高电压技术问答题汇总

一电介质的极化、电导和损耗

二气体放电的基本物理过程

1.简要论述汤逊放电理论。当外施电压足够高时，一个电子从阴极出发向阳极运动，由于碰撞游离形成电子崩，则到达阳极并进入阳极的电子数为e as个(α为一个电子在电场作用下移动单位行程所发生的碰撞游离数；s为间隙距离)。因碰撞游离而产生的新的电子数或正离子数为(e as-1)个。这些正离子在电场作用下向阴极运动，并撞击阴极．若1个正离子撞击阴极能从阴极表面释放r个(r为正离子的表面游离系数)有效电子，则(e as-1)个正离子撞击阴极表面时，至少能从阴极表面释放出一个有效电子，以弥补原来那个产生电子崩并进入阳极的电子，则放电达到自持放电。即汤逊理论的自持放电条件可表达为r(e as-1)=1。

2.为什么棒－板间隙中棒为正极性时电晕起始电压比负极性时略高？（1）当棒具有正极性时，间隙中出现的电子向棒运动，进入强电场区，开始引起电离现象而形成电子崩。随着电压的逐渐上升，到放电达到自持、爆发电晕之前，在间隙中形成相当多的电子崩。当电子崩达到棒极后，其中的电子就进入棒极，而正离子仍留在空间，相对来说缓慢地向板极移动。于是在棒极附近，积聚起正空间电荷，从而减少了紧贴棒极附近的电场，而略为加强了外部空间的电场。这样，棒极附近的电场被削弱，难以造成流柱，这就使得自持放电也即电晕放电难以形成。（2）当棒具有负极性时，阴极表面形成的电子立即进入强电场区，造成电子崩。当电子崩中的电子离开强电场区后，电子就不再能引起电离，而以越来越慢的速度向阳极运动。一部份电子直接消失于阳极，其余的可为氧原子所吸附形成负离子。电子崩中的正离子逐渐向棒极运动而消失于棒极，但由于其运动速度较慢，所以在棒极附近总是存在着正空间电荷。结果在棒极附近出现了比较集中的正空间电荷，而在其后则是非常分散的负空间电荷。负空间电荷由于浓度小，对外电场的影响不大，而正空间电荷将使电场畸变。棒极附近的电场得到增强，因而自持放电条件易于得到满足、易于转入流柱而形成电晕放电。

3.影响套管沿面闪络电压的主要因素有哪些？（1）电场分布情况和作用电压波形的影响（2）电介质材料的影响（3）气体条件的影响（4）雨水的影响

三气体介质的电气强度

1、保护设备与被保护设备的伏秒特性应如何配合？为什么？保护设备的伏秒特性应始终低于被保护设备的伏秒特性。这样，当有一过电压作用于两设备时，总是保护设备先击穿，进而限制了过电压幅值，保护了被保护设备

2、一些卤族元素化合物（如SF6）具有高电气强度的原因是什么？（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。

四液体和固体介质的电气特性

1.一般来说，标准电容器采用气体绝缘，电力电容器采用油纸绝缘，为什么？气体电介质的相对介电常数接近1，极化率极小，气体电介质的损耗就是电导损耗，当电场强度小于使气体分子电离所需要值时，气体介质损耗很小，所以标准电容

器采用气体绝缘。而电力电容器采用油纸绝缘是因为油纸绝缘具有优良的电气性能，干纸和纯油组合后，油填充了纸中薄弱点的空气隙，纸在油中又起了屏障作用，使总体的耐电强度提高很多。2.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。

五电气设备绝缘预防性试验

1.正接法和反接法西林电桥各应用在什么条件下？答：正接法一般应用于实验室内的测试材料及小设备，实现样品的对地绝缘。实际上，绝大多数电气设备的金属外壳是直接放在接地底座上的，换句话说，就是试品的一极是固定接地的，这时就要用反接法。

六 绝缘的高压试验

1.压充电标准电容器有什么功用？由于气体介质基本上无损耗，接近于理想介质，所以由它构成的电容器的电容量不受作用电压的影响，准确而稳定。这种电容器有良好的屏蔽，有无晕的电极，电容值不受周围环境的影响。

2.高压实验室中被用来测量交流高电压的方法常用的有几种？ 利用气体放电测量交流高电压，例如静电电压表；利用静电力测量交流高电压，例如静电电压表；利用整流电容电流测量交流高电压，例如峰值电压表；利用整流充电电压测量交流高电压，例如峰值电压表。

3.在说明多极冲击电压发生器动作原理时，为什么必须强调装置对地杂散电容所起的作用？因为对地杂散电容引起容易高频振荡，产生冲击过电压。

4.冲击电流波形有哪两类？第一类：电流从零值以较短的时间上升到峰值，然后以近似指数规律或强阻尼正弦波形下降到零。第二类冲击电流波形近似为方波。

5.对两类冲击波，中国和IEC 标准怎么规定的？第一类波形，中国和IEC 标准规定了4种该类冲击波，即1μs/20μs ，4μs/10μs,8μs/20μs 和30μs/80μs 冲击电流波。第二类规定的冲击电流波形峰值持续时间规定为500μs ，1000μs ，2000μs ，或者2000μs 与3200μs 之间。

6.简述冲击电流发生器的基本原理。由一组高压大电容量的电容器，先通过直流高压并联充电，充电时间为几十秒到几分；然后通过触发球隙的击穿，并联地对试品放电，从而在试品上流过冲击大电流。

7.名词解释：50％放电电压：球隙的冲击放电电压是有分散性的，球隙的50％放电电压是指在此电压作用下，相应的球间隙距离的放电概率为50％。

8.简述对冲击电压测量系统响应特性的要求。标准规定：对于认可的冲击电压测量系统，在测量波前时间为T f 的雷电标准冲击电压时，它的过冲β和部分阶跃响应时间T α 与T f 的比值，应处在图9-13中的剖面线所划的范围以内。测量波

前截断波时，除了要满足这一要求外，还规定了实验阶跃响应时间T N 和部分响应时间T α应满足另一附加要求。即c N c T T T T 03.003.0≤≤-α。当考虑测量雷电冲击电压时，要求它的部分响应时间ns T 30≤α，而且实验响应时间ns T N 15≤。当考虑测量雷电冲击电压波前截波时，要求ns T 20≤α，而ns T N 10≤。

9.测量高电压的弱电仪器常受一些电磁干扰，干扰来源主要有哪些？测量用的射频同轴电缆外皮中通过的瞬态电流引起的干扰，间隙放电时产生的空间电磁辐射，仪器电源线引入的干扰

10.简述高电压试验时的抗干扰措施。改善接地回线；实验室采用全屏蔽；专为

应用于高压测试中的通用数字示波器及其附属设备建一小屏蔽室或屏蔽盒；分压器应置于紧靠集中接地极的地点，并以最短的连线相接；由分压器到测量仪器敷设宽度较大的金属板或金属带作为接地连线；测量电缆采取两端匹配的接线方式；测量电缆长度应尽可能短；采用双屏蔽同轴电缆，或在单屏蔽同轴电缆外再套一金属管，甚至在双屏蔽同轴电缆外再套金属管；在测量电缆上加设共模抑制器；提高传递信号环节的信噪比。

11.利用试验变压器产生操作冲击电压波以及电力变压器进行感应操作冲击电压

波试验时，为什么波长时间T Z与铁心中的起始磁通量0φ和铁心的饱和磁通量sφ相关？答：第一个半波持续的时间取决于铁心饱和出现的时刻，也就是取决于饱和磁通量和初始磁通量的差值。理论上说，做了第一次操作波试验后，铁心上会留下同向剩磁，在做第二次同极性操作波试验时，波长会有所缩短。

δ随级数n 12.串级倍压直流高压装置的串级数受到什么因素制约？答：电路的U

的平方倍关系上升，U

?随n的立方倍关系上升。当级数n超过一定值时，再增加n也无助于输出电压的增加，而元件数量和整个结构高度去会随n而正比上升。七输电线路和绕组中的波过程输电线路的波阻抗

1、波阻抗与集中参数电阻有什么不同？答：波阻抗是表示参数线路（或绕组）的参数，阻抗表示集中参数电路（或元件）的参数；波阻抗表示具有同一方向的电压波与电流波大小的比值，阻抗则等于此阻抗上电压与电流之比；电磁波通过波阻抗时，能量以电磁形式存储在周围介质中，而不是被消耗，而当R不为0时阻抗消耗能量；波阻抗的数值只与导线单位长度的电感L0和电容C0有关，与导线长度无关，而阻抗与导线长度有关。另外，同样的一条线路在讨论雷电或操作过电压作用下要用分布参数的波阻抗来表征，而讨论工频稳态电压作用下则用集中参数电路（如∏型）的阻抗来表征。

2、冲击电晕对波过程有什么影响？为什么？答：由于冲击电晕使周围空气游离，好像增大了导线的半径，将增大导线单位长度的对地电容C0，所以当考虑冲击电晕时，波速将减慢（约为光速的0.75倍）。

3、行波传到线路开路的末端时，末端电压如何变化？为什么？答：行波传到线路开路的末端时，即电压波为全反射，使末端的电压升高为入射电压的2倍，这是很危险的。从能量的角度解释，由于末端开路时，末端电流为零，入射波的全部能量转变为电场能量的缘故。

4、行波传到线路末端对地接有匹配电阻时，末端电压如何变化？为什么？

答：线路末端接电阻R，且R=Z1时，反射电压为零，折射电压等于入射电压。表明波到线路末端不发生反射，行波传到末端时全部能量都消耗在电阻R上了，这种情况称为阻抗匹配。在进行高压测量时，在电缆末端接一匹配电阻，其值等于电缆波阻抗，就可以消除波传到电缆末端时的折、反射情况，从而正确的测量到来波的波形和幅值。

5、使用彼德逊法则的先决条件是什么？答：彼德逊法则是流动波沿分布参数线路传到节点后，在该节点只有一次折、反射过程的前提条件下，利用波方程推导出来的，所以在使用彼德逊法时，要满足以下两个条件：（1）波沿分布参数的线路射入；（2）波在该节点只有一次折、反射过程。

6、为什么一般采用并联电容、而不是串联电感的方法来降低来波陡度？

答：行波通过串联电感和并联电容时，波头都会被拉平，但是由于波刚传到电感

时发生的正反射会使电感首端电压抬高，危及电感首端绝缘，所以一般采用并联电容、而不是串联电感的方法来降低来波陡度。

变压器绕组中的波过程

1、绕组中的起始电压分布与哪些因素有关？答：绕组中的起始电压分布与距绕组首端为x 点的电压u ，对地电容c ，匝间电容k ，绕组长度l 等因素有关。

2、行波刚传到变压器绕组时，为什么可以用入口电容来等效？答：当行波刚传到变压器绕组时，由于电感的阻流作用，流过电感的电流可忽略。所有从绕组首端的匝间电容的dx 0

K 看进去的总电容链，因为电容链震荡元件数目是无穷的，所

以，行波刚传到变压器绕组时，可以用入口电容来等效。

3、什么是变压器的内保护？答：所谓变压器的内保护即是在变压器绕组的内部结构上采取保护措施，减少暂态震荡。其关键是改善变压器绕组的起始电压分布，使绕组的始态电位分布尽量接近稳态电位分布，从而降低绕组对地过电压和最大电位梯度。

4、采用哪些措施可以改善变压器绕组的电压分布？答：改善变压器绕组的电压分布，可以降低绕组内部振荡时产生的最大电位和最大电位梯度，通常采用以下两种方法：（1）在绕组首端部位加一些电容环和电容匝；（2）使用纠结式绕组变压器代替连续式绕组变压器。

5、为什么电机绕组可以用波阻抗和波速来表征绕组内波过程的参数？答：电机绕组的波过程，由于电机绕组是嵌放在各个槽内，匝间电容很小，近似计算时可以忽略纵向电容，所以电机绕组的等值电路就与长线路一样仅由对地电容和绕组电位电感组成。因此，电机绕组可以用波阻抗和波速来表征绕组内波过程的参数。

1.简述波传播过程的反射和折射。当波沿传输线路传播，遇到线路参数发生突变，即有波阻抗发生突变的节点时，会在波阻抗发生突变的节点上产生折射与反射。

2.波阻抗与集中参数电阻本质上有什么不同？（1）波阻抗表示同一方向的电压波与电流波的比值，电磁波通过波阻抗为Z 的导线时，能量以电能、磁能的方式储存在周围介质中，而不是被消耗掉。（2）若导线上前行波与反行波同时存在时，则导线上总电压与总电流的比值不再等于波阻抗（3）波阻抗Z 的数值只取决于导线单位长度的电感和电容，与线路长度无关。（4）为了区别不同方向的流动波，波阻抗有正、负号

3.彼得逊法则的内容、应用和需注意的地方。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。 八雷电放电及防雷保护装置 、电力系统防雷保护

1.雷电对地放电过程分为几个阶段？答：1、先导放电：放电不连续，放电分级先导，持续时间为0.005～0.01S ，雷电流很小2、主放电：时间极短，50～100s ，电流极大，电荷高速运动。3、余光放电：电流不大，电流持续时间较长，约0.03～0.05s 。

1、什么是雷电参数？1、雷电放电的等值电路。

2、雷电流波形。

3、雷暴日与雷暴小时：雷暴日是一年中有雷电的日数，在一天内只要听到过雷声，无论（次数多少）均计为（一个雷暴日）。雷暴小时数则是（一年中发生雷电放电的小时数，）

即在一个小时内只有（一次雷电），就计作（一个雷电小时）。4、地面落雷密度和输电线路落雷总次数：地面落雷密度是指每一雷暴日每平方千米地面遭受雷击的次数，以γ表示。与雷暴日数有关，如下：3.0023.0d T =γ

1.防雷的基本措施有哪些？请简要说明。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。

2.电容器在直配电机防雷保护中的主要作用是什么? 用是限制侵入波陡度，和降低感应雷过电压。

3.感应过电压是怎么产生的？请介绍简单的计算公式。对地放电过程中，放电通道周围的空间电磁场将发生急剧变化。因而当雷击输电线附近的地面时，虽未直击导线，由于雷电过程引起周围电磁场的突变，也会在导线上感应出一个高电压来，这就是感应过电压，它包含静电感应和电磁感应两个分量，一般以静电感应分量为主。设地面雷击点距输电线路正下方的水平距离为S ，一般当S 超过65m 时，规程规定，导线上感应过电压的幅值可按下式计算：S Ih U /25≈kV ，其中，I 为雷电流幅值，单位为kA ；S 为地面雷击点距线路的水平距离，单位为m ；h 为导线平均对地高度，单位为m 。

4.简述避雷针的保护原理和单根保护范围的计算。避雷针的保护原理是当雷云放电时使地面电场畸变，在避雷针的顶端形成局部场强集中的空间，以影响雷闪先导放电的发展方向，使雷闪对避雷针放电，再经过接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护物体免遭雷击。避雷针的保护范围使指被保护物体再此空间范围内不致遭受直接雷击。对于单根避雷针的保护范围，有计算公式：

???<-=≥=-=2/,)25.1(2/,)(h h p h h r h h p h p h h r x x x a x x 式中，p r h h h x a x ,,,,的单位均为m 。p 是避雷针的高度影响系数，m h 30≤时，p ＝1；m h m 12030≤<时，h p /5.5=；m h 120>时按照120m 计算。

九 输电线路防雷

1、感应过电压的大小与哪些因素有关？

答：雷击输电线路附近对面:导线上感应雷过电压幅值s Ih U c c 25

i =?（S>25时） 对于有避雷线的线路i i c g c i u k u h h k u )1()1(00/-≈-=?;雷直击与杆塔或线路附:一般

的线路 c c i ah u =?对于有避雷线的线路c c c g

c i ah k ah h h k u )1()1(00/-≈-=?。

2、为什么导线上方架设有避雷线时导线上的感应雷过电压会降低？

答：对于有避雷线的线路，因为避雷线位于导线上方，当雷击在有避雷线的导线附近大地时，在避雷线的屏蔽作用下，导线上的感应电荷会减少，致使导线上的感应雷过电压会降低。

3、雷击杆塔塔顶时，导线上的电位由哪几部分组成？

答：雷击杆塔塔顶时，由于避雷线与导线上的耦合作用，导线将具有电位top kU ；导线上还有极性与雷电流相反的感应过电压c h a k 1）（--。所以，实际作用于绝

缘子串的电压j U

]6.2)6.2()[1(U )1()]1([top j c

t i c c top top Ih L R I k ah k k ah kU U U ++-=+-=---=β）（

4、线路上架设的避雷线有什么作用？

答：避雷线可以使导线避免遭受直击雷，同时，利用避雷器的分流作用，可以减少流经杆塔的雷电流；利用避雷线的耦合作用，可以降低绝缘子串上的电位；利用避雷线的屏蔽作用，可以降低导线上的感应过电压；可见线路上架设的避雷线是提高线路耐雷水平的主要措施。

5、35Kv 及以下线路为什么不沿线架设避雷线？

答：35Kv 及以下线路，因其绝缘强度相对较弱，装设避雷线提高线路的可靠性的效果不大，一般不需全线架设避雷线，只在进变电站的进线段加装避雷器，减少反击和绕击的概率。

6、试述提高线路耐雷水平的措施。

答：架设避雷线；降低杆塔接地电阻；架设耦合地线；采用不平衡绝缘方式；装设自动重合闸；采用消弧线圈接地方式；装设避雷器；加强绝缘。

十发电厂和变电站的防雷保护

1、在什么情况下可装设构架避雷针？答：避雷针有独立和构架之分。直接设立在构架上，利用变电站的接地网接地的避雷针称为构架避雷针。110KV 及以上变电站，由于其绝缘较强，不易反击，在1000m ρ≤Ω?时可装设构架避雷针。

2、安装避雷针时要注意哪些问题？答：安装避雷针时要注意：（1）110KV 及以上变电站，由于其绝缘较强，不易反击，在1000m ρ≤Ω?时可装设构架避雷针，但在土壤电阻率1000m ρ≥Ω?时的地区，应装设集中接地装置。其他情况装设独立避雷针；（2）独立避雷针距道路3m 以上，否则应铺碎石或沥青路面（厚5—8cm ），以保证人身不受跨步电压的危害；（3）严禁架空照明线、电话线、广播线及天线装在避雷针上或其构架上；（4）发电厂主厂房上一般不装设避雷针，以免发生感应或反击，使继电保护误动作或造成绝缘损坏；（5）列车电站的电气设备装在金属车厢内，受到车厢一定程度的屏蔽作用，但因发电机的绝缘较弱，雷击车厢可能发生反击事故。因此，在多雷区，宜用独立避雷针保护，对年平均为40雷暴日以下的地区，可不设直击雷保护；（6）照明灯，机力通风冷却塔上电动机的电源线和烟筒下引风机的电源线的合理处理。

3、什么是进线段？什么是进线段保护？答：靠近变电站1---2Km 的一段进线即为进线段。靠近变电站1---2Km 的一段进线的防雷保护，即进线段保护。

4、进线段有什么作用？答：变电站进线段保护的作用有两个：其一限制雷电侵入波电压作用下流过避雷器的电流；其二是降低最终进入变电站雷电侵入波的波头陡度。

5、变压器距避雷器的最大允许电气距离与哪些因素有关？

答：避雷器与变电站之间的最大允许距离'55

2a

2a U U v U U l j j m -=-=，因此可见 避

雷器与变电站之间的最大允许距离与来波陡度a ／(a ／=v a

)和变压器的冲击耐压强

度U j 与避雷器的残压U 5有关。

6、110－220KV 中性点直接接地系统中，在什么情况下，应在变压器中性点装设避雷器？答：在110－220KV 中性点直接接地系统中，为了限制单相接地电流和满足继电保护的需要，一部分变压器的中性点是不接地的，但中性点是不接地的分级变压器，应在中性点装设变压器中性点用的金属氧化物避雷器。

7、配电变压器的防雷保护中应哪些“三点共地”？为什么？答：配电变压器的防雷保护中的“三点共地”是指高压侧避雷器的接地端，变压器的铁壳以及低压侧的中性点。这是因为高压侧避雷器的接地端与变压器的铁壳连接后共同接地，避免将接地电阻R 的压降加到变压器主绝缘上；为了避免变压器低压侧绕组的损坏，应将低压侧的中性点与变压器的铁壳相连。这样，铁壳上的高电位就会经低压线路传到用户，因此必须加强用户防雷保护，避免对用户产生危害。

8、画出直配电机的防雷保护接线，并叙述各保护元件的作用？答：F 1，配电阀式避雷器：装设在电缆首端，遇强雷时，发生动作，电缆段的限流作用既能充分发挥；F 2，旋转电机阀式避雷器：装设在发电机出线上，限制侵入波幅值；F 3，旋转电机中性点阀式避雷器：保护发电机的中性点绝缘（可能出现单相降低故障的同时又雷电侵入波）；FE 1，FE 2排气式避雷器：当雷电流使其放电后，由于FE 无残压，使电缆芯与外皮短路，由于高频趋肤效应，使雷电流经芯线转移到外皮，从而大大降低流过F2的冲击电流和母线冲击电压；G ，发电机：系统的电源；L ，电抗器：限制短路电流；C ，电容器：限制侵入波陡度和降低感应过电压。

9、气体绝缘变电站在过电压保护方面有哪些特点？答：GIS 变电站在过电压保护方面与常规的敞开式变电站相比具有以下一些新的特点：（1）GIS 具有较小的导线波阻抗；（2）GIS 具有比较平坦的伏秒特性曲线；（3）GIS 变电站结构紧凑，各电气设备之间的距离较小，避雷器离被保护设备较近，因此可使雷电过电压的限制作用更大;（4）由于GIS 变电站的封闭性，所以电气设备不会因受大气污秽、降水等因素的影响而降低绝缘强度；（5）GIS 变电站中的绝缘绝对不允许产生电晕，一旦产生，会立即击穿。