2016高电压技术复习题

知识点：

一、电介质的放电物理过程及电气强度（1-4章）

1、电介质的电气特性和基本物理参数（电气特性可以概括为极化特性、电导特性、损耗特性和击穿特性。电气特性的基本物理参数是相对介电常数、电导率、介质损耗因数和击穿电场强度。）

2、汤逊理论（只有电子崩是不会发生自持放电的。要达到自持放电的条件，必须在气隙内电子崩消失之前产生新的电子（二次电子）来取代外电离因素产生的初始电子）、巴申实验曲线（气隙的击穿电压不仅与气隙的大小有关，还与气隙的中性质点的密度有关，且是δS二者乘积的函数）、流注理论（电子撞击电离和空间光电离是维持自持放电的主要因素，并强调空间电荷畸变电场作用）、自持放电（不依赖外界因素的电子崩）和非自持放电（必须依赖外界电离因素才能持续和发展，外界因素消失，电子崩消失）。δs=0.26cm为临界值。<0.26气隙的击穿过程和条件按汤森理论进行；>0.26气隙的放电过程和条件将按流注机理进行

3、气体放电的各种形式

辉光放电（低压气体中显示辉光的气体放电现象，即是稀薄气体中的自持放电（自激导电）现象）、火花放电（在通常气压下，当在曲率不太大的冷电极间加高电压时，若电源供给的功率不太大，就会出现火花放电）、电弧放电（电弧放电（arcdischarge）是气体放电中最强烈的一种自持放电。当电源提供较大功率的电能时，若极间电压不高（约几十伏），两极间气体或金属蒸气中可持续通过较强的电流（几安至几十安）,并发出强烈的光辉，产生高温（几千至上万度），这就是电弧放电）、电晕放电（电晕放电（corona discharge）指气体介质在不均匀电场中的局部自持放电，为最常见的一种气体放电形式。在曲率半径很小的尖端电极附近，由于局部电场强度超过气体的电离场强，使气体发生电离和激励，因而出现电晕放电）、沿面放电、雷电放电

4、气隙的击穿（电气强度）

气隙击穿的必要条件（1、足够高的电压；2、足够多的有效电子，引起电子崩和流注；3、足够长的时间使放电得以逐步发展）、伏秒特性（对于非持续作用的电压来说，气隙的击穿电压就不能简单地用单一击穿电压值来表示了，对于某一定的电压波形，必须用电压峰值和延续时间两者来共同表示，这就是该气隙在该电压波形下的伏秒特性）、雷电冲击50%击穿电压（U50% ）（指某气隙被击穿的概率为50%的冲击电压峰值）、提高气体介质电气强度的两大途径及方法

（途径：1、改善气隙中的电场分布，使之均匀；

        2、设法削弱和抑制气体介质中的电离过程。

  方法：1、增大电极的曲率半径，简称屏蔽；

        2、采用高度真空；

        3、增高气压；

        4、采用高耐电强度的气体，如SF6）

5、标准冲击电压波形

1.2/50μs标准雷电冲击电压波 

1.2/2～5μs标准雷电截波 

250/2500μs标准操作冲击电压波 

6、小桥理论

   当液体电介质中存在气泡（由电极上局部电场集中处的电晕放电使液体加热汽化所产生，或者是由电子的碰撞电离使介质分解气体产生），在交流电压下气泡中的电场强度与油中的电场强度按各自的介电常数成反比分布，从而在气泡上分配到较大的场强，但气体击穿场强要比液体介质的击穿场强低得多，所以气泡必先发生电离，气泡电离后温度上升，体积膨胀，密度减少，促进电离进一步发展。电离产生的带电粒子撞击油分子，使之又分解出气体，导致气体通道进一步扩大。如果许多电离的气泡在电场中排列成连通两电极的所谓“小桥”，击穿就有可能在此通道中发生。此理论叫做气泡击穿理论，又叫做小桥理论。

二、电气绝缘与高电压试验（5-6章）

1、电气设备绝缘检查性试验和耐压试验分类和各自特点

检查性试验（非破坏性）：1、绝缘电阻和吸收比的测量

                        2、泄漏电流的测量

                        3、介质损耗角正切值的测量

                        4、局部放电的测量

耐压试验（破坏性）：交流、直流、冲击耐压试验

2、测量绝缘电阻、吸收比（通常用加压后时间为60s与15s时所测得的绝缘电阻之比）、极化指数（加压后时间为10min与1min时所测得的绝缘电阻之比）能发现哪些缺陷

   测量绝缘电阻能有效发现下列缺陷：

   1）总体绝缘质量欠佳；

   2）绝缘受潮；

   3）两级间有贯穿性的导电通道；

   4）绝缘表面情况不良（比较有或无屏蔽极时所测得的值可知)。

   测量绝缘电阻不能发现下列缺陷：

   1）绝缘中的局部缺陷（如非贯穿性的局部损伤、含有气泡、分层脱开等）；

   2）绝缘的老化（因为老化了的绝缘，其绝缘电阻还可能是相当高的）。

3、画出用绝缘电阻表测套管时的接线图、并说明图中对外三个接线端子L\\E\\G名称

L--线路端子（接被试品的高压导体）

G--屏蔽端子（接被试品的屏蔽环或别的屏蔽电极）

E--接地端子（接被试品外壳或地）

4、直流耐压试验的测量方法

1）获得直流高电压的方法有半波整流回路、倍压整流回路和串级直流发生器。

2）测量方法

   ①高压高阻法

   ②旋转电位计

       电极在电场中旋转，由于电极间电容的变化，形成充放电电荷，通过测量充放电电荷的大小，从而求得直流电压的最大值和平均值的一种装置。旋转电位计的测量精度高，不确定度在 1％以内。 

   ③静电电压表

   ④标准棒一棒间隙

   ⑤标准球间隙

   ⑥纹波电压的测量

5、工频耐压试验的意义及实施方法

   意义：交流耐压试验是鉴定电气设备绝缘强度最直接的方法，它对于判断电气设备能否投入运行具有决定性的意义，也是保证设备绝缘水平、避免发生绝缘事故的重要手段。交流耐压试验是破坏性试验。在交流耐压试验前必须先对被试品进行绝缘电阻、吸收比、泄漏电流、介质损耗角及绝缘油等项目的试验，若试验结果正常方能进行交流耐压试验，若发现设备的绝缘情况不良（如受潮和局部缺陷等），通常应进行处理后再做耐压试验，避免造成不应有的绝缘击穿。

   实施方法：以试验变压器或其串级装置作为主设备的工频高压试验（包括耐压试验）的基本接线如图所示。试验变压器的输出电压必须能在很大的范围内均匀地加以调节，所以它的低压绕组应由一调压器来供电。

                     图    工频高压试验的基木接线图

AV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

    按规定的升压速度提升作用在被测试品TO上的电压，直到等于所需的试验电压U为止，这时开始计算时间。为了让有缺陷的试品绝缘来得及发展局部放电或完全击穿，达到U后还要保持一段时间，一般取一分钟就够了。如果在此期间没有发现绝缘击穿或局部损伤（可通过声响、分解出气体、冒烟、电压表指针剧烈摆动、电流表指示急剧增大等异常现象作出判断）的情况，即可认为该试品的工频耐压试验合格通过。

   测量方法：用测量球隙或峰值电压表测量交流电压的峰值，用静电电压表测量交流电压的有效值（峰值电压表和静电电压表还常与分压器配合使用以扩大仪表的量程）；为了观察被测电压的波形，也可从分压器低压侧将输

出的被测信号送至示波器显示波形。

6、简述电气设备内绝缘和外绝缘的冲击高压试验方法。

   电气设备内绝缘的雷电冲击耐压试验采用三次冲击法，即对被测试品施加三次正极性和三次负极性雷电冲击试验电压（1.2/50μs），对变压器和电抗器类设备的内绝缘，还要再进行雷电冲击截波(1.2/2~5μs)耐压试验。

   电力系统外绝缘的冲击高压试验通常可采用15次冲击法，即对被测试品施加正、负极性冲击全波试验电压各16次，相邻两次冲击的时间间隔应不小于1min。在每组15次冲击的试验中，如果击穿或闪络的闪数不超过2次，即可认为该外绝缘合格。内、外绝缘的操作冲击高压试验的方法与雷电冲击全波试验完全相同。

三、过电压及保护（7-13章）

1、雷暴日（该地区平均一年内有雷电放电的平均天数）和雷暴小时数（平均一年内的有雷电的小时数）

雷电放电的过程：先导放电、主放电、余辉放电

2、避雷针作用是吸引雷电击于自身，并将雷电流迅速泄入大地，从而使被保护物体免遭直接雷击。

避雷线，又称架空地线，简称地线。主要用于输电线路的保护，也可用来保护发电厂和变电所。

避雷器实质上是一种过电压器。

2、耐雷水平，是指雷击线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值（单位为kA）。

3、无避雷线线路的35及以上变电所进线段保护各元件作用:

GB1 的作用：入侵雷电波幅值

GB2为保护进线侧DL或G免受雷害的管型避雷器。隔离开关或断路器断开时防止入侵波在此发生全反射造成对地闪络。断路器闭合运行时，管型避雷器在避雷器的保护范围内不动作，避免截断波的产生。

FZ为变电所侵入波主保护避雷器，冲放电压低于GB2的冲放电压。

4、过电压：

暂时过电压（暂态电压后出现的持续时间较长的工频电压升高或谐振现象，过电压具有稳态性质）、工频过电压（在正常或故障时出现幅值超过最大工作相电压、频率为工频或接近工频的电压升高，或称工频电压升高）、操作过电压(电力系统中的电容、电感均为储能元件。当系统中有操作或故障，使其工作状态发生变化时，将产生电磁能量振荡的过渡过程。在此过程中，电感元件储存的磁能会在某一瞬间转换为电场能储存于电容元件中，产生数倍于电源电压的过渡过程过电压)的概念

3、6、l0kV系统，工频电压升高可达系统最高运行线电压的1.1倍，避雷器额定电压规定为系统最高运行线电压的1.1倍，称为110％避雷器

35~60kV系统，工频电压升高可达系统最高运行线电压，避雷器额定电压规定为系统最高运行电压的100％，称为100％避雷器。 

110、220kV系统，工频电压升高可达系统最高电压的0.8倍，避雷器额定电压按系统最高电压的80％确定，称为80％避雷器。

330kV及以上系统，输送距离较长，计及长线路的电容效应时，线路末端工频电压升高可能超过系统最高电压的80％，则根据安装位置的不同分为：电站型避雷器（即80％避雷器）及线路型避雷器（即90％避雷器）两种 。

4、操作过电压的措施

线路上装设并联电抗器，工频电压升高 

改进断路器性能，采用带有并联电阻的断路器 

采用金属氧化物避雷器操作过电压

5、电气设备的绝缘水平：指该电气设备能承受的试验电压值。

6、避雷针、线保护范围计算、绝缘配合计算。

案例复习

一、判断题（将正确的在题后括号内打“√”错误的在题后打“×”）

例： 1、气体去游离的基本形式有漂移、扩散、复合、吸附效应。（ √ ）

 2、游离主要发生在强电场区、高能量区；复合发生在低电场、低能量区。（√）

 3、游离过程不利于绝缘；复合过程有利于绝缘。（√）

4、气体放电形式中温度最高的是电弧放电。表现为跳跃性的为火花放电。（√）

 5、巴申定律说明提高气体压力可以提高气隙的击穿电压。（√）

6、空气的湿度增大时，沿面闪络电压提高。（√ ）

7、电气设备的绝缘受潮后易发生电击穿。（√ ）

 8、 输电线路上的感应雷过电压极性与雷电流极性相同。（ × ）

9、避雷器不仅能防护直击雷过电压，也能防护感应雷过电压。（ × ）

 10、带并联电阻的断路器可以切除空载线路引起的过电压。（ √ ）

 11、根据巴申定律，在某一Pd的值时，击穿电压存在极小值。（√）

12、自然界中的雷电放电就是属于典型的超长间隙放电。（√）

13、在极不均匀电场中，空气湿度增加，空气间隙击穿电压提高、即使外界游离因素不存在，间隙放电仅依靠外电场作用即可继续进行的放电，称为自持放电。（√）

14、交流高电压试验设备主要是指高电压试验变压器。（√）

 15、电磁波沿架空线路的传播速度为 C或真空中的光速（√）

 16、一般当雷电流过接地装置时，由于火花效应其冲击接地电阻小于工频接地电阻。（√）

 17、线路的雷击跳闸率包括雷击杆塔跳闸率和绕击跳闸率。（√）

 18、为了防止反击，要求改善避雷线的接地，适当加强绝缘，个别杆塔使用避雷器。（√）

 19、考虑电网的发展，消弧线圈通常处于过补偿运行方式。（√）

 20、在发电厂、变电所进线上，设置进线段保护以流过避雷器的雷电流幅值和入侵波

的陡度。（√）

21.无论何种结构的电介质在没有外电场作用时其内部各个分子偶极矩的矢量和平均来说为零因此电介质整体上对外没有极性。（ √ ） 

22.在四种电介质的基本极化形式中只有电子式极化没有能量损耗。（ × ） 

23.测量电气设备的绝缘电阻时一般要加直流电压绝缘电阻与温度没有关系。（ × ） 

24.防雷接地装置是整个防雷保护体系中可有可无的一个组成部分。（ × ） 

25.管式避雷器实质上是一只具有较强灭弧能力的保护间隙。（ √ ） 

二、单选题

例：1、流注理论未考虑（  B   ）的现象。

A．碰撞游离 B．表面游离  C．光游离   D．电荷畸变电场

2、先导通道的形式是以（ C  ）的出现为特征。

A．碰撞游离 B．表面游离  C．热游离   D．光游离

3、极化时间最长的是（  D  ）

A．电子式极化 B．粒子式极化  C．偶极子极化   D．空间电荷极化

4.下列措施中，对提高气体间隙击穿电压影响不打大的是（  B）

 A.改善点电极形状  B.改善电极材料 C.采用极间隙 D. 采用压缩空气 

5、电晕放电是一种（  D  ） 。 

A.滑闪放电  B.非自持放电  C.沿面放电  D.自持放电 

6、SF6气体具有较高绝缘强度的主要原因之一是（  D  ）

 A．无色无味性 B．不然性  C．无腐蚀性   D．电负性

 7、下列选项中，非破坏试验包括（  A  ）

A.绝缘电阻试验   B.交流耐压试验   C．直流耐压试验     D．操作冲击耐压试验

8、用（  A   ）可用于绝缘电阻和吸收比的测量

A.手摇式兆欧表   B.西林电桥    C.脉冲电流检测 D.欧姆表 

 9、雷击线路附近地面时导线上的感应雷过电压与导线的（C）

 A. 电阻率成反比 B.悬挂高度成反比 C.悬挂高度成正比 D. 电阻率成正比

10、以下属于操作过电压的是（  B  ）

A．工频电压升高  B．电弧接地过电压   C．变电所侵入波过电压  D．铁磁谐振过电压

 11、电力系统的接地可分为工作接地、保护接地和（  A  ）

A．防雷接地   B．励磁接地    C．跨步接地    D. 经消弧线圈接地 

12、解释低气压、小间隙中的气体放电过程可用(  A  )

A．汤逊理论B．流注理论C．巴申定律D．小桥理论

13、220kV及以下系统中，电气设备的绝缘水平由（  A？  ）决定。

 A. 雷电过电压  B. 操作过电压     C. 工频过电压   D.电晕过电压

 14、测量绝缘电阻对下列哪种绝缘缺陷较灵敏（ D  ）

 A. 局部缺陷； B．绝缘老化； C. 局部受潮； D．贯穿性导电通道

 15、空载长线路末端电压升高引起的原因是（ C  ）

A.断路器灭弧性能不好   B.中性点不接地   C.电容效应  D.线路电感电流突变

 16、阀式避雷器的保护比是指残压与（  B  ）电压之比。

A.冲击放电B. 额定放电； C.灭弧放电 D. 工频放电

17、下列哪些电解质存在“小桥”现象(B)

A.气体   B.液体   C.固体   D.无法确定

18、雷电流通过避雷器阀片电阻时，产生的压降称为（  C  ）

A.额定电压   B. 冲击放电电压  C.残压  D.灭弧电压

19.解释电压较高、距离较长的间隙中的气体放电过程可用（ B  ）

A.汤逊理论   B.流注理论   C.巴申理论  D.小桥理论

20、不均匀的绝缘试品，如果绝缘严重受潮，则吸收比K将（ C ）。

A.远大于1   B.远小于1   C.约等于1   D.不易确定

三、填空题

例：1、测量试品的绝缘电阻时，规定以加电压后  60s   测得的数值为该试品的绝缘电阻值。

2、极不均匀电场中，屏蔽的作用是由于其对  空间电荷  的阻挡作用，造成电场分布的改变。

3、变压器内部固体绝缘的老化形式有：电老化和  热老化  。

4、运行经验表明：凡能承受持续时间  60s   工频耐压实验的电气设备，一般都能保证安全运行。

5、我国35~220KV电网的电气设备绝缘水平是以避雷器   5  kA下的残压作为绝缘配合的设计依据。

6、降低杆塔接地电阻是提高线路耐雷水平防止   反击   的有效措施。

7、避雷针架设在配电装置构架上时，避雷针与主接地网的地下连接点到变压器接地线与主接地网的地下连接点之间的距离不得小于  15  m。

8、电源容量越小，空载长线的电容效应  越大  。

9、输电线路防雷性能的优劣主要用__耐压水平__和__雷击跳闸率__来衡量。

10、线路侧装有电磁式电压互感器时，由于其 具有泄放线路电荷（降低线路残压）的作用 ，故有助于降低空载线路合闸过电压。

11.固体电介质电导包括__表面__电导和__体积__电导。 

12.极不均匀电场中屏障的作用是由于其对__空间电荷__的阻挡作用造成电场分布的改变。 

13.电介质的极化形式包括_电子式极化_、_离子式极化_、_偶极子式极化_和夹层极化。 

14.气体放电现象包括__击穿__和__闪络__两种现象。 

15.带电离子的产生主要有碰撞电离、__热电离__、__光电离__、表面电离等方式。

1 6.工频耐压试验中加至规定的试验电压后一般要求持续__60__秒的耐压时间。 

17.按绝缘缺陷存在的形态而言绝缘缺陷可分为__集中性__缺陷和__分散性__缺陷两大类。 

18.在接地装置中接地方式可分为__防雷接地__、__工作接地__、__保护接地__。 

19. 对500kV线路，一般悬挂的瓷绝缘子片数  28  。

20．切断空载线路时产生过电压的根本原因是     断路器重燃     。

四、名词解释：

吸收比（指被试品加压60秒时的绝缘电阻与加压15秒时的绝缘电阻之比）、气体击穿（气体由绝缘状态变为导电状态的现象称为击穿）、输电线路耐雷水平（雷击时线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值）、雷暴日（指某地区一年四季中有雷电放电的天数，一天中只要听到一次及以上雷声就是一个雷暴日）和雷暴小时数、雷击跳闸率（指每100KM线路每年由雷击引起的跳闸次数）、伏秒特性（对某一冲击电压波形，间隙的击穿电压和击穿时间的关系称为伏秒特性）、击杆率（雷击杆塔次数与雷击线路总次数之比）、自恢复绝缘（发生击穿后，一旦去掉外加电压，能恢复其绝缘性能的绝缘）、自持放电（即使外界游离因素不存在，间隙放电仅依靠电场作用即可继续进行的放电，称为自持放电）、进线段保护、绝缘配合、绝缘水平

 五、简答题

例：

 1、测量绝缘电阻试验中，为什么在绝缘表面受潮时要求装上屏蔽环？

   因为在绝缘表面受潮时，沿绝缘表面的泄漏电流将增大，若此泄漏电流流入电流线圈中，将使绝缘电阻读数显著降低，引起错误判断。装上屏蔽环后，表面泄漏电流不再流入电流线圈，而流过电流线圈的只是绝缘体的泄漏电流，因此加上屏蔽环后测得的值能较真实地反映绝缘电阻的大小。

 2、常规的防污闪措施有哪几种？

  3、雷电放电可分为哪几个主要阶段？

 4、试分析管型避雷器与保护间歇的异同点。

5、工程上采用什么措施来提高输电线路的耐雷水平？

6、说明电力系统中操作过电压的措施。

7、为什么在断路器的主触头上并联电阻有利于空载长线路的过电压

8、雷电破坏作用的基本措施是什么？他们各起什么保护作用？

9、保护设备和被保护设备的伏秒特性应如何配合？为什么？

10、旋转电机的防雷保护具有什么特点？

 六、计算题 

避雷器、避雷针、避雷线的计算。

例：1、某电厂原油罐直径为10m高出地面10 m现采用单根避雷针保护针距罐壁最少5 m试求该避雷针的高度是多少 ?（答案23.34m）

2、某变电所高压配电装置电压为220KV，已知所选避雷器型号W10Y5-200/496，其10kA雷电冲击残压496kV。在主变压器与雷电过电压的绝缘配合中，确定变压器的内外绝缘的额定雷电冲击耐受电压和内绝缘的工频耐受电压。（ 答案694.4kV，218.2kV）

3、在雷电过电压下的绝缘配合中，已知某工程选用的550kV避雷器雷电冲击残压为   1011kV，操作冲击残压827kV，计算500kV电流互感器的全波额定雷电冲击耐受电压值和相对地操作冲击耐受电压值（答案 1415kV , 951kV）

4、某避雷针高度为25m，若被保护物高度为10m和18m时，其保护半径为（答案：17.5m，7m）

5、某500kV变电所，变压器侧避雷器的额定电压为420kV，20kA标称雷电流下的额定残压值为995kV，线路断路器的额定电压为444kV，20kA标称雷电流下的额定残压值为1050kV，求

1）变压器内绝缘全波雷电冲击耐压Und最小值为（答案1393kV）

2）其他设备内绝缘全波额定雷电冲击耐压最小值为(答案 1470kV)

3) 变压器截波雷电流冲击耐压最小值为（答案1532kV）

6、某发电厂拟采用悬挂高度分别为26、30m的单根避雷线作为某设施（高度为15m）的防雷保护，现按有关公式分别计算出在hx水平面上每侧保护范围的宽度（答案5.17m ， 7.05m）