【導(dǎo)讀】1-1氣體放電過程中產(chǎn)生帶電質(zhì)點最重要的方式是什么，為什么？1-2簡要論述湯遜放電理論。1-3為什么棒－板間隙中棒為正極性時電暈起始電壓比負(fù)極性時略高？1-4雷電沖擊電壓的標(biāo)準(zhǔn)波形的波前和波長時間是如何確定的？1-6影響套管沿面閃絡(luò)電壓的主要因素有哪些？害比較大，為什么？1-8某距離4m的棒-極間隙。在夏季某日干球溫度=30℃，濕球溫度=25℃，氣壓=. 的大氣條件下，問其正極性50%操作沖擊擊穿電壓為多少kV?造廠在標(biāo)準(zhǔn)參考大氣條件下進行1min工頻耐受電壓試驗時，其試驗電壓應(yīng)為多少kV？電場中獲得的動能比離子大得多。其次．由于電子的質(zhì)量遠(yuǎn)小于原子或分子，因此當(dāng)電子的。碰撞的中性質(zhì)點相近，每次碰撞都會使其速度減小，影響其動能的積累。離現(xiàn)象而形成電子崩。一部份電子直接消失于陽極，其余的可為氧原子所吸附形成負(fù)離子。間電荷由于濃度小，對外電場的影響不大，而正空間電荷將使電場畸變。到增強，因而自持放電條件易于得到滿足、易于轉(zhuǎn)入流柱而形成電暈放電。

　　

【正文】 88kA、 100kA、 150kA、 200kA時，對應(yīng)的概率 分別為 %、%、 %、 %、 %、 %。 83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 （ 圖 83） 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 000 0 22 iiZZ Zi ??? 沿雷道波阻抗 0Z 下來的雷電入射波的幅值 I0=I/2， A點的電壓幅值 iA IRU ? 。 （ 圖 84）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 2220000Z ZZIZZZUi???? 導(dǎo)線被擊點 A的過電壓幅值為 ZZ ZZIZiU ???? 00ZA 22 （ 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)生過電壓 （ 圖 85） 。在雷云放電的先導(dǎo)階段，先導(dǎo)通道中充滿了電荷，如圖 85（ a）所示，這些電荷對導(dǎo)線產(chǎn)生靜電感應(yīng)，在負(fù)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(fù)電荷則被排斥到導(dǎo)線的遠(yuǎn)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(yuǎn)離雷云處的導(dǎo)線電位相同。當(dāng)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 85（ 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 iZU? 。 84 某變電所配電構(gòu)架高 11m，寬 ，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， xr =+ 5=， 11xh? m 分別令 p=1， p=，列出 以下 式子 ()(1 .5 2 ) 5 .5 /xxr h hr h h h??????? 代入數(shù)值解得 12 ??? ?? 所以 避雷針 的 最低高度為 。 85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?yán)L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：略 86什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。 87試分析排氣式避雷器與保護間隙的相同點與不同點。 答： 避雷器類型 比較異同 保護間隙 排氣式避雷器 相同點 a) 當(dāng)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(dāng)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 88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。 89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(biāo) ： （ 1) 額定電壓 —— 避雷器兩端允許施加的最大工頻電壓有 效 值 ， 與熱負(fù)載有關(guān) ， 是決定避雷器各種特性的基準(zhǔn)參數(shù) 。 （ 2) 最大持續(xù)運行電壓 —— 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 —— 避雷器通過 lmA工頻電流阻性分量峰值或者 lmA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 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 （ 4) 殘壓 —— 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 —— 表示閥片耐受通過電流的能力 。 （ 6）壓比 —— MOA 通過波形為 8／ 20 s? 的標(biāo)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 —— 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 —— 標(biāo)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。 810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。 811 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 6 X－ 7組成，長為 ，其正極性 U50%為 700kV，桿塔沖擊接地電阻 Ri為 7Ω，導(dǎo)線和避雷線的直徑分別 為 ， 15℃時避雷線弧垂 ，下導(dǎo)線弧垂 ，其它數(shù)據(jù)標(biāo)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 812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 ，相間距離為 ， 15℃時弧垂 。導(dǎo)線四分 裂，半徑為 ，分裂距離 (等值半徑為 )。兩根避雷線半徑 ， 相距 ，其懸掛高度為 37m， 15℃時弧垂。桿塔電桿 H，沖擊接地電阻為 10Ω。線路采用 28片 XP16絕緣子，串長 ，其正極性 U50%為 ，負(fù)極性 U50%為 ，試求該線路的耐雷水平和雷擊跳閘率。 解：略 813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(fù)荷性質(zhì)和系統(tǒng)運行 方式，并結(jié)合當(dāng)?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 。 814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 。 815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 20176。，最大不應(yīng)超過 30176。； 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α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 87 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。 816試述變電所進線段保護的標(biāo)準(zhǔn)接線中各元件的作用。 答： 在圖 832 所示 的標(biāo)準(zhǔn)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。 圖 832 35kV～ 110kV 變電所的進線保護接線 817 某 110kV 變電所內(nèi)裝有 FZ110J 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 818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 ； （ 4） 由于電機繞組的匝間電容 K很小，所以當(dāng)沖擊波作用時，匝間所受電壓 為 vla? ，要使該電壓低于電機繞組的匝間耐壓，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/μs以下 ； （ 5） 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，中性點過電壓也隨之減小，當(dāng)侵入波陡度 降 至 2kV/μs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。 （ 2) 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。 （ 3) 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~，可以限制雷電侵入波 的陡度 a 使之小于 2kV/μs，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。 （ 4) 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 ~。 819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 837(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 dtdiL 22，此壓降是由環(huán)繞外皮的磁力線變化所造成的，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 dtdiL 22的反電動勢來，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。 820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 60~100Ω，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。 （ 3） 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。 （ 4） 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(yán)，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