【正文】 不均勻電介質(zhì)的擊穿 擊穿從耐電強度低的氣體開始，表現(xiàn)為局部放電，然后或快或慢地隨時間發(fā)展至固體介質(zhì)劣化損傷逐步擴大，致使介質(zhì)擊穿。 36聚合物電介質(zhì)的樹枝化形式主要有哪幾種？它們各是什么原因形成的？ 答：引起聚合物電介質(zhì)樹枝化的原因是多方面的，所產(chǎn)生的樹枝亦不同。 （２）水樹枝 樹枝因存在水分而緩慢發(fā)生，如在水下運行的 200～ 700V低壓電纜中也發(fā)現(xiàn)有樹枝，一般稱為水樹枝，即直流電壓下也能促進樹枝化。 37均勻固體介質(zhì)的熱擊穿電壓是如何確定的？ 答：一般情況下，可以近似化為以下兩種極端情況來討論 （ 1）脈沖熱擊穿 認為電場作用時間很短，以致導熱過程可以忽略不計，則熱平衡方 程為 2EdtdTcv ?? （ 2）穩(wěn)態(tài)熱擊穿 電壓長時間作用，介質(zhì)內(nèi)溫度變化極慢，熱擊穿臨界電壓為 ?? cTToc dTKU 082 ? 38試比較氣體、液體和固體介質(zhì)擊穿過程的異同。 由于外電離因素的作用，在陰極附近出現(xiàn)一個初始電子，這一電子在向陽極運動時，如電場強度足夠大，則會發(fā)生碰撞電離，產(chǎn)生 1個新電子。第三次電離后電子數(shù)將增至 8個，即按幾何級數(shù)不斷增加。 （２） 液體介質(zhì)的擊穿過程 a) 電擊穿理論以碰撞電離開始為擊穿條件。當電子在相鄰兩次碰撞間從電場中得到的能量大于 hυ 時，電子就能在運動過程中逐漸積累能量，至電子能量大到一定值時，電子與液體相互作用時便導致碰撞電離。 （３）固體介質(zhì)的擊穿過程 固體電介質(zhì)的擊穿中，常見的有熱擊穿、電擊穿和不均勻介質(zhì)局部放電引起擊穿等形式。 b) 電擊穿 在較低溫度下，采用了消除邊緣效應的電極裝置等嚴格控制的條件下，進行擊穿試驗時出現(xiàn)的一種擊穿現(xiàn)象。 第 4 章 絕緣的預防性試驗 41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。為什么橋臂中的一個要采用標準電容器 ?這 — 試驗項目的測量準確度受到哪些因素的影響 ? 44 在現(xiàn)場測量 tanδ而電橋無法達到平衡時，應考慮到什么情況并采取何種措施使電 橋調(diào)到平衡 ? 45什么是測量 tanδ的正接線和反接線 ?它們各適用于什么場合 ? 46 綜合比較本章中介紹的各種預防性試驗項目的效能和優(yōu)缺點 (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 )。 48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。 41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。 測量絕緣電阻和測量泄露電流試驗項目的相同點： 兩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 。如果測試品受潮，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。為什么橋臂中的一個要采用標準電容器 ?這 — 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 R3和 C4來確定電橋的平衡以最終計算出 Cx和 tanδ 。 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。 45什么是測量 tanδ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 。 46 綜合比較本章中 介紹的各種預防性試驗項目的效能和優(yōu)缺點 (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 )。 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。 答： 測量絕緣電阻時應注意下列幾點： (1)試驗前應將試品接地放電一定時間。試驗后也應這樣做，以求安全。 (3)測量吸收比時，應待電源電壓達穩(wěn)定后再接入試品，并開始計時。 (5)絕緣電阻與溫度有十分顯著的關(guān)系。所以，測量絕緣電 阻時，應準確記錄當時絕緣的溫度，而在比較時，也應按相應溫度時的值來比較。 48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：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，影響診斷的正確性 。 52直流耐壓試驗電壓值的選擇方法是什么？ 53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？ 54簡述高壓試驗變壓器調(diào)壓時的基本要求。 58沖擊電壓發(fā)生器的起動方式有哪幾種？ 59最常用的測量沖擊電壓的方法有哪幾種？ 51簡述直流耐壓試驗與交流相比有哪些主要特點。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。 （ 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。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。 52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。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 倍額定電壓分階段升高，每階段停留1min，讀取泄漏電流值。 53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。 答： 試驗變壓器的電壓必須從零調(diào)節(jié)到指定值 ，同時還應注意： (1) 電壓應該平滑地調(diào)節(jié)，在有滑動觸頭的調(diào)壓器中，不應該發(fā)生火花； (2) 調(diào)壓器應在試驗變 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)壓器的容量應不小于試驗變壓器的容量。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 0 2 7 3 2 7 1 0 6 . 9 1 0 5 . 7 ( k V,0 . 2 8 9 1 0 5 0U ?? ? ?? 最 大 值 ）， 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）。0 0 . 2 8 9 1 0 5 0 1 0 5 1 0 6 . 2 ( k V300U ?? ? ? ， 最 大 值 ） 56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 。 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。這時只要將點火球隙 F1 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 F1上的電壓上升到等于 Uc時， Fl即自行擊穿，起動整套裝置。 ②是使各級電容器充電到一個略低于 F1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 F1中的一個輔助間隙上使之擊穿并引起F1主間隙的擊穿，以起動整套裝置。 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。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。 62變壓器絕緣故障有哪些類型，對應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。當故障涉及固體材料時，則還會產(chǎn)生大量的 CO 和 CO2。 （ 1）電弧放電 ： 油中溶解的故障特征氣體主要是 C2H H2，其次是大量的 C2H CH4。 （ 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 H2，其次 CH4。 63 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。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。 64 容性電氣設(shè)備 tanδ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 。 65 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 。 （ 2） 窄帶型傳感器 ： 具有較好的抗干擾性能 。 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。 68對于在線監(jiān)測裝置，測量重復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，所以測量重復性一是解決有些細微的變化但還未達到故障的現(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，保證繼電保護裝置動作。假設(shè)直流電源內(nèi)阻為零。 習題 73 圖 74 母線上接有波阻抗分 別為 1Z 、 2Z 、 3Z 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。 75 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＝ F? 。 76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？ 77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。 71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線線路實際上是不存在的。 72 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。 （ 3）如果導線上有前行波，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 Zuu uuZii uuiubfbfbfbf ??????? （ 4）波阻抗的數(shù) 值 Z 只與導線單位長度的電感 L0和電容 C0有關(guān)，與線路長度 無關(guān)。假設(shè)直流電源內(nèi)阻為零。 解：（ 1） 當 R=Z時， 沒有反射電壓波和反射電流波，即 1 0bu ? 。 圖 (1) 末端接集中負載 R=Z 時的 電壓波形 （ 2） 當 R?? 時， 根據(jù)折射和反射系數(shù)計算公式（ 717）， 1,2 ?? ?? ，即末端電壓U2=u2f=2E，反射電壓 u1b=E， 線路中間2l的電壓 1 1 1 2bfu u u E? ? ?，波形如下。 反射電流i1b= 11b fu E iZZ?? ? ? ?。 圖 (3－ 1) 末端接地時 末端的電流波形 圖 (3－ 2) 末端接地時 線路中間 2l 的電壓波形 74母線上接有波阻抗分別為 Z Z 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。 解： 當無窮長直角波 Euif ? 沿線路 Z1 達到 母線 后，在線路 Z1上除1fu、1fi外又會產(chǎn)生新的行波 1bu 、 1bi ，因此 線路上總的電壓和電流為 ??????? ??bfbf iii uuu111111 設(shè)線路 Z2 為無限長，或在線路 Z2 上未產(chǎn)生反射波前