西南交通大學(xué)高電壓技術(shù)試題(2009年)A

西南交通大學(xué)2009—2010學(xué)年第（1）學(xué)期考試試卷課程代碼3045680 課程名稱高電壓技術(shù)考試時(shí)間120分鐘題號(hào)—二三四五六七八九十總成績(jī)得分閱卷教師簽字： 填空題（每空1分，共20分）1:在極不均勻電場(chǎng)中，擊穿過(guò)程中的極性效應(yīng)是擊穿電壓與小曲率半徑的電極極性有關(guān)/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 。2：使氣體分子電離因素有碰撞電離、光電離—及 熱電離。3：提高氣體間隙擊穿電壓的措施有電極形狀的改進(jìn)（增大電極曲率半徑、改善電極邊緣、使電極具有最佳外形）、空間電荷對(duì)原電場(chǎng)的畸變作用、極不均勻場(chǎng)中屏障的采用（放入薄皮固體絕緣材料，如紙或紙線訂裝封密板）、提高氣體壓力的作用、高真空和高電氣強(qiáng)度氣體sf6的采用（答線訂裝封密 6 對(duì)任意四個(gè)均給分）。4：固體電介質(zhì)擊穿的主要形式有熱擊穿、電擊穿、電化學(xué)/電老化擊穿。5：直流電壓下電介質(zhì)僅有漏導(dǎo) 所引起的損耗;交流電壓下電介質(zhì)既有漏導(dǎo) 損耗，又有 極化損耗。線訂裝封密6：輸電線路雷擊跳閘率是指在雷暴日數(shù)Td=40的情況下，100km的線路每年因雷擊而引起的跳閘次數(shù)。線訂裝封密輸電線路耐雷水平表示雷擊線路時(shí)，其絕緣尚不至于發(fā)生閃絡(luò)的最大

雷電流幅值或能引起絕緣閃絡(luò)的最小雷電流幅值，單位kA。7：變電站進(jìn)線保護(hù)段的作用是限制流經(jīng)避雷器的雷電流和限制入侵波的陡度。8局部放電的在線檢測(cè)分為 電測(cè)法和非電測(cè)法兩大類(lèi)。9液體電介質(zhì)的極化形式有電子位移極化和偶極子位移極化兩種。二：請(qǐng)選出下面各題中的正確答案（將所選擇的答案號(hào)填在括號(hào)內(nèi)。每題2分，共28分）電暈放電是局部范圍內(nèi)的（a）自持放電 b.非自持放電c.沿面放電 d.滑閃放電變電所中變壓器到避雷器的最大允許電氣距離與（d）侵入波的幅值成反比 b.避雷器殘壓成正比c.變壓器的沖擊耐壓值成反比 d.侵入波陡度成反比自持放電是指（b）a、 間隙依靠外界電離因素維持的放電過(guò)程。b、 間隙依靠自身的電離過(guò)程，便可維持間隙放電過(guò)程，去掉外界電離因素，間隙放電仍能持續(xù)。c、 間隙放電時(shí)，無(wú)需外加電壓。絕緣子的污閃是指污穢絕緣子在（b）下的沿面閃絡(luò)a.過(guò)電壓 b.工作電壓c.雷電沖擊電壓 d.操作沖擊電壓棒-板氣體間隙，保持極間距不變，改變電極上所施加的直流電壓極性，棒為正極時(shí)，擊穿電壓為u+；棒為負(fù)極時(shí)，擊穿電壓為u-，則（b）。棒棒

6.a、u+>u6.a、u+>u-棒棒u表示（a）50%b、u+Vu棒棒c、u+=u棒棒它反映絕緣耐受沖擊電壓的能力。絕緣可能耐受的最大沖擊電壓。絕緣沖擊放電電壓的最大值。7．9.10.11.不變b.8.平行板電極間充有兩層電介質(zhì)（沿電場(chǎng)方向疊放），已知兩電介質(zhì)的相對(duì)c.升高&.下降介電系數(shù)￡c）：>￡12,在外加電壓作用下，它們的場(chǎng)強(qiáng)分別為E1和E2則7．9.10.11.不變b.8.平行板電極間充有兩層電介質(zhì)（沿電場(chǎng)方向疊放），已知兩電介質(zhì)的相對(duì)c.升高&.下降介電系數(shù)￡c）：>￡12,在外加電壓作用下，它們的場(chǎng)強(qiáng)分別為E1和E2則a．E=E12在一般桿塔高度線路防雷設(shè)計(jì)時(shí)采用的雷電流計(jì)算波形是（d）a.斜角波c.半余弦波b.E>E12c.E<E12b.標(biāo)準(zhǔn)沖擊波d.斜角平頂波一入射波電壓從架空線進(jìn)入電纜時(shí)，節(jié)點(diǎn)處的（d）a.電壓折射系數(shù)＞1b.電壓折射系數(shù)＜0c.電壓反射系數(shù)＞1d.電壓反射系數(shù)＜012.切除空載線路出現(xiàn)操作過(guò)電壓的原因是（b）斷路器不是在電流過(guò)零開(kāi)斷斷路器開(kāi)斷空載線路過(guò)程中觸頭間多次燃弧c系統(tǒng)出現(xiàn)諧振過(guò)電壓13.測(cè)量絕緣電阻不能有效發(fā)現(xiàn)的缺陷是（ d ）。a.絕緣整體受潮 b.存在貫穿性的導(dǎo)電通道絕緣局部嚴(yán)重受潮 d.絕緣中的局部缺陷14.無(wú)窮長(zhǎng)直角波作用于末端開(kāi)路的單相變壓器繞組時(shí),若不考慮繞組內(nèi)的損耗,繞組上最大電位出現(xiàn)在（ c）a.繞組首端 b.繞組中部 c.繞組末端三.簡(jiǎn)答題（每題4分，共12分）1：敘述氣體放電過(guò)程。答：在外施電場(chǎng)作用下，電子崩由陰極向陽(yáng)極發(fā)展，由于氣體原子（或分子）的激勵(lì)、電離復(fù)合等過(guò)程產(chǎn)生光電離，在電子崩附近由光電子引起新的子電子崩,電子崩接近陽(yáng)極時(shí)，電離最強(qiáng),光輻射也強(qiáng)。光電子產(chǎn)生的子電子崩匯集到由陽(yáng)極生長(zhǎng)的放電通道，并幫助它的發(fā)展，形成由陽(yáng)極向陰極前進(jìn)的流注（正流注），流注的速度比碰撞電離快。同時(shí)，光輻射是指向各個(gè)方向的，光電子產(chǎn)生的地點(diǎn)也是隨機(jī)的，這說(shuō)明放電通道可能是曲折進(jìn)行的。正流注達(dá)到陰極時(shí),正負(fù)電極之間形成一導(dǎo)電的通道，可以通過(guò)大的電流，使間隙擊穿。如果所加電壓超過(guò)臨界擊穿電壓（過(guò)電壓），電子崩電離加強(qiáng)，雖然電子崩還沒(méi)有發(fā)展到陽(yáng)極附近，但在間隙中部就可能產(chǎn)生許多光電子及子電子崩,它們匯集到主電子崩,加速放電的發(fā)展，增加放電通道的電導(dǎo)率，形成由陰極發(fā)展的流注（負(fù)流注）。當(dāng)電子崩頭部的電場(chǎng)比外加電壓在間隙中形成的均勻電場(chǎng)更強(qiáng)時(shí)，電子崩附近電場(chǎng)嚴(yán)重畸變，電離劇烈，放電可以自行發(fā)展成流注，從而導(dǎo)致間隙擊穿。2：試寫(xiě)出單根避雷針的保護(hù)范圍計(jì)算公式。答：?jiǎn)沃П芾揍槅沃П芾揍樀谋Ｗo(hù)范圍如圖8-6所示，在被保護(hù)物高度h水平面上的保護(hù)半徑rX X應(yīng)按下列公式計(jì)算：h當(dāng)h時(shí)h

當(dāng)h<—時(shí)r=(h當(dāng)h時(shí)h

當(dāng)h<—時(shí)r=(1.5h—r=(1.5h—2h)pX X式中：r——避雷針在hx水平面上的保護(hù)半徑，m；xhx——被保護(hù)物的高度，m；xh——避雷針的高度，m；h避雷針的有效咼度，m；aP——高度影響系數(shù)，hW30m,P=l；30mVhW120m,P二；當(dāng)h>120m時(shí)，取其等于120m?？捎?jì)算出避雷針在地面上的保護(hù)半徑：r可計(jì)算出避雷針在地面上的保護(hù)半徑：r=1.5hpx。3：對(duì)架空線路絕緣子串，如何確定工作電壓其所需絕緣子片數(shù)？如何確定操作過(guò)電壓下其所需絕緣子片數(shù)？答：在根據(jù)桿塔機(jī)械載荷選定絕緣子型式之后，需要確定每串絕緣子的片數(shù)，以滿足下列要求：在工作電壓下不發(fā)生污閃；雨天時(shí)在操作過(guò)電壓作用下不發(fā)生閃絡(luò)（濕閃）。具有一定的雷電沖擊耐壓強(qiáng)度，保證一定的線路耐雷水平。確定絕緣子串的片數(shù)的具體做法簡(jiǎn)介如下：（1）按工作電壓下所要求的泄漏距離（爬電比距）S決定所需絕緣子片數(shù)n絕緣子串應(yīng)有足夠的沿面爬電比距以防止在工作電壓下發(fā)生污閃。具體的作法是：按工作電壓下所需求的泄漏距離決定所需絕緣子片數(shù)，然后按操作過(guò)電壓及耐雷水平的要求進(jìn)行驗(yàn)算。爬電比距定義如下：s=ncm/kVU式中n——每串絕緣子的片數(shù)入一一每片絕緣子的爬電距離，cm。U——線路的額定電壓（有效值），kV。對(duì)于不同的污穢地區(qū)要求一定的爬電比距so,必須滿足s>s0，否則污閃事故將比較嚴(yán)重，會(huì)造成很大損失?！陡邏弘娏υO(shè)備外絕緣污穢等級(jí)》中把外絕緣按污染程度劃分為O、I、II、III、W級(jí)，其中0級(jí)相應(yīng)于無(wú)明顯污穢地區(qū)。各級(jí)要求的最小爬電比距值如表9-8所示。由此可得出根據(jù)最高工作線電壓確定每串絕緣子的片數(shù)為sUn> —1九（2）按內(nèi)部過(guò)電壓進(jìn)行驗(yàn)算絕緣子串除應(yīng)在長(zhǎng)期工作電壓下不發(fā)生閃絡(luò)外，還應(yīng)耐受操作過(guò)電壓的作用。即絕緣子串的濕閃電壓在考慮大氣狀態(tài)等影響因素并保持一定的裕度后，應(yīng)大于可能出現(xiàn)的操作過(guò)電壓。通常取10%的裕度.則絕緣于的工頻或操作濕閃電壓U為shU=1.1kUsh0xg式中k為操作過(guò)電壓的計(jì)算倍數(shù)；U為最高運(yùn)行相電壓。0xg四：計(jì)算題（共40分）1：一固體電介質(zhì)，其電容量C=2000pF；tan=1%；絕緣電阻R=2000MQ，求：①施加工頻電壓U=100kV（有效值），介質(zhì)損耗為多少？②施加直流電壓U=100kV，介質(zhì)損耗為多少？（10分）

解：1交流情況下p二uicosp二u2wcptan6TOC\o"1-5"\h\z二1002x106x2兀x50x2000x12-12x1% (5分)二20k二62.8w2直流情況下5分）u2 (10x103)2 105分）p= = = =5wR 2000x1062x1092：某變電所母線接線圖如下，各路出線波阻抗Z=400Q,現(xiàn)有一幅值U=5ookv的無(wú)窮長(zhǎng)直角波由其中一路出線侵入變電所，求變電所母線上電壓幅值。（10分）解：彼得遜等值電路如右圖:母線上電壓Z/4=2u/5=200kVz+z/43:下圖所示平原地區(qū)110kV單避雷線線路，已知避雷線弧垂f=2.8m，導(dǎo)線g弧垂f=5.3m，幾何耦合系數(shù)為0.114，修正后的電暈下的耦合系數(shù)為c0.143，桿塔電感16.4卩H,雷擊桿塔時(shí)分流系數(shù)為0.9，線路絕緣子U50%=700kV，桿塔沖擊接地電阻為7歐，建弧率為0.85，保護(hù)角為25°，擊

桿率為1/4，試求（1）雷擊桿塔時(shí)耐雷水平；（2）繞擊率及繞擊耐雷水平；3）線路的雷擊跳閘率。（注：雷暴日按T—40進(jìn)行計(jì)算，即：雷電流幅值概率d88lgp--丄；百公里線路年落雷次數(shù)：N-0.28°+4h）。單根避雷線，取b=0代入計(jì)算。導(dǎo)8888 g線平均高度：22線平均高度：h—H--f；避雷線平均高度：h—H-廳f,雷擊桿塔耐雷水平:cC3c gg3g，繞擊率：lgP—篦t—3.9）（20分）86U―50%解:hgg3gh—H-U―50%解:hgg3gh—H--fcC3雷擊桿塔時(shí)耐雷水平為：—H-3f—(12.2+1.2+6.1)m-1x2.8—17.6m=l2.2m-3x5.3二8.7m1分）1分）5分）5分）2分）U 50% h L hh(1—k)PR+(a—k)P星+(1_7^公)2ih 2.6 h02.6tc700kV(1-0.143)x0.9x7+(13.4—0.143)x0.9x16.4+(1-17.6x0.114)x8.719.5 2.6 8.7 2.6=63.21kA因?yàn)椋豪纂娏鞣蹈怕蔵gp—_ -88所以：雷電流超過(guò)I]和I2的概率分別為：P]=19%,P2=83%0

雷繞擊于導(dǎo)線時(shí)的耐雷水平：因?yàn)椋簂gPx86I.U因?yàn)椋簂gPx86I