高电压技术复习资料—附答案

《高电压技术》复习提纲

简答题：

第2、3、4章

1. 简述气体电离的4种方式。P10

答：热电离；光电离；碰撞电离；分级电离。

2. 什么是电子崩及电子崩的条件 P15-P17

答：由于外电离因素的作用，在阴极附近出现一个初始电子，这一电子在向阳极运动时，如电场强度足够大，则会发生碰撞电离，产生另一个新电子。新电子与初始电子在向阳极的行进过程中还会发生碰撞电离，产生其它两个新电子。使电子总数增加到4个。第三次电离后电子数将增至8个，即按几何级数不断增加。由于电子数如雪崩式增长，因此将这一剧增的电子流称为电子崩。 碰撞引起电离的条件是x ≥i U /E

3. 汤逊自持放电的条件是什么。P17-P19。

答：条件为()

11=-d e αγ或1=d e αγ，即1ln -=γαd 4. 提高气体间隙抗电强度的方法。P42-P44

答：1.改善电场分布，使之尽量的均匀比如：1）电极形状的改进；2）利用空间电荷对原电场的畸变作用3）极不均匀电场中屏蔽的采用 2.削弱气体中的电离过程比如：1）高气体压力的作用2）高真空的采用3）高电气强度气体的采用如六氟化硫气体

5. 简述防绝缘子污闪的4种方法。P56-P57

答：（1）定期或不定期的清扫；（2）使用防污闪涂料或进行表面处理；（3）加强绝缘和采用耐污绝缘子；（4）使用其他材质的绝缘子。

第5章

1. 简述电介质极化的5种基本形式。P59 +空间电荷极化、夹层极化

答：1电子式极化、2离子式极化、3偶极子极化、4空间电荷极化、5夹层极化

2. 介质的介电常数和相对介电常数的概念。P58-59

答：电介质的介电常数也称为电容率，它是描述电介质极化的宏观参数，即电介质极化的强弱可用介电常数的大小来表示。定义一电容器充以某电介质时的电容量C 与真空时电容量0C 的比值为该介质的相对介电常数，即介质的相对介电常数0C C r =ε。

3. 固体介质的三种击穿形式：电击穿、热击穿和电化学击穿。

4. 什么是固体介质的电击穿。P65

答：在强电场下固体导带中可能因场致发射或热发射而存在一些导电电子，这些导电电子在外电场作用下被加速获得动能，同时在其运动中又与晶格振动相互作用而激发晶格振动，把电场的能量传递给晶格。当这两个过程在一定的温度和场强下平衡时，固体介质有稳定的电导；当电子从电场中得到的能量大于晶格振动损失的能量时，电子的动能就越来越大，至电子能量大到一定值后，电子与晶格振动的相互作用便导致电离产生新电子，自由电子数迅速增加，电导进入不稳定阶段，击穿开始发生。

5. 影响固体击穿的4个主要因素：电压、电场均匀程度、受潮、累积效应

第6、7章

1. 简述绝缘试验中的非破坏性试验和耐压试验。P75

答：耐压试验：这类试验对绝缘的考验是严格的，特别是能揭露那些危险性较大的集中性缺席；其缺点是可能会因耐压试验对绝缘造成一定的损伤。 非破坏性试验：是指在较低电压下或用其他不会损伤绝缘的办法来测量绝缘的各种特

性，从而判断绝缘的内部缺陷。

2. 简述绝缘电阻的吸收比及其测量结果对判断绝缘状态的作用。P75-P77

答：电气设备中大多采用组合绝缘和层式结构，故在直流电压下均会有明显的吸收现象，使外电路中出现一个随时间而衰减的吸收电流，如果在电流衰减过程中的两个瞬间测得两个电流值或两个相应的绝缘电阻值，利用其比值，所得的值就叫绝缘电阻的吸收比，此外利用此值可以检验绝缘介质是否严重受潮或是存在局部缺陷。

3. 电气设备绝缘的高压试验有：直流高压、交流高压、冲击高压、操作冲击高压等实验。

4. 简述工频交流耐压试验的作用。P92-97

答：它是检验电气设备绝缘强度的最有效和最直接的方法，它可以用来确定电气设备绝缘耐受电压的水平，判断电气设备能否继续运行，是避免其在运行中发生绝缘事故的重要手段。

5. 简述直流高压测量的两种方法。P106-P111

答：1.高压高阻法 2.旋转电位计法3.静电电压表4.标准棒间隙法5.标准球间隙法6.纹波电压法

6. 简述测量冲击电压的三种方法。P111-P116

答：1.分压器——示波器2.测量标准球间隙；3.分压器——峰值电压表

论述题：第2、4章

1.借助作图，阐述汤逊自持放电及条件。P14-P18（PPT课件第二章）

2.借助作图，阐述气体放电的极性效应（以棒－板间隙为例）。P23-P25 （PPT课件第二章）

3.阐述污闪放电过程。P53-54

答：1）污层刚受潮时，介质表面有明显的泄漏电流流过，电压分布是较均匀；2）出现高电阻的“干燥带” ，使污层的泄漏电流减小，并在干燥带形成很大的电压降；3）当干燥带的电位梯度超过沿面闪络场强时，干燥带发生放电，放电具有电弧特性，这就是出现局部电弧的阶段。4)局部电弧发展成闪络。

第5、6章

1.借助公式推导，阐述绝缘的吸收现象。P75-P77

答：

P81

介质损失角正切tanδ：交流电压作用下电介质中电流的有功分量和无功分量的比值，是一个无量纲的数，反映的是电介质内单位体积中能量损耗的大小。

（1）在一定的电压和频率下，介质损失角正切值（tanδ）与绝缘介质的形状、大小无关，只与介质的固有特性有关。（2）测量tanδ可以有效的发现绝缘受潮、穿透性导电通道、绝缘内含气泡的游离、绝缘分层和脱壳以及绝缘有脏污或劣化等缺陷。

2

V I tg C V tg

δωδ

=

简答题：

1. 简述单根均匀无损传输线的波阻抗与波速表达式，以及物理量意义,以及真空中的波速。

答：电压波与电流关系的波阻抗为 ： Zi i C L u ±==00，00C L Z =，行波的传播速度为：001C L v ±=

物理意义:波阻抗表示只有一个方向的电压波和电流波的比值，其大小只决定于导线单位长度的电感和电容，与线路的长度无关，而导线的电阻与长度成正比；波阻抗说明导线周围介质所获得的电磁能量的大小，并以电磁能的形式储存在周围电介质中，并不能被消耗，而电阻则吸取电源能量并转变为热能消耗掉；波阻抗有正、负号，表示不同方向的流动波，而电阻则没有，真空中的波速为s m v 8103?=.

2. 行波折反射系数表达式及物理意义，P125 答：行波折射系数2122Z Z Z +=α，反射系数2

112Z Z Z Z +-=β，α表示折射电压波与入射电压波之比值，称为电压波折射系数，其值总为正值，且在0≤α≤2范围内；β表示反射电压波与入射电压波之比值，称为电压波反射系数，其值可正可负，且-1≤β≤1。不难证明，α与β的关系是1+β=α

3．彼德逊等效电路原理。P126-127

若求折射波电压，可以将一个内阻为Z 1、电源为入射波电压两倍的2u 1f 与波阻抗Z 2两端压降即为折射波电压u 2f 。其使用条件是线路Z 2中没有反行波，或Z 2中的反射波尚未到达节点A 。

1. 名词解释：雷电日，雷电小时，地面落雷密度。P147-148

答：雷暴日：指每年中有雷电的天数，在一天内只要听到雷声就算一个雷暴日；雷暴小时：每年中有雷电的小时数，即在一个小时内只要听到雷声就算一个雷暴小时。地面落雷密度：每一个雷暴日、每平方公里对地面落雷次数Υ称为地面落雷密度。

2. 标准雷电波波头和波长参数，P149，1.2/50μs

答：标准波头：τf =1.2μs,波长：τt =50μs,记为1.2/50μs

3. 简述避雷针（线）的保护原理。P150-152

答：当雷云的先导向下发展到离地面一定高度是，高出地面的避雷针（线）顶端形成局部电场强度集中的空间，以至有可能产生局部游离而形成向上的迎面先导，这就影响了下行先导的发展方向，使其对避雷针（线）放电，从而使避雷针（线）附近的物体得到保护，免遭雷击。

4． 简述避雷器的保护原理及三种避雷器的类型。P152

答：避雷器是防止过压损坏电力设备的保护装置。它实际上是一个放电装置，当雷电入侵波或操作波超过某一电压值后，避雷器将优先于与其并联的被保护电力设备放电，从而限制了过电压，使与其并联的电力设备得到保护。三种类型：保护间隙、管式避雷器、阀式避雷器。

5． 简述电气设备接地的4种方式。答：工作接地、保护接地、防雷接地、静电接地

1. 简述输电线路防雷的4种措施（四道防线）。P163答：防止雷直接击导线，防止雷击塔顶或避雷线后引起绝缘闪

络，防止雷击闪络后转化为稳定的工频电弧，防止线路中断供电。

2. 名词解释：输电线路的雷击跳闸率、耐雷水平。P163，P164

雷击跳闸率：指折算为同一条件下，因雷击而引起的线路跳闸的次数。

耐雷水平：指线路承受较高幅值的雷电流的能力。

1． 简述变电所和发电厂受到雷击的来源及一般防护措施。P174

答：来自两个方面：一是，雷直击于发电厂、变电所；二是，雷击输电线路产生的雷电波沿线路侵入发电厂和变电所。主要措施是在变电所、发电厂内安装避雷器以限制流过阀型避雷器的雷电流和降低侵入波的陡度。此外，对于直配电机，在电机母线上装设电容器以降低侵入波的陡度，使电机的匝间绝缘和中性点绝缘不受损坏。

2．简述三绕组变压器的防雷保护。P182

答：三绕组变压器在正常运行时可能有高、中压绕组运行，而低压绕组开路的情况，此时，在高压侧或中压侧有雷电侵入波作用，由于低压绕组对地电容较小，开路的低压绕组上的静电感应分量可达很高的数值，将危及绝缘结构，为了限制这种过电压，在低压绕组直接出口处对地处加装避雷器即可，当低压绕组连接有25m 以上金属外皮电缆，因对地电容增大，可不必再装避雷器。中压绕组虽然也有开路的可能，但其绝缘水平比低压绕组要高，一般不必加装避雷器。

3． 简述直配电机的防雷保护。P186-188

答：采取措施:1）每组发电机母线上都装一组FCD 型磁吹避雷器，以限制侵入波过电压的幅值。2）在发电机电压母线上装设一组并联电容器（电容量为0.25~0.5F μ），以限制侵入波陡度。它不但是保护电机匝间绝缘及中性点绝缘的需要，同时也是为了降低感应过电压。3）在直配线进线处加装电缆段和管型避雷器等，以限制流过避雷器的雷电流不超过3kA 。4）发电机中性点有引出线，在中性点加装一只避雷器保护，或者将母线并联电容加大到1.5~2.0F μ，以进一步降低侵入波陡度。

1．简述5种常见的暂时过电压形式。P189-198

答：将持续时间超过0.1S 以上的过电压称为暂时过电压，它包括：暂态工频电压升高、稳态工频电压升高、谐振过电压、铁磁谐振过电压、 。对于工频电压升高有其三种原因：a 空载长线路的电容效应；b 不对称短路引起的工频电压升高;c 突然甩负荷引起的工频电压升高；d 谐振过电压，由于在RLC 电路中易发生谐振，在发生故障时，系统接线方式发生改变，负载也甩掉了，那么在一定的电源作用下，就有可能发生谐振而且谐振常常引起严重的，持续时间很长的过电压。

1. 简述4种常见的操作过电压形式。P199-208

答：A 中性点不接地系统电弧接地引起的过电压B 合闸空载线路引起的过电压C 切除空载线路引起的过电压D 切除空载变压器产生的过电压。

1. 简述确定架空输电线路绝缘水平中绝缘子片数需要满足的三个要求。P237

A 在工作电压下不发生污闪

B 下雨天在操作过电压下不发生闪络

C 具有一定的雷电冲击耐受强度，保证线路有一定的耐雷水平。

论述题：

1. 阐述金属氧化物避雷器的保护原理及四个优势。P158-159

金属氧化物避雷器的非线性电阻阀片在正常工作电压下，通过的阻性电流很小，一般约为10~15F μ，接近绝缘状态。作用于阀片上的电压升高时，电流加大。当通过阀片的阻性电流为1mA 时，作用月避雷器上的电压mA U 1为起始动作电压。由于氧化锌阀片有良好的非线性特性，在通过10kA 冲击电流时残压与mA U 1的比值越小，其保护性能好。mA U 1的值约为最大允许工作电压峰值的1.05~1.15倍。它的优点如下：1保护性能好，2无续流，3通流容量大，4运行安全可

靠，5非线性系数α值很小，6结构简单，尺寸小，易于大批量生产，造价低，7 适用于多种特殊需要。

计算题：

某一变电所的母线上有n 条出线，其波阻抗均为Z ，如沿一条出线有幅值为U 0的直角波袭来，求各出线电压幅值及电压折射系数。要求画出等效电路图。P126-127，例8-3

解：应用彼德逊等效电路，如图8-10b 所示，可求出各出线电压幅值为

002211

2U n n Z n Z Z U U =-?-+=

电压折射系数α=2/n 。