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高压电

发布时间:2013-12-27 11:38:03  

填空题

1.电离的形式有 热电离 、 光电离 、 碰撞电离 及 表面电离 。

2.汤逊放电理电离因素为电子崩和阴极上的r过程流注放电电离为光电离,强调二次电子崩 的作用。

3. 金属残压是指 放电电流通过避雷器的时,其两端之间的 电压峰值 。

4.影响液体电介质击穿电压的因素有 电场均匀程度、液体压力、温度、电压作用时间

5.累暴日雷暴的天数。6.电压直角波经过串联电容后,波形将发生变化,变成指数波。

7.电气设备绝缘试验可分为两大类:耐压试验 和 检查性试验 。

8.电介质的极化强弱介电常数 的大小。介质分子极性强弱,受到 温度 、 外加电场频率 等因素的影响。)

9.国家标准中的标准雷电冲击电压波形参数为__T1?1.2(1?30%)?s,T2?50(1?20%)?s___.

根据导电的介质不同,电介质的电导可分为( 离子电导 )和( 电子 )。

12.电介质的极化通常有(电子式)、(离子式)、(偶极子式)、(夹层)等几种基本形式。

13.固体介质的击穿分为( 热击穿 )、(电击穿)、( 老化击穿 )三种不同形式。

14.根据输电线路发生的雷击过电压的形成过程,可将其分为(感应雷过电压)和(直击雷过电压)两种。

15.避雷器的类型主要有( 保护间隙 )、( 管式避雷器)、( 阀型避雷器 )等。

16.衡量输电技术指标(耐雷水平 )和( 雷击跳闸律)。

18.电力系统中最基本的防雷保护装置有( 避雷针 )、( 避雷线 )、( 避雷器)和( 接地装置 )。

变电站进线保护段的作用是 限制流经避雷器的雷电流和限制入侵波的陡度 。

19.局部放电的在线检测分为 电测法 和 非电测法 两大类。

20.电介质的电气特性主要表现为它们在电场作用下的 介电性能 、 导电性能 和 电气强度 。

21. 常用的避雷器类型有: 保护间隙、管型避雷器(排气式避雷器)、阀式避雷器和金属氧化物避雷器 。

22.绝缘缺陷可分为两大类: 集中性缺陷 和 分散性缺陷 。

25. 输电线路防雷性能的优劣,工程上主要用 耐雷水平 和 雷击跳闸率 两个指标来衡量。

三、名词解释

1.雷击跳闸率:是指在雷暴日数Td=40的情况下、100km的线路每年因雷击而引起的跳闸次数,其单位为“次/(100km·40雷暴日)

2.爬电比距:电力设备外绝缘的爬电距离与设备最高工作电压有效值之比;

3.直击雷过电压:指雷直接击中地线或绕击到导线上,雷电流在接地电阻上或导线的阻抗上的电压降叫直击雷过电压

4、自持放电非自持放电 答:必须借助外力因素才能维持的放电称为非自持放电不需其他任何加外电离因素而仅由电场的作用就能自行维持的放电称为自持放电。

5、介质损失角正切答电流与电压的夹角是功率因数角,令功率因数角的余角为δ,显然是中的有功分量,其越大,说明介质损耗越大,因此δ角的大小可以反映介质损耗的大小。于是把δ角定义为介质损耗角。

6、吸收比极化指数 答:加压60秒的绝缘电阻与加压15秒的绝缘电阻的比值为吸收比。 加压10分钟的绝缘电阻与加压1分钟的绝缘电阻的比值为极化指数。

7、反击和绕击 答:雷击线路杆塔顶部时,由于塔顶电位与导线电位相差很大,可能引起绝缘子串的闪络,即发生反击。雷电绕过避雷线击于导线,直接在导线上引起过电压,称为绕击。

8、保护角 答:保护角是指避雷线与所保护的外侧导线之间的连线与经过避雷线的铅垂线之间的夹角。

9.β系数:一个正离子沿着电场方向行经1cm长度,平均发生的碰撞电离次数;

10.自持放电: 取消了外射线的作用,也能靠外施电压自行维持下去的放电。

11、流注:二次电子崩头部的电子与初崩的正空间电荷汇成充满正负带电粒子的混合通道,这个正电荷多余负电荷的混合通道称为流注。

12、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

13、击杆率:雷击杆塔次数与雷击线路总次数之比

14、阀式避雷器的残压:指波形伟8/20us的一定幅值的冲击电流通过避雷器时,在阀片上产生的电压峰值。

15、工频续流:避雷器放电时,强大的冲击电流泄入大地,大电流过后,工频电流将沿原冲击电流的通道继续流过,

此电流称为工频续流 。

四. 简答题

1:棒-板间隙中棒为正极性时电压比负极性时略高?

(1)当棒具有正极性时,间隙中出现的电子向棒运动,进入强电场区,开始引起电离现象而形成电子崩。随着电压的逐渐上升,到放电达到自持、爆发电晕之前,在间隙中形成相当多的电子崩。当电子崩达到棒极后,其中的电子就进入棒极,而正离子仍留在空间,相对来说缓慢地向板极移动。于是在棒极附近,积聚起正空间电荷,从而减少了紧贴棒极附近的电场,而略为加强了外部空间的电场。这样,棒极附近的电场被削弱,难以造成流柱,这就使得自持放电也即电晕放电难以形成。(3分)(2)当棒具有负极性时,阴极表面形成的电子立即进入强电场区,造成电子崩。当电子崩中的电子离开强电场区后,电子就不再能引起电离,而以越来越慢的速度向阳极运动。一部份电子直接消失于阳极,其余的可为氧原子所吸附形成负离子。电子崩中的正离子逐渐向棒极运动而消失于棒极,但由于其运动速度较慢,所以在棒极附近总是存在着正空间电荷。结果在棒极附近出现了比较集中的正空间电荷,而在其后则是非常分散的负空间电荷。负空间电荷由于浓度小,对外电场的影响不大,而正空间电荷将使电场畸变。棒极附近的电场得到增强,因而自持放电条件易于得到满足、易于转入流柱而形成电晕放电。(3分)

2:沿面闪络电压比纯空气间隙的击穿电压要低?

均匀电场中插入固体介质后仍能保持界面与电力线平行,看起来似乎固体介质的插入完全不影响原来的电场分布。其实不然,此时的沿面闪络电压已比纯空气间隙的击穿电压低得多,这说明原先的均匀电场发生了畸变,原因为:①固体介质与电极吻合不紧密,存在气隙。由于空气的ε气比固体介质的ε固低,气隙中场强比平均场强大得多,气体中首先发生局部放电。放电发生的带电质点,到达固体介质表面使原均匀电场畸变,变成不均匀电场,降低了沿面闪络电压。②固体介质表面吸潮而形成水膜。水具有离子电导,离子在电场中受电场力作用而沿介质表面移动,在电极附近积聚起电荷,使介质表面电压不均匀,电极附近场强增强。③介质表面电阻分布不均匀,表面粗造,有毛剌或损伤,都会引起介质表面分布不均匀,使闪络电压降低。

3:波阻抗与集中参数电阻本质上有什么不同?

波阻抗表示同一方向的电压波与电流波的比值,电磁波通过波阻抗为Z的导线时,能量以电能、磁能的方式储存在周围介质中,而不是被消耗掉。(2)若导线上前行波与反行波同时存在时,则导线上总电压与总电流的比值不再等于波阻抗;(3)波阻抗Z的数值只取决于导线单位长度的电感和电容,与线路长度无关;(4)为了区别不同方向的流动波,波阻抗有正、负号。

4:汤逊观点和流注理论观点以及它们的适用范围。

汤逊理论只适用于pd值较小的范围,流注理论只适用于pd值较大的范围,两者的过渡值为pd≈26.66kPacm。汤

逊理论的基本观点是:电子的碰撞电离是气体放电时电流倍增的主要过程,而阴极表面的电子发射是维持放电的重要条件。流注理论观点:①以汤逊理论的碰撞电离为基础,强调空间电荷对电场的畸变作用,着重于用气体空间的光电离来解释气体放电通道的发展过程。②放电以起始到击穿并非碰撞电离连续量变的过程,当初始电子崩中离子数达到108以上时,要引起空间光电离这样一个质的变化,此时由光子造成的二次崩向主崩汇合而形成流注。③流注一旦形成,放电就转入自持。

5:输电线路耐雷水平是如何定义的?工程上采用什么措施来提高其耐雷水平?

答:输电线路耐雷水平是指雷击线路时线路绝缘子不发生闪络的最大雷电流幅值。工程上采用以下措施提高耐雷水平:架设避雷线、降低杆塔接地电阻、架设耦合地线、采用不平衡绝缘的方式、自动重合闸、采用消弧线圈接地方式、架设线路避雷器、加强绝缘等。6输电线路雷击跳闸率n?Ngp1??N?p?p2?,乘积的物理意义。 答:N—每百公里线路每年的落雷次数;η—建弧率; g—击杆率;

ρα—绕击率; p1—雷电流幅值超过雷击杆塔时耐雷水平的概率; p2—雷电流幅值超过雷击导线时耐雷水平的概率;

7、固体电介质的电击穿和热击穿有什么区别?

答:固体电介质的电击穿过程与气体放电中的汤逊理论及液体的电击穿理论相似,是以考虑在固体电介质中发生碰撞电离为基础的,不考虑由边缘效应、介质劣化等原因引起的击穿。电击穿的特点是:电压作用时间短,击穿电压高,击穿电压与环境温度无关,与电场均匀程度有密切关系,与电压作用时间关系很小。

电介质的热击穿是由介质内部的热不平衡过程所造成的。热击穿的特点是:击穿电压随环境温度的升高按指数规律

降低;击穿电压与散热条件有关,如介质厚度大,则散热困难,因此击穿电压并不随介质厚度成正比增加;当电压频率增大时,击穿电压将下降;击穿电压与电压作用时间有关。

8、在测试电气设备的介质损失角正切值时什么时候用正接线,用反接线;正接线和反接线各有什么特点?

答:使用西林电桥的正接线时,高压西林电桥的高压桥臂的阻抗比对应的低压臂阻抗大得多,所以电桥上施加的电压绝大部分都降落在高压桥臂上,只要把试品和标准电容器放在高压保护区,用屏蔽线从其低压端连接到低压桥臂上,则在低压桥臂上调节R3和C4就很安全,而且测量准确度较高。但这种方法要求被试品高低压端均对地 绝缘。 使用反接线时,即将R3和C4接在高压端,由于R3和C4处于高电位。桥体位于高压侧,抗干扰能力和准确度都不如正接线。现场试验通常采用反接线试验方法。

9、局部放电产生的?电力中常用什么方法进行测量,

答:杂质存在导致电场分布不均匀,电压U达到一定值时,会首先在气泡或杂质中产生放电,既局部放电。 局部放电的检测方法:①直接用局部放电检测仪进行测量,用专用的无晕电源设备。②油色谱分析:主要是检测绝缘油中乙炔气体的含量。

6、测试电容量较大的被试品的绝缘如何防止被试品反放电烧坏兆欧表?为什么要对被试品充分放电?

答:测试电容量较大的被试品的绝缘电阻时一定要在停止摇动兆欧表之前,先解开被试品的接线。电容量较大的被试品在测完接地电阻时,根据电容充放电的原理,往往会带上大量的电荷,所以必须对其充分放电。

7、测量电气介损tgδ发现什么缺陷?在测试时要注意

答:能发现的缺陷:(1)绝缘体受潮,绝缘老化;(2)贯穿性缺陷;(3)分布式缺陷;(4)小型设备集中性缺陷 不能发现的缺陷: 大型设备的局部性缺陷可能被掩盖,所以现场仍要做分解试验。在测试时要注意:(1)必须有良好的接地; (2)反接线要注意引线的悬空处理; (3)被试品表面要擦拭干净; (4)能做分解试验的要尽量做分解试验。

8、输电线路遭受雷击发生跳闸需要满足的两个条件

答:输电线路遭受雷击发生跳闸需要满足两个条件。首先是直击线路的雷电流超过线路的耐雷水平,线路绝缘将发生冲击闪络。但是它的持续时间只有几十微秒,线路开关还来不及跳闸,因此必须满足第二个条件——冲击电弧转化为稳定的工频电弧,才能导致线路跳闸。

冲击闪络转化为稳定的工频电弧的概率,称为建弧率。

9、ZnO避雷器的主要优点。

答:与普通阀型避雷器相比,ZnO避雷器具有优越的保护性能。(1)无间隙。在正常工作电压下,ZnO电阻片相当于一绝缘体,工作电压不会使ZnO电阻片烧坏,因此可以不用串联火花间隙。(1)无续流。当电网中出现过电压时,通过避雷器的电流增大,ZnO电阻片上的残压受其良好的非线性特性控制;当过电压作用结束后,ZnO电阻片又恢复绝缘体状态,续流仅为微安级,实际可认为无续流。(2)电气设备所受过电压能量可以降低。虽然在10kA雷电流下的残压值ZnO避雷器与SiC避雷器相同,但由于后者只在串联火花间隙放电后才有电流流过,而前者在整个过电压过程中都有电流流过,因此降低了作用在变电站电气设备上的过电压幅值。(3通流容量大。ZnO避雷器的通流能力,完全不受串联间隙被灼伤的制约,仅与阀片本身的通流能力有关。(4)易于制成直流避雷器。因为直流续流不象工频续流一样存在自然零点,所以直流避雷器如用串联间隙就难以灭弧。ZnO避雷器没有串联间隙,所以易于制成直流避雷器。

10.雷击有避雷线线路的3种情况是什么?

(1):雷击杆塔;(2)雷击避雷线;(3)绕击导线。

11、改善电场分布方法有哪些?

1)改进电极形状以改善电场分布;(2)利用空间电荷改善电场分布;(3)极不均匀电场中采用屏障改善电场分布。

12、论述液体介质的“气泡桥”击穿的过程?

当电极间或电极表面附有气泡时,由于交流电压下电场强度按介质的介电常数反比分配,气体的介电常数低,且气体的击穿场强低于油,总是气泡先发生游离。这使得气泡的温度升高,游离进一步发展,游离产生的带电质点在外施交变电场的作用下反复撞击气泡两端,又使得油分解出气体,气泡变长,向两级发展延伸,容易形成沟通两极的气泡桥,最后研气泡桥发生击穿。

13、测量绝缘电阻和吸收比能有效的发现哪些绝缘缺陷?不能发现哪些绝缘缺陷?

有效:①总体绝缘质量欠佳②绝缘受潮③两极间有穿透性的导电通道④绝缘表面污垢

不能发现:①绝缘局部缺陷 ②绝缘老化

14、并联式的局部放电测量电路比较串联式有优点?

①允许被试品一端接地②对Cx值较大的被试品,可以避免较大的工频电容电流流过Zm③万一被试品被击穿,不会危机人身和测量系统,

五:计算题

2:已知某输电导线上方无避雷线,距离为50 m,离地面的平均高度是10 m,假设雷电流的幅值I=80kA。

(1)导线上Ui;(2)压是多少?( k0=0.5,,高度10.8m)

解:1) Ui?ahc?I80hc??10?307.7kV2.62.6

Ui?(1?

2)hghck0)Ihc10.880?10?(1??0.5)??141.5kV2.6102.63:已知某110kV变电站采用单进线运行,U50%=700kV,Z=400Ω,5kA残压Uc=281kV,器的最大冲击电流幅值。 I?

解:2U50%?UC2?700?281??2.80kAZ400

4、某油罐直径为10m,高10米,现采用单根避雷针进行保护,油罐壁为5m,请的高度应是多少?

解:根据题意可知:hx=10m, rx=10+5=15 m , 求h=? 当hx≥h 时,有 rx=(h- hx)p 15=(h-10)×1 解得: h=25m 因为h=25m时不满足hx≥h,所以应按hx<h算 rx=(1.5h-2hx)p15=(1.5h-2hx) ×1

解得:h=23.3m 所以避雷针的高度至少应是23.3m.。

5:某变电所母线接线图如下,各路出线波阻抗Z=400Ω,现有一幅值U=500kV的无穷长直角波由其中一路出线侵入变电所,求变电所母线上电压幅值。

解:彼得逊等值电路如右图:

母线上电压

z/4UB?2u??2u/5?200kVz?z/4

(1):一幅值U0=1000kV的无限长直角波从一条波阻抗Z1=500Ω的架空线路R=550Ω与一根波阻

(1)流入电缆的电压射波;(2)节点A射波。

解:电压入射波 U1q?U0?1000kV

根据彼得逊法则,画出等效电路图

UB?

节点B上的电压为

UA?2U02?1000?Z2??50?90.91kVZ1?Z2?R500?550?50节点A上的电压为:2U02?1000?(R?Z2)??(550?50)?1090.91kVZ1?R?Z2500?550?50

(1)进入电缆的电压折射波与电流折射波为

U2q?UB?90.91kVI2q? U2qZ2?90.91?1.82kA50

U1f

Z190.91??0.18kA500 (2)节点A处的电压反射波与电流反射波为 U1f?UA?U1q?1090.91?1000?90.91kVI1f?? ??

6:某线路连接图如题3图,架空线路波阻抗Z1=500Ω, 电缆线路波阻抗Z2=50Ω,在电缆首端接有R=100Ω的电阻,现有一幅值U=500kV的直角波从线路1传入,求

1、 侵入电缆Z2的电压波幅值;2、架空线路Z1中的反射电压与反射电流幅值;3、流过R的电流值;

. . .

. . .

解:Z1?500?'Z2?,R?Z2500?100500???83.3?R?Z2500?1006

500

2Z?10?0.29???'50035Z1?Z2500?6折射: '22?

500?500Z?Z15?????0.71'500Z1?Z2500?7

6反射: '2

(1)UZ2??E?101000?500??142.86kV357

2500

U1b?5?0.71A52500I??U1b??E??500??357.14kV1bZ1500777(2)

1000

U10IR?Z2???1.42AR1007(3)

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