高电压技术(第二版).pdf

第 1页，共 8页高电压技术(第二版)1、自持放电是指不需要外界游离因素存在也能引起的放电，汤逊理论的自持放电条件是11eS=）（，汤逊理论认为均匀电场中的放电过程包括出现有效电子阶段、出现电子崩阶段和正离子撞击阴极，使阴极产生二次电子发射，流注理论的自持放电条件是流注的形成。2、伏秒特性是指波形相同、幅值不同的冲击电压作用下，间隙上所加电压的最大值与电压作用的关系曲线，其实用意义是决定保护设备与被保护设备的绝缘配合。要使被保护设备得到可靠的保护，必须满足保护设备伏秒特性曲线的上包线必须始终低于被保护设备伏秒特性曲线的下包线 避雷器的伏秒特性越平，分散性越小，其保护特性能越好。雷击冲击饭店的标准波形可以用1.2/50s 来表示，其放电电压可以用%U50来衡量。3、衡量介质性能好坏可以用r、tg和npE四种参数来表示。它们分别表示介质在电场作用下的极化、电导、损耗和击穿四种物理现象。4、衡量输电线路防雷性能好坏有耐雷水平和雷击跳闸率两个指标。前者是指雷击线路时，线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值，后者指每年每百公里长线路由于雷击而引起线路跳闸停电的次数。雷击输电线路引起线路跳闸停电必须具备两个条件，即雷电流的幅值必须大于或者等于线路绝缘的耐雷水平引起线路绝缘发生的冲击闪络 和 由于冲击闪络转变为稳定的工频电弧的概率。5、发电厂和变电灼对直击雷的保护是从二个方面考虑的，一是直击雷的遮蔽，在发电厂和变电所内装有一定数量的避雷针（线），使发电厂和变电所内的所有设备均处于避雷针（线）的保护范围之内；二是防止反击，可以降低接地电阻，保证避雷针（线）与设备之间有一定的空间距离。6、引起工频电压升高的原因是空载长线路的电容效应、不对称短路和发电机突然甩负荷引起，谐振过电压可分为线性谐振、铁磁谐振（非线性谐振）和参数谐振这三类。7、兆欧表测量时，随着增加电压时间的上升，兆欧表的指针变化由小逐渐增大趋于稳定。兆欧表测量电阻为体积电阻与表面电阻的并联值，R表体表体RRRR+第 2页，共 8页兆欧表加屏蔽端子的目的是屏蔽掉表面电阻对测量的影响，使车辆绝缘电阻值只有体积电阻。9、中心点不接地系统产生电弧接地时电弧间隙熄灭后重燃引起中心点点位偏移。措施：改为中性点直接接地或中性点经消弧线圈接地。10、产生切空过电压是 220kV 及其以下系统考虑操作过电压时决定绝缘水平的依据。限制措施：（1）提高断路器性能；（2）断路器并联电阻；（3）利用线路上的电磁式电压互感器泄露；（4）加氧化锌式磁吹避雷器11、35kV 及其以上（或 4000kVA 以上）变压器需测量吸收比：K1.3 绝对干燥、良好；K1.3 绝缘受潮；K1 严重受潮。1、某变电站母线上有三条出线，其波阻抗均为 Z400，若有一幅值为0u 600kV 的无限长波形，其中一条出线传来，另有一幅值为 0u 300kV 的无限长波形沿另一出线传来，如图所示，试求：（1）当0u 先于 0u 折射到母线上，三条出线的电压和电流；（2）当0u 及 0u 同时折射到母线上，三条出线的电压和电流。解：1Z Z40024002ZZ2=200320024000202ZZZ2212=+=[phone]ZZZZ2112=+=+=（1）001uuu+=（131）600400kV；32uuu032=600400kV；324006001ZuZuZui0001（）（=+=1）2kA；40060032Zuii032=1kA2、有一幅值为 300kV 的无限长矩形波沿波阻抗1Z 为 400的线路串入到波阻抗为 800的发电机上，为保护该发电机匝间绝缘，在发电机前并联一组电容量 C为 0.25F 的电容器，试求，（1）稳定后的入射波的电流、发射波电压和电流、折射波电压和电流；（2）画出入射波电压和电流、折射波电压和电流、反射波电压和电流。第 3页，共 8页解：（1）当 t0 时：2qu02qi0400800300uZ2ZuZZZZu1q2121q21121f+=+=Z（8004002800）300kV4008008002400800400300ZuZ2ZZuZZZZi11q21211q21211f+=+=Z0.75kA1qu 300kV1qi 0.75kA当 t时：4008008002uZ2Zu1q2122q+=+=Z300400kV4008003002ZZ2ui211q2q+=+=0.5kA3、为了保护发电机的匝间绝缘不损坏，在发电机与架空线之间加入一段长度为L300m 的电缆，设架空线、电缆、发电机的波阻抗分别为 350、50和 750，波在电缆和电机中的传播速度分别为 150m/s 和 60m/s，若沿架空线有一幅值为0u 100kV 的无限长波形波入侵，波传到 A 点作为时间的起点，如图所示，试求：（1）经过 1s 时发电机上的电压和电流；（2）经过 6.5s 时发电机上的电压和电流；（3）稳定后发电机上的电压和电流；（4）经过 6.5s 时架空线上的电压和电流；（5）经过 6.5s 时电缆中点的电压和电流。若发电机绕组每匝长 3m，匝间耐压为 600V，为保护发电机的匝间绝缘不损坏，（6）在 B 点需并多大的电容？（7）在 B 点应串多大的电感？（8）电缆长度至少多少米？解：波以 A 点传到 B 点的时间 t300/1502s4150350502ZZZ20101=+=+=435035050350ZZZZ01011=+=+=815507505072ZZZ20222=+=+=875075050750ZZZZ02022=+=+=47503505032ZZZ20113=+=+=435035035050ZZZZ01013=+=+=max2qdldu31060030.2（kV/m）第 4页，共 8页max2qdtdumax2qdldudtdl0.26012（kV/s）（1）当 t1s 时，波未传到，2qu02qi0（2）当 t6.5s 时，）（8743110081541uuu02121021B+=+=77.637（kV）75077.637Zui2BB=0.104（kA）（3）当 t时，1007503507502uZZZ2u0212B+=+=136.364（kV）750136.364Zui2BB=0.182（kA）（4）当 t6.5s 时，）（架874741431100uuuu0231030+=+=63.281（kV）（架874741431350100ZuZuZui1023110310+=0.391（kA）（5）当 t6.5s 电缆中点时）（电缆874387110041uuuu032102101+=+=63.281（kV）（架874387135010041ZuZuZui002110021001+=0.391（kA）（6）max2qdtdu001CZu2C1250100412dtduZu2max2q001=0.0833（F）（7）max2qdtduLu2Z012第 5页，共 8页L12100417502dtduuZ2max2q012=3.125（mH）（8）max2qdtdu00212l/vul12215010081541dtdu2vumax2q0021=292.969（m）5、A、B、C 三个物体的高分别为 17m、14m 和 11m，布置及尺寸如图所示，图中尺寸单位为米。为保护 A、B、C 三个物体免遭直击雷的侵袭，试设计避雷针的保护方案（即确定避雷针的安装位置、根数、求出其高度）解：要使 ABC 内的物体受到保护，必须满足xb 1.5（0h xAh）6xh 17m，则 1.5（0h 17）60h 23m设 h30m，P1，0h h7PDh0h 7PD23175518+27（m）xBh17m2hxBr（hxBh）P（2714）113（m）连接 XM则22653XM+=）（10（m）xBr故 B 物体能受到保护xCh11m2hxBr（1.5h2xCh）P（1.527211）118.5（m）连接 YN则22957YN+=）（15（m）xCr故 C 物体能受到保护6、A、B、C、D 四支高避雷针，其尺寸及布置如下图所示，图中尺寸单位为 m，ABCD 内有一物体高为 10m，为保护此物体免遭直击雷的侵袭，试求：（1）针高为多少米？（2）求出四针的保护范围边界，并作图表示之。解：连接 AC，则 AC222210663）（68.12（m）要使 ABCD 内的物体受到保护，必须满足xb 1.5（0h xh）0 xh 10m，则 1.5（0h 10）00h 10m第 6页，共 8页设 h30m，P1，0h h7PDh0h 7PAC101768.1219.73（m）所以，避雷针高为 20 米。h20m，xh 10mxh 2hxr（hxh）P（2010）110（m）0h h7PDh7PAD20176311（m）xb 1.5（0h xh）1.5（1110）1.5（m）7、某 35kV 水泥杆铁横担线路结构如图所示，图中尺寸为 m，导线弧垂为 3m，导线半径为 8.5mm，绝缘直串长度为 0.6m，试计算：（1）上导线、中导线的自波阻抗和它们之间的互波阻抗；（2）上导线对中导线的耦合系数。解：上导线对地的平均高度为1h（9.60.60.61.2）32310（m）中导线对地的平均高度为2h（9.60.60.6）3238.8（m）22120.251.251.258.810d）（）（+=3（m）22120.251.251.258.801d）（）（+=19（m）（1）上导线的自波阻抗：31111105.801260lnr2h60lnZ=465.81（）上导线的自波阻抗32222105.88.8260lnr2h60lnZ=458.14（）上导线对中导线间的互波阻抗31960lndd60lnZ121212=110.75（）（2）根据耦合系数的定义，上导线对中导线的耦合系数为K1112ZZ465.81110.750.2388、110kV单回路架空线，杆塔布置如图所示，图中尺寸单位为m，导线直径 21.5mm，地线直径 7.8mm，导线弧垂 5.3m，地线弧垂 2.8m，试计算：（1）地线 1、导线 2第 7页，共 8页的自波阻抗和它们之间的互波阻抗；（2）导线 1 对导线 2 的耦合系数。解：地线 1 对地的平均高度为1h（6.11.212.2）322.817.63（m）导线 2 对地的平均高度为2h 12.22/35.38.66（m）22125.28.6617.63d+=）（9.31（m）22125.28.6617.63d+=）（26.41（m）（1）地线 1 的自波阻抗：311111027.817.63260lnr2h60lnZ=546.57（）导线 2 的自波阻抗3222210221.566.8260lnr2h60lnZ=443.08（）地线 1 对导线 2 间的互波阻抗31.941.2660lndd60lnZ121212=62.56（）（2）根据耦合系数的定义，地线 1 对导线 2 的耦合系数为K1112ZZ546.5762.560.114作图题：第 8页，共 8页