间受电压的作用，由于泄漏电流 的存在，产生损耗，引起介质发热，温度升高，绝缘劣 化，最后造成击穿。 特点： 击穿时间长，具有负的温度 依存性；击穿电压直接与介质的散热条件和环境温度相 关；击

13、穿过程与电压作用的时间有关；与电源的频率以 及介质本身情况有关。（ 3）电化学击穿 运行中的绝缘长期受到电、 热、化学、 机械力等的作用，使其绝缘性能逐渐劣化，导致绝缘性 能变坏，引起击穿。31. 影响液体电介质击穿强度的主要因素是什 么？影响液体电介质击穿强度的外因主要是：温度、压 力、电场的均匀性、电场的作用时间和升压速度等。内 因是液体电介质内含有的水分、纤维素、气泡等。32. 画图说明交流局部放电的基本原理， 并推导真 实放电量和视在放电量之间的关系。 （p67）解试验的要尽量做分解试验。33. 说明油纸绝缘的交流击穿场强为何会远远低 于直流击穿场强。因为直流电压作用下油与纸的场强分配

14、比交流时合理。34. 均匀电场中双层介质中的电场强度分别为多少？ （p71）35. 工程应用中，介质的各耐热等级最高允许工作 温度分别为多少？O 级 90°C，A级 105°C，E级 120°C，B级 130°C， F 级 155°C，H级 180°C，C级180°C36. 测量绝缘电阻和泄漏电流能发现哪些缺陷？ 为什么泄漏电流试验比绝缘电阻试验更加灵敏 有效 ?37. 用兆欧表测量大容量试品的绝缘电阻时， 为什 么随加压时间的增加兆欧表的读数由小逐渐增 大并趋于一稳定值 ?什么叫做吸收比，用吸收比 怎样判断绝缘状况？38.

15、 绝缘干燥时和受潮后的吸收特性有什么不同 ?对不均匀试品的绝缘，如果绝缘状况良好， 则吸收现象明显， Ka值远大于 1；如果绝缘严重 受潮，由于 Ig 大增， Ia 迅速衰弱， Ka值接近于 1。39. 什么是测量 tan 的正接线和反接线 ?各适用 于何种场合 ?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，实验室一般采用

16、此方法测试材料及小设备。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，被测试品一端固定接地。桥体位于高压 侧，抗干扰能力和准确度都不如正接线。实际上，绝大 多数电气设备的金属外壳是直接放在接地底座上的，故 现场试验通常采用反接线试验方法。 41.介质损耗角正切 tan 主要适用于对什么绝 缘缺陷的判断 ?判断时应注意什么？判断的绝缘缺陷有 ： a 绝缘体受潮，绝缘老化； b 贯穿性缺陷； c 分布式缺陷； d 小型设备集中性缺陷。 判断时应注意 ：a 必须有良好的接地； b 反接线要注意 引线的悬空处理； c 被试品表面要擦拭干净； d 能做分40. 绝缘油的气相色谱

17、分析主要是分析那些气体， 能够判断什么故障？（1）主要分析分析各种烃类气体和 H2， CO,CO2等 气体，因为把这类气体称为故障特征气体。 （2）能判断 的故障有： a 变压器内部存在金属部分局部过热； b 固 体绝缘热分解； c 局部放电。41. 绝缘油的气相色谱分析的三比值法。取出 H2，CH4，C2H4，C2H6这五种气体含量，分别 算出 C2H2/C2H4,CH4/H2,C2H4/C2H6 这三对比值，再将 这三对比值按列表所列规则进行编码，在按表所列规则 来判断故障的性质。42什么是波速和波阻抗，如何计算？在无损均匀导线中， 某点的正反方向电压波与电流 波的比值是一个常数 Z，该常

18、数具有电阻的量纲，称为导线的波阻抗。 波在导线上的传播速度， 称为波速。42. 说明线路的冲击电晕对行波的影响。冲击电晕引起行波衰减与变形（使行波的波头拉 长）。43. 怎样改善变压器绕组在冲击电压作用下的初 始电压分布？44. 试分析中性点不接地星形接法的三相变压器 分别在一相、二相、三相同时进波时绕组上的电 压分布 ?（p142）45. 中性点不接地的三相星形绕组在一相进波、 两相进波和三相进波时 （ 入侵波幅值均为 Uo）中 性点的对地电压有多大 ?一相进波：稳态电压（ Uo/3）振荡电压（ 2Uo/3 ） 两相进波： 4Uo/3 三相进波： 2Uo46. 避雷器如何分类 ?对其有哪些基

19、本要求 ？ （1）避雷器的分类：保护间隙、管型避雷器、阀型 避雷器、 氧化锌避雷器； （ 2）避雷器的要求 :a 能将过电 压限制到电气设备绝缘能耐受的数值； b 应在过电压作 用结束之后，能迅速截断随后发生的工频续流以不致于 发生工频短路引起跳闸而影响正常供电； c 应具有一定 的通流容量以免发生热过度而造成瓷套爆裂。47. 试述普通阀型避雷器的工作原理及优点。48. 什么是波阻抗，和电阻有何不同？（ 1）在无损均匀导线中，某点的正反方向电压波与电流波的比值是一个常数Z，该常数具有电阻的量纲 ， 称为导线的波阻抗。 （ 2）波阻抗是 表示分布参数线路 （ 或绕组 ） 的参数，阻抗是表示集中参

20、数电路 （ 或元件 ） 的参数；阻抗与线路 （ 或绕组 ） 长度无关，而阻抗与长度 （ 如线路长度 ） 有关；波阻 抗不消耗能量， 而当 R 0时阻抗消耗能量； 波阻抗 有正负号，表不同方向的流动波，而电阻没有。49. 行波通过串联电感和并联电容时波形有何变 化，最大陡度分别为多少？50. 接地可以分为几类，分别是什么？1 ）工作接地，电力系统为了运行的需要，将电网 某一点接地，其目的是为了稳定对地电位与继电保护的 需要。2 ）保护接地，为了保护人身安全，防止因电气设 备绝缘劣化，外壳可能带电而危及工作人员安全（ 0.5 分）。3 ）防雷接地，导泄雷电流，以消除过电压对设备 的危害。4）静电接

21、地，在可燃物场所的金属物体，为防止 蓄有静电后爆发火花，引起火灾，因此要对这些金属物 体接地。51. 什么是雷暴日、 雷暴小时、 地面落雷密度、 耐 雷水平、雷击跳闸率、 建弧率、绕击率、击杆率?雷暴日： 指某地区一年四季中有雷电放电的天数， 一天中只要听到一次及以上雷声就是一个雷暴日。 雷暴 小时： 一小时中只要听到一次及以上雷声就是一个雷暴 小时 。落雷密度 是每雷暴日中每平方公里地面内落雷的 次数。 耐雷水平： 雷击时线路绝缘不发生闪络的最大雷 电流幅值。 雷击跳闸率 ：指每 100KM线路每年由雷击引 起的跳闸次数。 建弧率 : 冲击闪络转化为稳定的工频电 弧的概率。 绕击率： 一次雷

22、击线路中出现绕击的概率。 击杆率： 雷击塔顶的次数和雷击线路的总次数之比。52. 输电线路雷击跳闸率的计算步骤。 （p171）53. 分析变电所中避雷器的保护作用。避雷器可以防止沿输电线侵入变电所的雷电冲击波，称为侵入波保护，避雷器动作后，可将来波的幅值 加以限制。54.110kv 变电所有 1km进线保护段， 算得入侵波 的空间陡度' 1.5kv/m ，变电所中变压器与 避雷器之间的距离为 50m，避雷器的残压 UR 260kV，变压器的雷电冲击耐受电压为 480kV。问 避雷器能否保护变压器？ 解：55. 变电所进线段陡度如何计算， 如何根据最大允 许陡度来确定进线段长度？（ p1

23、81）56. 变电所的典型进线保护接线。对全线无避雷线的 35 11OkV 架空线路，应在变电 所 12km 的线路上架设避雷线，此段线路称进线段。 对全线有避雷线的架空线路，将距变电所2km 长的一段线路叫做进线段。在上述两种情况下，进线段的耐雷水 平要达到有关规程规定值，以减少反击；同时保护角不 超过 20°，以减少这段线路的绕击。57. 内部过电压的分类。（1）暂时过电压： a工频电压升高； b 谐振过电压； （ 2）操作过电压： a 切断空载线路过电压； b 空载线路 合闸过电压； c 切除空载变压器过电压； d 断续电弧 接地过电压。58. 工频电压升高的原因。 工频过电压

24、也称工频电压升高， 因为此类过电压表现 为工频电压下的幅值升高。引起工频电压升高的原因 有：空载线路的电容效应、不对称短路和突然甩负荷。59. 工频电压升高的限制措施。（ 1）利用并联电抗器补偿空载线路的电容效应； （ 2） 利用静止补偿装置（ SVC）限制工频过电压； （ 3）利用 良导体地线降低输电线路的零序阻抗。60. 铁磁谐振过电压的原理及限制措施。（2）限制措施： a 改善电磁式电压互感器的励磁特 性，或改用电容式电压互感器； b 在电压互感器开口三 角绕组中接入阻尼电阻； c有些情况下， 在 10kv 及以下 的母线上装设一组三相对地电容器； d 特殊情况下，可 将系统中性点临时经

25、电阻接地或直接接地。61. 中性点不接地系统电弧接地过电压的原理、 过 电压幅值及限制措施。（1）接地电容电流出现电弧时燃时灭不稳定状态， 引起电网运行状态的瞬时变化，导致电磁能量的强烈振 荡，并在健全相和故障相上产生过电压，这就是间歇性 电弧接地过电压； （ 2）过电压幅值为 Umax=2Us-Uo；（ 3） 限制措施： a 中性点直接接地（ 110kv 及以上）； b 中性 点经消弧线圈接地（ 35kv 及以下）。62. 消弧线圈的补偿度及欠补偿、 过补偿、全补偿。（1）电感电流补偿电容电流的百分数称为消弧线圈 的补偿度，用 Kr 表示。（ 2）消弧线圈的电感电流小于 线路的电容电流， 故

26、障点有一容性残流， 称此为欠补偿；UT UR 2 'l偿。260 2 1.5 50 410kV U j 480kVj63. 正常合闸和重合闸空载线路的过电压倍数及, 能够保护。限制措施。（3）电感电流大于电容电流，故障点流过感性残流， 称此为过补偿； （ 4）电感电流与电容电流相互抵消，消 弧线圈与三相并联电容处于并联谐振状态，称此为全补( 1)正常合闸空载线路的过电压倍数为2，重合闸空载线路的过电压倍数为 3；( 2)限制措施： a 降低工 频电压升高； b 断路器装设并联电阻； c 控制合闸相位； d 消除线路上的残余电荷； e 装设避雷器。64. 合闸和切除空载线路时断路器主辅触

27、头的动 作顺序。65. 切除空载线路过电压原理、 过电压倍数及限制 措施。原理：空载线路分闸过电压是由于断路器分闸后触头 间发生电弧重燃而引起的，所以断路器灭弧性能好，重 燃次数少或基本不重燃，分闸过电压就较低。过电压倍 数为 3。 限制措施： 在断路器上并联高值分闸电阻和装 设避雷器。66. 切除空载变压器过电压的原理。切除空载变压器过电压是由于断路器分闸时发生空 载电流的突然“截断” ( 从某一数值突然降至零 ) ，所以 断路器灭弧性能好，空载电流“截断”值大，截断电流 对应的磁场能量大，截流后转变成电场能量也大，切除 空载变压器过电压就高。极间施加 U 300kV 工频电压。若在极间放置

28、一个屏障， 其厚度 d2分别为 3mm和 10mm，试分别求油中的电场强度比没有屏障时提高多少倍?( 设油的 r1 2，屏障的解：无屏障时，油中的电场强度为充油的均匀电扬间隙如图所示，间隙距离为d 30mm，r2 4)E10300 1 100kV/cm d1 30 10 1(1)当 d2=3mm时，油中的电场强度为：E1U 105kV/cm d1 d2 )2E11.05E10(2) 当 d2=10mm时，油中的电场强度为：E1U 120kV/cm 1(d1 d2 )12E11.20E10tg 试验时测得其等 变压 求?67. 某台电力变压器需进行 72KV的工频耐压试验， 值电容 Cx=4200pF。现有数台容量不同的 100/0.4(kV) 的工频试验 器，应选择一台额定容量为多少的试验变压器才能满足试验的要 解：被试品的电容电流Ic= cU=0.095(A) 0.1(A) 则变压器的额定电流应不小于 0.1 (A) 变压器高压方额定电压为 100kV 因此变压器的容量应不小于 S=100×0.1=10(kVA)( 若变压器的容量仅根据试验电压和试品电容来选择，即1000s 2 fcxU 2 314 0.0042 722 6.8kVA 100068. 某冲击电压发生器的等效电路如图所示。已知C1为