长沙理工大学高电压试题

长沙理工大学试题一、填空（10分）1、流注理论认为：二次电子崩的主要来源是空间光电离。2、极化的基本形式有电子式极化、离子式极化、偶极子式极化、夹层式极化、和空间电荷极化。3、液体电介质的击穿机理主要可用电击穿理论、小桥理论加以解释。4、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。5、绝缘耐压试验的项目主要有：交流耐压试验、直流耐压试验、雷电冲击耐压试验和操作冲击耐压试验。6、雷暴小时是指一年中有雷暴的小时数。7、电压直角波经过串联电容后，波形将发生变化，变成指数波。二、选择（10分）1．电子撞击阴极，使阴极发射新的电子的过程称为（C）。A．α过程B．β过程C．γ过程D．先导放电2．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3．下列因素中，对电介质的tanδ影响不明显的是（D）。A．湿度B．电源频率C．表面污秽D．大气压强4．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5．下列不同类型的过电压中，不属于内过电压的是（D）。A．工频过电压B．操作过电压C．谐振过电压D．大气过电压三、名词解释（15分）1、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。2、50%冲击放电电压答：工程上采用50%冲击击穿电压（U50%）来描述间隙的冲击击穿特性，即在多次施加同一电压时，用间隙击穿概率为50％的电压值来反映间隙的耐受冲击电压的特性。3、吸收现象和绝缘电阻答：在一个固体电介质上加直流电压U，观察流过电介质电流的变化。当开关K合上后，可以观察到回路中流过一个微小的电流i，它随时间逐渐衰减，最后达到某个稳定值，这个现象称为吸收现象。电介质中流过的泄漏电流所对应的电阻称为介质的绝缘电阻。giUR4、建弧率答：冲击闪络转化为稳定的工频电弧的概率，称为建弧率。5、进线段保护答：进线段保护是指在临近变电站12km的一段线路上加强防雷保护措施。四、简答：（45分）1、汤逊理论的自持放电条件，并说明其物理意义。答：汤逊理论的自持放电的条件为：γ（eαd－1）≥1或1de如果（eαd－1）个正离子在撞击阴极表面时至少能从阴极释放出一个有效电子来弥补原来那个产生电子崩并已进入阳极的电子，那么这个有效电子将在电场的作用下向阳极运动，产生碰撞电离，发展新的电子崩。这样，即使没有外界电离因素存在，放电也能继续下去，使放电达到自持。2、均匀电场和不均匀电场中气体间隙的放电特性有什么不同。答：（1）极不均匀电场的击穿电压比均匀电场低；（2）极不均匀电场如果是不对称电极，则放电有极性效应；（3）极不均匀电场具有特殊的放电形式——电晕放电。3、简要解释小桥理论。答：工程实际中使用的液体电介质不可能是纯净的，不可避免地混入气体（即气泡）、水分、纤维等杂质。这些杂质的介电常数小于液体的介电常数，在交流电场作用下，杂质中的场强与液体介质中的场强按各自的介电常数成反比分配，杂质中场强较高，且气泡的击穿场强低，因此杂质中首先发生放电，放电产生的带电粒子撞击液体分子，使液体介质分解，又产生气体，使气泡数量增多，逐渐形成易发生放电的气泡通道，并逐步贯穿两极，形成“小桥”，最后导致击穿在此通道中发生。4、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？答：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。5、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？答：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、以变压器为例，说明破坏性试验和非破坏性试验各有哪些？答：非破坏性试验：（1）绝缘电阻及吸收比；（2）绕组连同套管的绝缘电阻；（3）变压比；（4）介损；（5）直流耐压及泄露破坏性试验：（1）交流耐压试验；（2）冲击耐压试验。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？答：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、什么是变压器的主绝缘、匝间绝缘和分级绝缘。答：主绝缘：发电机、变压器各点对地绝缘。匝间绝缘：变压器多匝绕组间的绝缘。分级绝缘：各个不同的电压等级采取不同的绝缘等级。9、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。答：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。五、计算（20分）2、如图所示，变电所母线上接有n条线路，每条线路的波阻抗均为Z。当一条线路上落雷，电压U（t）入侵变电所，求母线上的电压。解根据彼得逊法则，可得的等值计算电路，如图（b）所示。母线上的电压u2（t）计算如下：ntunZZnZtutu)(211)(2)(2可见，连接在母线上的线路越多，母线上的过电压越低，对变电所降低雷电过电压有利。一、填空（10分）1、在极不均匀电场中，间隙完全被击穿之前，电极附近会发生电晕，产生暗蓝色的晕光。2、冲击电压分为雷电冲击电压和操作冲击电压。3、固体电介质的击穿有电击穿、热击穿和电化学击穿等形式。4、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。5、在线路防雷设计时，110KV输电线路的保护角一般取20º。6、雷暴日是指一年中有雷暴的天数。7、电压直角波经过串联电容后，波形将发生变化，变成指数波。二、选择（10分）1．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2．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3．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4．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5．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)(tuZZZZn-1条出线)(a)(b)(2tuZZZZ)(2tun-1个三、名词解释（15分）1、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。2、介质损失角正切UIcICRRIUCIIRI答：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RI是I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。RCCURUIItgCR1/3、吸收比和极化指数答：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。4、反击和绕击答：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。5、保护角答：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。四、简答：（45分）1、简述汤逊理论和流注理论的异同点，并说明各自的适用范围。答：汤逊理论和流注理论都是解释均匀电场的气体放电理论。前者适用于均匀电场、低气压、短间隙的条件下；后者适用于均匀电场、高气压、长间隙的条件下。不同点：（1）放电外形流注放电是具有通道形式的。根据汤逊理论，气体放电应在整个间隙中均匀连续地发展。（2）放电时间根据流注理论，二次电子崩的起始电子由光电离形成，而光子的速度远比电子的大，二次电子崩又是在加强了的电场中，所以流注发展更迅速，击穿时间比由汤逊理论推算的小得多。（3）阴极材料的影响根据流注理论，大气条件下气体放电的发展不是依靠正离子使阴极表面电离形成的二次电子维持的，而是靠空间光电离产生电子维持的，故阴极材料对气体击穿电压没有影响。根据汤逊理论，阴极材料的性质在击穿过程中应起一定作用。实验表明，低气压下阴极材料对击穿电压有一定影响。2、试解释沿面闪络电压明显低于纯空气间隙的击穿电压的原因。答：当两电极间的电压逐渐升高时，放电总是发生在沿固体介质的表面上，此时的沿面闪络电压已比纯空气间隙的击穿电压低很多，其原因是原先的均匀电场发生了畸变。产生这种情况的原因有：（1）固体介质表面不是绝对光滑，存在一定的粗糙程度，这使得表面电场分布发生畸变。（2）固体介质表面电阻不可能完全均匀，各处表面电阻不相同。（3）固体介质与空气有接触的情况。（4）固体介质与电极有接触的状况。3、固体电介质的电击穿和热击穿有什么区别？答：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。4、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？答：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。5、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？答：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？答：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