(完整word版)高電壓技術(shù)課后答案(吳廣寧)

-1測量絕緣電阻能發(fā)現(xiàn)哪些絕緣缺陷 ？試比較它與測量泄漏電流試驗項目的異同。答：測量絕緣電阻能有效地發(fā)現(xiàn)下列缺陷：總體絕緣質(zhì)量欠佳；絕緣受潮;兩極間有貫穿性的導(dǎo)電通道；絕緣表面情況不良。測量絕緣電阻和測量泄露電流試驗項目的相同點:者的原理和適用范圍是一樣的，不同的是測量泄漏電流可使用較高的電壓(10kV及以上)，因此能比測量絕緣電阻更有效地發(fā)現(xiàn)一些尚未完全貫通的集中性缺陷。4-2絕緣干燥時和受潮后的吸收特性有什么不同？為什么測量吸收比能較好的判斷絕緣是否受潮?答：絕緣干燥時的吸收特性甩＞2，而受潮后的吸收特性^^1。如果測試品受潮,Ro那么在測試時，吸收電流不僅在起始時就減少， 同時衰減也非常快，吸收比的比值會有明顯4-1測量絕緣電阻能發(fā)現(xiàn)哪些絕緣缺陷 ？試比較它與測量泄漏電流試驗項目的異同。答：測量絕緣電阻能有效地發(fā)現(xiàn)下列缺陷：總體絕緣質(zhì)量欠佳；絕緣受潮;兩極間有貫穿性的導(dǎo)電通道；絕緣表面情況不良。測量絕緣電阻和測量泄露電流試驗項目的相同點:者的原理和適用范圍是一樣的，不同的是測量泄漏電流可使用較高的電壓(10kV及以上)，因此能比測量絕緣電阻更有效地發(fā)現(xiàn)一些尚未完全貫通的集中性缺陷。4-2絕緣干燥時和受潮后的吸收特性有什么不同？為什么測量吸收比能較好的判斷絕緣是否受潮?答：絕緣干燥時的吸收特性甩＞2，而受潮后的吸收特性^^1。如果測試品受潮,Ro那么在測試時，吸收電流不僅在起始時就減少， 同時衰減也非常快，吸收比的比值會有明顯不同，所以通過測量吸收比可以判斷絕緣是否受潮。4-3簡述西林電橋的工作原理。為什么橋臂中的一個要采用標準電容器?這一試驗項目的測量準確度受到哪些因素的影響答:西林電橋是利用電橋平衡的原理， 當流過電橋的電流相等時，電流檢流計指向零點，即沒有電流通過電流檢流計，此時電橋相對橋臂上的阻抗乘積值相等，通過改變F3和G來確定電橋的平衡以最終計算出 CX和tan5。采用標準電容器是因為計算被試品的電容需要多個值來確定，如果定下橋臂的電容值，在計算出 tan5的情況下僅僅調(diào)節(jié)電阻值就可以最終確定被試品電容值的大小。這一試驗項目的測量準確度受到下列因素的影響:處于電磁場作用范圍的電磁干擾、 溫度、試驗電壓、試品電容量和試品表面泄露的影響。4-4在現(xiàn)場測量tan5而電橋無法達到平衡時，應(yīng)考慮到什么情況并采取何種措施使電橋調(diào)到平衡？答：此時可能是處于外加電場的干擾下，應(yīng)采用下列措施使電橋調(diào)到平衡:(1)加設(shè)屏蔽，用金屬屏蔽罩或網(wǎng)把試品與干擾源隔開;(2)采用移相電源;

5什么是測量tan5的正接線和反接線？它們各適用于什么場合？答：正接線是被試品CX的兩端均對地絕緣，連接電源的高壓端，而反接線是被試品接于電源的低壓端。反接線適用于被試品的一極固定接地時，而正接線適用于其它情況。(能夠發(fā)現(xiàn)和不易發(fā)現(xiàn)的絕緣缺陷種類、檢測靈敏度、抗干擾能力、局限性等)。答：測量絕緣電阻能有效地發(fā)現(xiàn)下列缺陷：總體絕緣質(zhì)量欠佳；絕緣受潮；兩極間有貫穿性的導(dǎo)電通道；絕緣表面情況不良。測量絕緣電阻不能發(fā)現(xiàn)下列缺陷：絕緣中的局部缺陷：如非貫穿性的局部損傷、含有氣泡、分層脫開等；絕緣的老化：因為已經(jīng)老化的絕緣，其絕緣電阻還可能是相當高的。4-7總結(jié)進行各種預(yù)防性試驗時應(yīng)注意的事項。答：測量絕緣電阻時應(yīng)注意下列幾點：(1)試驗前應(yīng)將試品接地放電一定時間。對容量較大的試品，一般要求5-10min．這是為了避免被試品上可能存留殘余電荷而造成測量誤差。試驗后也應(yīng)這樣做，以求安全。(2)高壓測試連接線應(yīng)盡量保持架空，確需使用支撐時，要確認支撐物的絕緣對被試品絕緣測量結(jié)果的影響極小。(3)測量吸收比時，應(yīng)待電源電壓達穩(wěn)定后再接入試品，并開始計時。(4)對帶有繞組的被試品，加先將被測繞組首尾短接，再接到L端子：其他非被測繞組也應(yīng)先首尾短接后再接到應(yīng)接端子。(5)絕緣電阻與溫度有十分顯著的關(guān)系。絕緣溫度升高時，絕緣電阻大致按指數(shù)率降低．吸收比的值也會有所改變。所以，測量絕緣電阻時，應(yīng)準確記錄當時絕緣的溫度，而在(能夠發(fā)現(xiàn)和不易發(fā)現(xiàn)的絕緣缺陷種類、檢測靈敏度、抗干擾能力、局限性等)。答：測量絕緣電阻能有效地發(fā)現(xiàn)下列缺陷：總體絕緣質(zhì)量欠佳；絕緣受潮；兩極間有貫穿性的導(dǎo)電通道；絕緣表面情況不良。測量絕緣電阻不能發(fā)現(xiàn)下列缺陷：絕緣中的局部缺陷：如非貫穿性的局部損傷、含有氣泡、分層脫開等；絕緣的老化：因為已經(jīng)老化的絕緣，其絕緣電阻還可能是相當高的。4-7總結(jié)進行各種預(yù)防性試驗時應(yīng)注意的事項。答：測量絕緣電阻時應(yīng)注意下列幾點：(1)試驗前應(yīng)將試品接地放電一定時間。對容量較大的試品，一般要求5-10min．這是為了避免被試品上可能存留殘余電荷而造成測量誤差。試驗后也應(yīng)這樣做，以求安全。(2)高壓測試連接線應(yīng)盡量保持架空，確需使用支撐時，要確認支撐物的絕緣對被試品絕緣測量結(jié)果的影響極小。(3)測量吸收比時，應(yīng)待電源電壓達穩(wěn)定后再接入試品，并開始計時。(4)對帶有繞組的被試品，加先將被測繞組首尾短接，再接到L端子：其他非被測繞組也應(yīng)先首尾短接后再接到應(yīng)接端子。(5)絕緣電阻與溫度有十分顯著的關(guān)系。絕緣溫度升高時，絕緣電阻大致按指數(shù)率降低．吸收比的值也會有所改變。所以，測量絕緣電阻時，應(yīng)準確記錄當時絕緣的溫度，而在比較時，也應(yīng)按相應(yīng)溫度時的值來比較。(6)每次測試結(jié)束時，應(yīng)在保持兆歐表電源電壓的條件下，先斷開L端子與被試品的連線，以免試品對兆歐表反向放電，損壞儀表。4-8對絕緣的檢查性試驗方法，除本章所述者外，還有哪些可能的方向值得進行探索研究的?請開拓性地、探索性地考慮一下，也請大致估計一下這些方法各適用于何種電氣設(shè)備，對探測何種絕緣缺陷可能有效。答：略?探索一下：對某些電4-9綜合計論：現(xiàn)行對絕緣的離線檢查性試驗存在哪些不足之處?探索一下：對某些電影響診答：不足之處：需要停電進行，而不少重要的電力設(shè)備不能輕易地停止運行；監(jiān)測間隔周期較長，不能及時發(fā)現(xiàn)絕緣故障；停電后的設(shè)備狀態(tài)與運行時的設(shè)備狀態(tài)不相符，斷的正確性。影響診第五章電氣絕緣高電壓試驗5-1簡述直流耐壓試驗與交流相比有哪些主要特點。5-2直流耐壓試驗電壓值的選擇方法是什么？5-1簡述直流耐壓試驗與交流相比有哪些主要特點。5-2直流耐壓試驗電壓值的選擇方法是什么？5-3高壓實驗室中被用來測量交流高電壓的方法常用的有幾種？5-3高壓實驗室中被用來測量交流高電壓的方法常用的有幾種？5-4簡述高壓試驗變壓器調(diào)壓時的基本要求。5-4簡述高壓試驗變壓器調(diào)壓時的基本要求。535kV電力變壓器，在大氣條件為時做工頻耐壓試驗，應(yīng)選用球隙的球極直徑為多大？球隙距離為多少？5-6工頻高壓試驗需要注意的問題？5-7簡述沖擊電流發(fā)生器的基本原理。5-8沖擊電壓發(fā)生器的起動方式有哪幾種？5-9最常用的測量沖擊電壓的方法有哪幾種？5-6工頻高壓試驗需要注意的問題？5-7簡述沖擊電流發(fā)生器的基本原理。5-8沖擊電壓發(fā)生器的起動方式有哪幾種？5-9最常用的測量沖擊電壓的方法有哪幾種？5-1簡述直流耐壓試驗與交流相比有哪些主要特點。答：（1）直流下沒有電容電流，要求電源容量很小，加上可么用串級的方法產(chǎn)生高壓直流，所以試驗設(shè)備可以做得比較輕巧，適合于現(xiàn)場預(yù)防性試驗的要求。特別對容量較大的試品，如果做交流耐壓試驗，需要較大容量的試驗設(shè)備，在一般情況下不容易辦到。而做直流耐壓試驗時，只需供給絕緣泄漏電流（最高只達毫安級），試驗設(shè)備可以做得體積小而且比較輕便，適合現(xiàn)場預(yù)防性試驗的要求。2）在試驗時可以同時測量泄漏電流，由所得的“電壓一電流”曲線能有效地顯示絕緣內(nèi)部的集中性缺陷或受潮，提供有關(guān)絕緣狀態(tài)的補充信息。3）直流耐壓試驗比之交流耐壓試驗更能發(fā)現(xiàn)電機端部的絕緣缺陷。其原因是直流下沒有電容電流流經(jīng)線棒絕緣，因而沒有電容電流在半導(dǎo)體防暈層上造成的電壓降，故端部絕緣上分到的電壓較高，有利于發(fā)現(xiàn)該處絕緣缺陷。4）在直流高壓下，局部放電較弱，不會加快有機絕緣材料的分解或老化變質(zhì)，在某種程度上帶有非破壞性試驗的性質(zhì)。5-2直流耐壓試驗電壓值的選擇方法是什么？5-1簡述直流耐壓試驗與交流相比有哪些主要特點。答：（1）直流下沒有電容電流，要求電源容量很小，加上可么用串級的方法產(chǎn)生高壓直流，所以試驗設(shè)備可以做得比較輕巧，適合于現(xiàn)場預(yù)防性試驗的要求。特別對容量較大的試品，如果做交流耐壓試驗，需要較大容量的試驗設(shè)備，在一般情況下不容易辦到。而做直流耐壓試驗時，只需供給絕緣泄漏電流（最高只達毫安級），試驗設(shè)備可以做得體積小而且比較輕便，適合現(xiàn)場預(yù)防性試驗的要求。2）在試驗時可以同時測量泄漏電流，由所得的“電壓一電流”曲線能有效地顯示絕緣內(nèi)部的集中性缺陷或受潮，提供有關(guān)絕緣狀態(tài)的補充信息。3）直流耐壓試驗比之交流耐壓試驗更能發(fā)現(xiàn)電機端部的絕緣缺陷。其原因是直流下沒有電容電流流經(jīng)線棒絕緣，因而沒有電容電流在半導(dǎo)體防暈層上造成的電壓降，故端部絕緣上分到的電壓較高，有利于發(fā)現(xiàn)該處絕緣缺陷。4）在直流高壓下，局部放電較弱，不會加快有機絕緣材料的分解或老化變質(zhì)，在某種程度上帶有非破壞性試驗的性質(zhì)。5-2直流耐壓試驗電壓值的選擇方法是什么？答：由于直流下絕緣的介質(zhì)損耗很小，局部放電的發(fā)展也遠比交流下微弱，所以直流下絕緣的電氣強度一般要比交流下的高。在選擇試驗電壓值時必須考慮到這一點，直流耐壓試驗所用的電壓往往更高些，并主要根據(jù)運行經(jīng)驗來確定，般為額定電壓的2倍以上，且是逐級升壓，一旦發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象，可及時停止試驗，進行處理。直流耐壓試驗的時間可以比交流耐壓試驗長一些，所以發(fā)電機試驗時是以每級0.5流耐壓試驗長一些，所以發(fā)電機試驗時是以每級0.5倍額定電壓分階段升高，每階段停留1min，讀取泄漏電流值。電纜試驗時，在試驗電壓下持續(xù) 5min，以觀察并讀取泄漏電流值。3高壓實驗室中被用來測量交流高電壓的方法常用的有幾種？答：用測量球隙或峰值電壓表測量交流電壓的峰值，用靜電電壓表測量交流電壓的有效，為了觀察被測電值（峰值電壓表和靜電電壓表還常與分壓器配合使用以擴大儀表的量程），為了觀察被測電壓的波形，也可從分壓器低壓側(cè)將輸出的被測信號送至示波器顯示波形。5-4簡述高壓試驗變壓器調(diào)壓時的基本要求。5-4簡述高壓試驗變壓器調(diào)壓時的基本要求。答：(1)答：(1)試驗變壓器的電壓必須從零調(diào)節(jié)到指定值，同時還應(yīng)注意：電壓應(yīng)該平滑地調(diào)節(jié)，在有滑動觸頭的調(diào)壓器中，不應(yīng)該發(fā)生火花；(2)調(diào)壓器應(yīng)在試驗變壓器的輸入端提供從零到額定值的電壓,電壓具有正弦波形且沒有畸變;(3)調(diào)壓器的容量應(yīng)不小于試驗變壓器的容量。5-535kV電力變壓器，在大氣條件為 P=1.05X105Pa,t=27C時做工頻耐壓試驗,應(yīng)選用球隙的球極直徑為多大？球隙距離為多少?解：根據(jù)《規(guī)程》，35kV電力變壓器的試驗電壓為US=85X85%=72(kV)因為電力變壓器的絕緣性能基本上不受周圍大氣條件的影響,所以保護球隙的實際放電電壓應(yīng)為U。=(1.05~1.15)Us若取U0=1.05Us=1.05咒72咒“=106.9(kV,最大值)，也就是說，球隙的實際放電電壓等于106.9kV(最大值)。因為球隙的放電電壓與球極直徑和球隙距離之間關(guān)系是在標準大氣狀態(tài)下得到的，所以應(yīng)當把實際放電電壓換算到標準大氣狀態(tài)下的放電電壓U0,即273+27u0=S厶'X106.9=105.7(kV,最大值)，0.289x1050查球隙的工頻放電電壓表，若選取球極直徑為10cm則球隙距離為4cm時，在標準大氣狀態(tài)下的放電電壓為 105kV(最大值)。而在試驗大氣狀態(tài)下的放電電壓5'=0.289T050x1Q5=106.2(kV，最大值)3005-6工頻高壓試驗需要注意的問題?答：在電氣設(shè)備的工頻高壓試驗中， 除了按照有關(guān)標準規(guī)定認真制定試驗方案外， 還須注意下列問題:(1)防止工頻高壓試驗中可能出現(xiàn)的過電壓;(2)試驗電壓的波形畸變與改善措施。5-7簡述沖擊電流發(fā)生器的基本原理。答：由一組高壓大電容量的電容器， 先通過直流高壓并聯(lián)充電， 充電時間為幾十秒到幾分；然后通過觸發(fā)球隙的擊穿，并聯(lián)地對試品放電，從而在試品上流過沖擊大電流。Ko—i—r圖5-22沖擊電壓發(fā)生器原理圖8沖擊電壓發(fā)生器的起動方式有哪幾種?答：沖擊電壓發(fā)生器的起動方式有以下兩種:①是自起動方式。這時只要將點火球隙 Fi的極間距離調(diào)節(jié)到使其擊穿電壓等于所需的充電電壓Uc,當Fi上的電壓上升到等于Uc時，F(xiàn)l即自行擊穿，起動整套裝置?？梢娺@時輸出的沖擊電壓高低主要取決于 Fi的極間距離，提高充電電源的電壓，只能加快充電速度和增大沖擊波的輸出頻度，而不能提高輸出電壓。②是使各級電容器充電到一個略低于 Fi擊穿電壓的電壓水平上，處于準備動作的狀態(tài),然后利用點火裝置產(chǎn)生一點火脈沖，達到點火球隙F然后利用點火裝置產(chǎn)生一點火脈沖，達到點火球隙Fi中的一個輔助間隙上使之擊穿并引起Fi主間隙的擊穿，以起動整套裝置。9最常用的測量沖擊電壓的方法有哪幾種?答:目前最常用的測量沖擊電壓的方法有：①分壓器-目前最常用的測量沖擊電壓的方法有：①分壓器-示波器；②測量球隙；③分壓器-峰值電壓表。球隙和峰值電壓表只能測量電壓峰值， 示波器則能記錄波序，即不僅指示峰值而且能顯示電壓隨時間的變化過程。第6章電氣絕緣在線檢測1簡述什么是在線檢測，那些設(shè)備需要實施在線檢測？在線檢測與離線試驗各有什么優(yōu)缺點?2變壓器絕緣故障有哪些類型，對應(yīng)的故障氣體特點是什么?

6-3按檢測對象分類，絕緣油中溶解故障氣體檢測裝置可分為哪幾類，各有什么優(yōu)缺6-3點？點？6-4容性電氣設(shè)備tan5的檢測方法有哪些？各適用于那些場合?6-5按檢測器帶寬分類，局部放電在線檢測有哪些類型？各有什么特點？6-66-4容性電氣設(shè)備tan5的檢測方法有哪些？各適用于那些場合?6-5按檢測器帶寬分類，局部放電在線檢測有哪些類型？各有什么特點？6-6油中氣體在線檢測、局部放電在線檢測和tan5檢測的干擾信號主要有哪些？特點是什么？如何消除各種干擾？7為什么說在線檢測技術(shù)是實施狀態(tài)維修的基礎(chǔ)？8對于在線檢測裝置，測量重復(fù)性和測量精度哪個更重要，為什么？6-1簡述什么是在線監(jiān)測，哪些設(shè)備需要實施在線監(jiān)測？在線監(jiān)測與離線試驗各有什么優(yōu)缺點？答：在線監(jiān)測是在電力設(shè)備運行的狀態(tài)下連續(xù)或周期性監(jiān)測絕緣的狀況。一些不能停止運行的重要電力設(shè)備需要實施在線監(jiān)測0離線試驗需要停電進行；監(jiān)測間隔周期較長，不能及時發(fā)現(xiàn)絕緣故障；停電后的設(shè)備狀態(tài)與運行時的設(shè)備狀態(tài)不相符，影響診斷的正確性，但是離線試驗投資較?。粰z測面寬；檢測設(shè)備相對簡單，使用方便；適合小型系統(tǒng)和設(shè)備，同時對設(shè)備的影響小。6-2變壓器絕緣故障有哪些類型，對應(yīng)的故障氣體特點是什么？答：變壓器絕緣故障主要分為三類：熱故障、電故障及其絕緣受潮，故障不同時，油中溶解的故障氣體成分不同，因此可以通過分析油中溶解氣體的成分來判斷變壓器存在的絕緣故障。1.過熱故障：當熱應(yīng)力只引起熱源處絕緣油分解時，所產(chǎn)生的特征氣體主要是CH4和C2H4，且C2H4所占比例隨著故障點溫度的升高而增加。當故障涉及固體材料時，則還會產(chǎn)生大量的CO和CO2。2.放電故障：放電故障是由于電應(yīng)力作用而造成絕緣裂化，按能量密度不同可以分成電弧放電、火花放電和局部放電等。(1)電弧放電：油中溶解的故障特征氣體主要是 C2H2、H2,其次是大量的C2H4、CH40(2)火花放電：油中溶解氣體的特征氣體以 C2H2、H2為主。3)局部放電：油中的氣體組分含量隨放電能量密度不同而異，一般總烴不高，主要成分是出，其次CH403.絕緣受潮：含有大量的H206-3按監(jiān)測對象分類，絕緣油中溶解故障氣體監(jiān)測裝置可分為哪幾類，各有什么優(yōu)缺點？答：變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測根據(jù)不同的原則可以分為不同的種類0以監(jiān)測對象分類可歸結(jié)為以下幾類：(1)測量可燃性氣體含量(TCG),包括H2、CO和各類氣體烴類含量的總和2)測量單種氣體濃度0分析與實踐都證明變壓器發(fā)生過熱或局部放電時，所產(chǎn)生的氣體多含有較多的H2，因此可以通過監(jiān)測H2的變化判斷變壓器是否存在故障。3)測量多種氣體組分的濃度06-4容性電氣設(shè)備tan5的監(jiān)測方法有哪些？各適用于哪些場合?答：監(jiān)測方法有：高壓電橋法、相位差法和全數(shù)字測量法。各監(jiān)測方法的適用場合分別如下：高壓電橋法：硬件間接測量；相位差法：硬件直接測量；全數(shù)字測量法：軟件計算。6-5按檢測器帶寬分類，局部放電在線監(jiān)測有哪些類型？各有什么特點？答：傳感器的積分方式有兩種，分別適用于寬帶型和窄帶型傳感器。（1）寬帶型傳感器：線圈兩端并接有一個積分電阻， 信號電壓u（t）和所監(jiān)測的電流ii（t）成線性關(guān)系。2）窄帶型傳感器：具有較好的抗干擾性能。6-6油中氣體在線監(jiān)測、局部放電在線監(jiān)測和 tan5監(jiān)測的干擾信號主要有哪些？特點是什么？如何消除各種干擾？答：1）油中氣體在線監(jiān)測的干擾信號2）局部放電在線監(jiān)測的干擾信號：線路或其它鄰近設(shè)備的電暈放電和內(nèi)部的局部放電；電力系統(tǒng)的載波通信和高頻保護信號對監(jiān)測的干擾；可控硅整流設(shè)備引起的干擾；4）4）無線電廣播的干擾；其他周期性干擾。消除的方法：（1）選擇合適的監(jiān)測頻帶；（2）差動平衡系統(tǒng)以及其它方法。3）tan5監(jiān)測的干擾信號而實施6-7為什么說在線監(jiān)測技術(shù)是實施狀態(tài)維修的基礎(chǔ)？而實施答：在線監(jiān)測技術(shù)比離線監(jiān)測技術(shù)的最大優(yōu)點在于能夠監(jiān)測裝置運行時的狀態(tài)，狀態(tài)維修也必須是裝置在運行過程中發(fā)生故障，有些裝置在離線狀態(tài)下無法檢測出它的故障，所以在線監(jiān)測能夠較為準確的決定是否進行維修。

6-8對于在線監(jiān)測裝置，測量重復(fù)性和測量精度哪個更重要，為什么?答：測量精度更為重要，對于在線監(jiān)測裝置，由于我們對于故障的診斷是以概率的方式來劃分，而且裝置實時運行時，各個時段的運行狀態(tài)并不一樣， 有可能因為微小的一個變化造成故障現(xiàn)象的出現(xiàn)，但是過后又迅速消失，所以測量重復(fù)性一是解決有些細微的變化但還保證繼電保護未達到故障的現(xiàn)象，防止誤動作；二是多次測量以確定達到故障時的概率值,裝置動作。保證繼電保護第七章輸電線路和繞組中的波過程7-1為什么需要用波動過程研究電力系統(tǒng)中過電壓?7-2試分析波阻抗的物理意義及其與電阻之不同點?7-1為什么需要用波動過程研究電力系統(tǒng)中過電壓?7-2試分析波阻抗的物理意義及其與電阻之不同點?7-3試分析直流電勢 E合閘于有限長導(dǎo)線(長度為I，波阻為Z)的情況，末端對地接有7-3電阻R(習題7-3圖)。假設(shè)直流電源內(nèi)阻為零。當R=Z時，分析末端與線路中間-的電壓波形;2R=^時，分析末端與線路中間丄的電壓波形；2⑶當R=0時，分析末端的電流波形和線路中間 -的電壓波形。2習題7-3圖習題7-3圖7-4母線上接有波阻抗分別為乙、Z2、Z3的三條出線，從Z1線路上傳來幅值為 E的無窮長直角電壓波。求出在線路Z3的無窮長直角電壓波。求出在線路Z3出現(xiàn)的折射波和在線路Z1上的反射波。5有一直角電壓波E沿被阻抗為Z=500。的線路傳播，線路末端接有對地電容 C=0.01即。畫出計算末端電壓的彼德遜等值電路，并計算線路末端電壓波形；選擇適當?shù)膮?shù)，把電容C等值為線段，用網(wǎng)格獨計算線路末端的電壓波形；畫出以上求得的電壓波形，并進行比較。6波在傳播中的衰減與畸變的主要原因？說明沖擊電暈對雷電波波形影響的原因？7當沖擊電壓作用于變壓器繞組時，在變壓器繞組內(nèi)將出現(xiàn)振蕩過程，試分析出現(xiàn)振蕩的根本原因，并由此分析沖擊電壓波形對振蕩的影響。7-8說明為什么需要限制旋轉(zhuǎn)電機的侵入波陡度。7-1為什么需要用波動過程研究電力系統(tǒng)中過電壓?答：實際電力系統(tǒng)采用三相交流或雙極直流輸電， 屬于多導(dǎo)線線路，而且沿線路的電場、磁場和損耗情況也不盡相同， 因此所謂均勻無損單導(dǎo)線線路實際上是不存在的。但為了揭示線路波過程的物理本質(zhì)和基本規(guī)律， 可暫時忽略線路的電阻和電導(dǎo)損耗,假定沿線線路參數(shù)處處相同，故首先研究均勻無損單導(dǎo)線中的波過程。7-2試分析波阻抗的物理意義及其與電阻之不同點?答：分布參數(shù)線路的波阻抗與集中參數(shù)電路的電阻雖然有相同的量綱,但物理意義上有著本質(zhì)的不同:(1)波阻抗表示向同一方向傳播的電壓波和電流波之間比值的大??；電磁被通過波阻抗為Z的無損線路時，其能量以電磁能的形式儲存于周圍介質(zhì)中.而不像通過電阻那樣被消耗掉。(2)為了區(qū)別不同方向的行波， Z的前面應(yīng)有正負號。(3)如果導(dǎo)線上有前行波，又有反行波，兩波相遇時，總電壓和總電流的比值不再等于波阻抗，即7-1為什么需要用波動過程研究電力系統(tǒng)中過電壓?答：實際電力系統(tǒng)采用三相交流或雙極直流輸電， 屬于多導(dǎo)線線路，而且沿線路的電場、磁場和損耗情況也不盡相同， 因此所謂均勻無損單導(dǎo)線線路實際上是不存在的。但為了揭示線路波過程的物理本質(zhì)和基本規(guī)律， 可暫時忽略線路的電阻和電導(dǎo)損耗,假定沿線線路參數(shù)處處相同，故首先研究均勻無損單導(dǎo)線中的波過程。7-2試分析波阻抗的物理意義及其與電阻之不同點?答：分布參數(shù)線路的波阻抗與集中參數(shù)電路的電阻雖然有相同的量綱,但物理意義上有著本質(zhì)的不同:(1)波阻抗表示向同一方向傳播的電壓波和電流波之間比值的大??；電磁被通過波阻抗為Z的無損線路時，其能量以電磁能的形式儲存于周圍介質(zhì)中.而不像通過電阻那樣被消耗掉。(2)為了區(qū)別不同方向的行波， Z的前面應(yīng)有正負號。(3)如果導(dǎo)線上有前行波，又有反行波，兩波相遇時，總電壓和總電流的比值不再等于波阻抗，即U=Uf+%=zUf7HZiif+ibUf—Ub(4)波阻抗的數(shù)值Z只與導(dǎo)線單位長度的電感Lo和電容Co有關(guān)，與線路長度無關(guān)。7-3試分析直流電勢E合閘于有限長導(dǎo)線(長度為I，波阻為Z)的情況，末端對地接有電阻R(如圖7-24所示)。假設(shè)直流電源內(nèi)阻為零。當R=Z時，分析末端與線路中間丄的電壓波形;2R=^時，分析末端與線路中間丄的電壓波形;2當R=0時，分析末端的電流波形和線路中間-的電壓波形。2解:(1)當R=Z時，沒有反射電壓波和反射電流波,即u/o。則末端與線路中間2的電壓相同，U2=U1=Ulb+uif=E，波形如下。**]r=EZ圖(1)末端接集中負載R=Z時的電壓波形ot=2,P=1，即末端電壓當Rot=2,P=1，即末端電壓=2E，波形如下。U2=U2f=2E，反射電壓圖(2)末端開路時的電壓波形(3)當R=0時，根據(jù)折射和反射系數(shù)計算公式( =2E，波形如下。U2=U2f=2E，反射電壓圖(2)末端開路時的電壓波形(3)當R=0時，根據(jù)折射和反射系數(shù)計算公式( 7-17)，ot=0,P=—1，即線路末端電壓U2=u2f=0,反射電壓U1b=-E，線路中間扌的電壓U1=Ub+U1=0。反射電流U1bi1b=一一Z的電流i2-E—=i1f。在反射波到達范圍內(nèi)，導(dǎo)線上各點電流為h=|仃+hb=2iif,末端-2EZ,-EIh二L_z 一卡―圖(3-1)末端接地時末端的電流波形-f||圖(3-2)末端接地時線路中間丄的電壓波形27-4母線上接有波阻抗分別為 Z1、Z2、Z3的三條出線，從Z1線路上傳來幅值為 E的無窮長直角電壓波。求出在線路 Z3出現(xiàn)的折射波和在線路Z1上的反射波。解：當無窮長直角波Ujf=E沿線路Zi達到母線后，在線路Zi上除Uif、iif外又會產(chǎn)生新的行波U生新的行波Uib、iib，因此線路上總的電壓和電流為設(shè)線路Ui=Uif+設(shè)線路Ui=Uif+Uib〕ii=iif+hbZ2為無限長，或在線路Z2上未產(chǎn)生反射波前，線路 Z2上只有前行波沒有反行波，則線路Z2波，則線路Z2上的電壓和電流為同理，線路Z3上的電壓和電流為U2=U2fU3=U3fIi同理，線路Z3上的電壓和電流為U2=U2fU3=U3fIi^—i3f然而母線上只能有一個電壓電流，因此其左右兩邊的電壓電流相等，即Ui=U2=U3，il勻2州3，因此有U2f=U3f=Uif+UibIi2f+i3f=iif中iibU2f將—=ZU2f將—=Zi，—=Z2，iif i2fU3fi3f3，皿=-Zi，iibUf-E代入上式得,線路Z3出現(xiàn)的折射波i3Z2i2=2Z2線路Z1出現(xiàn)的反射波"Z3i3Z2i2=2Z2線路Z1出現(xiàn)的反射波"Z3Z3(E~Ziiib)-ZiZ3+ZiZ^Z2Z3Us=i3Z32Z2Z3"ZiZ^ZiZ^Z2Z3乙Z3+ZiZ2-Z2Z3iib~EZi(ZiZ3+ZiZ2+Z2Z3)Uib一Ziiib7(43^)乙Z^ZiZ^Z2Z3E丄匚乙Z3+Z1Z2-Z2Z3 E 2(ZiZ3+ZiZ2)Il= 十E =E 2Z2Z3乙 乙(Z1Z3+Z1Z2+Z2Z3) 乙(Z1Z3+乙Z^Z22Z2Z3心-E(|Z^|Z^)=EziZ3+ZiZ2+Z2Z37-5有一直角電壓波E沿波阻抗為Z=5000的線路傳播，線路末端接有對地電容 C=0.01折。（1）畫出計算末端電壓的彼德遜等值電路，并計算線路末端電壓波形;⑵選擇適當?shù)膮?shù)，把電容C等值為線段，用網(wǎng)格圖計算線路末端的電壓波形;（3）畫出以上求得的電壓波形，并進行比較。解：（1）計算末端電壓的彼德遜等值電路如圖（ 4）,線路末端電壓為U2f二EZ+乙Z=500Q圖（4） 彼德遜等值電路略略7-6波在傳播中的衰減與畸變的主要原因？說明沖擊電暈對雷電波波形影響的原因?答：波的衰減和變形受到以下因素的影響:（1）線路電阻和絕緣電導(dǎo)的影響實際輸電線路并不滿足無變形條件（式7-28）,因此波在傳播過程中不僅會衰減，同時還會變形。此外由于集膚效應(yīng)，導(dǎo)線電阻隨著頻率的增加而增加。 任意波形的電磁波可以分

解成為不同頻率的分量，因為各種頻率下的電阻不同，波的衰減程度不同，所以也會引起波傳播過程中的變形。2）沖擊電暈的影響由于電暈要消耗能量，消耗能量的大小又與電壓的瞬時值有關(guān)，故將使行波發(fā)生衰減的同時伴隨有波形的畸變。沖擊電暈對雷電波波形影響的原因：雷電沖擊波的幅值很高，在導(dǎo)線上將產(chǎn)生強烈的沖擊電暈。研究表明，形成沖擊電暈所需的時間非常短，大約在正沖擊時只需 0.05血，在負沖擊時只需0.01血；而且與電壓陡度的關(guān)系非常小。由此可以認為，在不是非常陡峭的波頭范圍內(nèi)，沖擊電暈的發(fā)展主要只與電壓的瞬時值有關(guān)。但是不同的極性對沖擊電暈的發(fā)展有顯著的影響。當產(chǎn)生正極性沖擊電暈時，電子在電場作用下迅速移向?qū)Ь€，正空間電荷加強距離導(dǎo)線較遠處的電場強度，有利于電暈的進一步發(fā)展；電暈外觀是從導(dǎo)線向外引出數(shù)量較多較長的細絲。當產(chǎn)生負極性電暈時，正空間電荷的移動不大，它的存在減弱了距導(dǎo)線較遠處的電場強度．使電暈不易發(fā)展；電暈外觀上是較為完整的光圈。由于負極性電暈發(fā)展較弱，而雷電大部分是負極性的，所以在過電壓計算中常以負極性電暈作為計算的依據(jù)。7-7當沖擊電壓作用于變壓器繞組時，在變壓器繞組內(nèi)將出現(xiàn)振蕩過程，試分析出現(xiàn)振蕩的根本原因，并由此分析沖擊電壓波形對振蕩的影響。答：出現(xiàn)振蕩的根本原因：由于變壓器的穩(wěn)態(tài)電位分布與起始電位分布不同，因此從起始分布到穩(wěn)態(tài)分布，其間必有一個過渡過程。而且由于繞組電感和電容之間的能量轉(zhuǎn)換，使過渡過程具有振蕩性質(zhì)。沖擊電壓波形對振蕩的影響解成為不同頻率的分量，因為各種頻率下的電阻不同，波的衰減程度不同，所以也會引起波傳播過程中的變形。2）沖擊電暈的影響由于電暈要消耗能量，消耗能量的大小又與電壓的瞬時值有關(guān)，故將使行波發(fā)生衰減的同時伴隨有波形的畸變。沖擊電暈對雷電波波形影響的原因：雷電沖擊波的幅值很高，在導(dǎo)線上將產(chǎn)生強烈的沖擊電暈。研究表明，形成沖擊電暈所需的時間非常短，大約在正沖擊時只需 0.05血，在負沖擊時只需0.01血；而且與電壓陡度的關(guān)系非常小。由此可以認為，在不是非常陡峭的波頭范圍內(nèi)，沖擊電暈的發(fā)展主要只與電壓的瞬時值有關(guān)。但是不同的極性對沖擊電暈的發(fā)展有顯著的影響。當產(chǎn)生正極性沖擊電暈時，電子在電場作用下迅速移向?qū)Ь€，正空間電荷加強距離導(dǎo)線較遠處的電場強度，有利于電暈的進一步發(fā)展；電暈外觀是從導(dǎo)線向外引出數(shù)量較多較長的細絲。當產(chǎn)生負極性電暈時，正空間電荷的移動不大，它的存在減弱了距導(dǎo)線較遠處的電場強度．使電暈不易發(fā)展；電暈外觀上是較為完整的光圈。由于負極性電暈發(fā)展較弱，而雷電大部分是負極性的，所以在過電壓計算中常以負極性電暈作為計算的依據(jù)。7-7當沖擊電壓作用于變壓器繞組時，在變壓器繞組內(nèi)將出現(xiàn)振蕩過程，試分析出現(xiàn)振蕩的根本原因，并由此分析沖擊電壓波形對振蕩的影響。答：出現(xiàn)振蕩的根本原因：由于變壓器的穩(wěn)態(tài)電位分布與起始電位分布不同，因此從起始分布到穩(wěn)態(tài)分布，其間必有一個過渡過程。而且由于繞組電感和電容之間的能量轉(zhuǎn)換，使過渡過程具有振蕩性質(zhì)。沖擊電壓波形對振蕩的影響:變壓器繞組的振蕩過程，與作用在繞組上的沖擊電壓波形有關(guān)。波頭陡度愈大，振蕩愈劇烈；陡度愈小，由于電感分流的影響，起始分布與穩(wěn)態(tài)分布愈接近，振蕩就會愈緩和，因而繞組各點的對地電位和電位梯度的最大值也將降低。此外波尾也有影響，在短波作用下，振蕩過程尚未充分激發(fā)起來時，外加電壓已經(jīng)大大衰減，故使繞組各點的對地電位和電位梯度也較低。對電7-8說明為什么需要限制旋轉(zhuǎn)電機的侵入波陡度。對電答：在直接與電網(wǎng)架空線連接方式下，雷電產(chǎn)生的沖擊電壓直接從線路傳到電機，機的危害性很大，需采取限制侵入波陡度的保護措施，使得侵入電機的沖擊電壓的波頭較平

緩，匝間電容的作用也就相應(yīng)減弱。第八章雷電過電壓及防護8-1試述雷電放電的基本過程及各階段的特點。30kA、50kA30kA、50kA、88kA、lOOkA、150kA、200kA。8-3雷電過電壓是如何形成的?8-4某變電所配電構(gòu)架高 11m,寬10.5m，擬在構(gòu)架側(cè)旁裝設(shè)獨立避雷針進行保護，避雷針距構(gòu)架至少5m試計算避雷針最低高度。8-5設(shè)某變電所的四支等高避雷針，高度為 25m,布置在邊長為42m的正方形的四個頂點上，試繪出高度為11m的被保護設(shè)備，試求被保護物高度的最小保護寬度。8-6什么是避雷線的保護角？保護角對線路繞擊有何影響?8-7試分析排氣式避雷器與保護間隙的相同點與不同點。8-8試比較普通閥式避雷器與金屬氧化物避雷器的性能,說說金屬氧化物避雷器有哪些8-6什么是避雷線的保護角？保護角對線路繞擊有何影響?8-7試分析排氣式避雷器與保護間隙的相同點與不同點。8-8試比較普通閥式避雷器與金屬氧化物避雷器的性能,說說金屬氧化物避雷器有哪些優(yōu)點?8-9試述金屬氧化物避雷器的特性和各項參數(shù)的意義。8-9試述金屬氧化物避雷器的特性和各項參數(shù)的意義。8-10限制雷電過電壓破壞作用的基本措施是什么？這些防雷設(shè)備各起什么保護作用？8-11平原地區(qū)110kV單避雷線線路水泥桿塔如圖所示，絕緣子串由 6XX—7組成，長為1.2m,其正極性U50%^700kV，桿塔沖擊接地電阻R為7Q,導(dǎo)線和避雷線的直徑分別為21.5mm和7.8mm,15C時避雷線弧垂2.8m，下導(dǎo)線弧垂5.3m，其它數(shù)據(jù)標注在圖中，單位為m試求該線路的耐雷水平和雷擊跳閘率。

習題8-11圖8-12某平原地區(qū)550kV輸電線路檔距為400m導(dǎo)線水平布置，導(dǎo)線懸掛高度為28.15m,相間距離為12.5m,15C時弧垂12.5m。導(dǎo)線四分裂，半徑為 11.75mm,分裂距離0.45m（等值半徑為19.8cm）。兩根避雷線半徑5.3mm相距21.4m，其懸掛高度為37m15C時弧垂9.5m。桿塔電桿15.6卩H,沖擊接地電阻為10Q。線路采用28片XP-16絕緣子，串長4.48m,其正極性U50%為2.35MV,負極性U503為2.74MV,試求該線路的耐雷水平和雷擊跳閘率。而35kV及以下線8-13為什么而35kV及以下線路不采用?8-14輸電線路防雷有哪些基本措施。8-15變電所進線段保護的作用和要求是什么?8-16試述變電所進線段保護的標準接線中各元件的作用。8-14輸電線路防雷有哪些基本措施。8-15變電所進線段保護的作用和要求是什么?8-16試述變電所進線段保護的標準接線中各元件的作用。8-17某110kV變電所內(nèi)裝有FZ-110J型閥式避雷器，其安裝點到變壓器的電氣距離為8-1710m,試確定應(yīng)有的進線保護段長50m10m,試確定應(yīng)有的進線保護段長度。8-18試述旋轉(zhuǎn)電機絕緣的特點及直配電機的防雷保護措施。8-19說明直配電機防雷保護中電纜段的作用。8-20試述氣體絕緣變電所防雷保護的特點和措施。8-21什么是接地？接地有哪些類型？各有何用途?8-22什么是接地電阻，接觸電壓和跨步電壓?8-18試述旋轉(zhuǎn)電機絕緣的特點及直配電機的防雷保護措施。8-19說明直配電機防雷保護中電纜段的作用。8-20試述氣體絕緣變電所防雷保護的特點和措施。8-21什么是接地？接地有哪些類型？各有何用途?8-22什么是接地電阻，接觸電壓和跨步電壓?8-23試計算如圖8-44所示接地裝置的沖擊接地電阻。 已知垂直接地極是由6根直徑為1.8cm、長3m的圓管組成，土壤電阻率為200Q?m,雷電流為40A時沖擊系數(shù)為0.5,沖擊利用系數(shù)"i為0.7。8-238-24某220kV變電所，采用口型布置，變電所面積為 194.5mX201.5m,土壤電阻率為300Q?m試估算其接地網(wǎng)的工頻接地電阻。

8-1試述雷電放電的基本過程及各階段的特點。答：雷電放電的基本過程包括先導(dǎo)放電、主放電和余輝放電三個階段。先導(dǎo)放電階段一一開始產(chǎn)生的先導(dǎo)放電是跳躍式向前發(fā)展。先導(dǎo)放電常常表現(xiàn)為分枝狀，這些分枝狀的先導(dǎo)放電通常只有一條放電分支達到大地。整個先導(dǎo)放電時間約0.005~0.01s,相應(yīng)于先導(dǎo)放電階段的雷電流很小。(2)主放電階段一一主放電過程是逆著負先導(dǎo)的通道由下向上發(fā)展的。在主放電中,雷云與大地之間所聚集的大量電荷， 通過先導(dǎo)放電所開辟的狹小電離通道發(fā)生猛烈的電荷中和，放出巨大的光和熱。在主放電階段，雷擊點有巨大的電流流過，主放電的時間極短。余輝放電階段一一當主放電階段結(jié)束后，雷云中的剩余電荷將繼續(xù)沿主放電通道下移，使通道連續(xù)維持著一定余輝。 余輝放電電流僅數(shù)百安， 但持續(xù)的時間可達0.03~0.05s。30kA、50kA30kA、50kA、88kA、lOOkA、150kA、200kA。I答：根據(jù)式(8-4)，P=10面。其中，P為雷電流幅值超過I的概率，I為雷電流幅值。則雷電流幅值為30kA、50kA、88kA、100kA、150kA、200kA時，對應(yīng)的概率分別為45.61%、27.03%、10.00%、7.31%、1.97%、0.53%27.03%、8-3雷電過電壓是如何形成的?答:雷電過電壓的形成包括以下幾種情況。8-3雷電過電壓是如何形成的?答:雷電過電壓的形成包括以下幾種情況。(1)直擊雷過電壓a.雷直擊于地面上接地良好的物體(圖8-3)時，流過雷擊點A的電流即為雷電流i。采用電流源彼德遜等值電路，則雷電流沿雷道波阻抗Z。下來的雷電入射波的幅值 10=1/2，A點的電壓幅值UA=IRi。b.雷直擊于輸電線路的導(dǎo)線(圖 8-4)時，電流波向線路的兩側(cè)流動，如果電流電壓均以幅值表示，則■_2U0IZ0」Z_丄ZZ0+—Z0+—22導(dǎo)線被擊點A的過電壓幅值為ZZ0Z

2Z0+Z(2)感應(yīng)雷過電壓雷云對地放電過程中，放電通道周圍空間電磁場急劇變化， 會在附近線路的導(dǎo)線上產(chǎn)生8-5(a)8-5(a)所示,這些電荷對導(dǎo)線產(chǎn)生靜電感應(yīng),在負先導(dǎo)附近的導(dǎo)線上積累了異號的正束縛電荷,而導(dǎo)線上的負電荷則被排斥到導(dǎo)線的遠端。因為先導(dǎo)放電的速度很慢，所以導(dǎo)線上電荷的運動也很慢,由此引起的導(dǎo)線中的電流很小,同時由于導(dǎo)線對地泄漏電導(dǎo)的存在， 導(dǎo)線電位將與遠離雷云處的導(dǎo)線電位相同。當先導(dǎo)到達附近地面時，主放電開始，先導(dǎo)通道中的電荷被中和， 與之相應(yīng)的導(dǎo)線上的束縛電荷得到解放，以波的形式向?qū)Ь€兩側(cè)運動，如圖8-5(b)所示。電這些電荷對導(dǎo)線產(chǎn)生靜電感應(yīng),在負先導(dǎo)附近的導(dǎo)線上積累了異號的正束縛電荷,而導(dǎo)線上的負電荷則被排斥到導(dǎo)線的遠端。因為先導(dǎo)放電的速度很慢，所以導(dǎo)線上電荷的運動也很慢,由此引起的導(dǎo)線中的電流很小,同時由于導(dǎo)線對地泄漏電導(dǎo)的存在， 導(dǎo)線電位將與遠離雷云處的導(dǎo)線電位相同。當先導(dǎo)到達附近地面時，主放電開始，先導(dǎo)通道中的電荷被中和， 與之相應(yīng)的導(dǎo)線上的束縛電荷得到解放，以波的形式向?qū)Ь€兩側(cè)運動，如圖8-5(b)所示。電荷流動形成的電流i乘以導(dǎo)線的波阻抗Z即為兩側(cè)流動的靜電感應(yīng)過電壓波 U=iZ。8-4某變電所配電構(gòu)架高 11m,寬10.5m，擬在構(gòu)架側(cè)旁裝設(shè)獨立避雷針進行保護，避雷針距構(gòu)架至少5m試計算避雷針最低高度。解：由題意可知， .=10.5+5=15.5m，h^11m分別令P分別令P=1，P=5.5/血，列出以下式子代入數(shù)值解得Ir代入數(shù)值解得Irx=(h-hx)=(1.5h-2hx)5.5/Th所以避雷針的最低高度為26.5所以避雷針的最低高度為26.5米。8-5設(shè)某變電所的四支等高避雷針，高度為 25m,布置在邊長為42m的正方形的四個頂點上，試繪出高度為11m的被保護設(shè)備，試求被保護物高度的最小保護寬度。解:8-6什么是避雷線的保護角？保護角對線路繞擊有何影響?答:避雷線的保護角指避雷線和外側(cè)導(dǎo)線的連線與避雷線的垂線之間的夾角,用來表示

8-6什么是避雷線的保護角？保護角對線路繞擊有何影響?答:避雷線的保護角指避雷線和外側(cè)導(dǎo)線的連線與避雷線的垂線之間的夾角,用來表示避雷線對導(dǎo)線的保護程度。保護角愈小，避雷線就愈可靠地保護導(dǎo)線免遭雷擊。8-7試分析排氣式避雷器與保護間隙的相同點與不同點。答:^雷器類型比較異同保護間隙排氣式避雷器相同點a） 當雷電波侵入時，間隙先擊穿，雷電流經(jīng)間隙泄入大地，從而保護了電氣設(shè)備；b） 過電壓消失后，保護間隙中仍有工頻續(xù)流流過，且切斷電流有限；C）伏秒特性曲線較陡，放電分散性大，與被保護設(shè)備的絕緣配合不理想，并且動作后會形成截波，對變壓器縱絕緣不利。不同點結(jié)構(gòu)簡單復(fù)雜熄弧能力低高輔助設(shè)備當間隙不能自行熄弧時，將引起斷路器跳閘。為減少線路停電事故，應(yīng)加裝自動重合閘裝置。排氣式避雷器動作多次后，管壁將變薄，故應(yīng)裝設(shè)簡單可靠的動作指示器。應(yīng)用范圍除有效接地系統(tǒng)和低電阻接地系統(tǒng)外的低壓配電系統(tǒng)；排氣式避雷器的滅弧能力不能符合要求的場合線路保護和發(fā)、變電所的進線段保護8-8試比較普通閥式避雷器與金屬氧化鋅避雷器的性能， 說說金屬氧化鋅避雷器有哪些優(yōu)點？答：由于氧化鋅閥片優(yōu)異的非線性伏安特性，使金屬氧化鋅避雷器（ MOA）與普通閥式避雷器相比具有以下優(yōu)點： （1）保護性能好；（2）無續(xù)流；（3）通流容量大；（4）運行

安全可靠。8-9試述金屬氧化鋅避雷器的特性和各項參數(shù)的意義。答：金屬氧化物避雷器電氣特性的基本技術(shù)指標:額定電壓一一避雷器兩端允許施加的最大工頻電壓有效值，與熱負載有關(guān)，是決定避雷器各種特性的基準參數(shù)。最大持續(xù)運行電壓一一允許持續(xù)加在避雷器兩端的最大工頻電壓有效值，決定了避雷器長期工作的老化性能。(3)參考電壓一一避雷器通過 (3)參考電壓一一避雷器通過 ImA工頻電流阻性分量峰值或者 ImA直流電流時，其兩端之間的工頻電壓峰值或直流電壓，通常用U1mA端之間的工頻電壓峰值或直流電壓，通常用U1mA表示。從該電壓開始，電流將隨電壓的升高而迅速增大，并起限制過電壓作用。因此又稱起始動作電壓，也稱轉(zhuǎn)折電壓或拐點電壓升高而迅速增大，并起限制過電壓作用。因此又稱起始動作電壓，也稱轉(zhuǎn)折電壓或拐點電壓殘壓一一放電電流通過避雷器時兩端出現(xiàn)的電壓峰值。包括三種放電電流波形下的殘壓，避雷器的保護水平是三者殘壓的組合。(5)通流容量一一表示閥片耐受通過電流的能力。(6)壓比一一MOA通過波形為8/204s的標稱沖擊放電電流時的殘壓與其參考電壓之比。壓比越小，表示非線性越好，通過沖擊放電電流時的殘壓越低， 避雷器的保護性能越好。(7)荷電率一一MOA的最大持續(xù)運行電壓峰值與直流參考電壓的比值。荷電率愈高,說明避雷器穩(wěn)定性能愈好，耐老化，能在靠近“轉(zhuǎn)折點”長期工作。(8)保護比一一標稱放電電流下的殘壓與最大持續(xù)運行電壓峰值的比值或壓比與荷電率之比。保護比越小，MOA的保護性能越好。8-10限制雷電過電壓破壞作用的基本措施是什么？這些防雷設(shè)備各起什么保護作用？答：限制雷電的破壞性，基本措施就是加裝避雷針、避雷線、避雷器、防雷接地、電抗線圈、電容器組、消弧線圈、自動重合閘等防雷保護裝置。避雷針、避雷線用于防止直擊雷過電壓，避雷器用于防止沿輸電線路侵入變電所的感應(yīng)雷過電壓。下面主要介紹避雷針、避雷線和避雷器的保護原理及其保護范圍。8-11平原地區(qū)110kV單避雷線線路水泥桿塔如圖所示，絕緣子串由 6XX—7組成，長為1.2m,其正極性U50%為700kV，桿塔沖擊接地電阻 Ri為7Q,導(dǎo)線和避雷線的直徑分別為21.5mm和7.8mm15C時避雷線弧垂2.8m，下導(dǎo)線弧垂5.3m，其它數(shù)據(jù)標注在圖中，單位為m試求該線路的耐雷水平和雷擊跳閘率。解：略8-12某平原地區(qū)550kV輸電線路檔距為400m導(dǎo)線水平布置，導(dǎo)線懸掛高度為28.15m,相間距離為12.5m,15C時弧垂12.5m。導(dǎo)線四分裂，半徑為 11.75mm,分裂距離0.45m（等值半徑為19.8cm）。兩根避雷線半徑5.3mm,相距21.4m，其懸掛高度為37m15C時弧垂9.5m。桿塔電桿15.6卩H,沖擊接地電阻為10Q。線路采用28片XP-16絕緣子，串長4.48m,其正極性U50%為2.35MV,負極性U503為2.74MV,試求該線路的耐雷水平和雷擊跳閘率。解：略8-13為什么110kV及以上線路一般采用全線架設(shè)避雷線的保護措施,而35kV及以下線路不采用？答：輸電線路的防雷，應(yīng)根據(jù)線路的電壓等級、負荷性質(zhì)和系統(tǒng)運行方式，并結(jié)合當?shù)氐貐^(qū)雷電活動的強弱、地形地貌特點及土壤電阻率高低等情況，通過技術(shù)經(jīng)濟比較，采用合理的防雷方式。因此，35kV線路不宜全線架設(shè)避雷線，110kV及以上線路應(yīng)全線架設(shè)避雷線。8-14輸電線路防雷有哪些基本措施。答：（1）架設(shè)避雷線；（2）降低桿塔接地電阻；（3）架設(shè)耦合地線；（4）采用不平衡絕緣方式；（5）采用中性點非有效接地方式；（6）裝設(shè)避雷器；（7）加強絕緣；（8）裝設(shè)自動重合閘。8-15變電所進線段保護的作用和要求是什么？答：變電所進線段保護的作用在于限制流經(jīng)避雷器的雷電流幅值和侵入波的陡度。針對不同電壓等級的輸電線路，具體要求如下：a）未沿全線架設(shè)避雷線的 35kV?110kV架空送電線路，應(yīng)在變電所 1km?2km的進線段架設(shè)避雷線作為進線段保護，要求保護段上的避雷線保護角宜不超過20°，最大不應(yīng)超過30°；b）110kV及以上有避雷線架空送電線路，把2km范圍內(nèi)進線作為進線保護段，要求加強防護，如減小避雷線的保護角 a及降低桿塔的接地電阻 Ri。要求進線保護段范圍內(nèi)的桿塔耐雷水平，達到表8-7的最大值，以使避雷器電流幅值不超過 5kA（在330?500kV級為10kA），而且必須保證來波陡度a不超過一定的允許值。8-16試述變電所進線段保護的標準接線中各元件的作用。答：在圖8-32所示的標準進線段保護方式中，安裝了排氣式避雷器FE。在雷季，線路斷路器、隔離開關(guān)可能經(jīng)常開斷而線路側(cè)又帶有工頻電壓(熱備用狀態(tài))，沿線襲來的雷電波(其幅值為U50%)在此處碰到了開路的末端，于是電壓可上升到 2U50%，這時可能使開路的斷路器和隔離開關(guān)對地放電， 引起工頻短路,將斷路器或隔離開關(guān)的絕緣支座燒毀，為此在靠近隔離開關(guān)或斷路器處裝設(shè)一組排氣式避雷器FE。oo圖8-3235kV?110kV變電所的進線保護接線8-17某110kV變電所內(nèi)裝有FZ-11OJ型閥式避雷器，其安裝點到變壓器的電氣距離為50m運行中經(jīng)常有兩路出線，其導(dǎo)線的平均對地高度為10m,試確定應(yīng)有的進線保護段長度。解：略8-18試述旋轉(zhuǎn)電機絕緣的特點及直配電機的防雷保護措施。答：旋轉(zhuǎn)電機絕緣的特點:(1)在相同電壓等級的電氣設(shè)備中，旋轉(zhuǎn)電機的絕緣水平最低;(2)電機在運行中受到發(fā)熱、機械振動、臭氧、潮濕等因素的作用使絕緣容易老化。特別在槽口部分，電場極不均勻，在過電壓作用下容易受傷;(3) 保護旋轉(zhuǎn)電機用的磁吹避雷器(FCD型)的保護性能與電機絕緣水平的配合裕度很小;ail(4) 由于電機繞組的匝間電容要使該電壓低于電機繞組的匝間耐壓，K很小，所以當沖擊波作用時，匝間所受電壓為

必須把來波陡度a限制得很低，試驗結(jié)果表明,為了保護匝間絕緣必須將侵入波陡度限制在5kV/ys以下;電機繞組中性點一般是不接地的，三相進波時在直角波頭情況下，中性點電壓試驗證明，侵入波陡度降低時,可達進波電壓的兩倍，因此必須對中性點采取保護措施。試驗證明，侵入波陡度降低時,性點過電壓也隨之減小，當侵入波陡度降至 2kV/us以下時，中性點過電壓不超過進波的過

電壓。直配電機的防雷保護措施:(1)發(fā)電機出線母線上裝一組 MOA或FCD型避雷器，以限制侵入波幅值，取其 3kA下的殘壓與電機的絕緣水平相配合，保護電機主絕緣。采用進線段保護，一般采用電纜段與排氣式避雷器配合的典型進線段保護，它們聯(lián)合作用以限制流經(jīng)避雷器中的雷電流幅值使之小于3kA聯(lián)合作用以限制流經(jīng)避雷器中的雷電流幅值使之小于3kA。在發(fā)電機母線上裝設(shè)一組并聯(lián)電容器，包括電纜段電容在內(nèi)一般每相電容應(yīng)為0.25~0.5折，可以限制雷電侵入波的陡度 a使之小于2kV/同時可以降低感應(yīng)雷過電壓使之低于電機沖擊耐壓強度，保護電機匝間絕緣和中性點絕緣。發(fā)電機中性點有引出線時，中性點應(yīng)加裝避雷器保護，如電機繞組中性點并未引出，則每相母線并聯(lián)電容應(yīng)增至1.5~2.0出，則每相母線并聯(lián)電容應(yīng)增至1.5~2.0獷。8-19說明直配電機防雷保護中電纜段的作用。答：有電纜段的直配電機保護接線如圖 8-37(a)所示，雷直擊于電纜首端的架空線路,排氣式避雷器FE2動作，電纜芯線與外皮經(jīng) FE2短接在一起，雷電流流過 FE2和接地電阻R1所形成的電壓iR1同時作用在芯線和外皮上，沿著外皮將有電流 i2流向電機側(cè)，于是在電纜外皮本身的電感L2上出現(xiàn)壓降L2匹，此壓降是由環(huán)繞外皮的磁力線變化所造成的,

dt這些磁力線也必然全部環(huán)繞芯線，在芯線上同時感應(yīng)出一個大小等于12並的反電動勢來,這些磁力線也必然全部環(huán)繞芯線，在芯線上同時感應(yīng)出一個大小等于dt它將阻止雷電流從電纜首端A點沿芯線向電機流動，也即限制了流經(jīng)避雷器 F的雷電流。8-20試述氣體絕緣變電所防雷保護的特點和措施。答：氣體絕緣變電所(GIS)防雷保護有以下特點:(1)GIS絕緣具有比較平坦的伏秒特性。絕緣水平主要決定于雷電沖擊水平，需采用性能優(yōu)異的金屬氧化物避雷器加以保護。(2)GIS變電所的波阻抗一般在 60~100Q,約為架空線路的1/5,雷電侵入波從架空線路傳入GIS，折射系數(shù)較小，折射電壓也就較小，對 GIS的雷電侵入波保護有利。GIS變電所結(jié)構(gòu)緊湊，各電氣設(shè)備之間的距離較小，避雷器離被保護設(shè)備較近,因此可使雷電過電壓限制在更低的水平。GIS絕緣中完全不允許產(chǎn)生電暈，因為一旦產(chǎn)生電暈，絕緣會立即發(fā)生擊穿，這

樣將會導(dǎo)致整個GIS變電所絕緣的破壞。因此，要求GIS過電壓保護有較高的可靠性，并且在設(shè)備的絕緣配合上要留有足夠的裕度。5)由于GIS變電所的封閉性，所以電氣設(shè)備不會因受大氣污穢、降水等的影響而降低絕緣強度。但需指出，對SF6氣體的潔凈程度和所含水分卻要求極嚴，同時對導(dǎo)體和內(nèi)壁的光潔度也要求極高，否則絕緣強度將大幅度下降。氣體絕緣變電所(GIS)的防雷措施有以下幾點:1)66kV及以上進線無電纜段的 GIS變電所66kV及以上進線無電纜段的 GIS變電所,(FMO1)，其接地端應(yīng)與管道在GIS管道與架空線路連接處應(yīng)裝設(shè)無間隙金屬氧化物避雷器(FMO1)，其接地端應(yīng)與管道2).66kV及以上進線有電纜段的GIS變電所66kV及以上進線有電纜段的GIS變電所，在電纜與架空線路的連接處應(yīng)裝設(shè)金屬氧化物避雷器(FMO1)在電纜與架空線路的連接處應(yīng)裝設(shè)金屬氧化物避雷器(FMO1)，其接地端應(yīng)與電纜的金屬外(FC)接地，如圖8-41(b)所示。(FC)接地，如圖8-41(b)所示。經(jīng)接地線連接至接地極。埋入地中并直接與大地接觸的金屬導(dǎo)體稱為接地極，電氣裝置、設(shè)施的接地端子與接地極連皮連接。對三芯電纜，末端的金屬外皮應(yīng)與 GIS管道金屬外殼連接接地，如圖 8-41(a)所示。對單芯電纜，末端的金屬護層應(yīng)經(jīng)金屬氧化物電纜護層保護器8-21什么是接地？接地有哪些類型？各有何用途？答：接地——指將電力系統(tǒng)中電氣裝置和設(shè)施的某些導(dǎo)電部分，接用的金屬導(dǎo)電部分稱為接地線。接地按用途可分為:1)工作接地——為運行需要所設(shè)的接地，如中性點直接接地、中性點經(jīng)消弧線圈、電阻接地；2)保護接地——電氣裝置的金屬外殼、配電裝置的構(gòu)架和線路桿塔等，由于絕緣損壞有可能帶電，為防止其危及人身和設(shè)備的安全而設(shè)的接地；3)防雷接地——為雷電保護裝置(避雷針、避雷線和避雷器等)向大地泄放雷電流而設(shè)的接地；4)靜電接地——為防止靜電對易燃油、天然氣貯罐、氫氣貯罐和管道等的危險作用而設(shè)的接地。8-22什么是接地電阻，接觸電壓和跨步電壓？答：接地裝置對地電位U與通過接地極流入地中電流 i的比值稱為接地電阻。

人在地面上離設(shè)備水平距離為0.8m處于設(shè)備外殼、架構(gòu)或墻壁離地面的垂直距離 1.8m處兩點間的電位差，稱為接觸電位差,即接觸電壓Ut。當人在分布電位區(qū)域內(nèi)跨開一步,兩腳間（水平距離0.8m）的電位差，稱為跨步電位差，即跨步電壓Us。8-23試計算如圖8-44所示接地裝置的沖擊接地電阻。已知垂直接地極是由6根直徑為1.8cm、長3m的圓管組成，土壤電阻率為 20g”m，雷電流為人在地面上離設(shè)備水平距離為0.8m處于設(shè)備外殼、架構(gòu)或墻壁離地面的垂直距離 1.8m處兩點間的電位差，稱為接觸電位差,即接觸電壓Ut。當人在分布電位區(qū)域內(nèi)跨開一步,兩腳間（水平距離0.8m）的電位差，稱為跨步電位差，即跨步電壓Us。8-23試計算如圖8-44所示接地裝置的沖擊接地電阻。已知垂直接地極是由6根直徑為1.8cm、長3m的圓管組成，土壤電阻率為 20g”m，雷電流為40A時沖擊系數(shù)a為0.5,沖擊利用系數(shù)3為0.7。解：查表8-19可得，對于長度為 3m左右的垂直接地極，其工頻接地電阻為R^0.3P=0.3咒200=600單根垂直接地極的沖擊接地電阻為:R=aRe=0.5X60=300由6根等長水平放射形接地極組成的接地裝置，其沖擊接地裝置可按下式計算R手卜即存7.1*8-24某220kV變電所，采用n型布置，變電所面積為 194.5mX201.5m，土壤電阻率為30g-m，試估算其接地網(wǎng)的工頻接地電阻。解:查表8-19，對于復(fù)合接地網(wǎng)，其工頻接地電阻的簡易計算式如下:P …R止0.5十=0.5「 =0.76。VS 7194.^201.5300第9章操作過電壓與絕緣配合9-1試用集中參數(shù)等值電路來分析切空載線路過電壓。9-2空載線路合閘過電壓產(chǎn)生的原因和影響因素是什么?9-3某220kV線路全長500km,電源阻抗XS=115Q,線路參數(shù)為L0=1.0mH/km,9-300=0.015卩F/km，設(shè)電源的電勢為E=1.0p.u.,求線路空載時首末端的電壓。