高電壓技術(shù)復習題.pdf

1 在氣體放電過程中 碰撞電離為什么主要是由電子產(chǎn)生的 答 1 氣體中的帶電粒子主要有電子和離子電子和離子 它們在電場力的作用下向各自的極板運動 帶正電荷的粒子向負極板運動 帶負電荷的粒子向正極板運動 2 電子與離子相比電子與離子相比 它的質(zhì)量更小它的質(zhì)量更小 半徑更小半徑更小 自由行程更大自由行程更大 遷移率更大遷移率更大 因此在電場 力的作用下 它更容易被加速 因此電子的運動速度遠大于離子的運動速度 3 與離子相比與離子相比 當電子去碰撞中性的氣體分子當電子去碰撞中性的氣體分子 它更容易累積到足夠多的動能它更容易累積到足夠多的動能 因此電子 碰撞中性分子并使之電離的概率要比離子大得多 所以 在氣體放電過程中 碰撞電離主要是由電子產(chǎn)生的 2 帶電粒子是由哪些物理過程產(chǎn)生的 為什么帶電粒子產(chǎn)生需要能量 答 1 帶電粒子主要是由電離電離產(chǎn)生的 根據(jù)電離發(fā)生的位置 分為空間電離空間電離和表面電離表面電離 根據(jù)電離獲得能量的形式不同 空間電離又分為光電離光電離 熱電離和碰撞電離熱電離和碰撞電離 表面電離分為 正離子碰撞陰極表面電離 光電子發(fā)射 熱電子發(fā)射和強場發(fā)射 正離子碰撞陰極表面電離 光電子發(fā)射 熱電子發(fā)射和強場發(fā)射 2 原子或分子呈中性狀態(tài)原子或分子呈中性狀態(tài) 要使原子核外的電子擺脫原子核的約束而成為自由電子要使原子核外的電子擺脫原子核的約束而成為自由電子 必須必須 施加一定的外加能量施加一定的外加能量 使基態(tài)的原子或分子中結(jié)合最松弛的那個電子電離出來所需的最小能 量稱為電離能 3 為什么 SF6 氣體的電氣強度高 答 SF6 氣體之所以具有特別高的電氣強度 主要因為這些氣體都具有很強的電負性很強的電負性 容易 俘獲自由電子而形成負離子 電子附著過程 電子變成負離子后電子變成負離子后 雖然氣體中的帶電粒子雖然氣體中的帶電粒子 的數(shù)目沒有變化 但氣體中自由電子的數(shù)目變少了 而電子又是碰撞電離的主要因素 因的數(shù)目沒有變化 但氣體中自由電子的數(shù)目變少了 而電子又是碰撞電離的主要因素 因 此氣體中碰撞電離的能力變得很弱 因而削弱了放電發(fā)展過程 此氣體中碰撞電離的能力變得很弱 因而削弱了放電發(fā)展過程 1 2 湯遜理論與流注理論對氣體放電過程和自持放電條件的觀點有何不同 這兩種理論各 適用于何種場合 答 湯遜理論的基本觀點 電子碰撞電離是氣體電離的主要原因 正離子碰撞陰極表面使電子碰撞電離是氣體電離的主要原因 正離子碰撞陰極表面使 陰極表面逸出電子是維持氣體放電的必要條件 陰極逸出電子能否接替起始電子的作用是陰極表面逸出電子是維持氣體放電的必要條件 陰極逸出電子能否接替起始電子的作用是 自持放電的判據(jù) 自持放電的判據(jù) 它只適用于低氣壓 短氣隙低氣壓 短氣隙的情況 氣體放電流注理論以實驗為基礎(chǔ) 它考慮了高氣壓 長氣隙情況下空間電荷對原有電場的高氣壓 長氣隙情況下空間電荷對原有電場的 影響和空間光電離的作用 影響和空間光電離的作用 在初始階段 氣體放電以碰撞電離和電子崩的形式出現(xiàn) 但當電子崩發(fā)展到一定程度之后 某一初始電子的頭部集聚到足夠數(shù)量的空間電荷某一初始電子的頭部集聚到足夠數(shù)量的空間電荷 就會引起新的強烈電離和二次電子崩 這種強烈的電離和二次電子崩是由于空間電荷使局部電場大大增強以及發(fā)生空間光電離的 結(jié)果 這時放電即轉(zhuǎn)入新的流注階段 1 31 3 在一極間距離為在一極間距離為 1cm1cm 的均勻電場氣隙中的均勻電場氣隙中 電子碰撞電離系數(shù)電子碰撞電離系數(shù) 11cm 1 11cm 1 今有一初始電今有一初始電 子從陰極表面出發(fā) 求到達陽極的電子崩中的電子數(shù) 子從陰極表面出發(fā) 求到達陽極的電子崩中的電子數(shù) 答 答 e e d e11 59874d e11 59874 1 51 5 試近似估算標準大氣條件下半徑分別為試近似估算標準大氣條件下半徑分別為 1cm1cm 和和 1mm1mm 的光滑導線的電暈起始場強的光滑導線的電暈起始場強 P15P15 皮皮 克公式克公式 cm 1m 5 58 1 0 3 0 1 1 30 3 0 1 30 39 1 3 0 1 1 30 3 0 1 30 1 0 1 導線半徑 空氣相對密度 光滑導線導線表面粗糙系數(shù) r m cmkV r mE cmkV r mE mc mc 1 6 氣體介質(zhì)在沖擊電壓下的擊穿有何特點 其沖擊電氣強度通常用哪些方式表示 答 在持續(xù)電壓 直流 工頻交流 作用下 氣體間隙在某一確定的電壓下發(fā)生擊穿 而在 沖擊電壓作用下 氣體間隙的擊穿就沒有這種某一個確定的擊穿電壓 間隙的擊穿不僅與沖擊電壓作用下 氣體間隙的擊穿就沒有這種某一個確定的擊穿電壓 間隙的擊穿不僅與 電壓值有關(guān)電壓值有關(guān) 還與擊穿過程的時間 放電時間 有關(guān) 這就是說 氣體間隙的沖擊擊穿特性 要用兩個參數(shù) 擊穿電壓值和放電時間 來表征 而氣體間隙在持續(xù)電壓作用下?lián)舸┨匦灾?要用擊穿電壓值一個參數(shù)來表征 其沖擊電氣強度通常用 50 50 沖擊擊穿電壓和伏秒特性沖擊擊穿電壓和伏秒特性兩種 方式表征 1 10 簡述絕緣污閃的發(fā)展機理和防止對策 答 戶外絕緣子在污穢狀態(tài)下發(fā)生的沿面閃絡(luò)稱為絕緣子的污閃戶外絕緣子在污穢狀態(tài)下發(fā)生的沿面閃絡(luò)稱為絕緣子的污閃 絕緣子的污閃是一個受 到電 熱 化學 氣候等多方面因素影響的復雜過程 通?？煞譃榉e污 受潮 干區(qū)形成積污 受潮 干區(qū)形成 局部電弧的出現(xiàn)和發(fā)展局部電弧的出現(xiàn)和發(fā)展等四個階段 防止絕緣子發(fā)生污閃的措施主要有 1 1 調(diào)整爬距 增大泄露距離 調(diào)整爬距 增大泄露距離 2 2 定期或不定期的清掃 定期或不定期的清掃 3 3 涂料 涂料 4 4 半導體釉絕 半導體釉絕 緣子緣子 5 5 新型合成絕緣子 新型合成絕緣子 1 11 試運用所學的氣體放電理論 解釋下列物理現(xiàn)象 1 大氣濕度增大時 空氣間隙的擊穿電壓增高 而絕緣子表面閃絡(luò)電壓下降 答 大氣濕度增大時 大氣中含有的水汽分子能俘獲自由電子而形成負離子 這對氣體中大氣中含有的水汽分子能俘獲自由電子而形成負離子 這對氣體中 的放電過程起著抑制作用的放電過程起著抑制作用 可見大氣的濕度越大 氣隙的擊穿電壓增高 而大氣濕度增大而大氣濕度增大 時 絕緣子表面容易形成水膜 如果絕緣子表面有積污的話 積污層容易受潮 增大泄露時 絕緣子表面容易形成水膜 如果絕緣子表面有積污的話 積污層容易受潮 增大泄露 電流 容易造成濕閃或者污閃電流 容易造成濕閃或者污閃 絕緣子表面閃絡(luò)電壓下降 2 壓縮氣體的電氣強度遠較常壓下的氣體高 答 氣壓很大時 電子自由行程變小 得到動能減小 所以擊穿電壓升高 電子自由行程變小 得到動能減小 所以擊穿電壓升高 3 沿面閃絡(luò)電壓顯著地低于純氣隙的擊穿電壓 答 沿面閃絡(luò)是指沿面放電已貫通兩電極 電極放入固體介質(zhì)后的沿面閃絡(luò)電壓要比相同電 極空氣間隙的擊穿電壓低 這是因為沿固體介質(zhì)表面的電場與空氣間隙間電場相比已經(jīng)發(fā)沿固體介質(zhì)表面的電場與空氣間隙間電場相比已經(jīng)發(fā) 生了畸變 這種畸變使固體介質(zhì)表面的電場更為不均勻生了畸變 這種畸變使固體介質(zhì)表面的電場更為不均勻 而造成沿面電場畸變的原因主要 有 1 固體介質(zhì)與電極表面接觸不良 存在小縫隙 2 固體介質(zhì)表面由于潮氣形成很薄的 水膜 水膜中正負離子積聚在沿面靠電極的兩端 3 固體介質(zhì)表面電阻的不均勻和表面的 粗糙不平造成沿面電場畸變 2 1 試用經(jīng)驗公式估算極間距離 d 2cm 的均勻電場氣隙在標準大氣條件下的平均擊穿場強 Eb P32 cmkVdEb 259 2966 6 55 24 2 3 在線路設(shè)計時已確定某線路的相鄰導線間氣隙應(yīng)能耐受峰值為 1800kV 的雷電沖擊電 壓 試利用經(jīng)驗公式近似估算線間距離至少應(yīng)為若干 P36 近似用棒棒氣隙去近似 正極性雷電沖擊 cmddU3086 5 751800 6 575 50 負極性雷電沖擊 cmddU2826 1101800 6110 50 取兩者大值 308cm 2 4 在 p 755mmHg t 33 的條件下測得一氣隙的擊穿電壓峰值為 108kV 試近似求取該氣 隙在標準大氣條件下的擊穿電壓值 P38 954 0 306 1 755 760 3 101 9 29 2 T p 由于 處于 0 95 1 05 的范圍內(nèi) 0 UU kV U U 2 113 954 0 108 0 2 5 某 110kV 電氣設(shè)備的外絕緣應(yīng)有的工頻耐壓水平 有效值 為 260kV 如該設(shè)備將安裝 到海拔 3000m 的地方運行 問出廠時 工廠位于平原地區(qū) 的試驗電壓應(yīng)增大到多少 P39 kVU H UKU ppa 325260 1030001 1 1 101 1 1 44 2 6 為避免額定電壓有效值為 1000kV 的試驗變壓器的高壓引出端發(fā)生電暈放電 在套管上 部安裝一球形屏蔽極 設(shè)空氣的電氣強度 E0 30kV cm 試決定該球極應(yīng)有的直徑 P40 30 10002 222 max c g E U RD 94 28cm 2 7 為什么 SF6 氣體具有特別高的電氣強度并成為除空氣外應(yīng)用得最廣泛的氣體介質(zhì) 試 述 GIS 有哪些重要優(yōu)點 答 SF6 氣體具有特別高的電氣強度主要是因為這些氣體都具有很強的電負性具有很強的電負性 容易俘獲自 由電子而形成負離子 電子變成負離子后 其引起碰撞電離的能力就變得很弱 因而削弱了 放電發(fā)展過程 SF6SF6 氣體的電氣強度約為空氣的氣體的電氣強度約為空氣的 2 52 5 倍倍 而其滅弧能力高達空氣的而其滅弧能力高達空氣的 100100 倍以倍以 上上 所以它成為除空氣外應(yīng)用得最廣泛的氣體介質(zhì) GIS 有哪些重要優(yōu)點 1 1 大大節(jié)省占地面積和空間體積 大大節(jié)省占地面積和空間體積 2 2 運行安全可靠 運行安全可靠 3 3 有利于環(huán) 有利于環(huán) 保 使運行人員不受電場和磁場的影響 保 使運行人員不受電場和磁場的影響 4 4 安裝工作量小 檢修周期長 安裝工作量小 檢修周期長 A RR U CR RR U CUCQ CR RR U CUCQ CC CC U CUCQ CC CC U CUCQ tt tt tt tt 5 21 g 5 2 21 2222 5 1 21 1111 5 1 21 202202 5 2 21 101101 1014 1 I 102 7 1072 6 2 107 107 1 3 s 22 8 2 1095 9 3200C 29 10cosU 3 101 1 R 2 1029 29 10UP 1 s s p p wC tg r pFWtgCP tgwC Var tg P QWtgC 倍提高了 倍提高了所以 屏障時 屏障時 無屏障時 2 0 kV120E 05 0 kV26 105E kV100E 300kVmm10Emm20EUmm10 300kVmm3Emm27EUmm3 300kVmm30EU 2 2 4 1r 1r1r r21r2 r21r1 1r0 1 2 2 1 2 1 2 1 cm cmcm E E E E E E r r r r r r r r 933 0 E E 69 75 ln 1 ln 1 r U 2 E 78 0 E E 16 90 ln 1 ln 1 r U 1 E 70 6kV cm 8 1 3220 r R U E 2max av 2 220 2 1 22 2max 1max av 1 220 2 1 10 1max 0 av cmkV r R r r cmkV r R r r 4 1 測量絕緣電阻能發(fā)現(xiàn)哪些絕緣缺陷 試比較它與測量泄露電流試驗項目的異同 答 通過測量絕緣電阻和吸收比可以判斷試品是否受潮或貫穿性缺陷判斷試品是否受潮或貫穿性缺陷 測量泄露電流本質(zhì)上也是測量絕緣電阻 其原理是一樣的其原理是一樣的 不同點 1 測量泄露電流 所用的直流電壓較高直流電壓較高 10kV 故發(fā)現(xiàn)一些還未完全貫通的集中性缺陷比兆歐表有效 2 施加在試品上的直流電壓是逐漸增大直流電壓是逐漸增大的 這樣就可以在升壓過程中監(jiān)視泄漏電流的增長 動向 4 4 根據(jù)絕緣預(yù)防性試驗的結(jié)果來判斷電氣設(shè)備絕緣狀態(tài)時 除了要重視每一項試驗結(jié)果 外 為什么還要進行綜合分析判斷 當其中個別試驗項目不合格 達不到規(guī)程的有關(guān)要求時 應(yīng)如何處理 答 P89 有個別試驗項目不合格 達不到規(guī)程的要求 可以用 三比較三比較 的方法的方法處理 與同類型設(shè)備同類型設(shè)備比較 若試驗結(jié)果差別懸殊可能存在問題 在同一設(shè)備的三相試驗結(jié)果之間進行比較同一設(shè)備的三相試驗結(jié)果之間進行比較 若有一相結(jié)果相差達 50 以上時 該相可能存 在問題 與該設(shè)備技術(shù)檔案中的歷年試驗所得數(shù)據(jù)做比較該設(shè)備技術(shù)檔案中的歷年試驗所得數(shù)據(jù)做比較 若性能指標有明顯下降 則可能出現(xiàn) 新缺陷 5 4 試比較絕緣的非破壞性試驗和耐壓試驗的效能和特點 答 非破壞性試驗效能 在較低的電壓或是用其它不會損壞絕緣的辦法來測量絕緣的各種特測量絕緣的各種特 性 從而判斷絕緣內(nèi)部有無缺陷 特點 性 從而判斷絕緣內(nèi)部有無缺陷 特點 1 1 無破壞性 無破壞性 2 2 需要綜合分析 需要綜合分析 3 3 能全面 能全面 檢查缺陷的性質(zhì)和過程 檢查缺陷的性質(zhì)和過程 耐壓試驗效能 模仿設(shè)備絕緣在運行中可能出現(xiàn)的各種電壓 對絕緣施加與之相等價或更為 嚴峻的電壓 從而考驗絕緣耐受這類電壓的能力 特點考驗絕緣耐受這類電壓的能力 特點 1 1 最有效 最有效 2 2 具有破壞性 具有破壞性 kVU ZZ Z UUkV C L Z C L Z 27 92 2 50U 29 346 2 21 1 212 2 2 2 1 1 1 kV ZZ ZZ i A ZZ ZZ Z U i 40 2 4 2 4 U 9 2 2 4 2 4 2 22 0 0 2 s1055 2 kV32 8 9U s1033B 10 10 1km AB 98 0 3 2 Z 98 1 2 3 1 2 5 02121021B 5 5 5 32 23 2 21 21 1 32 3 2 21 2 1 總的時間為 時間 需要再經(jīng)過再次出現(xiàn)這一電壓升高 過了出現(xiàn)第二次電壓升高經(jīng)節(jié)點 全程的時間 走完 UU s skm ZZ ZZ ZZ Z ZZ Z ZZ Z A R U A Z kVZIkV ZRZZ 625 3 I 875 U I 5 437 5 62U U 2 U 1 25kA Z U I 62 5kVZ2000AU 25 31 1 2 R 1 1 1 11121 2 2 22 21 88 12 U s38 s10 v km1 AB 101 1 1 6 0 Z Z 2 4 0 Z Z2 0 2 211021102101 2 8 22 2 2 21 21 1 2 21 2 1 kVUUUU t sm LC v Z Z Z M 時 單程的時間走完 142 0 Z 2 22 63ln60 63 443 2 ln60 6 546 2 ln60 1 24 9 5 2 67 8 63 17 22 20 20 02 20 2002 22 00 22 02 Z k d d ZZ r h Z r h Z md c c g g 圍內(nèi) 未處于避雷針的保護范 雷針的水平距離為米高的建筑物邊沿距避 由于 內(nèi) 處于避雷針的保護范圍 雷針的水平距離為米高的建筑物邊沿距避 由于 因此由于 m4038 5 23 2 m5010 75 58 25 1 2 38 10 635 0 h 5 5 P30m h 75273 2 122 1 111 21 x xxx x xxx xx r mPhhr h h r mPhhr h h mhmh mh 線的保護范圍內(nèi) 故三相導線均處于避雷 受到有效保護 因此也可以中相導線對地高度為 的最低高度兩避雷線中間保護范圍 受到有效保護 因此可以平距離為邊相導線距避雷線的水 外側(cè)的保護寬度 的水平面上 因此避雷線在導線高度由于 避雷線對地高度 導線對地高度 hm07 23 m55 25 P4 D hh rm8 1 m5 2Ph h47 0 r 2 h h 1P 28 4mh 07 2318 3 15 2 4 28 0 0 x 1x 1 1 mh 解 查表解 查表 6 1 單避雷線 單避雷線 220kV 線路電暈校正系數(shù)線路電暈校正系數(shù) k1 1 3 查表查表 8 4 單避雷線 單避雷線 220kV 線路桿塔分流系數(shù)線路桿塔分流系數(shù) 0 92 查表查表 8 5 鐵塔桿塔單位高度電感 鐵塔桿塔單位高度電感 L0 0 5 H m 查表查表 8 5 平原單避雷線擊桿率 平原單避雷線擊桿率 g 1 4 下橫擔的高度下橫擔的高度 haL 20 2 0 146 13 22 1m 上橫擔的高度上橫擔的高度 haH 25 7 0 146 13 27