高电压与绝缘技术试题答案及评分标准

2013-2014学年第二学期期末考试答案及评分标准（A卷）高电压与绝缘技术使用班级：11050441X、11050442X、11050443X、11050444X、11050445X一、判断题（共30分，每小题 1 分）( ) 1.输电线路上的空气间隙包括：导线对地面，导线之间，导、地线之间，导线与杆塔之间。

√( ) 2.实际电气设备中的固体介质击穿过程是错综复杂的，常取决于介质本身的特性、绝缘结构形式和电场均匀性。

√( ) 3.电介质的损耗为在电场作用下电介质中的非能量损耗。

×( ) 4.介质的功率损耗与介质损耗角正切成反比比。

×( ) 5. 雷电流具有冲击波形的特点是缓慢上升，快速下降。

×( ) 6.电气设备局部放电的检测无关紧要。

×( ) 7. 雷电绕过避雷线直击于线路的概率是平原地区比山区高。

×( ) 8.偶极子极化极化时间最短的。

×( ) 9. 当外加电压逐渐升高后，气体中的放电过程发生转变，此时若去掉外界激励因素,放电仍继续发展,即为自持放电。

×( ) 10. tanδ值的测量，最常用的是西林电桥。

√( ) 11.电子崩将产生急剧增大的空间电子流；√( ) 12.一般而言，吸收比越大，被试品的绝缘性越好。

√( ) 13.在高气压和高真空的条件下，气隙都容易发生放电现象。

×( ) 14.对空气密度、湿度和海拔，校正方法是相同的。

×( ) 15.电场极不均匀的“棒-板”气隙，负极性击穿电压低于正极性击穿电压。

×( ) 16均匀电场的击穿特性符合巴申定律。

√( ) 17.雷电冲击电压下“棒－板” 电极，棒极为正极性的击穿电压比负极性时数值低得多。

√( ) 18.工频交流电压下“棒-棒”气隙的击穿电压要比“棒-板”气隙低一些。

×( ) 19.绝缘电阻和吸收比测量试验属于破坏性试验。

×( ) 20.线路末端短路时，发生负的全反射，电流加倍，电压为零。

√( ) 21.冲击电晕对波过程的影响如下：导线波阻抗减小、波速增大、耦合系数增大、引起波的衰减与变形。

×( ) 22. 流注理论未考虑表面游离的现象。

√( ) 23.极不均匀电场，达到30kV/cm出现电晕。

√( ) 24.同轴圆筒电场是极不均匀电场。

×( ) 25.直流电压下“棒－板”负极性击穿电压大大高于正极性击穿电压。

√( ) 26. 电场的不均匀程度对SF6电气强度的影响远比对空气的小。

×( ) 27.高真空气体主要用于配电网真空隔离开关中。

×( ) 28. 沿面放电是沿着固体介质表面发展的固体放电现象。

√( ) 29. 引起气体放电的外部原因有两个，其一是电场作用，其二是外电离因素。

√( ) 30.球形屏蔽极可以显著改善电场分布，提高气隙的击穿电压. √二、问答题（共40分，每小题5 分）1、叙述汤逊理论的基本观点和流注理论的基本观点以及它们的适用范围。

答：汤逊理论只适用于pd值较小的范围，流注理论只适用于pd值较大的范围，两者的过渡值为pd≈26.66kPacm。

（1分）汤逊理论的基本观点是：电子的碰撞电离是气体放电时电流倍增的主要过程，而阴极表面的电子发射是维持放电的重要条件。

（2分）流注理论的基本观点：①以汤逊理论的碰撞电离为基础，强调空间电荷对电场的畸变作用，着重于用气体空间的光电离来解释气体放电通道的发展过程。

②放电以起始到击穿并非碰撞电离连续量变的过程，当初始电子崩中离子数达到108以上时，要引起空间光电离这样一个质的变化，此时由光子造成的二次崩向主崩汇合而形成流注。

③流注一旦形成，放电就转入自持。

（2分）2、什么叫电晕放电,它的危害和有利之处各是什么？由于电场强度沿气隙的分布极不均匀，因而当所加电压达到某一临界值时，曲率半径较小的电极附近空间的电场强度首先达到了起始场强E0，因而在这个局部区域出现碰撞电离和电子崩，甚至出现流注，这种仅仅发生在强场区（小曲率半径电极附近空间）的局部放电称为电晕放电。

（2分）电晕放电引起的光、声、热等效应及使空气发生化学反应，都会消耗一定的能量。

电晕损耗是超高压输电线路设计时必须考虑的因素，坏天气时电晕损耗要比好天气时大得多。

电晕放电还会产生可闻噪声，并有可能超出环境保护所容许的标准。

电晕放电中，由于电子崩和流注不断消失和重新出现所造成的放电脉冲会产生高频电磁波，从而对无线电RI和电视广播产生干扰TVI。

（2分）电晕放电的有利之处：在输电线上传播的雷电电压波因电晕放电而衰减其幅值和降低其波前陡度。

操作过电压的幅值受到电晕的抑制。

电晕放电还在除尘器、静电喷涂装置、臭氧发生器等工业设施中得到广泛应用。

（1分）3、Tgδ的物理意义是什么？如何测量Tgδ？答：（1）tanδ能反映绝缘的整体性缺陷(例如全面老化)和小电容试品中的严重局部性缺陷。

由tanδ随电压而变化的曲线，可判断绝缘是否受潮、含有气泡及老化的程度。

但是，测量tanδ不能灵敏地反映大容量发电机、变压器和电力电缆(它们的电容量都很大)绝缘中的局部性缺陷，这时应尽可能将这些设备分解成几个部分，然后分别测量它们的tanδ。

当设备的tgδ超过规定值（表4-3），就应立即进行检修，否则，设备就会有过热甚至发生爆炸的危险。

●通常用西林电桥测量tgδ。

（2分）（2）工频高压试验的基本接线图A V一调压器PV1一低压侧电压表T一工频高压装置R1一变压器保护电阻TO一被测试品R2一测量球隙保护电阻PV2一高压静电电压表F一测量球隙Lf一Cf一谐波滤波器R1的作用：限制放电电流，同时降低试验变压器电压陡度，以免变压器绕组匝间过电压。

R2的作用：限制电流以免球面被烧伤。

测量球隙F：起测量、保护作用。

●为何不能单独用低压电压表测量被试品上的电压？①波形畸变；②试验变压器变比大;③电容效应。

●达到所需的试验电压后，保持一分钟，如不出现异常，即认为该试品工频耐压试验合格。

（3分）4、本书中多次用 来表征不同的物理意义，请列举出五种。

答：升高电压使气隙发生击穿，记录击穿电压波形，读取击穿电压值，U与击穿时间t。

注意到当电压不很高时击穿一般在波尾时间发生，当电压很高时，击穿百分比将达100%，放电时延大大缩短，击穿可能在波前发生，以图中三个坐标点为例说明绘制方法，击穿发生在波前时（2分），U与t均取击穿时的值（图中2、3坐标点）。

击穿发生在波尾时，U 取波峰值，t取击穿时对应值，（图中1坐标点）。

将1、2、3各点连续起来，即可得到伏秒特性曲线。

（3分）5、输电线路耐雷水平是如何定义的？工程上采用什么措施来提高其耐雷水平？答：输电线路耐雷水平是指雷击线路时线路绝缘子不发生闪络的最大雷电流幅值。

（3分）工程上采用以下措施提高耐雷水平：架设避雷线、降低杆塔接地电阻、架设耦合地线、采用不平衡绝缘的方式、自动重合闸、采用消弧线圈接地方式、架设线路避雷器、加强绝缘等。

（2分）6、简述灭弧栅型磁吹式避雷器的工作原理？答：由一对角形电极 1 组成，磁场是轴向的，续流电弧被轴向磁场力拉长，吹入灭弧栅 4，电弧最终长度可达起始长度的数十倍，灭弧盒2 用陶瓷或云母、玻璃等材料制成，电弧在灭弧栅中受到强烈的去游离作用，因而电弧电阻很大，能起到限制续流的作用，故称为限流间隙，它可切断 450A 左右的续流。

7、简述液体介质的气泡击穿理论以及影响其击穿电压的因素？答：对液体介质的击穿可分为两种情况：1）对于纯净液体介质，其击穿强度很高。

在高电场下发生击穿的机理各种理论，主要分为电击穿理论和气泡击穿理论。

前者以液体分子由电子碰撞而发生电离为前提条件，后者则以认为液体分子由电子碰撞而发生气泡，或在电场作用下因其它原因发生气泡，由气泡内气体放电而引起液体介质的热击穿。

（2分）2）纯净的液体电介质的击穿场强虽然很高，但其精制、提纯极其复杂，而且设备在制造和运输中又难免产生杂质，所以工程上使用的液体中总含有一些杂质，称为工程纯液体，可用小桥理论来说明其过程。

以变压器油为例：油中：纸、布 脱落 纤维 受潮水分 81=水r ε很大 7~6=纤r ε 沿电场极化定向排列 杂质“小桥”(a) (b)a.桥贯穿时： G 水 G 纤 大 i 油 发热 水分气化气泡扩大b.桥贯穿时：)5.2~2.2(油纤r r εε> E 纤小 △u 纤小 E 油 油电离（3分） 8．何为均匀电场？答：（1）缘效应的平板电极（2分）(2)板间距离d 一般不大（1分）(3)击穿特性符合巴申定律（2分）得分三、分析计算题（共30分，每题15分）1. 分析说明电阻分压器测量回路工作原理。

2.有一雷电波为401010u v =⨯，0400Z =Ω，800Z =Ω,求A U 和流过0Z 的电流,2I 。

解：'0000200022222U I Z IZ I Z Z Z Z Z Z ===+++。