2022高电压习题有答案版学生复习

高电压技术习题集

分章节

院（系）

班级

学生姓名

学生学号

指导教师

课程名称

第一篇

绪论

1、电介质按物理状态分气体绝缘、固体绝缘、液体绝缘、组合绝缘。

2、电介质按耐热等级分：0、A、E、B、F、H、C七级绝缘。

3、电介质的极化性能用介电常数表征。。

4、工程上常用介质损失角正切来判断绝缘介质的品质情况。

5、高电压技术研究的对象是绝缘和过电压

6、特高压交流是指^kV以上，直流特高压

±800kVo

名词解释

1、电介质：是指通常条件下导电性能极差的物质,

2、介电常数：表征电介质在电场作用下极化程度的物理量

3、电导：表征物体传输电流能力的物理量

4、电介质的等效电路

<a)在介质上施加直流电Hi；(b)也流电压下流过介质的电流:(c)介质的等值电谿

5、何为绝缘电阻,泄露电流,绝缘电阻和电导关系如何?绝缘电阻

通常由哪两部分并联构成？

6、绝缘电阻，泄露电流：在直流电压作用下，经过一定时间，当

极化过程结束后，流过介质的电流为泄露电流，与其对应的电阻

为绝缘电阻

7、交流电压下引起电介质损耗的原因是什么?何为电介质损失角

正切?它是衡量介质哪方面性能的物理量?作为绝缘介质,损失交

正切大些好,还是小些好？

电介质的损耗：电场中的绝缘介质由极化、电导等所引起的损耗。

8.高电压下研究典型现象有哪些？

答：电介质的电气强度；电气的绝缘与实验；过电压保护与绝缘

配合。

1章气体的绝缘特性与介质的电气强度

1、带电离子的产生主要有碰撞电离、光电离、热电离、表面电离等

方式。

2、气体中带电粒子的消失主要有中和、扩散、复合等方式。

3、气体放电现象包括击穿和闪络两种现象。、

4空气间隙放电电压的影响因素如下：电场情况电压形式大气条件

5雷电能对地面设备造成危害的主要是云地闪，按雷电发展的方向

可分为：下行雷上行雷

6下行负极性雷通常可分为3个主要阶段：先导过程主放电过程

余光放电过程

7、绝缘子的污闪是一个复杂的过程，通常可分为积污、受潮、干区

形成、局部电弧的出现和发展四个阶段。

8、常见的气体放电主要包括辉光放电、火花放电、电弧

放电、电晕放电、刷状放电。

9、世界上应用最广的划分污秽等级的方法是等值盐密法。

10、遣囚放电是具有强垂直分量绝缘结构所特有的放电形式；

11、电负性是一个无量纲的数,其值越大君明原子在分子中吸引电子

的能力越大物SF6气体具有很强的o

12、均匀电场中，气体间隙的击穿主要由电壬的碰撞游离和正离子撞

击阴极表面造成的表面游离所引起。

13、均匀电场中，当d在1〜10cm范围内时，击穿强度Ed（用电压

峰值表示）约等于30kV/cm

14、稍不均匀电场中击穿电压与电场的均匀程度f关系很大，电

场越均匀，同样间隙距离下击穿电压越—。

15、在电气设备上，为使结构紧凑，应尽量避免棒-板

间隙。

16、在冲击性质的电压作用下，击穿是电压和时间两个因素共同作用

要U>U0,T>tl同时满足

17、在放电距离相同时，沿面闪络电压低王纯气隙的击穿电压。工程

中的事故往往由沿面闪络造成,因此有必要研究沿面放电特性。

18、汤逊理论认为碰撞游离和表面游离是形成自持放电的主要因素:

流注理论认为碰撞游离和光游离是造成气体击穿的主要因素

19、巴申定律认为，气体的击穿电压与气压和间隙距离有关

20、高压电气设备中的绝缘介质有：气体、固体、液体以及其

复合介质。

21、气体放电都有从电子碰撞电离开始发展到电子崩_

阶段。

22、目前世界范围内应用最广泛的等值盐密度法来划分污秽等

级。GB/T16434—1996推荐的污秽等级标准分5级。

名词解析，问答：

1、气体击穿：气体由绝缘状态突变为良导体状态的过程

2、击穿电压:击穿时最低的临界电压

3、击穿场强:均匀电场中击穿电压与间隙距离之比为击穿场强,也称

为气体的电气强度.

4、附着：电子与气体分子碰撞时，不但有可能引起碰撞电离而产生

出正离子和新电子，也可能发生电子附着过程而形成负离子。

5、非自持放电:需要依靠外界游离因素支持的放电称为非自持放电。

6、自持放电：即使外界游离因素不存在，间隙放电仅依靠电场作用

即可继续进行的放电，称为自持放电。

7、简要论述汤逊放电理论

evaluationversion

www.ispcingsolutions.

♦汤逊理论是在低气压、短间隙(pd<26.66kPa-cm)条件下建

立起来的.

♦均匀电场中，气体间隙的击穿主要由电子的碰撞游离和正离子撞击

阴极表面造成的表面游离所引起。

♦电子碰撞游离是气体放电的主要原因，二次电子来源于正离子撞击

阴极表面使阴极表面逸出电子，逸出电子是维持气体放电的必要条件。

8、巴申定律

早在汤逊理论出现之前，巴申(Paschen)就于1889年从大量的实验中

总结出了击穿电压ub与pd的关系曲线，称为巴申定律，即

口〃=八/，〃)击穿电压ub是气压p和间隙乘积的函数。

其次ub不是pd的单调函数，而是U型曲线，有极小值。

9、流注理论适用条件：

对汤逊理论的补充和完善，pd较大时的放电理论

10、流注理论：

流注理论认为电子的碰撞有礼和空间，光电离是形成自持放电的主要

因素，空间电荷对电场的畸变作用是产生光游离的重要原因

12、电晕放电:

电晕放电:若构成气体间隙的电极曲率半径很小，或电极间距离很大,

当电压升到一定数值时,将在电场非常集中的尖端电极处发生局部的

类似月亮晕光的光层，这时用仪表可观测到放电电流。随着电压的增

高,晕光层逐渐扩大，放电电流也增大,这种放电形式称为电晕放电。

13、极性效应：

不同极性的高场强电极的电晕起始电压的不同，以及间隙击穿电压的

不同，称为极性效应。

14、极不均匀电场当中极性效应的特点：

二、极性效应MVWW.Isp<1ng«oiutlon&.

起晕电压

负棒一正板间隙<正棒一负板间隙

击穿电压

负棒一正板间隙>正棒一负板间隙

15、极不均匀电场长短间隙放电过程的区别：

evaluationversion

极不均匀电场放电过宿■押加火山

短间隙放电：

电子崩--------流注--------主放电

长间隙放电：

电子崩—A流注-A先导-A主放电

番•闪放电就是典型的长间隙放电几目一几千米的空气间隙被Ji穿-

16、画出标准雷电冲击电压波形，波前时间和波长如何确定？

图中0为原点，P点为波峰。国际上都用图示的方法求得名义零点,

即图中虚线所示，连接P点与0.3倍峰值点作虚线交横轴、于01点

17、气体间隙的静态击穿电压：常时间作用在气体间隙上使气体击穿

的最低电压

18、50%击穿电压：在工程实际中广泛采用击穿百分比为50%时的

电压（U5o%）来表征气隙的冲击击穿特性。实际中，施加10次电压

中有4-6次击穿了，这一电压即可认为是50%冲击击穿电压。

19气隙的伏秒特性:

evaluationversion

四、伏秒特性www.iKpringcolutSons.«

冲击电压作用干气隙击穿取决于两个因素二二作用u

作用时间tb

Ib♦同样击•穿

T

u』一tbJ

因此要表达冲击击穿特性必须用两名来表达

工程上用气隙上出现的电压最大值与放电时间的关系来表征气隙在冲击

电压卜的击穿特性

——气隙的伏秒特性

20避雷器和被保护特性的伏秒特性该如何配合？

要求避雷器的伏秒特性评低分散性小齐，放电间隙接近均匀电场，以

确保保护设备的伏秒特性，全面低于被保护设备的伏秒特性

21

沿面放电：当带电体电位超过一定值时，常常在固体介质和空气的交

界面上出现放电现象

闪络：当沿面放电发展为贯穿性空气击穿时，称为沿面闪落。沿面闪

落时的临界电压，称为闪落电压。

22污闪：表面脏污的绝缘子在受潮情况下的闪络

干闪：表面洁净的绝缘子发生的闪络

湿闪：表面洁净的绝缘子在淋雨时发生的闪络

23等值盐密法—把绝缘子表面的污秽密度，按照其导电性转化为

单位面积上NaCl含量的一种方法。

24.提高气体击穿电压的措施有哪些？

答：提高气体击穿电压不外乎两个途径：

一方面改善电场分布，使之尽量的均匀；

另一方面是利用其它方法来削弱气体的电离过程。

具体包括：

（1）、电极形状的改进；（2）、空间电荷对原电场的畸变作用；（3）、

极不均匀电场中的屏蔽作用；（4）、提高气体压力的作用；（5）、高真

空高电气强度气体SF6的采用。

25.提高沿面放电的措施有哪些？

答：（1）、屏障；（2）、屏蔽；

（3）、提高表面憎水性；

（4）、消除绝缘体与电极接触面的缝隙；

（5）、改变绝缘体表面的电阻率；

（6）、强制固体介质表面的电位分布；

(7)、提高污闪电压。

2章固体的绝缘特性与介质的电气强度

一、填空

1、非极性和弱极性液体介质的极化主要是电子位移极化,介质损耗

主要来源于电导

2、极性液体介质在电场作用下，除了电子位移极化外，还有偶极子

极化,介质损耗与粘度有关

3、液体电介质中离子电导可分为本征离子电导和杂质离子电导

4、一般工程纯液体介质在常温下主要是杂质离子电导

5、胶粒为液体介质中导电的载流子之一。

6工程中液体电介质的击穿常用小桥理论解释

7、因电极边缘媒质放电而引起固体电介质在电极边缘处较低电压的

击穿的现象称边缘效应°

8、绝缘油，在常温下为液态。在电气设备中起绝缘、传热、浸渍、

及填充作用，在断路器和电容器中的绝缘油还分别有灭弧

和储能作用。

二、简答

3-4固体介质的击穿主要有哪几种形式？它们各有什么特征？

答：固体电介质的击穿中，常见的有热击穿、电击穿和不均匀介

质局部放电引起击穿等形式。

(1)热击穿

热击穿的主要特征是：不仅与材料的性能有关，还在很大程度上

与绝缘结构(电极的配置与散热条件)及电压种类、环境温度等有关，

因此热击穿强度不能看作是电介质材料的本征特性参数。

(2)电击穿

电击穿的主要特征是：击穿场强高，实用绝缘系统不可能达到;

在一定温度范围内，击穿场强随温度升高而增大，或变化不大。均匀

电场中电击穿场强反映了固体介质耐受电场作用能力的最大限度，它

仅与材料的化学组成及性质有关，是材料的特性参数之一。

(3)不均匀电介质的击穿

击穿从耐电强度低的气体开始，表现为局部放电，然后或快或慢

地随时间发展至固体介质劣化损伤逐步扩大，致使介质击穿。

3-5局部放电引起电介质劣化、损伤的主要原因有哪些？

答：局部放电引起电介质劣化损伤的机理是多方面的，但主要有

如下三个方面：

(1)电的作用：带电粒子对电介质表面的直接轰击作用，使有

机电介质的分子主链断裂；

(2)热的作用：带电粒子的轰击作用引起电介质局部的温度上

升，发生热熔解或热降解；

(3)化学作用:局部放电产生的受激分子或二次生成物的作用,

使电介质受到的侵蚀可能比电、热作用的危害更大。

3章液体的绝缘特性与介质的电气强度

1、电介质的极化形式包括电子式极化、离子式极化、偶极子极化、

夹层极化。

2、电介质基本性能包括介电性能极化、损耗、绝缘、绝缘强度。

3、固体绝缘丧失绝缘功能有两种可能，分别是固体介质本身的击穿

和沿着固体介质表面发生闪络。

4、用作内绝缘的固体介质常见的有绝缘纸、纸板、云母、塑料等。

5、非极性固体电介质在外电场作用下，按其物质结构只能发生蚯

位移极化

6、极性固体电介质在外电场作用下，除了发生电子位移极化外，还

有极性分子的转向极化

7、电介质的损耗性能用损耗介质损失角正切值表征。

8、电介质的绝缘电阻性能用电阻率表征。

9、表征电介质导电性能的主要物理量即为曳聚率

10、固体电介质中总有一定的能量损耗，包括由曳导引起的损耗和某

些有损极化引起的损耗，总称为介质损耗。

11、固体电介质的电导按导电载流子种类可分为离子电导和电子电导

两种,统称为体积电导.

12、固体电介质电导包括表面电导和体积电导。

13、电介质按水在介质表面分布状态的不同，可分为：亲水电介质

疏水电介质

14、要使介质表面电导低，应该采用疏水介质，并使介质表面保持干

逢

15、电介质的绝缘强度性能用击穿场强表征。

16、在电场作用下，固体介质的击穿可分为电击穿、热击穿和不均匀

电介质的击穿

17、电击穿的主要特征是：击穿场强高；

18、电化学击穿一般所需时间最长

二、问答

1绝缘材料在冲击电压作用下是电击穿还是热击穿？为什么？

电击穿，因冲击电压非常高，符合电击穿特点

电击穿特点：击穿电压高，击穿时间短；击穿前介质发热不显著；击

穿电压与电场的均匀程度有关，而与周围环节温度无关。

2固体电介质热击穿有什么主要特点？

击穿电压相对较低，击穿时间也相对较长；击穿前介质发热显著，温

度较高；与电压作用时间、周围环境温度、散热条件等关系密切。

3影响固体电介质击穿电压的因素有哪些？

1）.电压的作用时间2）.温度3）.电场均匀度和介质厚度

4）.电压种类5）.累计效应6）.受潮7）.机械负荷

4为什么对各种绝缘要规定最高允许工作温度?

1、由于光辐射而产生的游离形式为（B）

A碰撞游离B光游离C热游离D表面游离

2、解释气压较高、距离较长的间隙中的气体放电过程可用（A）

A流注理论B汤逊理论C巴申定律D小桥理论

3、SF6气体具有较高绝缘强度的主要原因之一是（D）o

A.无色无味性B.不燃性C.无腐蚀性D.电负性

4、电晕放电是一种（D）。

A.滑闪放电B.非自持放电

C.沿面放电D.自持放电

5、极化时间最短的是（A）o

A.电子式极化B.离子式极化

C.偶极子极化D.空间电荷极化

6、下列哪种电介质存在杂质“小桥”现象（B）

A.气体B.液体

C.固体D.无法确定

7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击穿B热击穿C电击穿D各类击穿都有

第二篇

4章绝缘的预防性试验

一、填空

1、按绝缘缺陷存在的形态而言,绝缘缺陷可分为集中性缺陷、分散性

缺陷两大类。

2、tg6测量过程中可能受到两种干扰，一种是电场干扰和磁场

干扰

3、绝缘老化的因素主要有电介质的热老化、电介质的电老化、其他

影响因素等因素。

4、绝缘电阻是反映绝缘性能的最基本的指标之一，通常都用兆欧表

来测量绝缘电阻。

5、定义吸收比K为加压笆费时的绝缘电阻与西登时绝缘绝缘电阻

之比值

6、如果在15s与60s时测得该套管的绝缘电阻为R15=1000MC,R60

=3000MQ，那么该套管的绝缘电阻是多大3000MQ它的吸收

比为多少3

7、测量泄漏电流相比测量绝缘电阻可使用较高的电压泄漏电流能够

发现一些尚未完全贯通的集中性缺陷。8、测量绝缘电阻能有效地发

现下列缺陷：总体绝缘质量欠佳；绝缘受潮；两极间有贯穿性的导电

通道；绝缘表面情况不良。

9、测量绝缘电阻能不能发现下列缺陷绝缘中的局部缺陷，绝缘的老

化

10、西林电桥是利用电桥平衡的原理

11、在现场测量tan6而电桥无法达到平衡时，应考虑到什么情况并

采取何种措施使电桥调到平衡（1）加设屏蔽（2）采用移相电源；（3）

倒相法。

12、tan6能反映绝缘的整体性缺陷和小电容试品中的严重局部性

缺陷

13、测量tg6常用高压交流平衡电桥（西林电桥）、不平衡电桥（介质

试验器）或低功率因数瓦特表来测量

14、测量局部放电试验的内容包括测量视在放电量、放电重复律、局

部放电起始电压和熄灭电压，甚至大致确定放电的具体位置。

15、局部放电检测分可分为电气检测和非电检测。

16、电气检测法主要有脉冲电流法

17、非电气检测主要有噪声检测法、光检测法、化学分析法。

18变压器在投运初期，因不会涉及到绝缘油的处理问题，可以通过

测量油中穗醛含量值作为判断变压器绝缘状况的原始依据。

二、判断题：

1、电气设备绝缘预防性试验主要是对各种电气设备的绝缘定期进行

检查和监督，以便及早发现绝缘缺陷,及时更换或修复,防患于未然。

（V）

2、集中性缺陷指的是如绝缘子瓷体内的裂缝，发电机定子绝缘因挤压

磨损而出现的局部破损，电缆绝缘层内存在的气泡等。（V）

3、绝缘的老化指电气设备的绝缘在长期运行过程中会发生一系列物

理变化和化学变化致使其电气、机械及其他性能逐渐劣化。（V）

4、吸收比用来检测绝缘是否严重受潮或存在局部缺陷。（V）

5、吸收比指的是电流衰减过程中的两个瞬间测得的两个电流值或两

个相应的绝缘电阻值之比。（V）

6、绝缘电阻:在绝缘上施加一直流电压U时,此电压与出现的电流I

之比，通常绝缘电阻都是指稳态电阻。（V）

7、测量tgb值是判断电气设备绝缘状态的一项灵敏有效的方法。

（J）

8、西林电桥只允许反接线的情况。（X）

9、测定电气设备在不同电压下的局部放电强度和发展趋势，就能判

断绝缘内是否存在局部缺陷以及介质老化的速度和目前的状态。

（V）

10、局部放电的测量是确定产品质量和进行绝缘预防性试验的重要项

目之一。（V）

11、测量绝缘电阻和测量泄露电流最主要的区别（C）

A.试验原理不同B.加压时间不同C.电压大小不同D.试验设

备不同

三、名词解释与问答

1绝缘电阻：

绝缘电阻是在绝缘结构的两个电极之间施加的直流电压与流经该电

极的泄露电流之比

2写出吸收比表达式,若测得A,B两种电介质的吸收比KA=3.0,KB=1.

1,绝缘状况哪个好？为什么？

二、吸收比的概念

由于绝缘材料中存在电荷吸收现象，当绝缘严雨:受潮或内部有集中

性的导电通道，电荷吸收现象更为明显。工程上用吸收比来反映这

一特性。

规程规定，吸收比的注意值

为1.3,若吸收比大于1.3,

则认为绝缘良好：反之.纶

I缘可能存在问题。

3.3的绝缘状况好

3极化指数

三、极化指数的概念

对大容量电气设备，如发电机、变压器等，其绝缘的极化和吸收过

程很长，吸收比不足以反映绝缘介质吸收电流的全过程，此时应改

用极化指数来判断绝缘状况。

Rr规程规定，极化指数的注意、

K、=--min值为1.5,若极化指数大于

*R..1.5,则认为绝缘良好：反

1,1I之，绝缘可能存在问题。,

4泄漏电流：

泄漏电流试验与绝缘电阻测量原理相同，只是在绝缘介质的两个电极

之间施加较高的直流电压（高于1OKV）,并保持hnin再用微安表测

出不同试验电压下的泄漏电流,做出泄漏电流I与试验电压U的关系

曲线，

5西林电桥接线及各个元件作用，工作原理

西

林

电

桥

电桥平衡条件：艺设定：&=W/"=3184C。-100"

可推求得.tanS=\/toRxCx=o&g=10-C4=C；（以仁的户数计）

.'Cx-CKRjJi,

6西林电桥正接法和反接法的区别

evaluationversion

・交流高电压由被试品Zx的一端加入,

电桥处于低压端，操作比较安全方便；・交流高电压从电桥操作部分加入,操

・电桥内部不受强电场干扰,所以准作电桥安全性差；

确度较高；・电桥内部易受强电场干扰，所以准确

・适用于被试品对地必须绝缘（如电度较差；

容式套管、耦合电容器），现场难以・适用于被试品对地必须连接的情况，

满足。现场的试验要求，应用广泛.

7.画出西林电桥的原理图,为了消除或减少电场和磁场干扰引起的误

差采取的措施有哪些？

答：一）、西林电桥图：（如上）

二）、消除或减少电场干扰引起的误差主要措施有：

（1）、加设屏蔽；（2）、采用移相电源；（3）、倒相法。

三）、消除或减少磁场干扰引起的误差主要措施有：

（1）、对于电磁场作用于电桥检流计内的电流线川回路引起的，则将

检流计的极性开关放在断开位置,此时如果光带变宽则说明有此种干

扰；

（2）、若不能做到，测量两次取平均值。

8、三比值法

取出H2、CH4、C2H2、C2H4、C2H6这五种气体含量，分别计

算出C2H2/C2H4、CH4/H2、C2H4/C2H6这三对

比值，再将这三对比值按表4-4所列规则进行编码，再按表4-5所列

规则来判断故障的性质。

4-1测量绝缘电阻能发现哪些绝缘缺陷?试比较它与测量泄漏电

流试验项目的异同。

答：测量绝缘电阻能有效地发现下列缺陷：总体绝缘质量欠佳;

绝缘受潮；两极间有贯穿性的导电通道；绝缘表面情况不良。测量绝

缘电阻和测量泄露电流试验项目的相同点:两者的原理和适用范围是

一样的，不同的是测量泄漏电流可使用较高的电压UOkV及以上），

因此能比测量绝缘电阻更有效地发现一些尚未完全贯通的集中性缺

陷。

4-2绝缘干燥时和受潮后的吸收特性有什么不同？为什么测量

吸收比能较好的判断绝缘是否受潮？

答：绝缘干燥时的吸收特性3〉2,而受潮后的吸收特性3。1。

如果测试品受潮，那么在测试时，吸收电流不仅在起始时就减少，同

时衰减也非常快，吸收比的比值会有明显不同，所以通过测量吸收比

可以判断绝缘是否受潮。

4-3简述西林电桥的工作原理。为什么桥臂中的一个要采用标准

电容器?这一试验项目的测量准确度受到哪些因素的影响？

答:

西林电桥是利用电桥平衡的原理，当流过电桥的电流相等时，电

流检流计指向零点，即没有电流通过电流检流计，此时电桥相对桥臂

上的阻抗乘积值相等，通过改变尼和a来确定电桥的平衡以最终计

算出G和tan鼠采用标准电容器是因为计算被试品的电容需要多个

值来确定，如果定下桥臂的电容值，在计算出tanS的情况下仅仅调

节电阻值就可以最终确定被试品电容值的大小。

这一试验项目的测量准确度受到下列因素的影响:处于电磁场作

用范围的电磁干扰、温度、试验电压、试品电容量和试品表面泄露的

影响。

4-4在现场测量tan6而电桥无法达到平衡时，应考虑到什么情

况并采取何种措施使电桥调到平衡？

答：此时可能是处于外加电场的干扰下，应采用下列措施使电桥

调到平衡：

(1)加设屏蔽，用金属屏蔽罩或网把试品与干扰源隔开；

(2)采用移相电源；

(3)倒相法。

4-5什么是测量tan5的正接线和反接线?它们各适用于什么场

合？

答：正接线是被试品G的两端均对地绝缘，连接电源的高压端，

而反接线是被试品接于电源的低压端。反接线适用于被试品的一极固

定接地时，而正接线适用于其它情况。

4-6综合比较本章中介绍的各种预防性试验项目的效能和优缺

点（能够发现和不易发现的绝缘缺陷种类、检测灵敏度、抗干扰能力、

局限性等）。

答：测量绝缘电阻能有效地发现下列缺陷：总体绝缘质量欠佳;

绝缘受潮；两极间有贯穿性的导电通道；绝缘表面情况不良。测量绝

缘电阻不能发现下列缺陷：绝缘中的局部缺陷：如非贯穿性的局部损

伤、含有气泡、分层脱开等；绝缘的老化：因为已经老化的绝缘，其

绝缘电阻还可能是相当高的。

5章电气绝缘的高压试验

一、填空

1、与非破坏性试验相比，绝缘的高电压试验具有直观、可信度高、

要求严格等特点。

2、高压试验变压器按照高压套管的数量，可将试验变压器分为单套

管式、双套管式两类。

3、串级试验变压器的串接数一般不超过3,这是串级装置的固有缺

点

4、运行经验表明，凡能承受持续时间.1分钟工频耐压试验的电

气设备，一般都能保证安全运行。

5、高压实验室中被用来测量交流高电压的方法常用的有用测量球隙

或峰值电压表测量交流电压的峰值,用静电电压表测量交流电压的有

效值，为了观察被测电压的波形，也可从分压量低压侧将输出的被测

信号送至示波器显示波形。

6、直接测量超高压的唯一设备是测量球隙。

7交流耐压试验应该在被试品绝缘电阻及吸收比的测量、直流泄漏电

流的测量，tan&测量均符合要求后进行,贸然就去做交流耐压试验

可能造成设备击穿。

8、高压试验室中通常采用将工频高电压经高压整流器而变换成直流

高压,利用倍压整流原理制成的直流高压串级装置来产生更高的直流

试验电压。

9、获得直流高电压的方法有半波整流回路、倍压整流回路和串级直

流发生器。

10、多级冲击电压发生器基本原理:并联充电，串联放电

11、冲击电压发生器的起动方式有自起动方式和利用点火装置产生点

火脉冲,

12、冲击电压分为雷电冲击电压和操作冲击电压

13、某110KV电气设备从平原地区移至高原地区，其工频耐压水平将

下降

14、高电压技术所涉及的试验可以分为两大类:高电压试验和

电气绝缘试验。

15、电气设备的绝缘缺陷可分为两大类：集中性缺陷和分

散性缺陷。

16、用高压直流装置和微安表测量流过被测试绝缘介质的泄露电流可

以发现比兆欧表更有效的发现一些尚未完全贯通的集中性缺陷。

17、绝缘的预防性试验中利用直流高压装置来测量绝缘电阻的泄漏电

流，电压一般在10kV及以上。

18、由于电介质的tan。有时会随着电压的升高而起变化，所以西林

电桥的工作电压U不宜太低，通常在预防性试验中采用5〜

10kVo

二、简答

1、电气绝缘高压试验有哪几种试验？（3分）

答：（1）、工频高电压试验；（2）、高压直流试验；（2）、冲击高压试

验三种。

2、工频高压试验的基本接线图，说明各元器件的名称和作用

evaluationversion

❖2.4.2试睑设备与试验接线www.ispringsolution5.c|

一、高压试验变压器工频耐压试验

Ty为调压器：调节试验电压

T为试验变压器：升高电乐

CX为被试品

CPJ和V：电压测量系统

G为保护球隙：限制试验时可能产生的过电压，保护被试品.

放电电压调整为试验电压的1.1倍

R为保护电阻；限制被试品突然击穿时，在试验变压器上产生的

过电压以及限制流过试验变压器的短路电流

r为球隙保护电阻

3、交流耐压试验试验电压和耐压时间的选择应注意什么？

交流耐压试验必须选择合适的试验电压和耐压时间试验,试验电

压越高，被试品击穿的可能性越大。反之试验电压越低又不能及时发

现缺陷。另外在试验标准中规定交流耐压时间为一分钟，一方面，这

是为了便于观察试品的情况，使有缺陷的绝缘来得及暴露出来，另一

方面又不至于因时间过长而引起绝缘损伤,甚至是合格的绝缘造成热

击穿。

4、直流耐压试验的试验目的

试验接线与方法同直流泄露电流试验，但应持续加压一定时间

(5-10min).该试验用于考验绝缘的耐电强度，能有效的发现电机端

部、电缆等的气泡、纸绝缘损伤和包扎缺陷

5、冲击电流发生器的基本原理

答：由一组高压大电容量的电容器，先通过直流高压并联充电,

充电时间为几十秒到几分；然后通过触发球隙的击穿，并联地对试品

放电，从而在试品上流过冲击大电流。

图5-22冲击电压发生器原理图

6、简述倍压整流电路的基本工作原理

evaluationversioi

www.lspringsoluUons

倍

•R为保护电阻：限制被试品

压击穿时的短路电流

整•C1>C2为电容

流•V1、V2为整流让堆

直

流・电源电压为负半波：电源变压器经二极管V2电阻R

电对3对充电到Um；

源・电源电压为正半波：变压器电压与电容器C1上的电压叠

加，经二极管V和电阻R对电容C2充电到2Um。

工程上，常将出变压器外的电容和整流硅堆组合在一个

称之为倍压筒的装置内.

FRf

j--------------OO-----------1=1---------------O

懒=2卜a

!’—o

7、多极冲击电压发生器工作原理及具体过程

原理解释如下：

并联充电

①首先调整各级球隙的距离，使K的放电电压略大于Uc,F2、F3的距

离略大于用的距离.

②升高充电电压到Uc值，对各级电容器充电

③：时间足够长时各电容器皆可充电到Uc,即点1、3、5、7电位为

0,点2、4、6、8位“TJ”oo

④：给件发送一点火脉冲使玲接通，由于RD足够小，可认为点2与

点3同电位，故点3电位由0变为“TJ”，则点4电位由“TJ”变为

“-2U”（C上的电压不能突变）

⑤：同时注意到R足够大，短暂放电过程中可将其视为开路，故点5

电位仍为0.

串联放电

⑥：此时F2上承受的电压绝对值为2U,所以F2击穿。

⑦：同理，F3>F4上承受的电压绝对值为3U、4U,所以F3、F’击穿。

⑧：F,击穿后，各级电容器即串联起来对Rd、R12、C2放电，在输出端

即可得幅值较高的冲击电压波。

8、工频耐压试验的实施方法

1）按规定的升压速度提升作用在被测试品TO上的电压，直到等于所

需的试验电压〃为止，这时开始计算时间。

2）为了让有缺陷的试品绝缘来得及发展局部放电或完全击穿，达到〃

后还要保持一段时间，一般取一分钟就够了。

3）如果在此期间没有发现绝缘击穿或局部损伤（可通过声响、分解出

气体、冒烟、电压表指针剧烈摆动、电流表指示急剧增大等异常现象

作出判断）的情况，即可认为该试品的工频耐压试验合格通过

9、电气设备内绝缘的雷电冲击耐压试验采用三次冲击法，简述其方

法

电气设备内绝缘的雷电冲击耐压试验采用三次冲击性:

即对被测试品施加三次正极性和三次负极性雷电冲击试验电压

（1.2/50s）

对变压器和电抗器类设备的内绝缘，还要再进行雷电冲击截波

（1.2/2〜5s）耐压试验，它对绕组绝缘（特别是其纵绝缘）的考

验往往比雷电冲击全波试验更加严格。

10、电力系统外绝缘的冲击高压试验通常可采用15次冲击法：简述

其方法

电力系统外绝缘的冲击高压试验通常可采用15次冲击法:

即对被测试品施加正、负极性冲击全波试验电压各16次，相邻两次

冲击的时间间隔应不小于hnin。在每组15次冲击的试验中，如果击

穿或闪络的闪数不超过2次，即可认为该外绝缘试验合格。

11＞最常用的测量冲击电压的方法有哪几种？各有什么特点

答：

目前最常用的测量冲击电压的方法有：①分压器-示波器；②测

量球隙；③分压器-峰值电压表。

球隙和峰值电压表只能测量电压峰值，示波器则能记录波序，即

不仅指示峰值而且能显示电压随时间的变化过程。

12、冲击电压发生器的起动方式有哪几种？

答：冲击电压发生器的起动方式有以下两种：

①是自起动方式。这时只要将点火球隙Fi的极间距离调节到使

其击穿电压等于所需的充电电压口,当Fi上的电压上升到等

于，时，FI即自行击穿，起动整套装置。可见这时输出的冲

击电压高低主要取决于Fi的极间距离,提高充电电源的电压，

只能加快充电速度和增大冲击波的输出频度，而不能提高输出

电压。

②是使各级电容器充电到一个略低于用击穿电压的电压水平上,

处于准备动作的状态，然后利用点火装置产生一点火脉冲，达到点火

球隙Fi中的一个辅助间隙上使之击穿并引起Fi主间隙的击穿，以起

动整套装置。

13、工频高压试验需要注意的问题？

答：在电气设备的工频高压试验中，除了按照有关标准规定认真

制定试验方案外，还须注意下列问题：

(1)防止工频高压试验中可能出现的过电压；

(2)试验电压的波形畸变与改善措施。

6章电气绝缘的在线监测

一、填空题

1、变压器绝缘故障主要分为三类：热故障、电故障及其绝缘受潮,

2、放电故障是由于电应力作用而造成绝缘裂化，按能量密度不同可

分成电弧放电、火花放电和局部放电

3、变压器油中溶解气体在线监测以监测对象分类可归结为以下几类：

(1)测量可燃性气体含量(TCGG(2)测量单种气体浓度(3)测量

多种气体组分的浓度。

4、容性电气设备tan3的监测方法有：高压电桥法、相位差法和全

数字测量法。

5、根据油中气体组分判断故障类型的方法有（1）特征气体

法，

（2）三比值法（3）其他故障诊断法

二、判断题：

1、与非破坏性试验相比，绝缘的高电压试验具有直观、可信度高、

要求严格等特点，但因它具有破坏性的性质，所以一般都放在非破坏

性试验项目合格通过之后进行。（V）

2、球隙测压器是唯一能直接测量高达数兆伏的各类高电压峰值的测

量装置。（V）

3、当被测电压很高时，无法直接测量电压，此时要采用高压分压器

来分出一小部分电压，然后利用静电电压表、峰值电压表、高压脉冲

示波器等测量仪器进行测量。（V）

4、国际国家标准规定高电压测量误差在±5%以内。（X）

5、一般来讲，都将绝缘的高电压试验放在非破坏性试验项目合格通

过之后进行。以避免或减少不必要的损失。（V）

6、串级试验变压器的串级数一般不超过5。（X）

三、选择题

1、按下列试验中，属于破坏性试验的

是（B）o

A.绝缘电阻试验B.冲击耐压试验

C.泄露电流试验D.局部放电试验

2、介质损耗角正切值测量时，采用移相法可以消除（B）的干扰。

A.高于试验电源频率B.与试验电源同频率

C.低于试验电源频率D.任何频率

2、不均匀的绝缘试品，如果绝缘严重受潮，则吸收比K将

（C）

A.远大于1B.远小于1

C.约等于1D.不易确定

4、在工频交流耐压试验中，球隙测量的是试验电压的（D）

A有效值B平均值C标幺值D峰值

5、下列仪表中，不能用来测量直流高电压的是（B）

A、高值电阻串联微安表

B、电容分压器

C、纹波电压的测量

D、静电电压表

6、工频高压试验变压器的特点是额定输出（A）

A、电压高，电流小

B、电压高，电流大

C、电压低，电流小

D、电压低，电流大

7、下面的选项中，非破坏性试验包括一ADEG_,破坏性实验包括

_BCFH_O

A.绝缘电阻试验B.交流耐压试验C.直流耐压

试验

D.局部放电试验E.绝缘油的气相色谱分析F.操作冲

击耐压试验G.介质损耗角正切试验H.雷电冲击耐压试验

第三篇

第七章输电线路和绕组的波过程

一、填空题

1、传输线路的波阻抗与单位长度电感和电容有关，与线路长度

无关。

1、在实际的线路上，常常会遇到线路均匀性遭受破坏的情况。均匀

性开始遭受破坏的点可成为节点，当行波投射到节点时，必然会出现

电压、电流、能量重新调整分配的过程，即在节点处发生行波的—

折射和反射的现象。

2、分布参数导线波过程中，导线上的电压为前行电压波和

反行电压波的叠加。

3、Z］、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

的反射，折射射系数。为_

Th―-反射系数B为一liH----------------------

4、线路末端开路时，结果是使线路末端电压上升到入射波的

5、线路末端短路时，结果是使线路电流上升到入射波的__S值

6、计算A点电压时，可将分布参数等值电流转换成集中参数等效电

路，其中波阻抗Z1用数值相等的等效电阻来替代，把入射电压波u

If的2倍2ulf作为等值电压源，这就是计算节点电压u2的等值

电路法则，也称为彼德逊法则。

7、无穷长直角波的作用下，经过多次折、反射后最终达到的稳态值

点由线路1和线路2的波阻抗决定,和中间线段的存在与否逑。

8、导线1上有电压波u传播时，与导线1平行的导线2上会产生感

应电压波，两根导线之间距离越近导线2上的电压波_____越

大。

9、实际输电线路都是多导线的。这时波在平行多导线系统中传播，

将产生相互耦合作用o

10、导线之间的耨g旦二区就尢其电位差不再等于E,而是比E小

GoCo

波传播的无变形条件

11、在过电压作用下导线上出现电量将是引起行波衰减和变形的主要

因素。

冲击电晕使导线间的耦合系数增大

冲击电晕的发展主要是与电压的瞬时值有关

冲击电压的极性对冲击电晕的发展有显著影响,—

负极性电晕不易发展。

12、冲击电晕会对导线波过程产生导线波阻抗减小、波速减小、耦合

系数增大、引起波的衰减与变形等多方面的影响。

13、利用冲击电晕会使行波衰减和变形的特性，设置进线保护段作为

变电所防雷保护的一个主要保护措施

14、沿线路入侵的过电压波，在绕组内部将引起电磁振荡过程，在绕

组的主绝缘和纵绝缘上产生过电压。

15、变压器绕组之间的感应过电压包括静电感应电压和电磁

感应电压。

16、变压器绕组中的波过程与绕组的接法、中性点接地方式、进波

情况三个因素三个因素有很大的关系。

17、变压器的内部保护包括两个思想：减弱振荡和使绕组的

绝缘结构与过电压的分布状况相适应。

18.当波沿传输线传播，遇到线路参数发生突变，即波阻抗发生突

变的节点时，都会在波阻抗发生的节点上产生折射和

反射。

二、判断题：

1、波速与导线周围的媒质的性质有关,而与导线半径、对地高度、铅

包半径等集合尺寸无关。（V）

2、线路末端短路（接地）时，结果是使线路末端开路的电流增大为电

流入射波的两倍。（V）

3、线路末端对地跨接一阻值R=Z1的电阻时，行波到达线路末端点时

完全不发生反射。（V）

三、选择题

1.输电线路的波阻抗的大小与线路的长度（C）o

A.成正比B.成反比

C.无关D.不确定

2、下列表述中，对波阻抗描述不正确的是(C)0

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

3.减少绝缘介质的介电常数对电缆中电磁波的传播速度的影响是

(B)o

A.降低B.提高C.不改变D.不一定

4、电磁波沿架空线路的传播速度为(A)

A.3xl08m/sB.5xl08m/sC.9xl08m/sD.10xl08m/s

5、波在线路上传播，当末端短路时，以下关于反射描述正确的是

(B)o

A.电流为0,电压增大一倍

B.电压为0,电流增大一倍

C.电流不变，电压增大一倍

D.电压不变，电流增大一倍

四、多项选择题

1、波传输时，发生衰减的主要原因是(AC)

A、导线电阻和线路对地电导

B、大地电阻和地中电流等值深度的影响

C、冲击电晕的影响

D、波阻抗的影响

E、线路长短的影响

五、名词解释与问答_u,_[L；

1波阻抗z=77=_t=fc

定义波阻抗

­Uf,if分别为电压前行波和电流前行波

•Ub,ib分别为电压反行波和电流反行波

波阻抗Z表示了线路中同方向传播的电流波与电压波的数值关系，但

不同极性的行波向不同的方向传播，需要规定一定的正方向。

2、单根无损线波过程特点

1）波阻抗表示向同一方向传播的电压波和电流波之间

比值的大小；电磁被通过波阻抗为Z的无损线路时，

其能量以电磁能的形式储存于周围介质中，而不像

通过电阻那样被消耗掉。

2）为了区别不同方向的行波，Z的前面应冷y_uf+uh_uf+ub

3）如果导线上有前行波，又有反行波，«7='^=

总电压和总电流的比值不再等于波阻抗，即是：

4）波阻抗的数值Z只与导线单位长度的电感。和电容

G有关，与线路长度无关。

3、波在传播中的衰减与畸变的主要原因？说明冲击电晕对雷电波波

形影响的原因？

答：波的衰减和变形受到以下因素的影响：

（1）线路电阻和绝缘电导的影响

实际输电线路并不满足无变形条件（式7-28）,因此波在传播过程中

不仅会衰减，同时还会变形。此外由于集肤效应，导线电阻随着频率

的增加而增加。任意波形的电磁波可以分解成为不同频率的分量，因

为各种频率下的电阻不同，波的衰减程度不同，所以也会引起波传播

过程中的变形。

（2）冲击电晕的影响

由于电晕要消耗能量，消耗能量的大小又与电压的瞬时值有关，故将

使行波发生衰减的同时伴随有波形的畸变。

冲击电晕对雷电波波形影响的原因：

雷电冲击波的幅值很高，在导线上将产生强烈的冲击电晕。冲击电晕

的发展主要只与电压的瞬时值有关。但是不同的极性对冲击电晕的发

展有显著的影响。当产生正极性冲击电晕时，电子在电场作用下迅速

移向导线，正空间电荷加强距离导线较远处的电场强度，有利于电晕

的进一步发展；电晕外观是从导线向外引出数量较多较长的细丝。当

产生负极性电晕时，正空间电荷的移动不大，它的存在减弱了距导线

较远处的电场强度.使电晕不易发展；电晕外观上是较为完整的光圈。

由于负极性电晕发展较弱，而雷电大部分是负极性的，所以在过电压

计算中常以负极性电晕作为计算的依据0

4、当冲击电压作用于变压器绕组时，在变压器绕组内将出现振

荡过程，试分析出现振荡的根本原因，并由此分析冲击电压波形对振

荡的影响。

答：出现振荡的根本原因：由于变压器的稳态电位分布与起始电

位分布不同，因此从起始分布到稳态分布，其间必有一个过渡过程。

而且由于绕组电感和电容之间的能量转换,使过渡过程具有振荡性质。

冲击电压波形对振荡的影响:变压器绕组的振荡过程，与作用在

绕组上的冲击电压波形有关。波头陡度愈大，振荡愈剧烈；陡度愈小，

由于电感分流的影响，起始分布与稳态分布愈接近,振荡就会愈缓和，

因而绕组各点的对地电位和电位梯度的最大值也将降低O此外波尾也

有影响，在短波作用下，振荡过程尚未充分激发起来时，外加电压已

经大大衰减，故使绕组各点的对地电位和电位梯度也较低。

5、说明为什么需要限制旋转电机的侵入波陡度。

答：在直接与电网架空线连接方式下，雷电产生的冲击电压直接

从线路传到电机，对电机的危害性很大，需采取限制侵入波陡度的保

护措施，使得侵入电机的冲击电压的波头较平缓，匝间电容的作用也

就相应减弱。

六、计算

1一条10km的线路，已知单位长度的电感为L。，对地电容为C。。问

这条线路上波速为多少？线路波阻抗为多少？

另外一条100km的同类型线路，单位长度的电感也为L。，对地电容也

为C。。问这条线路上波速又为多少？线路波阻抗又为多少？

答：与长度无关

2、已知一线路的波阻抗Z=300Q,其波速为V=300m/口s,计算线

路每单位长度的电感L0（单位是H/m）和电容CO（单位是F/m）各是

多少？

C0=l/900F/m,L0=lH/m=300

3试分析直流电势E合闸于有限长导线（长度为/,波阻为Z）的情

况，末端对地接有电阻R（习题7-3图）。假设直流电源内阻为零。

（1）当R=Z时，分析末端与线路中间」的电压波形；

2

（2）R=8时，分析末端与线路中间’的电压波形；

2

（3）当R=0时，分析末端的电流波形和线路中间」的电压波形。

2

IX

解：（1）当R=Z时，没有反射电压波和反射电流波，即％=（）。

则末端与线路中间（的电压相同，4=%=〃必+“=E,波形如下。

图(1)末端接集中负载R=Z时的电压波形

(2)当R=8时，根据折射和反射系数计算公式(7T7),

a=2,(3=\,即末端电压UzikkZE,反射电压Uib=E,线路中间9的电

压〃1==2E9波形如下°

图(2)末端开路时的电压波形

(3)当R=0时,根据折射和反射系数计算公式(7-17),«=0,/?=-1,

即线路末端电压U2=u2f=0,反射电压Ulb=-E,线路中间’的电压

2

ut=uih+utf=Qo反射电流妊=-矍=-9=4/。在反射波到达范围内，

导线上各点电流为.=,+i“)=2i.,末端的电流j=?；=—o

图(3—1)末端接地时末端的电流波形

£

图（3—2）末端接地时线路中间’的电压波形

2

4、有一直角电压波E沿波阻抗为Z=500Q的线路传播，线路末端接

有对地电容C=0.01RF。

画出计算末端电压的彼德逊等值电路,并计算线路末端电压波形;

解：（1）计算末端电压的彼德逊等值电路如图（4）,线路末端

电压为

图（4）彼德逊等值电路

5.某变压器的母线上有n条架空线路，其波阻抗均为Z,当其中一

条线路遭受雷击时，即有一过电压U0沿该线进入变电所，计算此时

母线电压。

未受雷击的线路为n-1条，并联后的等值波阻抗为Z/n-1

计算得回路电流为：

计算回路电流为：1=上等二笔”

z+的nZ

母线上得电压幅值为：U2=I^-=-UO

n-1n

母线上连接得线路越多，母线上得电压越低。

6、设某变电站母线上有3回架空线路,当其中一回线路遭受雷击时，

即有电压行波Uo=15OOkV

沿着该线路进入变电所，要求画出电路示意图，试问当每条线路的波

阻抗Z时母线电压Ubbo

解：

z

（3分）

根据彼德逊法则则有:

/xZ_2xU°2x1500

=10004

(n-1)n3（2分）

7.求雷击线路塔顶，该线路导线水平排列架设有双避雷线,求双避

雷线与相导线A相耦合系数的表达式（假设波阻抗矩阵已知）。

解：1）两根避雷线1、2通过避雷线1.2通过铁塔连在一起并一同接

地,雷击塔顶时,两条避雷线上将要出现相同的电流波和电压波,即：

Ul=U2；ii=i2,

2）它们的自波阻抗以及它们各自对导线4的互波阻抗也相同即:

Z11=Z22,Z14=Z24

3）导线3.4.5对地绝缘，所以雷电流不可能分流到这些导线上，即

i3=i4=i5=0

4)

5=Z]3+Zd[+Z[3,3+Z/4+Zl5i5=ZHi]+Z12z2

u

2=Z2J]+Zq?+Z23z3+Z24z4+Z25z5=Z21ij+Z$z

U3=Z3J]+^32Z，2+Z3313+^34^4+Z35&=Z3J1+^32^2

U4=工川]+242^2+Z43V+Z4/4+Z45*=Z4J1+242^2

U5=Z5J]+Z52"+Z息3+Z5/4+Z55&=Z5J1+工5212

5）将前面的各种关系带人方程，即可求得两根避雷线与边导线3

之间的耦合系数

_M3__Z13+Z23

K1,2-3―一―三—彳

U\乙1]十412

6）即可求得两根避雷线与中间导线3之间的耦合系数

V_〃4_