高电压技术复习题(共8页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上1、电子极化具有以下四种类型：电子位移极化；离子位移极化；转向极化；空间电荷极化。2、电子位移极化电场中的所有电介质内都从在电子位移极化，它是弹性的并不引起能量损耗，完成极化的时间极短，该时间已于可见光相近； 单元粒子的电子极化电矩与温度有关，温度的变化只是通过介质密度的变化（即介质单位体积中粒子数的变化）才使介质的电子位移极化率发生变化。3、离子位移极化在大多数情况下，离子位移极化有微量的能量损耗。电介质的离子位移极化率随温度的升高而略有增大。这是由于温度升高时电介质的体积膨胀，离子间的距离增大，离子间相互作用的弹性力减弱的结果。4、 转向极化 外电场愈强，极性分子

2、的转向定向就愈充分，转向极化就愈强烈。转向极化的建立需较长的时间。并伴有能量损耗。5、空间电荷极化 以上三种极化都是带电质点的弹性位移或转向形成的 空间电荷极化的机理与上述不同，它是由带电质点（电子或正、负离子）的移动而形成的； 在电场作用下，带电质点在电介质中移动时可能被晶格缺陷捕获或在两层介质的界面上堆积，造成电荷在电介质中新的分布从而产生电矩。这种极化称为空间电荷极化。5、 气体介质的相对介电常数 由于气体物质分子间的距离相对很大，即气体的密度很小，气体的极化率也就很小，故一切气体的相对介电常数都接近于1。任何气体的相对介电常数均随温度的升高而减小，随压力的增大而增大，但其影响过程都很小

3、。6、中性液体介质中性液体介质的相对介电常数不大，其值在1.82.8范围内；7、极性液体介质 低温时分子间的黏附力强，转向较难，转向极化对介电常数的贡献较小，随着温度的升高，分子间的黏附力减弱，转向极化对介电常数的贡献就较大，介电常数随之增大；另一方面，温度升高时，分子的热运动加强，对极性分子定向排列的干扰也随之增强，阻碍转向极化的完成，所以当温度进一步升高时介电常数反而趋向减小。 当频率相当低时，极性分子来得及跟随电场交变转向，介电常数较大，并且接近于直流电压下测得的介电常数，当频率超过某一临界值时，极性分子的转向就跟不上电场的变化，介电常数就开始减小，随着频率的增高介电常数最终接近于自由电

4、子位移极化所引起的介电常数值。8、固体相对介电常数由中性分子构成的固体介质只具有电子式极化和离子式极化，其介电常数较小；极性固体介质由于具有极性所以这类介质的介电常数都很大；9、电介质的电导 气体介质的电导是由电离出来的自由电子、正离子和负离子在电场作用下移动而造成的。液体和固体介质的电导是由介质的基本物质分子发生化学分解火热离解形成的带电质点沿电场方向运动而形成的。10、气体介质的电导11、液体介质的电导12、固体介质的电导 影响固体介质电导的因素：1、温度；2、电场强度3、杂质； 固体介质除了体积电导外，还存在表面电导 一般中性介质的表面电导最小，极性分子次之，离子型介质最大；13、电介质

5、中的能量损耗 1、介质损耗的基本概念 2、气体介质中的损耗 当场强超过气体分子电离所需的值时，其体介质将产生电离，介质损耗大增，且随着电压的升高，损耗增长很快。 3、液体和固体介质的损耗 第二章 气体放电的物理过程1、气体带电质点的产生 气体中带电质点的来源有二：一是气体分子本身发生电离，二是气体中的液体或固体金属表面发生电离； 电离：当外界加入的能量很大，使电子具有的能量超过最远轨道的能量时，电子就逃出原子轨道之外，成为自由电子。这样，就使原来的一个中性原子变成一个自由电子和带正电荷的离子，这种过程称为电离； 包括1、撞击电离2、光电离3、热电离4、表面电离2、汤森德气体放电理论3、流注放电

6、理论4、电晕放电 电晕放电是极不均匀电场所特有的一种自持放电形式；电晕放电的电场强度并不取决于电源电路中的阻抗，而取决于电极外气体空间的电导，即取决于外施电压的大小、电极形状、相间距离、气体的性质和密度等。5、气体中的电晕放电会有下列几种效应6、消除电晕的方法是：1、改进电极的形状2、增大电极的曲率半径7、雷电放电8、气隙的沿面放电 沿着气体与固体（或液体）介质的分界面上发生的放电现象成为气隙的沿面放电沿面放电发展到贯穿两级，使整个气隙沿面被击穿，称为闪烁。在实用的绝缘结构中，气隙沿固体表面放电的现象占大多数；一般说来，固体介质的介电常数比气体介质大好几倍，其电导率比正常情况下气体的电导率大的

7、更多；9、不论作用的电压波形如何，紧贴电极的薄层气隙中的场强总是远大于其他部分的场强，这里的气体就首先电离，产生自由电子，给沿面放电创造条件。10、通常气隙的击穿电压随着大气密度或大气中湿度的增加而升高，大气条件对外绝缘的沿面闪烁电压也有类似的情况。11、空气隙的击穿电压（包括沿面闪烁）随着空气密度的增大而升高的原因是：随着密度的增大，空气中自由电子的平均自由程度缩短了，不易造成撞击电离12、空气隙的击穿电压随着空气湿度的增大而增大的原因：水蒸气是电负性气体，易俘获自由电子以形成负离子，使最活跃的电离因素自由电子的数量减少，阻碍电离的发展。13、在均匀电场中，电场对称，故击穿电压与电压极性无关

8、。14、提高气隙击穿电压的方法（1）改善电场分布 一般来说，气隙的电场分布越均匀，气隙的击穿电压就越高，（2）采用高度真空 从气体的放电理论可知，采用高度真空，可以削弱气隙中撞击电离过程，也能提高气隙的击穿电压； 当气隙中的气体由大气压逐渐降低时，间隙的击穿电压随之减小。（3）增高气压 增高气体的压强可以减小电子的平均自由程，阻碍撞击电离的发展，从而提高气隙的击穿电压。（4）采用高耐电强度气体（5）SF6气体的应用注：SF6气体的特性15提高气体沿面电压放电的方法（1） 屏障（2）屏蔽（3）加电容极板（4）消除窄气体（5）（6）（7）（8）；16、影响固体电介质击穿电压的因素 电压、温度、电场

9、均匀度和介质厚度、多层性、累积效应17、固体介质的老化 固体介质在电场作用下，会逐渐发生某些物理、化学变化，形成与介质本身不同的新物质，使介质的物理、化学性能发生劣化，最终导致介质被击穿，这个过程称为电老化。18、影响液体电介质击穿电压的因素 液体介质本身素质的影响、电压作用时间的影响、电场情况的影响、温度的影响19、国产单个工频试验变压器的额定电压（KV）有下列等级： 5、10、25、35、50、100、250、300、500、750；20、雷暴日是一年中有雷电的日数；21、避雷器的主要类型有保护间隙、管型避雷器、阀型避雷器和氧化锌避雷器等几种保护间隙避雷器主要用于限制大气过电压，一般用于配

10、电系统、线路、发电厂和变电站进线端的保护。阀型避雷器用于变电所和发电站的保护，在220KV及以下系统主要用于限制大气过电压，在超高压系统中还用限制内过电压，或做内过电压的后备保护。22、接地可以分为（1）工作接地（2）保护接地（3）防雷接地23、输电线路上出现的大气过电压有两种：一类是雷直击于线路引起的，称为雷直击过电压；另一种是雷击线路附近地面，由于电磁感应引起的，称为感应雷过电压24、输电线路的防雷性能的优劣主要由耐雷水平和雷击跳闸率来衡量。四、名词解释题(本大题共5小题，每小题6分，共30分)1.吸收比：指的是电流衰减过程中的两个瞬间测得的两个电流值或两个相应的绝缘电阻值之比。（或指被试

11、品加压60秒时的绝缘电阻与加压15秒时的绝缘电阻之比。）2.雷击跳闸率：.指每100KM线路每年由雷击引起的跳闸次数。3.雷暴日：指某地区一年四季中有雷电放电的天数，一天中只要听到一次及以上雷声就是一个雷暴日。4.伏秒特性：.对某一冲击电压波形，间隙的击穿电压和击穿时间的关系称为伏秒特性。5.气体击穿：气体由绝缘状态变为导电状态的现象称为击穿。6.耐雷水平：雷击时线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值。7.自恢复绝缘：发生击穿后，一旦去掉外加电压，能恢复其绝缘性能的绝缘。8.输电线路耐雷水平：雷击时线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值。9. 进线段保护：进线段保护就是在接近变电所12km的一段线路上

12、架设避雷线10.谐振过电压：当系统进行操作或发生故障时，某一回路自振频率与电源频率相等时，将发生谐振现象，导致系统中某些部分(或设备)上出现的过电压。11.电气距离：避雷器与各个电气设备之间不可避免地要沿连接线分开一定的距离。12.绝缘配合：.绝缘配合就是综合考虑电气设备在系统中可能承受的各种作用电压，合理地确定设备必要的绝缘水平，达到在经济上和安全运行上总体效益最高的目的。13.自持放电：不需要靠外界电力因数的作用，由放电过程本身就可以不断地供给引起后继电子崩的二次电子。雷电日：是该地区1年中有雷电的天数；雷电小时：是该地区1年中有雷电的小时数。五、简答题(本大题共2小题，每小题8分，共16

13、分)1.什么是电介质？它的作用是什么？答：电介质是指通常条件下导电性能极差的物质，云母、变压器油等都是电介质。电介质中正负电荷束缚得很紧，内部可自由移动的电荷极少，因此导电性能差。作用是将电位不同的导体分隔开来，以保持不同的电位并阻止电流向不需要的地方流动。 2.简述避雷针的保护原理。答：当雷云放电接近地面时它使地面电场发生畸变，在避雷针的顶端，形成局部电场强度集中的空间，以影响雷电先导放电的发展方向，引导雷电向避雷针放电，再通过接地引下线和接地装置将雷电流入大地，从而使被保护物体免遭雷击。3. 简述排气式避雷器的工作原理。答：当雷电冲击波袭来时，避雷器的两个间隙被击穿，使雷电流入地，冲击电流

14、消失后间隙流过工频续流，在工频续流电弧的高温顺作用下，产气管内分解大量气体形成高气压，高压气体从环形电极中心孔口喷出，对电弧产生强烈的纵吹作用，使工频续流在第一次过零时熄灭。4.试说明电力系统中限制操作过电压的措施。答：（1）利用断路器并联电阻限制分合闸过电压：1、利用并联电阻限制合空线过电压2、利用并联电阻限制切空线过电压 （2）利用避雷器限制操作过电压5.测量绝缘材料的泄漏电流为什么用直流电压而不用交流电压？答：因为直流电压作用下的介质损失仅有漏导损失，而交流作用下的介质损失不仅有漏导损失还有极化损失。所以在直流电压下，更容易测量出泄漏电流6.测量绝缘电阻试验中，为什么在绝缘表面受潮时要求

15、装上屏蔽环?答：因为在绝缘表面受潮时，沿绝缘表面的泄漏电流将增大，若此泄漏电流流入电流线圈中，将使绝缘电阻读数显著降低，引起错误的判断。 装上屏蔽环后，表现泄漏电流不再流入电流线圈，而流过电流线圈的只是绝缘体的泄漏电流，因此加上屏蔽环后测得的值能较真实地反映绝缘电阻的大小。7.简述彼得逊法则的内容、应用和需注意的地方。答：在计算线路中一点的电压时，可以将分布电路等值为集中参数电路：线路的波阻抗用数值相等的电阻来代替，把入射波的2倍作为等值电压源。这就是计算节点电压的等值电路法则，也称彼得逊法则。利用这一法则，可以把分布参数电路中波过程的许多问题简化成一些集中参数电路的暂态计算。但必须注意，如果

16、Z1,Z2是有限长度线路的波阻抗，则上述等值电路只适用于在Z1，Z2端部的反射波尚未回到节点以前的时间内。8.一些卤族元素化合物因具有高电气强度常用作灭弧度介质（如SF6），试阐述其具有高电气强度的原因。答：（1）由于含有卤族元素，这些气体具有很强的电负性，气体分子容易和电子结合成为负离子，从而削弱了电子的碰撞电离能力，同时又加强了复合过程。（2）这些气体的分子量都比较大，分子直径较大，使得电子在其中的自由行程缩短，不易积聚能量，从而减少了碰撞电离的能力。（3）电子在和这些气体的分子相遇时，还易引起分子发生极化等过程，增加能量损失，从而减弱碰撞电离的能力。9. 什么叫电介质的极化？极化形式分为

17、哪三种？1：在外电场的作用下，电介质的正、负电荷将沿电场方向作有限 的位移或转向，形成电矩。这就是电介质的极化。 2：电子式极化、离子式极化、偶极子极化。10.提高液体介质击穿电压的措施有哪些? . (1)减小杂质，包括过滤、防潮、脱气。 (2)改进绝缘设计，包括采用覆盖层、改进电极形状、使用绝缘层、加屏障。11.测量绝缘电阻试验中，为什么在绝缘表面受潮时要求装上屏蔽环? 答：因为在绝缘表面受潮时，沿绝缘表面的泄漏电流将增大，若此泄漏电流流入电流线圈中，将使绝缘电阻读数显著降低，引起错误的判断。装上屏蔽环后，表现泄漏电流不再流入电流线圈，而流过电流线圈的只是绝缘体的泄漏电流，因此加上屏蔽环后测

18、得的值能较真实地反映绝缘电阻的大小。12.分布参数回路的波阻抗与集中参数回路中的电阻有何不同? .(1)波阻抗表示同一方向的电压波和电流波大小的比值，前行波电压与前行波电流之比取正号，反行波电压与反行波电流之比取负号，若导线上既有前行波，又有反行波时，导线上总的电压与总的电流之比不等于波阻抗。 而电阻等于其上总的电压与总的电流之比。 (2)电磁波通过波阻抗为Z的导线时，能量以电磁能的形式储存在周围介质中，而不是被消耗掉。 (3)波阻抗的数值只和导线单位长度的电感、电容有关，而与线路长度无关。13.限制雷电破坏作用的基本措施是什么?它们各起什么保护作用?基本措施是设置避雷针、避雷线、避雷器和接地

19、装置。避雷针(线)可以防止雷电直接击中被保护物体，称为直击雷保护；避雷器可以防止沿输电线侵入变电所的雷电冲击波，称为侵入波保护；接地装置的作用是减少避雷针(线)或避雷器与大地之间的电阻值，达到降低雷电冲击电压幅值的目的。14. 防雷的基本措施有哪些？请简要说明。防雷的基本措施是设置避雷针、避雷线、避雷器和接地装置。避雷针（线）可以防止雷电直接击中被保护物体，称为直击雷保护；避雷器可以防止沿输电线侵入变电所的雷电冲击波，称为侵入波保护；接地装置的作用是减少避雷针（线）或避雷器与大地之间的电阻值，达到降低雷电冲击电压幅值的目的。15.避雷针（线）的作用原理？答：避雷针是明显高出被保护物体的金属支柱

20、，其作用是吸引雷电击于自身，并将雷电流迅速泄入大地，从而使被保护物体免遭直接雷击。避雷针需有足够截面的接地引下线和良好的接地装置，以便将雷电流安全可靠地引入大地。 避雷线，通常又称架空地线，简称地线。避雷线的防雷原理与避雷针相同，主要用于输电线路的保护，也可用来保护发电厂和变电所。用于输电线路时，避雷线除了防止雷电直击导线外，同时还有分流作用，以减少流经杆塔入地的雷电流从而降低塔顶电位，避雷线对导线的耦合作用还可以降低导线上的感应雷过电压。 16.避雷器的保护原理？答：避雷器是专门用以限制线路传来的雷电过电压或操作过电压的一种防雷装置。避雷器实质上是一种过电压限制器，与被保护的电气设备并联连接

21、，当过电压出现并超过避雷器的放电电压时，避雷器先放电，从而限制了过电压的发展，使电气设备免遭过电压损坏。17.工程上采用什么措施来提高输电线路的耐雷水平？答：耐雷水平：雷击线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值。措施：（1）架设避雷线 （2）降低杆塔接地电阻 （3）架设耦合地线 （4）采用不平衡绝缘方式 （5）采用中性点非有效接地方式 （6）装设避雷器 （7）加强绝缘 （8）装设自动重合闸 五、计算题1、某单位一座22m高的水塔附近，距离10m处有一变电所。水塔上装有一支5m的避雷针，经计算问塔上的避雷针能否保护这一变电所。解：=22m =22+5=27m /2=5m其中=110m塔上的避雷针不能保护这一变电所。2、.某电厂原油罐直径为10m，高出地面10 m，现采用单根避雷针保护，针距罐壁最少5 m，试求该避雷针的高度是多少？解：设针高hhx(即h20m), 由rx=(1.5h-2hx)p代入数据得：15=(1.5h-210)1 解得h=23.34m由此得该避雷针的高度应为23.34m。专心-专注-专业