趙智大高電壓技術(shù)課后答案[理論實(shí)操]

1、第一章作業(yè)第一章作業(yè) n1-1解釋下列術(shù)語解釋下列術(shù)語 （1）氣體中的自持放電；（）氣體中的自持放電；（2）電負(fù)性氣體；）電負(fù)性氣體； （3）放電時(shí)延；（）放電時(shí)延；（4）50%沖擊放電電壓；（沖擊放電電壓；（5）爬電比距。）爬電比距。 答答：（1）氣體中的自持放電：當(dāng)外加電場(chǎng)足夠強(qiáng)時(shí)，即使除去外界電 離因子，氣體中的放電仍然能夠維持的現(xiàn)象； （2）電負(fù)性氣體：電子與某些氣體分子碰撞時(shí)易于產(chǎn)生負(fù)離子，這樣 的氣體分子組成的氣體稱為電負(fù)性氣體； （3）放電時(shí)延：能引起電子崩并最終導(dǎo)致間隙擊穿的電子稱為有效電 子，從電壓上升到靜態(tài)擊穿電壓開始到出現(xiàn)第一個(gè)有效電子所需的 時(shí)間稱為統(tǒng)計(jì)時(shí)延，出現(xiàn)有效電

2、子到間隙擊穿所需的時(shí)間稱為放電 形成時(shí)延，二者之和稱為放電時(shí)延； （4）50%沖擊放電電壓：使間隙擊穿概率為50%的沖擊電壓，也稱為 50%沖擊擊穿電壓； （5）爬電比距：爬電距離指兩電極間的沿面最短距離，其與所加電壓 的比值稱為爬電比距，表示外絕緣的絕緣水平，單位cm/kV。 1行業(yè)進(jìn)步 1-2湯遜理論與流注理論對(duì)氣體放電過程和自持放電條件的觀點(diǎn)有湯遜理論與流注理論對(duì)氣體放電過程和自持放電條件的觀點(diǎn)有 何不同？這兩種理論各適用于何種場(chǎng)合？何不同？這兩種理論各適用于何種場(chǎng)合？ 答：答：湯遜理論認(rèn)為電子碰撞電離是氣體放電的主要原因，二次電 子來源于正離子撞擊陰極使陰極表面逸出電子，逸出電子是維持

3、 氣體放電的必要條件。所逸出的電子能否接替起始電子的作用是 自持放電的判據(jù)。流注理論認(rèn)為形成流注的必要條件是電子崩發(fā) 展到足夠的程度后，電子崩中的空間電荷足以使原電場(chǎng)明顯畸， 流注理論認(rèn)為二次電子的主要來源是空間的光電離。 湯遜理論的適用范圍是短間隙、低氣壓氣隙的放電；流注理論適 用于高氣壓、長(zhǎng)間隙電場(chǎng)氣隙放電。 1-3在一極間距離為在一極間距離為1cm的均勻電場(chǎng)電場(chǎng)氣隙中，電子碰撞電離系的均勻電場(chǎng)電場(chǎng)氣隙中，電子碰撞電離系 數(shù)數(shù)=11cm-1。今有一初始電子從陰極表面出發(fā)，求到達(dá)陽極的。今有一初始電子從陰極表面出發(fā)，求到達(dá)陽極的 電子崩中的電子數(shù)目。電子崩中的電子數(shù)目。 解：解：到達(dá)陽極的電

4、子崩中的電子數(shù)目為 59874 111 een d a 答：答：到達(dá)陽極的電子崩中的電子數(shù)目為59874個(gè)。 2行業(yè)進(jìn)步 1-5近似估算標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下半徑分別為近似估算標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下半徑分別為1cm和和1mm的光滑導(dǎo)線的的光滑導(dǎo)線的 電暈起始場(chǎng)強(qiáng)。電暈起始場(chǎng)強(qiáng)。 解：解：對(duì)半徑為1cm的導(dǎo)線 )kV/cm(39 11 3 . 0 11130 3 . 0 130 r mEc 對(duì)半徑為1mm的導(dǎo)線 )kV/cm(5 .58 11 . 0 3 . 0 11130 c E 1-10 簡(jiǎn)述絕緣污閃的發(fā)展機(jī)理和防止對(duì)策。簡(jiǎn)述絕緣污閃的發(fā)展機(jī)理和防止對(duì)策。 答：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

5、緣子的污閃。 絕緣子的污閃是一個(gè)受到電、熱、化學(xué)、氣候等多方面因素影響 的復(fù)雜過程，通?？煞譃榉e污、受潮、干區(qū)形成、局部電弧的出 現(xiàn)和發(fā)展等四個(gè)階段。防止絕緣子發(fā)生污閃的措施主要有：（1） 調(diào)整爬距（增大泄露距離）（2）定期或不定期清掃；（3）涂料； （4）半導(dǎo)體釉絕緣子；（5）新型合成絕緣子。 答：答：半徑1cm導(dǎo)線起暈場(chǎng)強(qiáng)為39kV/cm，半徑1mm導(dǎo)線起暈場(chǎng)強(qiáng)為 58.5kV/cm 3行業(yè)進(jìn)步 1-11 試運(yùn)用所學(xué)的氣體放電理論，解釋下列物理現(xiàn)象：試運(yùn)用所學(xué)的氣體放電理論，解釋下列物理現(xiàn)象： （1）大氣的濕度增大時(shí)，空氣間隙的擊穿電壓增高，而絕緣子表）大氣的濕度增大時(shí)，空氣間隙的擊穿電壓

6、增高，而絕緣子表 面的閃絡(luò)電壓下降；面的閃絡(luò)電壓下降； （2）壓縮氣體的電氣強(qiáng)度遠(yuǎn)較常壓下的氣體為高；）壓縮氣體的電氣強(qiáng)度遠(yuǎn)較常壓下的氣體為高； （3）沿面閃絡(luò)電壓顯著地低于純氣隙的擊穿電壓。）沿面閃絡(luò)電壓顯著地低于純氣隙的擊穿電壓。 答：答：（1）大氣濕度增大時(shí)，大氣中的水分子增多，自由電子易于 被水分子俘獲形成負(fù)離子，從而使放電過程受到抑制，所以擊穿 電壓增高；而大氣濕度增大時(shí)，絕緣子表面容易形成水膜，使絕 緣子表面積污層受潮，泄漏電流增大，容易造成濕閃或污閃，絕 緣子表面閃絡(luò)電壓下降； （2）氣壓很大時(shí)電子的自由行程變小，兩次碰撞之間從電場(chǎng)獲得 的動(dòng)能減小，電子的碰撞電離過程減弱，所以擊

7、穿電壓升高，氣 體的電氣強(qiáng)度也高； （3）沿面閃絡(luò)電壓顯著地低于純氣隙的擊穿電壓是因?yàn)檠毓腆w介 質(zhì)表面的電場(chǎng)與純氣隙間的電場(chǎng)相比發(fā)生了畸變，造成電場(chǎng)畸變 的原因有：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)表面由于潮氣形成水膜，水膜中的正負(fù)離子在電場(chǎng)作用下積 聚在沿面靠近電極的兩端；3.固體介質(zhì)表面電阻不均勻和表面的粗 糙不平。 4行業(yè)進(jìn)步 第二章作業(yè)第二章作業(yè) 2-1試用經(jīng)驗(yàn)公式估算極間距離試用經(jīng)驗(yàn)公式估算極間距離d=2cm的均勻電場(chǎng)氣隙在標(biāo)準(zhǔn)大氣的均勻電場(chǎng)氣隙在標(biāo)準(zhǔn)大氣 條件下的平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)條件下的平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)Eb。P32 解：解：d=2cm的均勻電場(chǎng)氣隙平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)為 )

8、kV/cm(26.292/166. 6155.24/66. 655.24dEb 2-3在線路設(shè)計(jì)時(shí)已確定某線路的相鄰導(dǎo)線間氣隙應(yīng)能耐受峰值為在線路設(shè)計(jì)時(shí)已確定某線路的相鄰導(dǎo)線間氣隙應(yīng)能耐受峰值為 1800kV的雷電沖擊電壓，試?yán)媒?jīng)驗(yàn)公式近似估計(jì)線間距離至少的雷電沖擊電壓，試?yán)媒?jīng)驗(yàn)公式近似估計(jì)線間距離至少 應(yīng)為若干？應(yīng)為若干？P36 解：解：導(dǎo)線間的氣隙可以用棒-棒氣隙近似表示 對(duì)正極性雷電沖擊： )cm(3086 . 5/ )751800(6 . 575 %50 ddU 對(duì)負(fù)極性雷電沖擊： )cm(2826/ )1101800(6110 %50 ddU 取兩者中較大者308cm 答：答：標(biāo)

9、準(zhǔn)大氣條件下的平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)為29.26kV/cm 答：答：線間距離至少應(yīng)為308cm。 5行業(yè)進(jìn)步 2-4 在在p=755mmHg，t=33的條件下測(cè)得一氣隙的擊穿電壓峰值為的條件下測(cè)得一氣隙的擊穿電壓峰值為 108kV，試近似求取該氣隙在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下的擊穿電壓值。，試近似求取該氣隙在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下的擊穿電壓值。P38 解：解：在p=755mmHg，t=33條件下的空氣相對(duì)密度為： 954. 0 33273 1 755 760 3 .101 9 . 29 . 2 t p 由于處于0.951.05之間 )kV(2 .113 954. 0 108 00 U UUU 2-5 某某110kV電氣設(shè)備

10、的外絕緣應(yīng)有的工頻耐壓水平（有效值）為電氣設(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，如該設(shè)備將安裝到海拔3000m的地方運(yùn)行，問出廠時(shí)的地方運(yùn)行，問出廠時(shí) （工廠位于平原地區(qū)）的試驗(yàn)電壓影增大到多少？（工廠位于平原地區(qū)）的試驗(yàn)電壓影增大到多少？P39 解：解：出廠時(shí)的試驗(yàn)電壓值： 答：答：該氣隙在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下的擊穿電壓值為113.2kV。 )kV(325 260 1030001 . 1 1 260 101 . 1 1 44 H UKU pa 答：答：出廠試驗(yàn)電壓值應(yīng)增大到325kV。 6行業(yè)進(jìn)步 2-6 為避免額定電壓有效值為為避免額定電壓有效值為1000

11、kV的試驗(yàn)變壓器的高壓引出端發(fā)生的試驗(yàn)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(qiáng)度電暈放電，在套管上部安裝一球形屏蔽極。設(shè)空氣的電氣強(qiáng)度 E0=30kV/cm，試決定該球形電極應(yīng)有的直徑。，試決定該球形電極應(yīng)有的直徑。P40 解：解：球形電極應(yīng)有的直徑為： )cm(2 .94 30 10002 222 max c g E U RD 答：答：該球形電極應(yīng)有的直徑為94.2cm。 7行業(yè)進(jìn)步 第三章作業(yè)第三章作業(yè) 3-1 某雙層介質(zhì)絕緣結(jié)構(gòu)，第一、二層的電容和電阻分別為：某雙層介質(zhì)絕緣結(jié)構(gòu)，第一、二層的電容和電阻分別為： C1=4200pF，R1=1400M；C2

12、=3000pF、R2=2100M。當(dāng)加上。當(dāng)加上 40kV直流電壓時(shí)，試求：直流電壓時(shí)，試求： （1）當(dāng)）當(dāng)t=0合閘初瞬，合閘初瞬，C1、C2上各有多少電荷？上各有多少電荷？ （2）到達(dá)穩(wěn)態(tài)后，）到達(dá)穩(wěn)態(tài)后，C1、C2上各有多少電荷？絕緣的電導(dǎo)電流為多大？上各有多少電荷？絕緣的電導(dǎo)電流為多大？ 解：解：（1）絕緣結(jié)構(gòu)的等值電路如圖所示： t=0合閘初瞬時(shí)，電壓按電容反比分配 R1 R2 C1 C2 U1 U2 U 即 1 2 2 1 C C U U ，可得 )(67.163/50 1040 30004200 3000 3 21 2 1 kV U CC C U 所以C1上的電荷 )(70 10

13、3/50104200 312 111 C UCQ 8行業(yè)進(jìn)步 C2上的電荷 )(70 10)3/5040(103000)( 312 12222 C UUCUCQ （2）穩(wěn)態(tài)時(shí)，因?yàn)樽饔秒妷篣為直流，所以C1和C2可視為開路， 流過絕緣的電導(dǎo)電流由總電阻決定，即 )(43.1110 7 80 10)21001400( 1040 6 6 3 21 A RR U I 此時(shí)C1上的電壓與R1上的電壓相等，即 )(1610)7/80(101400 66 11 kVIRU C1上的電荷 )(2 .671016104200 312 111 CUCQ C2上的電荷 )(7210)1640(103000 312

14、 222 CUCQ 9行業(yè)進(jìn)步 3-3 某設(shè)備對(duì)地電容某設(shè)備對(duì)地電容C=3200pF，工頻下的，工頻下的tg=0.01，如果所施加的，如果所施加的 工頻電壓等于工頻電壓等于32kV，求：，求： （1）該設(shè)備絕緣所吸收的無功功率和所消耗的有功功率各為多少？）該設(shè)備絕緣所吸收的無功功率和所消耗的有功功率各為多少？ （2）如果該設(shè)備的絕緣用并聯(lián)等值電路來表示，則其中電阻值）如果該設(shè)備的絕緣用并聯(lián)等值電路來表示，則其中電阻值R為若為若 干？干？ （3）如果用串聯(lián)等值電路表示，則其中的電容值）如果用串聯(lián)等值電路表示，則其中的電容值Cs和電阻值和電阻值r各位若各位若 干？干？ 解：解：（1）該設(shè)備所吸收的

15、有功功率為 )W(3 .10 01. 0103200314)1032( 12232 CtgUP 所吸收的無功功率為 kVar03. 1Var1030 01. 0 3 .10 tg P Q 10行業(yè)進(jìn)步 （2）在絕緣的并聯(lián)等值電路中，有 （3）在絕緣的串聯(lián)等值電路和并聯(lián)等值電路中，等值電容近似相 等，即Cs=Cp=C=3200pF。 )M(5 .99 01. 0103200314 111/ 12 Ctg R CRCU RU I I tg C R 因此，對(duì)串聯(lián)等值電路，由rCtg s 可得串聯(lián)等值電阻 )k(95. 9 103200314 01. 0 12 s C tg r 11行業(yè)進(jìn)步 3-6

16、一充油的均勻電場(chǎng)間隙距離為一充油的均勻電場(chǎng)間隙距離為30mm，極間施加工頻電壓，極間施加工頻電壓300kV。 若在極間放置一個(gè)屏障，其厚度分別為若在極間放置一個(gè)屏障，其厚度分別為3mm和和10mm，求油中的電場(chǎng)，求油中的電場(chǎng) 強(qiáng)度各比沒有屏障時(shí)提高多少倍？（設(shè)油的強(qiáng)度各比沒有屏障時(shí)提高多少倍？（設(shè)油的r1r1=2，屏障的，屏障的r2r2=4） 解：解：沒有屏障時(shí)油中的電場(chǎng)強(qiáng)度為 )kV/cm(100 1030 300 1 0 d U E 放置厚度為d1的屏障時(shí)（令d為未放屏障時(shí)的間隙距離，E1為油中 的電場(chǎng)強(qiáng)度，E2為屏障中的電場(chǎng)強(qiáng)度） 2211 EE rr 1211 )(dEddEU 聯(lián)立解

17、得油中的電場(chǎng)強(qiáng)度為 1 1 2 1 1 1 rr r ddd U E d1=3mm時(shí)， )kV/cm(26.105 2/ )3 . 03(4/3 . 02 300 1 E 此時(shí)油中電場(chǎng)強(qiáng)度提高的倍數(shù)為0526. 0 100 26. 5 0 01 E EE 12行業(yè)進(jìn)步 d1=10mm時(shí)， )kV/cm(120 2/ ) 13(4/12 300 1 E 此時(shí)油中電場(chǎng)強(qiáng)度提高的倍數(shù)為 2 . 0 100 100120 0 01 E EE 13行業(yè)進(jìn)步 第四章作業(yè)第四章作業(yè) 4-1 測(cè)量絕緣電阻能發(fā)現(xiàn)那些絕緣缺陷？試比較它與測(cè)量泄漏電流實(shí)驗(yàn)測(cè)量絕緣電阻能發(fā)現(xiàn)那些絕緣缺陷？試比較它與測(cè)量泄漏電流實(shí)驗(yàn)

18、項(xiàng)目的異同。項(xiàng)目的異同。 答：答：測(cè)量絕緣電阻能有效地發(fā)現(xiàn)下列缺陷：絕緣總體狀態(tài)不佳；絕緣 整體受潮或局部嚴(yán)重受潮；兩極間有貫穿性的缺陷等。測(cè)量絕緣電阻 和測(cè)量泄露電流試驗(yàn)項(xiàng)目的相同點(diǎn)：兩者的原理和適用范圍是一樣的， 不同的是測(cè)量泄漏電流可使用較高的電壓(10kV及以上)，并且可一觀 察泄漏電流隨時(shí)間的變化情況，因此能比測(cè)量絕緣電阻更有效地發(fā)現(xiàn) 一些尚未完全貫通的集中性缺陷。 14行業(yè)進(jìn)步 答：答：P89. 15行業(yè)進(jìn)步 第五章作業(yè)第五章作業(yè) 解解：進(jìn)行工頻耐壓試驗(yàn)時(shí)流過試品的電流為 )A(5 . 010400104502102 333 fCUI 該試驗(yàn)變壓器的輸出功率為 )kVA(20010

19、400104502102 32332 fCUP 16行業(yè)進(jìn)步 5-2 當(dāng)習(xí)圖當(dāng)習(xí)圖-4中的球隙中的球隙F擊穿時(shí)，試驗(yàn)變壓器擊穿時(shí)，試驗(yàn)變壓器T的初級(jí)繞組所接的電壓的初級(jí)繞組所接的電壓 表表PV的讀數(shù)為若干？的讀數(shù)為若干？ 答：答：查附錄球隙放電電壓表 可知圖中球隙F放電電壓峰 值為79.5kV,此電壓為變壓器 高壓側(cè)交流電壓峰值， 所以變壓器初級(jí)繞組電壓表 讀數(shù) )V(9 .224400 100 2/5 .79 U 5-6 為什么選用球隙而不是其他形狀的間隙（特別是消除了邊緣效應(yīng)為什么選用球隙而不是其他形狀的間隙（特別是消除了邊緣效應(yīng) 的平板電極）？的平板電極）？ 答：答：P108 17行業(yè)進(jìn)

20、步 第六章作業(yè)第六章作業(yè) 解解：架空線路的波阻抗Z1為 )(346 1000778. 0 10933. 0 6 3 1 1 1 C L Z 電纜線路的波阻抗Z2為 )(29 10187. 0 10155. 0 6 3 2 2 2 C L Z 節(jié)點(diǎn)上的電壓峰值為 )kV(27.9250 29346 34622 1 21 1 1 u ZZ Z uu 18行業(yè)進(jìn)步 解解：根據(jù)彼得遜法則可得等值電路如圖 所示，回路總電流 )kA(9 . 2 16/100400 6002 )2/()4/( 2 0 ZZZ U I 母線上的電壓幅值 )kV(40 9 . 240060022 0 IZUU 19行業(yè)進(jìn)步 解

21、解：根據(jù)彼得遜法則可得等值電路如圖 所示，回路總電流 )kA(875. 1 50/100500 50010002 / 2 21 1 1 ZRZ ZI I （1）進(jìn)入電纜的電流波幅值 )kV(5 .625025. 1 222 ZIU進(jìn)入電纜的電壓波幅值 )kA(25. 1 3 2 2 II 20行業(yè)進(jìn)步 （2）架空線上的電壓反射波幅值 )kV(5 .4375005 .62 112 1 ZIUU 架空線上的電流反射波幅值 )kA(875. 0 500 5 .437 1 1 1 Z U I （3）流過避雷器的電流幅值 )kA(625. 0 3 1 II R 21行業(yè)進(jìn)步 解：根據(jù)彼得遜法則，畫出其等

22、值電路如圖所示。 電阻吸收功率最大時(shí)，其值為 略 )(55050500 21 ZZR 22行業(yè)進(jìn)步 解：波從Z1進(jìn)入Z2時(shí)的折射系數(shù) 3 1 80400 8022 21 2 ZZ Z A B點(diǎn)的折、反射系數(shù) us30 100 100033 v l t AB B點(diǎn)電壓出現(xiàn)第二次電壓升高時(shí)的電壓 V21.9890)98. 0 3 2 1 (98. 1 3 1 )1 ( 0 kUU BABAB 距離原始波到達(dá)A點(diǎn)的時(shí)間為 98. 0 1000080 8010000 2 2 RZ ZR B 98. 1 8010000 1000022 2 ZR R B 波從Z2進(jìn)入Z1時(shí)的反射系數(shù) 3 2 40080

23、80400 21 21 ZZ ZZ A 23行業(yè)進(jìn)步 6-8 一條架空線與一根末端開路、長(zhǎng)1km 的電纜相連，架空線電容為11.4pF/m、電 感為0.978uH/M；電纜具有電容136pF/m、 電感0.75uH/m。一幅值為10kV的無限長(zhǎng) 直角波沿架空線傳入電纜，試計(jì)算在原始 波抵達(dá)電纜與架空線連接點(diǎn)A以后38us時(shí)，電纜中點(diǎn)M處的電壓值。 解：架空線的波阻抗 波從Z1進(jìn)入Z2時(shí)在A點(diǎn)的折射系數(shù) )(9 .292 104 .11 10978. 0 12 6 1 1 1 C L Z 電纜線的波阻抗 )(3 .74 10136 1075. 0 12 6 2 2 2 C L Z 電纜線的波速

24、m/us100 101361075. 0 11 126 22 CL v 39. 0 3 .749 .292 3 .7422 21 2 ZZ Z A 電纜在B點(diǎn)開路所以折、反射系數(shù) 2 B 1 B 波從Z2進(jìn)入Z1時(shí)在A點(diǎn)的反射系數(shù) 6 . 0 3 .749 .292 3 .749 .292 21 21 ZZ ZZ A 波從A點(diǎn)到達(dá)B點(diǎn)所需要的時(shí)間us10 100 1000 v lAB 38us時(shí)B點(diǎn)經(jīng)過兩次電壓升高且B點(diǎn)電壓已到達(dá)M點(diǎn)，故M點(diǎn)電壓 kV48.1210) 16 . 01 (239. 0)1 ( 0 Uu BABAM 24行業(yè)進(jìn)步 7-1 為了保護(hù)煙囪及附近的構(gòu)筑物，在一高73m的

25、煙囪上裝一根長(zhǎng)2m的避雷 針，煙囪附近構(gòu)筑物的高度及相對(duì)位置如圖，試計(jì)算各構(gòu)筑物是否處于該避 雷針的保護(hù)范圍之內(nèi)。 解： 避雷針高度h=73+2=75m 所以高度修正系數(shù) 635. 0 75 5 . 55 . 5 h P 對(duì)左側(cè)構(gòu)筑物，其高度所對(duì)應(yīng)水平面 上的保護(hù)半徑 50mm7375.58635. 0)102755 . 1 ()25 . 1 (Phhr xxL 所以左側(cè)構(gòu)筑物在該避雷針保護(hù)范圍之內(nèi) 對(duì)右側(cè)構(gòu)筑物，其高度所對(duì)應(yīng)水平面上的保護(hù)半徑 40mm495.23635. 0)3875()(Phhr xxR 所以右側(cè)構(gòu)筑物不在該避雷針保護(hù)范圍之內(nèi) 25行業(yè)進(jìn)步 7-2 校驗(yàn)習(xí)題圖-14所示鐵

26、塔結(jié)構(gòu)是否能保證各相導(dǎo)線都受到避雷線 的有效保護(hù)。 解： 因?yàn)楸芾拙€高度h30m，所以高度修正系數(shù) P=1 邊相導(dǎo)線高度： hx=28.4-2.15-3.18=23.07m 在此高度的水平面上，避雷線側(cè)面保護(hù)寬度 為： m505. 21)07.234 .28(47. 0)(47. 0Phhr xx m8 . 1 x r因?yàn)樗赃呄鄬?dǎo)線可以受到保護(hù) 兩根避雷線內(nèi)側(cè)保護(hù)范圍（圓弧的低點(diǎn)）高點(diǎn) m65.24 4 5 . 75 . 7 4 .28 4 0 P D hh 大于中相導(dǎo)線高度（23.07m）,所以也能受到有效保護(hù) 綜上可知，各相導(dǎo)線均能受到有效保護(hù) 26行業(yè)進(jìn)步 8-1 某平原地區(qū)220kV

27、架空線路所采用的桿塔形勢(shì)及尺寸如圖所示。 各有關(guān)數(shù)據(jù)如下： 避雷線半徑rg=5.5mm，其懸點(diǎn)高度hg=32.7m； 上相導(dǎo)線懸點(diǎn)高度hw(U)=25.7m; 下相導(dǎo)線懸點(diǎn)高度hw(L)=20.2m; 避雷線在15時(shí)的弧垂fg=6.0m; 導(dǎo)線在15時(shí)的弧垂fw=10.0m; 線路長(zhǎng)度L=120km; 絕緣子串：13X-4.5型盤型絕緣子，其沖擊放電電壓 U50%=1245kV；每片絕緣子的高度H=0.146m; 桿塔的沖擊接地電阻Ri=10; 線路所在地區(qū)的雷暴日數(shù)Td=50。 求這條線路的耐雷水平、雷擊跳閘率及實(shí)際年累計(jì)跳閘 次數(shù)。 解：（1）年總落雷次數(shù) 該線路只有一條避雷線，故等效受雷

28、寬度 m8 .114)6667. 07 .32(4) 3 2 (44 fhhB t 27行業(yè)進(jìn)步 該線路的年總落雷次數(shù) 216.485007. 0120 1000 8 .114 1000 d Tl B N （2）繞擊導(dǎo)線時(shí)的耐雷水平及跳閘次數(shù) 避雷線對(duì)邊相導(dǎo)線的保護(hù)角 47.27 7 .257 .32 64. 3 arctg 繞擊率07. 29 . 3 86 7 .3247.27 9 . 3 86 lg g h P 00851. 010 07. 2 P 繞擊時(shí)線路的耐雷水平 kA45.12 100 1245 100 %50 2 U I 雷電流大于I2的概率 %19.7210 88/45.12

29、2 P 建弧率 913. 01014) 13146. 0732. 1 220 (45. 0 1014) 3 (45. 010)1445. 0( 275. 0 275. 0 1 275. 0 l U E n 28行業(yè)進(jìn)步 繞擊跳閘次數(shù) 27. 0913. 07219. 000851. 0216.48 22 PPNn （3）反擊導(dǎo)線時(shí)的耐雷水平及跳閘次數(shù) 離避雷線最遠(yuǎn)的一相導(dǎo)線的和避雷線間的互波阻 避雷線自波阻 6 .513 105 . 5 )63/27 .32(2 ln60 2 ln60 3 g g g r h Z 3 .73 3 .13 129.45 ln60ln60 gw gw gw d d

30、 Z 兩者之間的幾何耦合系數(shù) 143. 0 6 .513 3 .73 0 g gw Z Z k 考慮電暈影響后的耦合系數(shù) 186. 0143. 03 . 1 01 kkk 塔身電感 uH35.167 .325 . 0 )(0 gtt hLL 該導(dǎo)線橫擔(dān)處的高度 m098.2213146. 02 .20 a h 29行業(yè)進(jìn)步 92. 0 分流系數(shù) 反擊時(shí)的耐雷水平 kA24.89 6 . 2 5 .13 143. 0 5 .13 47 .32 1 6 . 2 35.16 92. 0186. 0 32.7 22.098 1092. 0)186. 01 ( 1245 6 . 2 1 6 . 2 )1

31、 ( 0 %50 1 c c g t t a i h k h h L k h h Rk U I 該導(dǎo)線平均對(duì)地高度m5 .1310 3 2 2 .20 c h %68. 910 88/24.89 1 P 反擊跳閘次數(shù) 065. 1913. 00968. 025. 0216.48 11 PgNn 年累計(jì)跳閘次數(shù) 335. 1065. 127. 0 21 nnn 30行業(yè)進(jìn)步 8-3 某變電所的一支獨(dú)立避雷針與鄰近構(gòu)架的相對(duì)位置及其接地裝置 的結(jié)構(gòu)如圖所示。 （1）試估算此獨(dú)立避雷針的沖擊接地 電阻（設(shè)該處土壤電阻率 =500m）; （2）從避雷針不向構(gòu)架發(fā)生反擊的條 件來看，此接地裝置能否滿足要

32、求？ 解：（1）查表7-5，得 3 . 0 i 75. 0 i 此避雷針的沖擊接地電阻 8 .211 05. 0 38 ln 32 500 75. 03 3 . 0 1 8 ln 2 d l lnn R n R R i i i ei i i i （2）地上部分不發(fā)生反擊的條件 m766. 5131 . 08 .212 . 01 . 02 . 0 1 hRs i 所以此接地裝置滿足要求 31行業(yè)進(jìn)步 解：進(jìn)波的空間陡度 避雷器到變壓器的最大電氣距離 )/(5 . 1 300 450 mkV v a a )(105 5 . 12 630945 2 )( max m a UU l isiw 32行業(yè)

33、進(jìn)步 9-3 一根波阻抗為Z，長(zhǎng)度為l的末端開路導(dǎo)線預(yù)先充電到某一電壓“+U”, 現(xiàn)將該導(dǎo)線突然合閘到某一電壓等于“-U”的直流電源上去，如圖所示。 （1）試?yán)L出不同瞬間的電壓波與電流波沿線分布圖（時(shí)間繪到末端第二次反 射波抵達(dá)線路中點(diǎn)M瞬間為止）； （2）試?yán)L出該線的開路末端B和中點(diǎn)M的電壓和電流隨時(shí)間而變化的波形圖取 開關(guān)合閘瞬間為時(shí)間起點(diǎn)（t=0），以(=l/v)作為時(shí)間的單位，其中v為波速。 解：(1)令=l/v a)合閘后，線路電壓變?yōu)?U， 相當(dāng)于一個(gè)幅值為-2U的電 壓波和幅值為-2U/Z的電流 波從首端向末端傳播 0t -U +U B i=-2U/Z M 33行業(yè)進(jìn)步 -U -

34、3U B M t2 末端發(fā)生全反射，-4U+U=-3U 2t3 -U -3U B M 3t4 -U +U B M i=0 i=2U/Z i=0 34行業(yè)進(jìn)步 (2)B點(diǎn)電壓波形 0 t -U -3U +U 234 35行業(yè)進(jìn)步 9-4 一臺(tái)220kV、120MVA的三相電力變壓器，其空載激磁電流等于 額定電流的2%，高壓繞組每相對(duì)地電容C=5000pF。求切除這樣一臺(tái) 空載變壓器時(shí)可能引起的最大過電壓倍數(shù)。（提示：最大可能截流值 為空載激磁電流的幅值） 解：空載激磁電流 A9 .1002. 0 10220 10120 02. 0%2 3 6 0 n n n U S II 變壓器的激磁電感 H27.64 9 .10314 10220 3 L n T I U L 切除該空載變壓器時(shí)產(chǎn)生的最大電壓極限值 kV5 .1747414. 19 .10 105000 27.64 2 12 L T MAX I C L U 相應(yīng)的過電壓倍數(shù) 46. 8 3/220215. 1 5 .1747 3/2 n MAXMAX Uk U U U K 36行業(yè)進(jìn)步 10-1 一座500kV變電所，所用避雷器在雷電沖擊波下的保護(hù)特性為： （1）