高电压技术考试试题及答案

《高电压技术》综合复习资料一、填空题1、气体放电有两种，分别是____________________和__________________。

2、巴申定律的内容是：_________。

3、对于不均匀电场，电场的极性取决于______________电极的电位符号；如果两个电极的几何尺寸相同，极性取决于___________的电位。

4、标准操作冲击电压波形的波前时间是__________________，半峰值时间是__________________。

5、污闪的发展大体可以分为四个阶段，分别是__________、___________、___________、____________。

6、根据汤逊理论，二次电子来源于__________________，而流注理论认为二次电子的来源是___________。

7、正极性棒板电极与负极性棒板电极相比，____________________较高，____________________较低。

8、同轴圆筒电场击穿电压的最大值出现在r/R=______时，同轴圆筒电场绝缘设计时，通常取r/R=______。

9、提高气体介质电气强度一般有两个措施：_______________；__________________。

10、固体介质表面的放电分为四个阶段，分别是：___________、_________、_________、_________。

11、常用的液体介质包括______________、______________和______________。

12、固体介质的击穿有三种，分别是______________、______________、______________。

13、稳态电压主要分为两种，分别是________________和________________。

14、对于同轴圆筒电场，当内外径比值为________________时，其击穿电压最高。

15、对电气设备进行高电压试验时，标准雷电冲击电压波形为________，标准操作冲击电压波形为________。

16、绝缘子污闪的形成过程主要可以分为四个阶段，分别为_______、__________、_________和________。

17、行波可简单分为电压波和电流波，其中电压波的符号只取决于的符号，电流波的符号不仅取决于的符号，而且也与有关。

18、当空气气隙在1～10cm内，空气的击穿场强约为_____________________。

19、在棒棒电极中，为提高电气强度，一般在两个电极均设置屏蔽，因为______________。

20、电介质极化的最基本形式有：________________、________________和________________。

21、电介质的电导分为____________和_____________两种，一般电介质的电导是________。

22、测量电介质吸收比时取的两个时间点是____、_____，测量电介质的极化指数时取的两个时间是____、____。

二、问答题1、请问汤逊理论和流注理论的本质各是什么？2、为什么在极不均匀电场中，大气湿度越大击穿场强越高，而在稍不均匀电场和均匀电场中，击穿场强与大气湿度关系很小？3、请问可以采取什么措施提高套管的电晕起始电压和滑闪放电电压，并举例说明具体措施。

4、请问如何计算电场不均匀系数，并且如何利用不均匀系数判断电场是稍不均匀电场还是极不均匀电场。

5、请问为什么沿面闪络电压比纯空气气隙的击穿电压低得多？6、请问为什么绝缘子串在工作电压下不发生污闪在电力系统外绝缘水平的选择中起着重要作用？7、请问线路防雷四原则是什么？8、汤逊理论的实质是什么，一般解释在什么情况下的放电现象？9、当大气的湿度升高后，气隙的击穿电压有什么变化，为什么会出现这种变化情况？10、为提高气体介质的电气强度，需要削弱或者抑制电离过程，请举出3个削弱或抑制电离过程的措施。

11、请问对于发电厂和变电所的雷电侵入波防护主要采用什么设备，对于该设备有什么要求？12、请利用电场不均匀系数分析，为什么在相同极间距离情况下，稍不均匀电场比均匀电场的放电电压要低。

三、计算题1、平原地区220kV 双避雷线如图所示，绝缘子串的正极性冲击放电电压U50%为1410kV ，负极性冲击放电电压U50%为1560kV ，杆塔冲击接地电阻为7Ω，避雷线与输电线路的平均高度分别为24.5m 和15.4m ，耦合系数为0.286，杆塔的等值电感为0.5uH/m ，分流系数为0.88，击杆率为1/6，绕击率为0.144%，建弧率为0.8。

要求分别计算线路的反击耐雷水平、绕击耐雷水平、反击跳闸率和绕击跳闸率。

2、已知入射电压波10kV 由线路1（Z 1=500欧姆）进入线路2（Z 2=50欧姆），要求计算折射电压波、电流波和反射电压波、电流波。

3、某变电所的母线上有n 条出线，其波阻抗均为Z ，如下图所示。

当其中一条线路受到雷击时，即有一过电压波)(t u 沿该线进入变电所，求此时母线的电压A u ，并说明当母线有几条出线时，母线电压最高。

4、如图所示一幅值U0=75kV，波前陡度a0=30kV/us的斜角平顶波从一条波阻抗Z=300Ω的半无限长架空线路传来，波传播速度v=300m/us，在节点A处接有一管式避雷器FT，该避雷器的放电电压U b=120kV，线路AB长300m，线路末端B点开路，求FT动作时，B点电压值为多少。

U0A BFT参考答案一、填空题1、自持放电非自持放电2、当气体成分和电极材料一定时，气体气隙击穿电压是气压和极间距离乘积的函数3、曲率半径较小的不接地的那个电极4、250us 2500us5、积污受潮干区形成局部电弧的出现和发展6、正离子撞击阴极使阴极表面逸出电子空间的光电离7、电晕起始电压击穿电压8、0.33 0.25～0.49、改善气隙中的电场分布，使之均匀化设法削弱或抑制介质中的电离过程10、电晕放电辉光放电滑闪放电沿面闪络11、变压器油电缆油电容器油12、电击穿热击穿电化学击穿13、直流电压工频电压14、0.3315、1.2/50us 250/2500us16、积污形成积污受潮干区形成电弧的形成与发展17、线路充电电荷符号电路充电电荷符号电荷运动方向18、30kV/cm19、电晕放电是从两个电极发生的20、电子式离子式偶极子式21、离子电导电子电导离子电导22、15s 60s 10min 1min二、问答题1、答：汤逊理论的实质是：电子碰撞电离是气体放电的主要原因，二次电子来源于正离子撞击阴极使阴极表面逸出电子，逸出电子是维持其体放电的必要条件。

流注理论的本质是：形成流注的必要条件是电子崩发展到足够的程度后，电子崩中的空间电荷足以使原电场明显畸变，大大加强了电子崩崩头和崩尾处的电场，另一方面，电子崩中的电荷密度很大，复合频繁，放射出的光子在这部分强电场区很容易引发新的空间光电离，因此二次电子来源于空间的光电离。

2、答：因为大气中的水汽分子能够俘获自由电子而形成负离子，这对气体中的放电过程起到抑制的作用，因此可以认为空气的湿度越大，气隙的击穿电压也会越高。

但是在均匀和稍不均匀电场中，从放电起，整个气隙的电场强度都较高，电子的运动速度较快，水分子不易俘获电子，因而湿度的影响甚微，可略去不计。

3、答：（1）减小比电容C0，可采用加大法兰处套管的外径和壁厚，也可采用介电常数较小的介质，如瓷—油组合绝缘代替纯瓷绝缘介质。

（2）减小绝缘表面电阻，可通过减小介质表面电阻率实现，如在套管靠近接地法兰处涂抹半导体釉、在电机绝缘的出槽口处涂半导体漆。

4、答：电场不均匀系数等于气隙中最大场强和平均场强之间的比值。

通常当电场不均匀系数小于2时，为稍不均匀电场；电场不均匀系数大于4就明显属于极不均匀电场。

5、答：主要原因是原来的均匀电场发生了畸变，主要由以下因素导致：（1）固体介质表面与空气接触，吸收潮气，形成水膜，带电离子在水膜内部移动，从而使沿面电压分布不均匀。

（2）固体介质与电极之间接触不良，存在小气隙，气隙内部首先放电，所产生的带电离子沿固体介质表面移动，从而使沿面电压分布发生变化。

（3）固体介质表面电阻不均匀和表面的粗糙不平也会使沿面电场畸变。

6、答：因为发生污闪事故往往是大范围的，自动重合闸成功率远低于雷击闪络时的情况，因而往往导致事故的扩大和长时间停电，就经济损失而言，污闪在各类事故中居首位，因此绝缘子在工作电压下不发生污闪在电力系统的外绝缘水平的选择中起着重要的作用。

7、答：这四道防线分别为（1）防止线路受到雷击，可以采用架设避雷针和避雷线的方法防止线路受到雷击；（2）防止线路受到雷击后绝缘子发生闪络，可以增加耦合地线、减小杆塔的绝缘电阻；（3）防止绝缘子闪络后转变为稳定工频电弧，可以增加绝缘子片数、采用中性点经消弧线圈接地方式；（4）防止线路中断供电，可以在线路中装设重合闸装置或者采用环形供电、双回路供电。

8、答：汤逊理论的实质是：电子碰撞电离是气体放电的主要原因，二次电子来源于正离子撞击阴极，使阴极表面逸出电子，逸出电子是维持气体放电的必要条件。

汤逊理论一般用于解释低气压、短气隙的放电情况。

9、答：当大气的湿度升高后，气体的击穿电压会升高。

因为水蒸汽是强电负性气体，它会吸引周围空间的自由电子，放慢电子的运动速度，从而有利于电子的复合，而对碰撞游离产生消极的作用。

10、答：可以采用以下的措施削弱或者抑制电离过程：1）采用高气压2）采用强电负性气体3）采用高真空11、答：对于发电厂、变电所的雷电侵入波主要采用避雷器进行防护。

对其有两点要求：1）在一切电压波形下，它的伏秒特性均在被保护绝缘的伏秒特性之下；2）它的伏安特性应保证其残压均低于被保护绝缘的冲击绝缘强度。

12、答：因为电场不均匀系数等于电场中的最大场强和平均场强之间的比值，电场越不均匀，不均匀系数越大，所以稍不均匀电场的不均匀系数要大于均匀电场的不均匀系数，因此如果两者的极间距离相同，那么在相同电压下，稍不均匀电场某一点的场强要大于均匀电场任何点的场强，也就是说，要达到同一场强，稍不均匀电场的电压要低一些，因此稍不均匀电场比均匀电场的放电电压要低。

三、计算题1、解：（1）计算反击耐雷水平杆塔高度为h t =3.5+2.2+23.4=29.1m杆塔电感L t =0.5×29.1=14.5uHkA 116)286.01)(6.24.156.25.1488.0788.0(1410 )1)(6.26.2(%501=-++⨯=-++=k h L R U I c t i ββ 由我国雷电流概率曲线查得P 1=8.4%（2）计算绕机耐雷水平A 6.151001560100%502k U I === 由我国雷电流概率曲线查得P 2=71.7%（3）线路的反击雷击跳闸率为n =2.8h g gP 1η=2.8×24.5×(1/6)×8.4%×0.8=0.768次/（100km·40雷暴日）n =2.8h g P a P 2η=2.8×24.5×0.144%×71.7%×0.8=0.567次/（100km·40雷暴日）2、解：折射系数为：182.0505005022212=+⨯=+=Z Z Z α 反射系数为：818.050500500502112-=+-=+-=Z Z Z Z β 电压折射波为：kV u u 2.1810182.012=⨯='='α 电流折射波为：kA Z u i 364.050/2.18/222=='='电压反射波为：kV u u 18.810818.011-=⨯-='=''β 电流反射波为：kA Z u i 0176.0500/18.8/111==''-='' 3、解：首先画出该题的等值电路由该题的等值电路，可以计算出)(2)1/()1/()(2)(t u nn Z Z n Z t u t u A '=-+-'= 从表达式可以看出，当该变电所只有一条线路的时电压最低。