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《高电压技术》复习思考题
一、 单项选择题
单项选择题
答案
220kV及以下电网中电气设备的绝缘水平主要决定于( ) 。
A．雷电过电压B．操作过电压
C．工频过电压D．谐振过电压
A
SF6气体具有较高绝缘强度的主要原因之一是( ) 。
A．无色无味性B．不燃性C．无腐蚀性D．电负性
D
伴随有能量损失的极化形式是( ) 。
A．电子式极化B．离子式极化
C．偶极子极化 D．无损极化
C
以下哪个不是发生污闪最危险的气象条件?
A.大雾B.毛毛雨C.凝露D.大雨
D
变电所中变压器到避雷器的最大允许电气距离与()。
A．侵入波的幅值成反比 B．避雷器残压成正比
C．变压器的冲击耐压值成反比 D．侵入波陡度成反比
D
不均匀的绝缘试品, 如果绝缘严重受潮, 则吸收比K将()
A．远大于1B．远小于1
C．约等于1D．不易确定
C
下列表述中, 对波阻抗描述不正确的是( 　　) 。
A.波阻抗是前行波电压与前行波电流之比
B.对于电源来说波阻抗与电阻是等效的
C.线路越长, 则波阻抗越大
D.波阻抗的大小与线路的几何尺寸有关
C
330kV及以上电网中电气设备的绝缘水平主要决定于( ) 。
A．雷电过电压B．操作过电压
C．工频过电压D．谐振过电压
B
以下哪种材料具有憎水性, 广泛用于防绝缘子污闪? ( )
A．硅橡胶B．电瓷C.玻璃D金属
A
不允许将避雷针装设在配电构架上的变电所电压等级为( )
A．500kVB．220kVC．1l0kVD．35kV
D
采用真空提高绝缘强度的理论依据是()。
A.汤逊理论B.流注理论C.巴申定律D.”小桥”理论
C
当线路在冲击电压作用下产生冲击电晕时, 电压波的波阻抗将( ) 。
A．不变B．增大C．减小D．不确定
C
极不均匀电场中的极性效应应该是下列哪种情况( ) 。
A.负极性的击穿电压和电晕起始电压都高
B.正极性的击穿电压和电晕起始电压都高
C.负极性的击穿电压低和电晕起始电压高
D.正极性的击穿电压低和电晕起始电压高
D
极化时间最短的是( ) 。
A．电子式极化B．离子式极化
C．偶极子极化D．夹层极化
A
架空输电线路防护直击雷的主要措施是装设()
A．避雷器B．避雷针C．电阻D．避雷线
D
绝缘电阻的测量能够发现绝缘( )
A．介质内含气泡 B．介质已经受潮
C．介质分布不均匀 D．介质局部磨损
B
空载长线路末端电压升高引起的原因是()
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
C
雷击线路时, 线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值称为( )
A．地面落雷密度B．耐雷水平
C．雷击跳闸率D．击杆率
B
流注理论未考虑()的现象。
A．碰撞游离B．表面游离( 或者: 电极表面电离)
C．光游离D．电荷畸变电场
B
能有效判别设备绝缘中的一些集中性缺陷的试验方法是()
A．测量tanδB．测量吸收比
C．测量泄漏电流D．测量绝缘电阻
C
气体内的各种粒子因高温而动能增加,发生相互碰撞而产生游离的形式称为()
A．碰撞游离B．光游离C．热游离D．表面游离
C
若固体电介质被击穿的时间很短、 又无明显的温升, 可判断是( ) 。
A．电化学击穿B．热击穿C．电击穿D．各类击穿都有
C
设S1,S2分别为某避雷器及其被保护设备的伏秒特性曲线,要使设备受到可靠保护必须()
A．S1高于S2B．S1低于S2C．S1等于S2D．S1与S2相交
B
输电线路的波阻抗的大小与线路的长度( ) 。
A．成正比B．成反比C．无关D．不确定
C
随着输电线路长度的增加线路的波阻抗将( )
A．不变B．增大
C．减小D．可能增大也可能减小
A
下列措施中, 不能有效限制空载线路合闸过电压的是( )
A．同步合闸B．采用带合闸电阻的断路器
C．提高断路器的灭弧性能D．消除和削弱线路残余电压
C

下列过电压中持续时间最短的是()
A．大气过电压B．工频过电压C．操作过电压D．谐振过电压
A
下列绝缘试验方法中, 属于破坏性试验的是( ) 。
A．测绝缘电阻B．测tanδ
C．测泄漏电流D．工频高压试验
D
线路感应过电压与雷电流的( ) 。
A．地面落雷密度极性相同B．极性相反
C．陡度成反比D．幅值成反比
B
沿面放电电压与同样距离下的空气间隙的放电电压相比总是( )
A．高B．低C．相等D．不确定
B
以下几种抑制切除空载线路过电压的方法中, 相对最为有效的是( )
A．采用多油断路器B．采用六氟化硫断路器
C．采用中性点绝缘系统D．中性点经消弧线圈接地
B
以下属于操作过电压的是( )
A．工频电压升高B．铁磁谐振过电压
C．变电所侵入波过电压D．电弧接地过电压
D
由于光辐射而产生游离的形式称为( ) 。
A．碰撞游离B．光游离C．热游离D．表面游离
B
在极不均匀电场中,正极性击穿电压比负极性击穿电压()
A．低B．高C．相等D．不确定
A

二、 判断题
判断题
答案
330kV及以上电网中电气设备的绝缘水平主要决定于操作过电压。( )
√
切除空载线路过电压产生的根本原因是断路器的重燃。( )
√
变压器内部固体绝缘的老化形式有只有热老化( ) 。
×
直配发电机母线装设电容器的目的是降低侵入波陡度( ) 。
√
采用SF6断路器能有效消除空载线路分闸过电压。( )
√
测量tanδ值是判断电气设备绝缘状态的一项灵敏有效的方法, 适合发现整体性缺陷。( )
√
产生切除空载变压器过电压的根本原因是断路器的多次重燃和熄弧。( )
×
当线路上接有电磁式电压互感器时, 能够降低切空线过电压。( )
√
电力系统绝缘配合的根本任务是: 正确处理过电压和绝缘这一对矛盾, 以达到优质、 安全、 经济供电的目的。( )
√
若固体电介质被击穿的时间很短、 又无明显的温升, 可判断是电击穿( ) 。
√
电气设备绝缘预防性试验主要是对各种电气设备的绝缘定期进行检查和监督,以便及早发现绝缘缺陷,及时更换或修复,防患于未然。( )
√
根据巴申定律, 在某一P•S值下, 击穿电压存在击穿电压的最低值。( )
√
电容分压器不能用于测量直流高压。( )
√
电压互感器铁磁谐振过电压属于操作过电压。( )
×
电晕放电是一种均匀电场中的放电。( )
×
对支柱绝缘子, 顶部加均压环的作用是提高闪络电压。( )
√
反映电介质极化特性的指标是介质损耗因数tanδ。( )
×
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。( )
×
感应雷过电压, 它的形成机理与直接雷击过电压完全相同。( )
×
工频电压升高属于操作过电压。( )
×
极不均匀电场中, 屏障的作用是由于其对空间电荷的阻挡和均匀分布作用, 造成电场分布的改变( ) 。
√
集中性缺陷指的是诸如绝缘子瓷体内的裂缝,发电机定子绝缘因挤压磨损而出现的局部破损,电缆绝缘层内存在的气泡等。( )
√
局部放电的测量是确定产品质量和进行绝缘预防性试验的重要项目之一。( )
√
绝缘的老化指电气设备的绝缘在长期运行过程中会发生一系列物理变化和化学变化致使其电气、 机械及其它性能逐渐劣化。( )
√
绝缘电阻等于在绝缘上施加一直流电压U时,此电压与出现的电流I之比, 一般绝缘
电阻都是指稳态电阻。( )
√
绝缘配合归根到底还是一个经济问题。( )
√
考虑碰撞电离时往往只考虑电子引起的碰撞电离。( )
√
空气湿度增加, 一般会使空气的绝缘强度升高。( )
√
雷击线路时, 线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值称为落雷密度。( )
×
雷云下部大部分带负电荷, 因此大多数的雷击是正极性的, 雷云中的负电荷会在地面感应出大量负电荷。( )
×
某110kV电气设备从平原地区移至高原地区, 其工频耐压水平将降低
√
切除空载变压器出现过电压的主要原因是开断的感性电流提前截断。( )
√
汤逊放电理论不适用于高气压、 长间隙情况下的气体放电过程。()
√
中国规程中规定线路防雷设计用雷电流波头时间为2.6μs( ) 。
√
无避雷线的线路遭受雷击时, 线路上的感应过电压与线路高度成反比。( )
√
吸收比用来检测绝缘是否严重受潮或存在局部缺陷。( )
√
线路侧装有电磁式电压互感器时可能会提高空载线路合闸过电压。( )
×
线路的波阻抗与线路的长度有关。( )
×
线路末端对地跨接一阻值R=Z1的电阻时, 行波到达线路末端点时完全不发生反射。( )
√
线路越长, 波阻抗越大。()
×
谐振过电压是一种操作过电压。( )
×
一般来讲, 都将绝缘的耐压试验放在非破坏性试验项目合格经过之后进行。( )
√
在极不均匀电场, 正极性电极的击穿电压比负极性电极高。( )
×

三、 问答题
问答题
答案
tanδ测量有什么意义? tgδ测量的影响因素有哪些?
A) 能反映绝缘的整体性缺陷和小电容试品中的局部性缺陷。由tgδ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。但不能灵敏的反映大容量发电机、 变压器和电力电缆绝缘中的局限性缺陷, 这时应尽可能将这些设备分解, 分别测量它们的tgδ。
B) tanδ影响因素:
( 1) 界电磁场的干扰影响: 一种是由于存在杂散电容, 另一种是由于交变磁场感应出干扰磁场。消除方法: 将电桥的低压臂和检流计用金属网和屏蔽电缆线加以屏蔽,采用倒相法、 移相法等。
( 2) 温度的影响: 一般tgδ随温度的增高而增大
( 3) 试验电压的影响:
( 4) 试品电容量的影响: 对于电容量较小的试品, 测量tgδ
能有效的发现局部集中性缺陷和整体分布性缺陷。但对电容量较大的试品, 测量tgδ只能发现整体分布性缺陷, 此时要把它分解成几个彼此绝缘部分的被试品, 分别测量各部分的tgδ值, 能有效的发现缺陷。
( 5) 试品表面泄漏的影响: 由于试品表面泄漏电阻总是与试品等值电阻Rx相并联, 因此会影响tgδ值。为了排除或减小这种影响, 在测试前应清除绝缘表面的积污和水分, 必要时还能够在绝缘表面上装设屏蔽环。
产生切空线过电压的根本原因是什么, 影响切空线过电压高低的主要因素是什么?
答: 要点:
1） 产生切空线过电压的主要原因是断路器的重燃;
2） 可采取提高断路器灭弧性能、 采用带并联电阻的断路器等措施。
当固体绝缘中存在气泡和裂缝时, 为何会出现局部放电现象, 局部放电会使固体绝缘材料发生怎样的变化?
1) 当固体绝缘中存在裂缝和气泡时, 在气泡或裂缝中的电场强度大固体绝缘中的电场强度, 可能在裂缝和气泡中发生局部击穿或放电。
2) 放电产生氧化性和腐蚀性气体( O3、 NO、 NO2) ; 放电过程中, 带电离子撞击介质、 引起局部温度升高; 带电粒子撞击破坏了分子结构。这些过程使绝缘材料发生电化学老化。
防止绝缘子污闪一般采取哪些措施?
答: 要点:
1） 加大绝缘子的爬距;
2） 定期清扫;
3） 采用憎水性涂层;
4) 采用硅橡胶合成绝缘子。
简述绝缘污闪的机理, 并简要说明防止绝缘子污闪的技术措施?
污闪形成机理是: 绝缘子表面沉积了导电污秽, 在一定的气候条件下, 如大雾、 凝露、 毛毛雨等气候条件下, 污秽层受潮, 导电流过泄漏电流, 并对污秽层烘干。因为烘干过程不均匀, 出现局部干区, 在局部干区承担大部分电压, 可能出现局部电弧、 局部电弧继续发展, 在一定条件下, 发展形成闪络。即经历了: 积污→受潮→局部干区→局部电弧→发展闪络几个阶段。
预防污闪主要有以下几种技术措施: 1) 增加绝缘子的爬电距离, 如采用防污型绝缘子; 2) 定期清扫; 3) 采用憎水性涂料; 4) 选用合成绝缘子等。
金属氧化物避雷器的特点是什么?
答: 要点:
1） 伏安特性更优, 伏秒特性曲线平坦, 即保护性能更优。
2） 没有间隙, 结构大大简化;
3） 无工频续流、 通流容量大。
从事高压试验工作, 保证人身安全的具体措施有哪些?
要点: 不允许单人作业、 专人监护、 触摸设备停电挂地线。
如何提高气体间隙的电气击穿强度( 击穿电压) ?
答: 要点:
1) 改进电极形状以改变电场
2) 利用空间电荷( 细线效应)
3) 采用屏障
4) 采用高气压
5) 采用高真空
什么是进线段保护? 它的主要作用是什么?
为了保护变电站, 将距离变电站1~2公里的输电线划设为进线端, 在进线端采取措施提高线路的耐雷水平, 假设避雷线, 减少绕击的发生。
进线端的主要作用是: 减小侵入波的陡度和流过避雷器的雷电流幅值。
什么是输电线路的耐雷水平? 现代输电线路主要采用哪些防雷措施?
A) 输电线在遭受雷击时不发生闪络所对应的最大的雷电流幅值。耐雷水平主要包括雷击杆塔和雷直击导线的耐雷水平。
B) 提高输电线路的耐雷水平可采取以下措施: ( 详见教材)
什么是输电线路的耐雷水平? 现代输电线路主要采用哪些防雷措施?
答: 要点:
1） 耐雷水平指雷击线路时, 线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值;
2） 主要采取的提高耐雷水平的措施包括: 假设避雷线、 降低杆塔接地电阻、 假设耦合地线、 采用不平衡绝缘、 采用消弧线圈、 装设自动重合闸、 加强绝缘等。
试用"小桥"理论说明变压器油的击穿机理以及提高变压器油绝缘强度的措施。
1) 工程用变压器油不可避免含有杂质, 如细小的纤维。在电场力的作用下, 纤维和杂质沿电场方向定向排列, 形成杂质小桥, 形成流过小桥的泄漏电流, 电流引起变压器油发热, 会产生气泡, 这样就形成了纤维和气泡小桥, 放电就沿着小桥发展, 最后引起击穿。
2) 提高变压器油的绝缘强度一般可采取系列措施: A) 提高有的品质, 去除杂质; B) 油应该防止水分进入; C) 去除油中的气泡; D) 采用表面覆盖; E) 采用绝缘层; F) 采用极间屏障。
输电线路遭受雷击一般有几种情况, 哪一种情况耐雷水平最低?
1) 输电线路遭受雷击一般分为: 雷直击杆、 雷直击避雷线、 雷直击导线、 雷击输电线附近大地或物体等几种情况;
2) 其中, 雷直击导线最为危险, 线路的耐雷水平最低。
切空变过电压的定义是什么?
当把空载运行的变压器从高压侧切除时, 由于断路器熄弧能力很强, 空载感性电流提前过零熄弧, 铁芯中储存的磁场能使变压器电感与绕组电容形成高频振荡, 从而形成过电压, 当磁场能全部转化为电容的电场能的时候, 过电压最高, 切空变过电压一般经过避雷器保护即可。
为什么在超高压电网中很重视工频电压升高? 引起工频电压升高的主要原因有哪些?
( 1) 工频电压升高大都在空载或超载条件下发生, 它们有能够同时出现相互叠加。
( 2) 工频电压升高是决定某些过电压保护装置工作条件的重要依据。
( 3) 由于工频电压升高是不衰减或衰减现象持续的时间很长, 对设备绝缘及其运行条件也有很大的影响。
措施: ( 1) 采用并联电抗器来补偿线路的电容电流以削弱电容效应。( 2) 在330-500kv超高压电压中, 应采用并联电抗器或静止补偿装置。
铁磁谐振过电压具有哪些特点? 对铁磁谐振过电压的限制措施哪些措施?
A)
( 1) 产生串联铁磁谐振的必要条件是: 电感和电容的伏安特性必须相交, 即:
( 2) 对铁磁谐振电路, 在同一电源电势作用下, 回路可能有不只一种稳定工作状态。
( 3) 铁磁组件的非线性是产生铁磁谐振的根本原因。
B) 对铁磁谐振过电压的限制措施有:
( 1) 改进电磁式电压互感器的激磁特性, 或改用电容式电压互感器。
( 2) 在电压互感器开口三角绕组中接入阻尼电阻。
( 3) 在有些情况下, 可在10kV及以下的母线上装设一组三相对地电容器, 或用电缆段代替架空线段。
( 4) 在特殊情况下, 可将系统中性点临时经接地电阻接地或直接接地, 或投入消弧线圈, 也能够改变电路参数, 消除谐振过电压。
为什么35kV及以下变电站户外变电设备不能用架构避雷针保护, 而必须采用独立避雷针?
因为35kV变电站设备之间的绝缘距离比较小, 把避雷针安装在架构上, 雷击避雷针时, 在架构上将会出现很高的电压, 可能对电气设备造成”反击”。

在现场电气设备预防性试验中, 当如何根据试验数据判定设备的绝缘状况? 请结合实际进行说明。
答: 要点:
1） 与电力试验规程相比较;
2) 与设备的历史试验数据相比较;
3) 与同一间隔的其它两相设备的试验数据相比较;
4) 与同类设备的试验数据相比较。
5) 总和其它试验项目进行综合判断。
介质损耗因数tanδ测量时, 正接法和反接法各应用在什么条件下?
正接线: 当试品的两端引线都能够断开的时候, 用正接线
反接线: 当试品的一端接地, 其无法断开的情况下, 用反接线

四、 计算与综合
计算与综合及答案
某变电所高压母线上有一条波阻抗为Z1=500欧的架空线路和一条波阻抗为Z2=50欧的电缆线路,如图所示.当幅值为U0=1000kV的直角电压波从架空线路侵入变电所时,母线上的避雷器动作,设避雷器的工作电阻为R=80欧,试求母线上的过电压幅值大小。

答案:
根据题意, 画出彼德逊法则等值电路:

母线电压UA

即: 母线电压幅值为115.9kV
怎样选择试验变压器的额定电压和额定容量? 设一被试品的电容量为4000pF, 所加的试验电压有效值为400kV, 试求进行这一工频耐压试验时流过试品的电流和该试验变压器的输出容量。试画出工频耐压试验的接线图, 并说明各组件作用?
答案:
试验变压器高压侧电流和额定容量都主要取决于被试品的电容。

接线图见教材。
如图所示, 两条架空线路的波阻抗均为Z1=400欧, 电缆线路的波阻抗为Z2=75欧, 避雷器动作时的等值电阻为R=100欧, 当一条架空线路上有幅值为U0=800kV的直角过电压波入侵时, 避雷器动作。试求母线A上的电压大小。

答案:
根据题意, 画出彼德逊法则等值电路:

母线电压UA

即: 母线电压幅值为141.2kV
如图所示为工频高电压试验的基本接线图:
( 1) 试说明各组件或设备的名称及作用。
( 2) 某台电力变压器需进行72KV的工频耐压试验, tanδ试验时测得其等值电容Cx=4200pF。现有数台容量不同的100/0.4(kV)的工频试验变压器, 应选择一台额定容量为多少的试验变压器才能满足试验的要求?

1） 答案:T1: 调压器; T2: 试验变压器; r: 保护电阻; R: 球隙保护电阻; Cx: 被试品。
2） 变压器容量可按下式计算:

因此应该选择容量大于6.834kVA的试验变压器。

在现场对如图所示的一台容性高压时品进行绝缘电阻和吸收比试验, 试验进行过程中, 空气潮湿, 且试品表面有很多污秽。( 1) 画出接线图( 直接在试卷纸上画即可, 也可画在答题纸上) ; ( 2) 说明现场试验的注意事项。( 9分)

要点
( 1) 兆欧表及接线端子及试品接线, 如图所示

( 2) 注意事项
1) 不同耐压水平的试品应选择合适的兆欧表
( 兆欧表额定电压选择: 500、 1000、 、 2500、 5000、 10000V)
2) 试验完毕后, 应对试品短接放电;
3) 当表面泄漏电流较大时, 应加屏蔽措施。
如图所示: 某变电所母线上接有6条线路, 每条线路的波阻抗为Z, 当一条线路落雷, 且落雷电压为u(t)时, 求母线上的电压。

答案:
母线电压