高电压工程考试答案

1、简述汤逊放电理论。

答：设外界光电离因素在阴极表面产生了一个自由电子，此电子到达阳极表面时由于α过

程，电子总数增至d e α个。假设每次电离撞出一个正离子，故电极空间共有（d e α－1）个

正离子。这些正离子在电场作用下向阴极运动，并撞击阴极．按照系数γ的定义，此（d e α－

1）个正离子在到达阴极表面时可撞出γ（d e α－1）个新电子，则(d e α-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(d e α-1)=1或

γd

e α＝1。

2、简述操作冲击放电电压的特点。

答：操作冲击放电电压的特点：（1）U 形曲线，其击穿电压与波前时间有关而与波尾时间无关；（2）极性效应，正极性操作冲击的50％击穿电压都比负极性的低；（3）饱和现象；（4）分散性大；（5）邻近效应，接地物体靠近放电间隙会显著降低正极性击穿电压。

3、试比较气体和固体介质击穿过程的异同。

答：（１）气体介质的击穿过程：气体放电都有从电子碰撞电离开始发展到电子崩的阶段。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1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，产生两个新电子，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。电子数如雪崩式的增长，即出现电子崩。（2）固体介质的击穿过程：固体电介质的击穿中，常见的有热击穿、电击穿和不均匀介质局部放电引起击穿等形式。热击穿：当固体电介质加上电场时，电介质中发生的损耗将引起发热，使介质温度升高，最终导致热击穿。电击穿：在较低温度下，采用了消除边缘效应的电极装置等严格控制的条件下，进行击穿试验时出现的一种击穿现象。不均匀介质局部放电引起击穿：从耐电强度低的气体开始，表现为局部放电，然后或快或慢地随时间发展至固体介质劣化损伤逐步扩大，致使介质击穿。

4、简述对冲击电压测量系统响应特性的要求。

答：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Tf 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Tf 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TN 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

T20

≤

α，而

ns

T

N

10

≤

。

5、当冲击电压作用于变压器绕组时，在变压器中出现震荡过程，试分析震荡的根本原因，并分析冲击电压波形对震荡的影响。

答：出现振荡的根本原因：由于变压器的稳态电位分布与起始电位分布不同，因此从起始分布到稳态分布，其间必有一个过渡过程。而且由于绕组电感和电容之间的能量转换，使过渡过程具有振荡性质。

冲击电压波形对振荡的影响:变压器绕组的振荡过程，与作用在绕组上的冲击电压波形有关。波头陡度愈大，振荡愈剧烈；陡度愈小，由于电感分流的影响，起始分布与稳态分布愈接近，振荡就会愈缓和，因而绕组各点的对地电位和电位梯度的最大值也将降低。此外波尾也有影响，在短波作用下，振荡过程尚未充分激发起来时，外加电压已经大大衰减，故使绕组各点的对地电位和电位梯度也较低。

6、简述一般输电线路防雷基本措施。

答：一般输电线路防雷的基本措施有：（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。

7、切除空载线路过电压与切除空载变压器的原因有何不同？断路器灭弧性能对这两种断路器有何影响。

答：切除空载线路过电压时切断的是电容电流，在介质的绝缘强度没有恢复的情况下，电弧的重燃导致电压的升高，产生过电压。而切除空载变压器时切断的是电感电流，变压器的等效回路LT、CT中产生电磁振荡，而截流现象使空载电流未过零之前就因强制熄弧而切断，此时电流不能突变，造成电容电压继续升高，产生过电压。在第一种情况下，断路器如果绝缘强度不高的话，接触点会产生重燃，而重燃加剧了电压的升高，如果要避免这种情况，就要增强断路器的灭弧性能；在第二种情况下，断路器截流能力不强则切空变过电压也比较低，反之则高。另外，如果断路器去游离作用不强时（由于灭弧能力差），截流后在断路器触头间可引起电弧重燃，使变压器侧的电容电场能量向电源释放，从而降低了这种过电压。

8、试述气体绝缘变电所（GIS）防雷保护的特点和措施。

答：气体绝缘变电所(GIS)防雷保护有以下特点：（1）GIS绝缘具有比较平坦的伏秒特性。绝缘水平主要决定于雷电冲击水平，需采用性能优异的金属氧化物避雷器加以保护。（2）GIS变电所的波阻抗一般在60~100Ω，约为架空线路的1/5，雷电侵入波从架空线路传入GIS，折射系数较小，折射电压也就较小，对GIS的雷电侵入波保护有利。（3）GIS变电所结构紧凑，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限制在更低的水平。（4）GIS绝缘中完全不允许产生电晕，因为一旦产生电晕，绝缘会立即发生击穿，这样将会导致整个GIS变电所绝缘的破坏。因此，要求GIS过电压保护有较高的可靠性，并且在设备的绝缘配合上要留有足够的裕度。（5）由于GIS变电所的封闭性，所以电气设备不会因受大气污秽、降水等的影响而降低绝缘强度。但需指出，对SF6气体的洁净程度和所含水分却要求极严，同时对导体和内壁的光洁度也要求极高，否则绝缘强度将大幅度下降。气体绝缘变电所(GIS)的防雷措施有以下几点：（1）66kV及以上进线无电缆段的GIS变电所66kV及以上进线无电缆段的GIS变电所，在GIS管道与架空线路连接处应装设无间隙金属氧化物避雷器(FMO1)，其接地端应与管道金属外壳连接；（2)）66kV 及以上进线有电缆段的GIS变电所66kV及以上进线有电缆段的GIS变电所，在电缆与架空线路的连接处应装设金属氧化物避雷器(FMO1)，其接地端应与电缆的金属外皮连接。对三芯电缆，末端的金属外皮应与GIS管道金属外壳连接接地。对单芯电缆，末端的金属护