長(zhǎng)沙理工大學(xué)高電壓試題

1、 長(zhǎng)沙理工大學(xué)試題 一、填空 （10分）1、流注理論認(rèn)為：二次電子崩的主要來(lái)源是空間光電離。2、極化的基本形式有電子式極化、離子式極化、 偶極子式極化 、 夾層式極化 、和空間電荷極化。3、液體電介質(zhì)的擊穿機(jī)理主要可用 電擊穿理論 、 小橋理論 加以解釋。4、某110KV電氣設(shè)備從平原地區(qū)移至高原地區(qū)，其工頻耐壓水平將 下降 。5、絕緣耐壓試驗(yàn)的項(xiàng)目主要有：交流耐壓試驗(yàn)、直流耐壓試驗(yàn)、 雷電沖擊耐壓試驗(yàn) 和操作沖擊耐壓試驗(yàn)。6、 雷暴小時(shí) 是指一年中有雷暴的小時(shí)數(shù)。7、電壓直角波經(jīng)過(guò)串聯(lián)電容后，波形將發(fā)生變化，變成 指數(shù) 波。二、選擇 （10分）1電子撞擊陰極，使陰極發(fā)射新的電子的過(guò)程稱為（C

2、）。A過(guò)程B過(guò)程 C過(guò)程D先導(dǎo)放電2若固體電介質(zhì)被擊穿的時(shí)間很短、又無(wú)明顯的溫升，可判斷是（C）。A電化學(xué)擊穿B熱擊穿C電擊穿D各類擊穿都有3下列因素中，對(duì)電介質(zhì)的tan影響不明顯的是（D）。A濕度B電源頻率C表面污穢D大氣壓強(qiáng)4輸電線路的波阻抗的大小與線路的長(zhǎng)度（C）。A成正比B成反比C無(wú)關(guān)D不確定5下列不同類型的過(guò)電壓中，不屬于內(nèi)過(guò)電壓的是（D）。A工頻過(guò)電壓B操作過(guò)電壓C諧振過(guò)電壓D大氣過(guò)電壓三、名詞解釋 （15分）1、自持放電和非自持放電答：必須借助外力因素才能維持的放電稱為非自持放電。 不需其他任何加外電離因素而僅由電場(chǎng)的作用就能自行維持的放電稱為自持放電。2、50%沖擊放電電壓答：

3、工程上采用50%沖擊擊穿電壓（U50%）來(lái)描述間隙的沖擊擊穿特性，即在多次施加同一電壓時(shí)，用間隙擊穿概率為50的電壓值來(lái)反映間隙的耐受沖擊電壓的特性。3、吸收現(xiàn)象和絕緣電阻答：在一個(gè)固體電介質(zhì)上加直流電壓U，觀察流過(guò)電介質(zhì)電流的變化。當(dāng)開關(guān)K合上后，可以觀察到回路中流過(guò)一個(gè)微小的電流i，它隨時(shí)間逐漸衰減，最后達(dá)到某個(gè)穩(wěn)定值，這個(gè)現(xiàn)象稱為吸收現(xiàn)象。 電介質(zhì)中流過(guò)的泄漏電流所對(duì)應(yīng)的電阻稱為介質(zhì)的絕緣電阻。4、建弧率答：沖擊閃絡(luò)轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的工頻電弧的概率，稱為建弧率。5、進(jìn)線段保護(hù)答：進(jìn)線段保護(hù)是指在臨近變電站12km的一段線路上加強(qiáng)防雷保護(hù)措施。四、簡(jiǎn)答：（45分）1、湯遜理論的自持放電條件，并說(shuō)

4、明其物理意義。答：湯遜理論的自持放電的條件為：（ed1）1或如果（ed1）個(gè)正離子在撞擊陰極表面時(shí)至少能從陰極釋放出一個(gè)有效電子來(lái)彌補(bǔ)原來(lái)那個(gè)產(chǎn)生電子崩并已進(jìn)入陽(yáng)極的電子，那么這個(gè)有效電子將在電場(chǎng)的作用下向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生碰撞電離，發(fā)展新的電子崩。這樣，即使沒(méi)有外界電離因素存在，放電也能繼續(xù)下去，使放電達(dá)到自持。2、均勻電場(chǎng)和不均勻電場(chǎng)中氣體間隙的放電特性有什么不同。答：（1） 極不均勻電場(chǎng)的擊穿電壓比均勻電場(chǎng)低；（2） 極不均勻電場(chǎng)如果是不對(duì)稱電極，則放電有極性效應(yīng)；（3） 極不均勻電場(chǎng)具有特殊的放電形式電暈放電。3、簡(jiǎn)要解釋小橋理論。答：工程實(shí)際中使用的液體電介質(zhì)不可能是純凈的，不可避免地混

5、入氣體（即氣泡）、水分、纖維等雜質(zhì)。這些雜質(zhì)的介電常數(shù)小于液體的介電常數(shù)，在交流電場(chǎng)作用下，雜質(zhì)中的場(chǎng)強(qiáng)與液體介質(zhì)中的場(chǎng)強(qiáng)按各自的介電常數(shù)成反比分配，雜質(zhì)中場(chǎng)強(qiáng)較高，且氣泡的擊穿場(chǎng)強(qiáng)低，因此雜質(zhì)中首先發(fā)生放電，放電產(chǎn)生的帶電粒子撞擊液體分子，使液體介質(zhì)分解，又產(chǎn)生氣體，使氣泡數(shù)量增多，逐漸形成易發(fā)生放電的氣泡通道，并逐步貫穿兩極，形成“小橋”，最后導(dǎo)致?lián)舸┰诖送ǖ乐邪l(fā)生。4、在測(cè)試電氣設(shè)備的介質(zhì)損失角正切值時(shí)什么時(shí)候用正接線，什么時(shí)候用反接線；正接線和反接線各有什么特點(diǎn)？答：使用西林電橋的正接線時(shí)，高壓西林電橋的高壓橋臂的阻抗比對(duì)應(yīng)的低壓臂阻抗大得多，所以電橋上施加的電壓絕大部分都降落在高壓橋

6、臂上，只要把試品和標(biāo)準(zhǔn)電容器放在高壓保護(hù)區(qū)，用屏蔽線從其低壓端連接到低壓橋臂上，則在低壓橋臂上調(diào)節(jié)R3和C4就很安全，而且測(cè)量準(zhǔn)確度較高。但這種方法要求被試品高低壓端均對(duì)地 絕緣。使用反接線時(shí)，即將R3和C4接在高壓端，由于R3和C4處于高電位。橋體位于高壓側(cè)，抗干擾能力和準(zhǔn)確度都不如正接線?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)通常采用反接線試驗(yàn)方法。5、局部放電是怎樣產(chǎn)生的？在電力系統(tǒng)中常用什么方法進(jìn)行測(cè)量,為什么？答：雜質(zhì)存在導(dǎo)致電場(chǎng)分布不均勻，電壓U達(dá)到一定值時(shí)，會(huì)首先在氣泡或雜質(zhì)中產(chǎn)生放電，既局部放電。 局部放電的檢測(cè)方法： 直接用局部放電檢測(cè)儀進(jìn)行測(cè)量，用專用的無(wú)暈電源設(shè)備。 油色譜分析：主要是檢測(cè)絕緣油中乙炔

7、氣體的含量。6、以變壓器為例，說(shuō)明破壞性試驗(yàn)和非破壞性試驗(yàn)各有哪些？答：非破壞性試驗(yàn)：（1）絕緣電阻及吸收比；（2）繞組連同套管的絕緣電阻；（3）變壓比；（4）介損；（5）直流耐壓及泄露 破壞性試驗(yàn)：（1）交流耐壓試驗(yàn)；（2）沖擊耐壓試驗(yàn)。7、測(cè)量電氣設(shè)備的介損tg能發(fā)現(xiàn)什么缺陷？不能發(fā)現(xiàn)什么缺陷？在測(cè)試時(shí)要注意什么？答：能發(fā)現(xiàn)的缺陷： （1）絕緣體受潮，絕緣老化；（2）貫穿性缺陷；（3）分布式缺陷；（4）小型設(shè)備集中性缺陷 不能發(fā)現(xiàn)的缺陷： 大型設(shè)備的局部性缺陷可能被掩蓋，所以現(xiàn)場(chǎng)仍要做分解試驗(yàn)。 在測(cè)試時(shí)要注意： （1）必須有良好的接地； （2）反接線要注意引線的懸空處理； （3）被試品表

8、面要擦拭干凈； （4）能做分解試驗(yàn)的要盡量做分解試驗(yàn)。8、什么是變壓器的主絕緣、匝間絕緣和分級(jí)絕緣。答：主絕緣：發(fā)電機(jī)、變壓器各點(diǎn)對(duì)地絕緣。 匝間絕緣：變壓器多匝繞組間的絕緣。 分級(jí)絕緣：各個(gè)不同的電壓等級(jí)采取不同的絕緣等級(jí)。9、輸電線路遭受雷擊發(fā)生跳閘需要滿足的兩個(gè)條件，并解釋建弧率的概念。答：輸電線路遭受雷擊發(fā)生跳閘需要滿足兩個(gè)條件。首先是直擊線路的雷電流超過(guò)線路的耐雷水平，線路絕緣將發(fā)生沖擊閃絡(luò)。但是它的持續(xù)時(shí)間只有幾十微秒，線路開關(guān)還來(lái)不及跳閘，因此必須滿足第二個(gè)條件沖擊電弧轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的工頻電弧，才能導(dǎo)致線路跳閘。 沖擊閃絡(luò)轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的工頻電弧的概率，稱為建弧率。五、計(jì)算（20分）2、

9、如圖所示，變電所母線上接有n條線路，每條線路的波阻抗均為Z。當(dāng)一條線路上落雷，電壓U（t）入侵變電所，求母線上的電壓。解 根據(jù)彼得遜法則，可得的等值計(jì)算電路，如圖（ b ） 所示。母線上的電壓u2（ t ） 計(jì)算如下：可見，連接在母線上的線路越多，母線上的過(guò)電壓越低，對(duì)變電所降低雷電過(guò)電壓有利。 一、填空 （10分）1、在極不均勻電場(chǎng)中，間隙完全被擊穿之前，電極附近會(huì)發(fā)生 電暈 ，產(chǎn)生暗藍(lán)色的暈光。2、沖擊電壓分為 雷電沖擊電壓 和 操作沖擊電壓 。3、固體電介質(zhì)的擊穿有 電擊穿 、 熱擊穿 和 電化學(xué)擊穿 等形式。4、某110KV電氣設(shè)備從平原地區(qū)移至高原地區(qū)，其工頻耐壓水平將 下降 。5、

10、在線路防雷設(shè)計(jì)時(shí)，110KV輸電線路的保護(hù)角一般取 20º 。6、 雷暴日 是指一年中有雷暴的天數(shù)。7、電壓直角波經(jīng)過(guò)串聯(lián)電容后，波形將發(fā)生變化，變成 指數(shù) 波。二、選擇 （10分）1解釋電壓較高、距離較長(zhǎng)的間隙中的氣體放電過(guò)程可用（B）。A湯遜理論B流注理論C巴申定律D小橋理論2若固體電介質(zhì)被擊穿的時(shí)間很短、又無(wú)明顯的溫升，可判斷是（C）。A電化學(xué)擊穿B熱擊穿C電擊穿D各類擊穿都有3下列試驗(yàn)中，屬于破壞性試驗(yàn)的是（B）。A絕緣電阻試驗(yàn)B沖擊耐壓試驗(yàn)C直流耐壓試驗(yàn)D局部放電試驗(yàn)4輸電線路的波阻抗的大小與線路的長(zhǎng)度（C）。A成正比B成反比C無(wú)關(guān)D不確定5下列不屬于輸電線路防雷措施的是（

11、C）。A架設(shè)避雷線B架設(shè)耦合地線 C加設(shè)浪涌吸收器D裝設(shè)自動(dòng)重合閘三、名詞解釋 （15分）1、自持放電和非自持放電答：必須借助外力因素才能維持的放電稱為非自持放電 不需其他任何加外電離因素而僅由電場(chǎng)的作用就能自行維持的放電稱為自持放電。2、介質(zhì)損失角正切答：電流與電壓的夾角 是功率因數(shù)角，令功率因數(shù)角的余角為 ， 顯然是中的有功分量，其越大，說(shuō)明介質(zhì)損耗越大，因此角的大小可以反映介質(zhì)損耗的大小。于是把角定義為介質(zhì)損耗角。3、吸收比和極化指數(shù)答：加壓60秒的絕緣電阻與加壓15秒的絕緣電阻的比值為吸收比。加壓10分鐘的絕緣電阻與加壓1分鐘的絕緣電阻的比值為極化指數(shù)。4、反擊和繞擊答：雷擊線路桿塔頂

12、部時(shí)，由于塔頂電位與導(dǎo)線電位相差很大，可能引起絕緣子串的閃絡(luò)，即發(fā)生反擊。 雷電繞過(guò)避雷線擊于導(dǎo)線，直接在導(dǎo)線上引起過(guò)電壓，稱為繞擊。5、保護(hù)角答：保護(hù)角是指避雷線與所保護(hù)的外側(cè)導(dǎo)線之間的連線與經(jīng)過(guò)避雷線的鉛垂線之間的夾角。四、簡(jiǎn)答：（45分）1、簡(jiǎn)述湯遜理論和流注理論的異同點(diǎn)，并說(shuō)明各自的適用范圍。答：湯遜理論和流注理論都是解釋均勻電場(chǎng)的氣體放電理論。 前者適用于均勻電場(chǎng)、低氣壓、短間隙的條件下；后者適用于均勻電場(chǎng)、高氣壓、長(zhǎng)間隙的條件下。 不同點(diǎn)：（1）放電外形 流注放電是具有通道形式的。根據(jù)湯遜理論，氣體放電應(yīng)在整個(gè)間隙中均勻連續(xù)地發(fā)展。（2）放電時(shí)間 根據(jù)流注理論，二次電子崩的起始電子

13、由光電離形成，而光子的速度遠(yuǎn)比電子的大，二次電子崩又是在加強(qiáng)了的電場(chǎng)中，所以流注發(fā)展更迅速，擊穿時(shí)間比由湯遜理論推算的小得多。（3）陰極材料的影響 根據(jù)流注理論，大氣條件下氣體放電的發(fā)展不是依靠正離子使陰極表面電離形成的二次電子維持的，而是靠空間光電離產(chǎn)生電子維持的，故陰極材料對(duì)氣體擊穿電壓沒(méi)有影響。根據(jù)湯遜理論，陰極材料的性質(zhì)在擊穿過(guò)程中應(yīng)起一定作用。實(shí)驗(yàn)表明，低氣壓下陰極材料對(duì)擊穿電壓有一定影響。2、試解釋沿面閃絡(luò)電壓明顯低于純空氣間隙的擊穿電壓的原因。答：當(dāng)兩電極間的電壓逐漸升高時(shí)，放電總是發(fā)生在沿固體介質(zhì)的表面上，此時(shí)的沿面閃絡(luò)電壓已比純空氣間隙的擊穿電壓低很多，其原因是原先的均勻電場(chǎng)

14、發(fā)生了畸變。產(chǎn)生這種情況的原因有：（1）固體介質(zhì)表面不是絕對(duì)光滑，存在一定的粗糙程度，這使得表面電場(chǎng)分布發(fā)生畸變。（2）固體介質(zhì)表面電阻不可能完全均勻，各處表面電阻不相同。（3）固體介質(zhì)與空氣有接觸的情況。（4）固體介質(zhì)與電極有接觸的狀況。3、固體電介質(zhì)的電擊穿和熱擊穿有什么區(qū)別？答：固體電介質(zhì)的電擊穿過(guò)程與氣體放電中的湯遜理論及液體的電擊穿理論相似，是以考慮在固體電介質(zhì)中發(fā)生碰撞電離為基礎(chǔ)的，不考慮由邊緣效應(yīng)、介質(zhì)劣化等原因引起的擊穿。電擊穿的特點(diǎn)是：電壓作用時(shí)間短，擊穿電壓高，擊穿電壓與環(huán)境溫度無(wú)關(guān)，與電場(chǎng)均勻程度有密切關(guān)系，與電壓作用時(shí)間關(guān)系很小。電介質(zhì)的熱擊穿是由介質(zhì)內(nèi)部的熱不平衡過(guò)程

15、所造成的。熱擊穿的特點(diǎn)是：擊穿電壓隨環(huán)境溫度的升高按指數(shù)規(guī)律降低；擊穿電壓與散熱條件有關(guān)，如介質(zhì)厚度大，則散熱困難，因此擊穿電壓并不隨介質(zhì)厚度成正比增加；當(dāng)電壓頻率增大時(shí)，擊穿電壓將下降；擊穿電壓與電壓作用時(shí)間有關(guān)。4、在測(cè)試電氣設(shè)備的介質(zhì)損失角正切值時(shí)什么時(shí)候用正接線，什么時(shí)候用反接線；正接線和反接線各有什么特點(diǎn)？答：使用西林電橋的正接線時(shí)，高壓西林電橋的高壓橋臂的阻抗比對(duì)應(yīng)的低壓臂阻抗大得多，所以電橋上施加的電壓絕大部分都降落在高壓橋臂上，只要把試品和標(biāo)準(zhǔn)電容器放在高壓保護(hù)區(qū)，用屏蔽線從其低壓端連接到低壓橋臂上，則在低壓橋臂上調(diào)節(jié)R3和C4就很安全，而且測(cè)量準(zhǔn)確度較高。但這種方法要求被試品

16、高低壓端均對(duì)地 絕緣。使用反接線時(shí)，即將R3和C4接在高壓端，由于R3和C4處于高電位。橋體位于高壓側(cè)，抗干擾能力和準(zhǔn)確度都不如正接線?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)通常采用反接線試驗(yàn)方法。5、局部放電是怎樣產(chǎn)生的？在電力系統(tǒng)中常用什么方法進(jìn)行測(cè)量,為什么？答：雜質(zhì)存在導(dǎo)致電場(chǎng)分布不均勻，電壓U達(dá)到一定值時(shí)，會(huì)首先在氣泡或雜質(zhì)中產(chǎn)生放電，既局部放電。 局部放電的檢測(cè)方法： 直接用局部放電檢測(cè)儀進(jìn)行測(cè)量，用專用的無(wú)暈電源設(shè)備。 油色譜分析：主要是檢測(cè)絕緣油中乙炔氣體的含量。6、測(cè)試電容量較大的被試品的絕緣電阻時(shí)如何防止被試品反放電燒壞兆歐表？為什么要對(duì)被試品充分放電？答：測(cè)試電容量較大的被試品的絕緣電阻時(shí)一定要在停止

17、搖動(dòng)兆歐表之前，先解開被試品的接線。 電容量較大的被試品在測(cè)完接地電阻時(shí)，根據(jù)電容充放電的原理，往往會(huì)帶上大量的電荷，所以必須對(duì)其充分放電。7、測(cè)量電氣設(shè)備的介損tg能發(fā)現(xiàn)什么缺陷？不能發(fā)現(xiàn)什么缺陷？在測(cè)試時(shí)要注意什么？答：能發(fā)現(xiàn)的缺陷： （1）絕緣體受潮，絕緣老化；（2）貫穿性缺陷；（3）分布式缺陷；（4）小型設(shè)備集中性缺陷 不能發(fā)現(xiàn)的缺陷： 大型設(shè)備的局部性缺陷可能被掩蓋，所以現(xiàn)場(chǎng)仍要做分解試驗(yàn)。 在測(cè)試時(shí)要注意： （1）必須有良好的接地； （2）反接線要注意引線的懸空處理； （3）被試品表面要擦拭干凈； （4）能做分解試驗(yàn)的要盡量做分解試驗(yàn)。8、輸電線路遭受雷擊發(fā)生跳閘需要滿足的兩個(gè)條件

18、，并解釋建弧率的概念。答：輸電線路遭受雷擊發(fā)生跳閘需要滿足兩個(gè)條件。首先是直擊線路的雷電流超過(guò)線路的耐雷水平，線路絕緣將發(fā)生沖擊閃絡(luò)。但是它的持續(xù)時(shí)間只有幾十微秒，線路開關(guān)還來(lái)不及跳閘，因此必須滿足第二個(gè)條件沖擊電弧轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的工頻電弧，才能導(dǎo)致線路跳閘。 沖擊閃絡(luò)轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的工頻電弧的概率，稱為建弧率。9、ZnO避雷器的主要優(yōu)點(diǎn)。答：與普通閥型避雷器相比，ZnO避雷器具有優(yōu)越的保護(hù)性能。（4） 無(wú)間隙。在正常工作電壓下，ZnO電阻片相當(dāng)于一絕緣體，工作電壓不會(huì)使ZnO電阻片燒壞，因此可以不用串聯(lián)火花間隙。（5） 無(wú)續(xù)流。當(dāng)電網(wǎng)中出現(xiàn)過(guò)電壓時(shí)，通過(guò)避雷器的電流增大，ZnO電阻片上的殘壓受其良好

19、的非線性特性控制；當(dāng)過(guò)電壓作用結(jié)束后，ZnO電阻片又恢復(fù)絕緣體狀態(tài)，續(xù)流僅為微安級(jí)，實(shí)際上可認(rèn)為無(wú)續(xù)流。（6） 電氣設(shè)備所受過(guò)電壓能量可以降低。雖然在10kA雷電流下的殘壓值ZnO避雷器與SiC避雷器相同，但由于后者只在串聯(lián)火花間隙放電后才有電流流過(guò)，而前者在整個(gè)過(guò)電壓過(guò)程中都有電流流過(guò)，因此降低了作用在變電站電氣設(shè)備上的過(guò)電壓幅值。（7） 通流容量大。ZnO避雷器的通流能力，完全不受串聯(lián)間隙被灼傷的制約，僅與閥片本身的通流能力有關(guān)。（8） 易于制成直流避雷器。因?yàn)橹绷骼m(xù)流不象工頻續(xù)流一樣存在自然零點(diǎn)，所以直流避雷器如用串聯(lián)間隙就難以滅弧。ZnO避雷器沒(méi)有串聯(lián)間隙，所以易于制成直流避雷器。五、

20、計(jì)算（20分）1、直流電源合閘于空載線路的波過(guò)程。如圖89所示，線路長(zhǎng)度為l，t0時(shí)合閘于電壓為U0的直流電源，求線路末端B點(diǎn)電壓隨時(shí)間的變化。解 合閘后，從t0開始，電源電壓U0自線路首端A點(diǎn)向線路末端B點(diǎn)傳播，傳播速度為，自A點(diǎn)傳播到B點(diǎn)的時(shí)間設(shè)為t ，設(shè)線路波阻抗為Z。（1）當(dāng)0< t < t 時(shí)，線路上只有前行的電壓波和前行的電流波。（2）當(dāng)t t 時(shí)，波到達(dá)開路的末端B點(diǎn)，電壓波和電流波分別發(fā)生正全反射和負(fù)全反射，形成反行的電壓波和電流波。此反射波將于t 2t 時(shí)到達(dá)A點(diǎn)。9（3）當(dāng)t t <2t 時(shí)，線路上各點(diǎn)電壓由u1q 和u1 f 疊加而成，電流由i1q 和i

21、1f 疊加而成。（4）當(dāng)t 2t 時(shí)，反行波u1 f 到達(dá)線路的首端A點(diǎn)，迫使A點(diǎn)的電壓上升為2U0 。但由電源邊界條件所決定的A點(diǎn)電壓又必須為U0 。因此反行波u1 f 到達(dá)A點(diǎn)的結(jié)果是使電源發(fā)出另一個(gè)幅值為一U0的前行波電壓來(lái)保持A點(diǎn)的電壓為U0，即在t 2t 之后， 有一新的前行電壓波自A點(diǎn)向B點(diǎn)行進(jìn)，同時(shí)產(chǎn)生新的前行電流波。（5）在2t t <3t 時(shí)，線路上各點(diǎn)的電壓由u1q、u1 f 和u2q 疊加而成，線路上各點(diǎn)的電流由i1q、i1f 和i2q 疊加而成。 （6）當(dāng)t 3t 時(shí)，新的前行波到達(dá)B點(diǎn)，電壓波和電流波分別發(fā)生正全反射和負(fù)全反射，形成新的反行電壓波和電流波。此反射

22、波將于t 4t 時(shí)到達(dá)A點(diǎn)。當(dāng)3t t <4t 時(shí)，線路上各點(diǎn)電壓由u1q 、u1f 、u2q 和u2f 疊加而成，電流由i1q 、i1f 、i2q和i2f 疊加而成。（7）當(dāng)t 4t 時(shí)，反行波u2f 到達(dá)線路的首端A點(diǎn)，迫使A點(diǎn)的電壓下降為0。但由電源邊界條件所決定的A點(diǎn)電壓又必須為U0 。因此反行波u2f 到達(dá)A點(diǎn)的結(jié)果是使電源發(fā)出另一個(gè)幅值為U0的前行波電壓來(lái)保持A點(diǎn)的電壓為U0 ，從而開始重復(fù)圖89 （ a ）所示的新的波過(guò)程。空載線路末端波形如此反復(fù)往返傳播，根據(jù)所有前行反行波疊加的結(jié)果，可以得到如圖810所示線路末端B點(diǎn)電壓的電壓隨時(shí)間變化的曲線。2、某油罐直徑為10m ，

23、高10米，現(xiàn)采用單根避雷針進(jìn)行保護(hù)，避雷針距離油罐壁為5m，請(qǐng)問(wèn)避雷針的高度應(yīng)是多少？解：根據(jù)題意可知：hx=10m, rx=10+5=15 m , 求h=? 當(dāng)hxh 時(shí)，有rx=（h- hx）p 15=(h-10)×1解得： h=25m因?yàn)閔=25m時(shí)不滿足hxh，所以應(yīng)按hxh算rx=(1.5h-2hx)p15=(1.5h-2hx) ×1解得：h=23.3m所以避雷針的高度至少應(yīng)是23.3m.。 一、填空 （10分）1、在極不均勻電場(chǎng)中，間隙完全被擊穿之前，電極附近會(huì)發(fā)生 電暈放電 ，產(chǎn)生暗藍(lán)色的暈光。2、沖擊電壓分為 雷電沖擊電壓 和 操作沖擊電壓 。3、固體電介質(zhì)

24、的擊穿有 電擊穿 、 熱擊穿 和 電化學(xué)擊穿 等形式。4、某110KV電氣設(shè)備從平原地區(qū)移至高原地區(qū)，其工頻耐壓水平將 下降 。5、在線路防雷設(shè)計(jì)時(shí)，110KV輸電線路的保護(hù)角一般取 20º 。6、 累暴日 是指一年中有雷暴的天數(shù)。7、電壓直角波經(jīng)過(guò)串聯(lián)電容后，波形將發(fā)生變化，變成 指數(shù) 波。二、選擇 （10分）1解釋電壓較高、距離較長(zhǎng)的間隙中的氣體放電過(guò)程可用（B）。A湯遜理論B流注理論C巴申定律D小橋理論2若固體電介質(zhì)被擊穿的時(shí)間很短、又無(wú)明顯的溫升，可判斷是（C）。A電化學(xué)擊穿B熱擊穿C電擊穿D各類擊穿都有3下列因素中，對(duì)電介質(zhì)的tan影響不明顯的是（D）。A濕度B電源頻率C表

25、面污穢D大氣壓強(qiáng)4輸電線路的波阻抗的大小與線路的長(zhǎng)度（C）。A成正比B成反比C無(wú)關(guān)D不確定5下列不同類型的過(guò)電壓中，不屬于內(nèi)過(guò)電壓的是（D）。A工頻過(guò)電壓B操作過(guò)電壓C諧振過(guò)電壓D大氣過(guò)電壓三、名詞解釋 （15分）1、極性效應(yīng)答：在極不均勻電場(chǎng)中，高場(chǎng)強(qiáng)電極的不同，空間電荷的極性也不同，對(duì)放電發(fā)展的影響也不同，這就造成了不同極性的高場(chǎng)強(qiáng)電極的電暈起始電壓的不同，以及間隙擊穿電壓的不同，稱為極性效應(yīng)。2、50%沖擊放電電壓答：工程上采用50%沖擊擊穿電壓（U50%）來(lái)描述間隙的沖擊擊穿特性，即在多次施加同一電壓時(shí)，用間隙擊穿概率為50的電壓值來(lái)反映間隙的耐受沖擊電壓的特性。3、介質(zhì)損失角正切答：

26、電流與電壓的夾角 是功率因數(shù)角，令功率因數(shù)角的余角為 ， 顯然是中的有功分量，其越大，說(shuō)明介質(zhì)損耗越大，因此角的大小可以反映介質(zhì)損耗的大小。于是把角定義為介質(zhì)損耗角。4、接地電阻答：接地極或自然接地極的對(duì)地電阻和接地線電阻的總和，稱為接地裝置的接地電阻。5、建弧率答：沖擊閃絡(luò)轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的工頻電弧的概率，稱為建弧率。四、簡(jiǎn)答：（45分）1、湯遜理論的自持放電條件，并說(shuō)明其物理意義。答：湯遜理論的自持放電的條件為：（ed1）1或如果（ed1）個(gè)正離子在撞擊陰極表面時(shí)至少能從陰極釋放出一個(gè)有效電子來(lái)彌補(bǔ)原來(lái)那個(gè)產(chǎn)生電子崩并已進(jìn)入陽(yáng)極的電子，那么這個(gè)有效電子將在電場(chǎng)的作用下向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生碰撞電離，發(fā)

27、展新的電子崩。這樣，即使沒(méi)有外界電離因素存在，放電也能繼續(xù)下去，使放電達(dá)到自持。2、試解釋沿面閃絡(luò)電壓明顯低于純空氣間隙的擊穿電壓的原因。答：當(dāng)兩電極間的電壓逐漸升高時(shí)，放電總是發(fā)生在沿固體介質(zhì)的表面上，此時(shí)的沿面閃絡(luò)電壓已比純空氣間隙的擊穿電壓低很多，其原因是原先的均勻電場(chǎng)發(fā)生了畸變。產(chǎn)生這種情況的原因有：（1）固體介質(zhì)表面不是絕對(duì)光滑，存在一定的粗糙程度，這使得表面電場(chǎng)分布發(fā)生畸變。（2）固體介質(zhì)表面電阻不可能完全均勻，各處表面電阻不相同。（3）固體介質(zhì)與空氣有接觸的情況。（4）固體介質(zhì)與電極有接觸的狀況。3、簡(jiǎn)要解釋小橋理論。答：工程實(shí)際中使用的液體電介質(zhì)不可能是純凈的，不可避免地混入氣

28、體（即氣泡）、水分、纖維等雜質(zhì)。這些雜質(zhì)的介電常數(shù)小于液體的介電常數(shù)，在交流電場(chǎng)作用下，雜質(zhì)中的場(chǎng)強(qiáng)與液體介質(zhì)中的場(chǎng)強(qiáng)按各自的介電常數(shù)成反比分配，雜質(zhì)中場(chǎng)強(qiáng)較高，且氣泡的擊穿場(chǎng)強(qiáng)低，因此雜質(zhì)中首先發(fā)生放電，放電產(chǎn)生的帶電粒子撞擊液體分子，使液體介質(zhì)分解，又產(chǎn)生氣體，使氣泡數(shù)量增多，逐漸形成易發(fā)生放電的氣泡通道，并逐步貫穿兩極，形成“小橋”，最后導(dǎo)致?lián)舸┰诖送ǖ乐邪l(fā)生。4、在測(cè)試電氣設(shè)備的介質(zhì)損失角正切值時(shí)什么時(shí)候用正接線，什么時(shí)候用反接線；正接線和反接線各有什么特點(diǎn)？答：使用西林電橋的正接線時(shí)，高壓西林電橋的高壓橋臂的阻抗比對(duì)應(yīng)的低壓臂阻抗大得多，所以電橋上施加的電壓絕大部分都降落在高壓橋臂上

29、，只要把試品和標(biāo)準(zhǔn)電容器放在高壓保護(hù)區(qū)，用屏蔽線從其低壓端連接到低壓橋臂上，則在低壓橋臂上調(diào)節(jié)R3和C4就很安全，而且測(cè)量準(zhǔn)確度較高。但這種方法要求被試品高低壓端均對(duì)地 絕緣。使用反接線時(shí)，即將R3和C4接在高壓端，由于R3和C4處于高電位。橋體位于高壓側(cè)，抗干擾能力和準(zhǔn)確度都不如正接線?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)通常采用反接線試驗(yàn)方法。5、局部放電是怎樣產(chǎn)生的？在電力系統(tǒng)中常用什么方法進(jìn)行測(cè)量,為什么？答：雜質(zhì)存在導(dǎo)致電場(chǎng)分布不均勻，電壓U達(dá)到一定值時(shí)，會(huì)首先在氣泡或雜質(zhì)中產(chǎn)生放電，既局部放電。 局部放電的檢測(cè)方法： 直接用局部放電檢測(cè)儀進(jìn)行測(cè)量，用專用的無(wú)暈電源設(shè)備。 油色譜分析：主要是檢測(cè)絕緣油中乙炔氣體

30、的含量。6、測(cè)試電容量較大的被試品的絕緣電阻時(shí)如何防止被試品反放電燒壞兆歐表？為什么要對(duì)被試品充分放電？答：測(cè)試電容量較大的被試品的絕緣電阻時(shí)一定要在停止搖動(dòng)兆歐表之前，先解開被試品的接線。 電容量較大的被試品在測(cè)完接地電阻時(shí)，根據(jù)電容充放電的原理，往往會(huì)帶上大量的電荷，所以必須對(duì)其充分放電。7、測(cè)量電氣設(shè)備的介損tg能發(fā)現(xiàn)什么缺陷？不能發(fā)現(xiàn)什么缺陷？在測(cè)試時(shí)要注意什么？答：能發(fā)現(xiàn)的缺陷： （1）絕緣體受潮，絕緣老化；（2）貫穿性缺陷；（3）分布式缺陷；（4）小型設(shè)備集中性缺陷 不能發(fā)現(xiàn)的缺陷： 大型設(shè)備的局部性缺陷可能被掩蓋，所以現(xiàn)場(chǎng)仍要做分解試驗(yàn)。 在測(cè)試時(shí)要注意： （1）必須有良好的接地

31、； （2）反接線要注意引線的懸空處理； （3）被試品表面要擦拭干凈； （4）能做分解試驗(yàn)的要盡量做分解試驗(yàn)。8、什么是變壓器的主絕緣、匝間絕緣和分級(jí)絕緣。答：主絕緣：發(fā)電機(jī)、變壓器各點(diǎn)對(duì)地絕緣。 匝間絕緣：變壓器多匝繞組間的絕緣。 分級(jí)絕緣：各個(gè)不同的電壓等級(jí)采取不同的絕緣等級(jí)。9、ZnO避雷器的主要優(yōu)點(diǎn)。答：與普通閥型避雷器相比，ZnO避雷器具有優(yōu)越的保護(hù)性能。（9） 無(wú)間隙。在正常工作電壓下，ZnO電阻片相當(dāng)于一絕緣體，工作電壓不會(huì)使ZnO電阻片燒壞，因此可以不用串聯(lián)火花間隙。（10） 無(wú)續(xù)流。當(dāng)電網(wǎng)中出現(xiàn)過(guò)電壓時(shí)，通過(guò)避雷器的電流增大，ZnO電阻片上的殘壓受其良好的非線性特性控制；當(dāng)過(guò)電

32、壓作用結(jié)束后，ZnO電阻片又恢復(fù)絕緣體狀態(tài)，續(xù)流僅為微安級(jí)，實(shí)際上可認(rèn)為無(wú)續(xù)流。（11） 電氣設(shè)備所受過(guò)電壓能量可以降低。雖然在10kA雷電流下的殘壓值ZnO避雷器與SiC避雷器相同，但由于后者只在串聯(lián)火花間隙放電后才有電流流過(guò)，而前者在整個(gè)過(guò)電壓過(guò)程中都有電流流過(guò)，因此降低了作用在變電站電氣設(shè)備上的過(guò)電壓幅值。（12） 通流容量大。ZnO避雷器的通流能力，完全不受串聯(lián)間隙被灼傷的制約，僅與閥片本身的通流能力有關(guān)。（13） 易于制成直流避雷器。因?yàn)橹绷骼m(xù)流不象工頻續(xù)流一樣存在自然零點(diǎn)，所以直流避雷器如用串聯(lián)間隙就難以滅弧。ZnO避雷器沒(méi)有串聯(lián)間隙，所以易于制成直流避雷器。五、計(jì)算（20分）1、

33、平行平板極間距離d=0.1cm時(shí)，擊穿電壓為4.6KV，氣體為空氣，標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下，取A=6460/cm，B=1.9105V/cm，試求電離系數(shù)，當(dāng)d=1.0cm時(shí)，擊穿電壓為31.6KV，再求。解：=1.0=1.01一、填空 （10分）1、在極不均勻電場(chǎng)中，間隙完全被擊穿之前，電極附近會(huì)發(fā)生 電暈 ，產(chǎn)生暗藍(lán)色的暈光。2、沖擊電壓分為 雷電沖擊電壓 和 操作沖擊電壓 。3、固體電介質(zhì)的擊穿有 電擊穿 、 熱擊穿 和 電化學(xué)擊穿 等形式。4、某110KV電氣設(shè)備從平原地區(qū)移至高原地區(qū)，其工頻耐壓水平將 下降 。5、在線路防雷設(shè)計(jì)時(shí)，110KV輸電線路的保護(hù)角一般取 20º 。6、 雷

34、暴日 是指一年中有雷暴的天數(shù)。7、電壓直角波經(jīng)過(guò)串聯(lián)電容后，波形將發(fā)生變化，變成 指數(shù) 波。二、選擇 （10分）1解釋電壓較高、距離較長(zhǎng)的間隙中的氣體放電過(guò)程可用（B）。A湯遜理論B流注理論C巴申定律D小橋理論2若固體電介質(zhì)被擊穿的時(shí)間很短、又無(wú)明顯的溫升，可判斷是（C）。A電化學(xué)擊穿B熱擊穿C電擊穿D各類擊穿都有3下列試驗(yàn)中，屬于破壞性試驗(yàn)的是（B）。A絕緣電阻試驗(yàn)B沖擊耐壓試驗(yàn)C直流耐壓試驗(yàn)D局部放電試驗(yàn)4輸電線路的波阻抗的大小與線路的長(zhǎng)度（C）。A成正比B成反比C無(wú)關(guān)D不確定5下列不屬于輸電線路防雷措施的是（C）。A架設(shè)避雷線B架設(shè)耦合地線 C加設(shè)浪涌吸收器D裝設(shè)自動(dòng)重合閘三、名詞解釋

35、（20分）1、自持放電和非自持放電答：必須借助外力因素才能維持的放電稱為非自持放電 不需其他任何加外電離因素而僅由電場(chǎng)的作用就能自行維持的放電稱為自持放電。2、介質(zhì)損失角正切答：電流與電壓的夾角 是功率因數(shù)角，令功率因數(shù)角的余角為 ， 顯然是中的有功分量，其越大，說(shuō)明介質(zhì)損耗越大，因此角的大小可以反映介質(zhì)損耗的大小。于是把角定義為介質(zhì)損耗角。3、吸收比和極化指數(shù)答：加壓60秒的絕緣電阻與加壓15秒的絕緣電阻的比值為吸收比。加壓10分鐘的絕緣電阻與加壓1分鐘的絕緣電阻的比值為極化指數(shù)。4、反擊和繞擊答：雷擊線路桿塔頂部時(shí)，由于塔頂電位與導(dǎo)線電位相差很大，可能引起絕緣子串的閃絡(luò)，即發(fā)生反擊。 雷電

36、繞過(guò)避雷線擊于導(dǎo)線，直接在導(dǎo)線上引起過(guò)電壓，稱為繞擊。5、保護(hù)角答：保護(hù)角是指避雷線與所保護(hù)的外側(cè)導(dǎo)線之間的連線與經(jīng)過(guò)避雷線的鉛垂線之間的夾角。四、簡(jiǎn)答：（48分）1、簡(jiǎn)述湯遜理論和流注理論的異同點(diǎn)，并說(shuō)明各自的適用范圍。答：湯遜理論和流注理論都是解釋均勻電場(chǎng)的氣體放電理論。 前者適用于均勻電場(chǎng)、低氣壓、短間隙的條件下；后者適用于均勻電場(chǎng)、高氣壓、長(zhǎng)間隙的條件下。 不同點(diǎn)：（1）放電外形 流注放電是具有通道形式的。根據(jù)湯遜理論，氣體放電應(yīng)在整個(gè)間隙中均勻連續(xù)地發(fā)展。（2）放電時(shí)間 根據(jù)流注理論，二次電子崩的起始電子由光電離形成，而光子的速度遠(yuǎn)比電子的大，二次電子崩又是在加強(qiáng)了的電場(chǎng)中，所以流注

37、發(fā)展更迅速，擊穿時(shí)間比由湯遜理論推算的小得多。（3）陰極材料的影響 根據(jù)流注理論，大氣條件下氣體放電的發(fā)展不是依靠正離子使陰極表面電離形成的二次電子維持的，而是靠空間光電離產(chǎn)生電子維持的，故陰極材料對(duì)氣體擊穿電壓沒(méi)有影響。根據(jù)湯遜理論，陰極材料的性質(zhì)在擊穿過(guò)程中應(yīng)起一定作用。實(shí)驗(yàn)表明，低氣壓下陰極材料對(duì)擊穿電壓有一定影響。2、試解釋沿面閃絡(luò)電壓明顯低于純空氣間隙的擊穿電壓的原因。答：當(dāng)兩電極間的電壓逐漸升高時(shí)，放電總是發(fā)生在沿固體介質(zhì)的表面上，此時(shí)的沿面閃絡(luò)電壓已比純空氣間隙的擊穿電壓低很多，其原因是原先的均勻電場(chǎng)發(fā)生了畸變。產(chǎn)生這種情況的原因有：（1）固體介質(zhì)表面不是絕對(duì)光滑，存在一定的粗糙

38、程度，這使得表面電場(chǎng)分布發(fā)生畸變。（2）固體介質(zhì)表面電阻不可能完全均勻，各處表面電阻不相同。（3）固體介質(zhì)與空氣有接觸的情況。（4）固體介質(zhì)與電極有接觸的狀況。3、固體電介質(zhì)的電擊穿和熱擊穿有什么區(qū)別？答：固體電介質(zhì)的電擊穿過(guò)程與氣體放電中的湯遜理論及液體的電擊穿理論相似，是以考慮在固體電介質(zhì)中發(fā)生碰撞電離為基礎(chǔ)的，不考慮由邊緣效應(yīng)、介質(zhì)劣化等原因引起的擊穿。電擊穿的特點(diǎn)是：電壓作用時(shí)間短，擊穿電壓高，擊穿電壓與環(huán)境溫度無(wú)關(guān)，與電場(chǎng)均勻程度有密切關(guān)系，與電壓作用時(shí)間關(guān)系很小。電介質(zhì)的熱擊穿是由介質(zhì)內(nèi)部的熱不平衡過(guò)程所造成的。熱擊穿的特點(diǎn)是：擊穿電壓隨環(huán)境溫度的升高按指數(shù)規(guī)律降低；擊穿電壓與散熱條件有關(guān)，如介質(zhì)厚度大，則散熱困難，因此擊穿電壓并不隨介質(zhì)厚度成正比增加；當(dāng)電壓頻率增大時(shí)，擊穿電壓將下降；擊穿電壓與電壓作用時(shí)間有關(guān)。4、在測(cè)試電氣設(shè)備的介質(zhì)損失角正切值時(shí)什么時(shí)候用正接線，什么時(shí)候用反接線；正接線和反接線各有什么特點(diǎn)？答：使用西林電橋的正接線時(shí)，高壓西林電橋的高壓橋臂的阻抗比對(duì)應(yīng)的低壓臂阻抗大得多，所以電橋上施加的電壓絕大部分都降落在高壓橋臂上，只要把試品和標(biāo)準(zhǔn)電容器放在高壓保護(hù)區(qū)，用屏蔽線從其低壓端連接到低壓橋臂上，則在低壓橋臂上調(diào)節(jié)R3和C4就很安全，而且測(cè)量準(zhǔn)確度較高。但這種方法要求被試