【正文】 絕緣水平主要取決于 ______。 14) 避雷針加設(shè)在配電裝置構(gòu)架上時，避雷針與主接地網(wǎng)的地下連接點到變壓器接地線與主接地網(wǎng)的地下連接點之間的距離不得小于 ______m。 三、計算問答題 16) 防雷的基本措施有哪些？請簡要說明。 19) 簡述避雷針的保護原理和單根保護范圍的計算。 A． mE B． 2 mE C． 3 mE mE 2) 在 110kV～ 220kV 系統(tǒng)中，為絕緣配合許可的相對地操作過電壓的倍數(shù)為 ______。 A．合閘相位 B．線路損耗 C．線路上殘壓的變化 D．單相自動重合閘 4) 以下屬于操作過電壓的是 ______。 6) 對于 220kV 及以下系統(tǒng)，通常設(shè)備的絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計允許承受可能出現(xiàn)的 ______倍的操作過電壓。 8) 要想避免切空線過電壓，最根本的措施就是要 ______。 10) 工頻耐受電壓的確定，通常是通過比較 ______和 ______的等值工頻耐受電壓來完成的。 12) 設(shè)變壓器的激磁電感和對地雜散電容為 100mH 和 1000pF，則當(dāng)切除該空載變壓器時，設(shè)在電壓為 l00kV、電流為 10A 時切斷，則變壓器上可能承受的最高電壓為 ______。 14) 試說明電力系統(tǒng)中限制操作過電壓的措施。 10 答案 第一章 氣體放電的基本物理過程 一、選擇題 B C A C B D C A 二、填空題 答案：輝光放電、電暈放電、刷狀放電、火花放電、電弧放電 極?。ㄗ畹停? 1提高 1 光電離 1棒－棒 1 擴散 1 改善 (電極附近 )電場分布 1固體介質(zhì) 1 1低 1 NaCl 增加 三、計算問答題 2當(dāng)外施電壓足夠高時，一個電子從陰極出發(fā)向陽極運動，由于碰撞游離形成電子崩，則到達陽極并進入陽極的電子數(shù)為 eas 個 (α為一個電子在電 場作用下移動單位行程所發(fā)生的碰撞游離數(shù)； s 為間隙距離 )。這些正離子在電場作用下向陰極運動，并撞擊陰極．若 1 個正離子撞擊陰極能從陰極表面釋放 r 個 (r 為正離子的表面游離系數(shù) )有效電子，則 (eas1)個正離子撞擊陰極表面時，至少能從陰極表面釋放出一個有效電子，以彌補原來那個產(chǎn)生電子崩并進入陽極的電子，則放電達到自持放電。 2 （ 1）當(dāng)棒具有正極性時，間隙中出現(xiàn)的電子向棒運動，進入強電場區(qū)，開始引起電 離現(xiàn)象而形成電子崩。當(dāng)電子崩達到棒極后，其中 11 的電子就進入棒極，而正離子仍留在空間，相對來說緩慢地向板極移動。這樣，棒極附近的電場被削弱，難以造成流柱，這就使得自持放電也即電暈放電難以形成。當(dāng)電子崩中的電子離開強電場區(qū)后，電子就不再能引起電離，而以越來越慢的速度向陽 極運動。電子崩中的正離子逐漸向棒極運動而消失于棒極，但由于其運動速度較慢，所以在棒極附近總是存在著正空間電荷。負空間電荷由于濃度小，對外電場的影響不大，而正空間電荷將使電場畸變。 2 （ 1）電場分布情況和作用電壓波形的影響 （ 2）電介質(zhì)材料的影響 （ 3）氣體條件的影響 （ 4）雨水的影響 2 查《高電壓工程》 52 頁圖 224 曲線 4 可知，距離為 4m 的棒 極間隙，其標準參考大氣條件下的正極性 50%操作沖擊擊穿電壓 標準50U =1300kV 查《高電壓工程》 65 頁圖 32 可得空氣絕對濕度 3/20 mgh? 。求得參數(shù) KLUg b ?1500 ?? =1300/（ 5004） =，于是由圖 33 得指數(shù) ??Wm 。這樣，當(dāng)有一過電壓作用于兩設(shè)備時，總是保護設(shè)備先擊穿，進而限制了過電壓幅值，保護了被保護設(shè)備 1此球形電極與四周墻壁大致等距離 ，可按照上述的同心球電極結(jié)構(gòu)來考慮。 按題意須保證點要求升壓到 1000kV（有效值）時，球電極表面最大場強 maxE 小于球電極的電暈起始場強 0E ，即保證 )/11(24)( ?? rrRr RU ??? 將 U=1414V 峰值， R=500cm， 1?? 代入此不等式，算得 r=60cm 時球電極表面最大場強 maxE =，小于同心球內(nèi)電極的電暈起始場強 0E = kV/cm。 因此，在這種距離四周墻壁僅 5m 的空間尺寸下，球電極的直徑應(yīng)達 120cm 才能保證當(dāng)變 壓器升壓到 1000kV額定電壓時球電極不發(fā)生電暈放電。 （ 2）這些氣體的分子量都比較大，分子直徑較大，使得電子在其中的自由行程縮短，不易積聚能量，從而減少了碰撞電離的能力。 第三章 液體和固體介質(zhì)的電氣特性 一、選擇題 A,B,C,D,E,F I H,G B E 二、填空題 能在其中建立靜電場的物質(zhì) 非極性（弱極性）電介質(zhì) 偶極性電介質(zhì) 離子性電介質(zhì) 13 電子位移極化 離子位移極化 轉(zhuǎn)向極化 介質(zhì)界面極化 空間電荷極化 CR II /tan ?? 交流下的介質(zhì)損耗 雜質(zhì) 溫度 電壓作用時間 電場均勻程度 壓力 電擊穿 熱擊穿 電化學(xué)擊穿 氣體 油紙 氣體電介質(zhì)的相對介電常數(shù)接近 1，極化率極小，氣體電介質(zhì)的損耗就是電導(dǎo)損耗，當(dāng)電場強度小于使氣體分子電離所需要 值時，氣體介質(zhì)損耗很小，所以標準電容器采用氣體絕緣。 差別很大 差別很小 沖擊擊穿電壓作用時間太短，雜質(zhì)來不及形成橋 不均勻場強處擾動大，雜質(zhì)不易形成橋 1 1 溫度 介質(zhì)經(jīng)受熱作用時間 1減小 先增加后減小 1電子碰撞電離理論 氣泡擊穿理論 1電壓作用時間 電場均勻程度 溫度 累積效應(yīng) 受潮程度 三、計算問答題 1答：因為直流電壓作用下的介質(zhì)損失僅有漏導(dǎo)損失，而交流作用下的介質(zhì)損失不僅有漏導(dǎo)損失還有極化損失。 第四章 電氣設(shè)備絕緣預(yù)防性試驗 一、選擇題 ADEG BCFH 二、填空題 邏輯診斷 模糊診斷 統(tǒng)計診斷 較高 較慢 較低 較快 微安表直讀法 光電法 光電法 安全，可靠，準確度高 絕緣油的氣相色譜分析 超聲波探測法 脈沖電流法 視在放電量 三電容模型里 總電容上的放電量 串聯(lián)法 并聯(lián)法 并聯(lián)法 防止試樣上很大的放電電流通過阻抗 Z 直流 交流 雷電過電壓 操作沖擊波 三、計算問答題 答：正接法一般應(yīng)用于實驗室內(nèi)的測試材料及小設(shè)備，實現(xiàn)樣品的對地絕緣。 （過程略） )/( bgbr CCCqq ????? 第五章 絕緣的高壓試驗 一、選擇題 ABCD ABC A B B ACD ABC ABCD 二、填空題 高電壓試驗變壓器 nsn UIP ? 1 使幾臺變壓器高壓繞組的電壓相疊加 1 2 )1( ?nnW 3～ 4 1 %2)1n 2 ????? nWW （＝裝試? 1 穩(wěn)態(tài)性的電壓升高 瞬態(tài)性的電壓升高 1沖擊電壓發(fā)生器產(chǎn)生長波前操作波時效率低，而且火花間隙中容易出現(xiàn)熄弧現(xiàn)象 1 被試品施加正、負極性沖擊全波試驗電壓各 15 次，相鄰兩次沖擊時間間隔應(yīng)不小于 1min 1吸收功率極??；外界電場對表的影響嚴重，不宜用于有風(fēng)的環(huán)境。 2分流器和羅戈夫斯基線圈 2球隙法，分壓器－峰值電壓表法，分壓器－示波器法，光電測量法。 2電阻分壓器、電容分壓器、串聯(lián)阻容分壓器、微分積分系統(tǒng) 2屏蔽環(huán) 15 三、計算問答題 2 解：幅值誤差 ]180/)[(1180/)[(1 212621 ??????????? ?eCRA ? 相角誤差 )6/a r c ta n ( 1 ?? eCR?? 熱耗的功率值 WRUP 2500104/)10100(/ 6232 ????? 2由于氣體介質(zhì)基本上無損耗，接近于理想介質(zhì)，所以由它構(gòu)成的電容器的電容量不受作用電壓的影響，準確而穩(wěn)定。 2國際電工委員會規(guī)定 1I 不低于 。 2根據(jù)《規(guī)程》， 35kV 電力變壓器的試驗電壓為 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 若取 也就是說，球隙的實際放電電壓等于 (最大值）。而在試驗大氣狀態(tài)下的放電電壓為 試驗變壓器高壓側(cè)電流和額定容量都主要取決于被試品的電容。 3因為對地雜散電容引起容易高頻振蕩，產(chǎn)生沖擊過電壓。0 ????U最大值）,kV( 272730 ?????U最大值）,kV( ????? sUU sUU )~(0 ?)kV(72%8585 ???sU 16 3第一類：電流從零值以較短的時間上升到峰值，然后以近似指數(shù)規(guī)律或強阻尼正弦波形下降到零。 3第一類波形，中國和 IEC 標準規(guī)定了 4 種該類沖擊波，即 1μ s/20μ s， 4μ s/10μ s,8μ s/20μ s 和 30μ s/80μ s 沖擊電流波。 3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。測量波前截斷波時，除了要滿足這一要求外，還規(guī)定了實驗階躍響應(yīng)時間 TN 和部分響應(yīng)時間 Tα 應(yīng)滿足另一附加要求。當(dāng)考慮測量雷電沖擊電壓時，要求它的部分響應(yīng)時間 nsT 30?? ，而且實驗響應(yīng)時間 nsTN 15? 。 3測量用的射頻同軸電纜外皮中通過的瞬態(tài)電流引起的干擾，間隙放電時產(chǎn)生的空間電磁輻射，儀器電源線引入的干擾 改善接地回線；實驗室采用全屏蔽；專為應(yīng)用于高壓測試中的通用數(shù)字示波器及其附屬設(shè)備建一小屏蔽室或屏蔽盒；分壓器應(yīng)置于緊靠集中接地極的地點，并以最短的連線相接；由分壓器到測量儀器敷設(shè)寬度較大的金屬板或金屬帶作為接地連線；測量電纜采取兩 端匹配的接線方式；測量電纜長度應(yīng)盡可能短；采用雙屏蔽同軸電纜，或在單屏蔽同軸電纜外再套一金屬管，甚至在雙屏蔽同軸電纜外再套金屬管；在測量電纜上加設(shè)共模抑制器；提高傳遞信號環(huán)節(jié)的信噪比。理論上說，做了第一次操作波試驗后，鐵心上會留下同向剩磁，在做第二次同極性操作波試驗時，波長會有所縮短。當(dāng)級數(shù) n 超過一定值時，再增加 n也無助于輸出電壓的增加， 而元件數(shù)量和整個結(jié)構(gòu)高度去會隨 n 而正比上升。 （ 1）波阻抗表示同一方向的電壓波與電流波的比值 ，電磁波通過波阻抗為 Z 的導(dǎo)線時，能量以電能、磁能的方式儲存在周圍介質(zhì)中，而不是被消耗掉。（ 4）為了區(qū)別不同方向的流動波，波阻抗有正、負號。這就是計算節(jié)點電壓的等值電路法則，也稱彼得遜法則。但必須注意，如果Z1,Z2 是有限長度線路的波阻抗，則上述等值電路只適用于在 Z1， Z2 端部的反射波尚未回到節(jié)點以前的時間內(nèi)。 1耐雷水平和雷擊跳閘率 1雷電沖擊水平 18 1 反擊 1 3m 1 5 三、計算問答題 1基本措施是設(shè)置避雷針、避雷線、避雷器和接地裝置。 1 用是限制侵入波陡度，和降低感應(yīng)雷過電壓。因而當(dāng)雷擊輸電線附近的地面時，雖未直擊導(dǎo)線，由于雷電過程引起周圍電磁場的突變，也會在導(dǎo)線 上感應(yīng)出一個高電壓來，這就是感應(yīng)過電壓，它包含靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)兩個分量，一般以靜電感應(yīng)分量為主。 1避雷針的保護原理是當(dāng)雷云放電時使地面電場畸變，在避雷針的頂端形成局部場強集中的空間，以影響雷閃先導(dǎo)放電的發(fā)展方向，使雷閃對避雷針放電，再經(jīng)過接地裝置將雷電流引入大地，從而使被保 護物體免遭雷擊。對于單根避雷針的保護范圍，有計算公式： ?????? ???? 2/,)( 2/,)( hhphhr hhphphhrxxxaxx式中， prhh xax , 的單位均為 m。 第九章 內(nèi)部過電壓 第十章 電力系統(tǒng)絕緣配合 一、選擇題 C C ABCD B 二、填空題 弧光接地過電壓 3～ 4 單相重合閘 改進斷路器的滅弧性能 19 采用閥型避雷器 雷擊沖擊耐受電壓和操作沖擊耐受電 壓 1最大工作電壓 1 2100 kV 三、計算問答題 1（ 1）空載線路合閘過電壓 ：包括正?？蛰d線路合閘過電壓和重合閘過電壓 （ 2）切除空載線路過電壓 （ 3）切除空載變壓器過電壓 （ 4）操作過電壓的限制措施 1（ 1）利用斷路器并聯(lián)電阻限制分合閘過電壓： 利用并聯(lián)電阻限制合空線過電壓 利用并聯(lián)電阻限制切空線過電壓 （ 2）利用避雷器限制操作過電壓 1 如圖所示，切除空載長線時，主觸頭 S1 首先斷開，而電阻 R 和輔助觸頭 S2 并未開斷，因此線路上的殘余電荷通過電阻 R 釋放，電阻 R 能