高電壓技術(shù)模擬題 (2)

1、高電壓技術(shù)試題一、 填空（35分，每空1分，請選填35空）（1）帶電質(zhì)點可由碰撞、光、熱和表面形式的游離形成。（2）與均勻電場的放電過程相比，極不均勻電場的放電具有電暈放電和極性效應(yīng)的特點。（3）影響氣體間隙擊穿電壓的主要因素有電場形式、電壓波形和氣體的性質(zhì)和狀態(tài)。（4）大型高電壓試驗設(shè)備通常包括工頻高電壓試驗設(shè)備，直流高電壓發(fā)生器，沖擊電壓發(fā)生器。（5）我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)雷電亞沖擊波頭時間為1.2s，操作沖擊電壓波尾時間為2500s。（6）測量沖擊電壓分壓器通常有電阻和電容兩類。（7）分布參數(shù)導(dǎo)線波過程中，導(dǎo)線上的電壓為前行電壓波和反行的疊加。（8）導(dǎo)線1上有電壓波u傳播時，與導(dǎo)線1平行的導(dǎo)線2上

2、會產(chǎn)生感應(yīng)電壓波，兩根導(dǎo)線之間距離越近導(dǎo)線2上的電壓波越大。（9）雷電沖擊波作用下，變壓器繞組起始電位大部分壓降降落在繞組首端附近，雷電沖擊波越大陡度越大，變壓器繞組縱絕緣上承受的電壓越高，變壓器繞組穩(wěn)態(tài)電位分布與變壓器的中性點接地方式有關(guān)。接地的三相變壓器在三相同時進(jìn)波的暫態(tài)過程中繞組中部處的電壓幅值最高。（10）閥型避雷器主要由火花間隙和閥片構(gòu)成，殘壓為避雷器動作后雷電流通過避雷器在避雷器產(chǎn)生的壓降。（11）輸電線路保護(hù)角越小，繞擊率越小。（12）在直配電機防雷接線中，為限制保護(hù)10kV直配電機的FCD型避雷器流過的雷電沖擊電流不超過3kA，所以需在直配進(jìn)線處加裝電纜和管型避雷器進(jìn)行分流。

3、（13）雷電侵入波侵入變電站后，站內(nèi)電氣設(shè)備上過電壓大小與避雷器的殘壓、侵入波的陡度以及設(shè)備與避雷器的距離有關(guān)。變電站進(jìn)線段的作用時限制流過避雷器的雷電流幅值和降低侵入波陡度。（14）限制內(nèi)部過電壓的措施主要有線路上裝設(shè)并聯(lián)電抗器、帶并聯(lián)電阻的斷路器和避雷器。二、 簡述題（共30分，每題6分）（1） 敘述湯遜理論的基本觀點和流注理論的基本觀點以及它們的適用范圍。答：湯遜理論只適用于pd值較小的范圍，流注理論只適用于pd值較大的范圍，兩者的過渡值為pd26.66kPacm。（1分）湯遜理論的基本觀點是：電子的碰撞電離是氣體放電時電流倍增的主要過程，而陰極表面的電子發(fā)射是維持放電的重要條件。（2分

4、）流注理論的基本觀點：以湯遜理論的碰撞電離為基礎(chǔ)，強調(diào)空間電荷對電場的畸變作用，著重于用氣體空間的光電離來解釋氣體放電通道的發(fā)展過程。放電以起始到擊穿并非碰撞電離連續(xù)量變的過程，當(dāng)初始電子崩中離子數(shù)達(dá)到108以上時，要引起空間光電離這樣一個質(zhì)的變化，此時由光子造成的二次崩向主崩匯合而形成流注。流注一旦形成，放電就轉(zhuǎn)入自持。（3分）（2） 氣體間隙的伏秒特性是怎樣制定的？間隙的伏秒特性和電場分布有何關(guān)系？答：繪制氣隙伏秒特性的方法，其步驟是保持沖擊電壓波形不變，逐級升高電壓使氣隙發(fā)生擊穿，記錄擊穿電壓波形，讀取擊穿電壓值，U與擊穿時間t。注意到當(dāng)電壓不很高時擊穿一般在波尾時間發(fā)生，當(dāng)電壓很高時，

5、擊穿百分比將達(dá)100%，放電時延大大縮短，擊穿可能在波前發(fā)生，以圖中三個坐標(biāo)點為例說明繪制方法，擊穿發(fā)生在波前時，U與t均取擊穿時的值（圖中2、3坐標(biāo)點）。擊穿發(fā)生在波尾時，U取波峰值，t取擊穿時對應(yīng)值，（圖中1坐標(biāo)點）。將1、2、3各點連續(xù)起來，即可得到伏秒特性曲線。（3分）對于極不均勻電場，其伏秒特性的特點是平均擊穿場強低，放電時延長，曲線上翹；對于稍不均勻電場或均勻電場，其伏秒特性的特點是平均擊穿場強高，放電時延短，曲線平坦。（3分）（3） 均勻電場中沿面閃絡(luò)電壓比純空氣間隙的擊穿電壓要低，原因是什么？答：如圖所示，均勻電場中插入固體介質(zhì)后仍能保持界面與電力線平行，看起來似乎固體介質(zhì)的插

6、入完全不影響原來的電場分布。其實不然，此時的沿面閃絡(luò)電壓已比純空氣間隙的擊穿電壓低得多，這說明原先的均勻電場發(fā)生了畸變，原因為：固體介質(zhì)與電極吻合不緊密，存在氣隙。由于空氣的氣比固體介質(zhì)的固低，氣隙中場強比平均場強大得多，氣體中首先發(fā)生局部放電。放電發(fā)生的帶電質(zhì)點，到達(dá)固體介質(zhì)表面使原均勻電場畸變，變成不均勻電場，降低了沿面閃絡(luò)電壓。（2分）固體介質(zhì)表面吸潮而形成水膜。水具有離子電導(dǎo)，離子在電場中受電場力作用而沿介質(zhì)表面移動，在電極附近積聚起電荷，使介質(zhì)表面電壓不均勻，電極附近場強增強。（2分）介質(zhì)表面電阻分布不均勻，表面粗造，有毛剌或損傷，都會引起介質(zhì)表面分布不均勻，使閃絡(luò)電壓降低。（2分）

7、（4） 畫出交流耐壓試驗接線圖，說明各元件的作用。答：圖為工頻耐壓試驗原理接線圖。調(diào)壓器T1用來調(diào)節(jié)工頻試驗電壓的大小和升降速度（1分），試驗變壓器T2用來升高電壓供給被試品所需的高電壓（1分），球隙G是用來測量高電壓（或保護(hù)被試品免受過電壓）（1分），R1用來限制被試品放電時試驗變壓器的短路電流不超過允許值和高壓繞組的電壓梯度不超過危險值（1分），R2用來限制球隙放電時的電流不致灼傷銅球表面（1分）。（1分）（5） 畫出下列倍壓整流電路A、B、C點對地（O點）的電壓波形。答：如圖所示，A、B、C點對地（O點）的電壓波形。每畫出1個波形得2分三、 論述題（20分）（1） 論述工程純液體介質(zhì)的氣

8、泡擊穿理論以及影響液體介質(zhì)擊穿電壓的因素。答：對液體介質(zhì)的擊穿可分為兩種情況：1）對于純凈液體介質(zhì)，其擊穿強度很高。在高電場下發(fā)生擊穿的機理各種理論，主要分為電擊穿理論和氣泡擊穿理論。前者以液體分子由電子碰撞而發(fā)生電離為前提條件，后者則以認(rèn)為液體分子由電子碰撞而發(fā)生氣泡，或在電場作用下因其它原因發(fā)生氣泡，由氣泡內(nèi)氣體放電而引起液體介質(zhì)的熱擊穿。（4分）2）純凈的液體電介質(zhì)的擊穿場強雖然很高，但其精制、提純極其復(fù)雜，而且設(shè)備在制造和運輸中又難免產(chǎn)生雜質(zhì)，所以工程上使用的液體中總含有一些雜質(zhì)，稱為工程純液體，可用小橋理論來說明其過程。以變壓器油為例：油中：（6分）（2） 輸電線路耐雷水平是如何定義的？工程上采用什么措施來提高其耐雷水平？答：輸電線路耐雷水平是指雷擊線路時線路絕緣子不發(fā)生閃絡(luò)的最大雷電流幅值。（3分）工程上采用以下措施提高耐雷水平：架設(shè)避雷線、降低桿塔接地電阻、架設(shè)耦合地線、采用不平衡絕緣的方式、自動重合閘、采用消弧線圈接地方式、架設(shè)線路避雷器、加強絕緣等。（7分）四、 計算題（15分）如圖，沿波阻抗為Z1的無限長架空導(dǎo)線傳來的直角平頂電壓波幅值為U1，沿波阻抗為Z2無限長架空導(dǎo)線傳來的直角平頂電壓波幅值為U2，Z1>Z2，設(shè)U2波比U1波提前1s傳到節(jié)點A。求節(jié)點A的電壓并畫出波形。解：由Z1傳到節(jié)點A時