高电压技术复习题

《高电压技术》综合复习资料

一、填空题

1、气体放电有两种，分别是____________________和__________________。

2、巴申定律的内容是：______________。

3、对于不均匀电场，电场的极性取决于___________________电极的电位符号；如果两个电极的几何尺寸相同，极性取决于__________________的电位。

4、标准操作冲击电压波形的波前时间是__________________，半峰值时间是____________。

5、污闪的发展大体可以分为四个阶段，分别是_________、__________、_________、____________。

6、电介质的老化有多种方式，请举出其中的四种：____________、____________、____________、____________。

7、电力系统最基本的防雷保护装置有：_________、__________、_______________和______________。

8、在定量分析气隙中气体放电过程中，会用到三个系数，它们分别是__________、__________、__________。

9、根据汤逊理论，二次电子来源于_____________，而流注理论认为二次电子的来源是___________。

10、正极性棒板电极与负极性棒板电极相比，____________________较高，____________________较低。

11、同轴圆筒电场击穿电压的最大值出现在r/R=__________时，同轴圆筒电场绝缘设计时，通常取

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r/R=__________。

12、提高气体介质电气强度一般有两个措施：_____________；______________。

13、固体介质表面的放电分为四个阶段，分别是：________、______、__________、_________。

14、常用的液体介质包括______________、______________和______________。

15、固体介质的击穿有三种，分别是______________、______________、______________。

二、问答题

1、请问汤逊理论和流注理论的本质各是什么？

2、为什么在极不均匀电场中，大气湿度越大击穿场强越高，而在稍不均匀电场和均匀电场中，击穿场强与大气湿度关系很小？

3、请问如何计算电场不均匀系数，并且如何利用不均匀系数判断电场是稍不均匀电场还是极不均匀电场。

4、请问为什么沿面闪络电压比纯空气气隙的击穿电压低得多？

5、请问为什么绝缘子串在工作电压下不发生污闪在电力系统外绝缘水平的选择中起着重要作用？

6、请问为什么绝缘子串中每个绝缘子承受的电压是不同的？

7、请问可以采取什么措施提高套管的电晕起始电压和滑闪放电电压，并举例说明具体措施。

2

8、请问气体的沿面放电有哪两种形式，这两种形式有什么区别？

9、避雷器是重要的防雷设备，请问对避雷器的两点基本技术要求各是什么？

10、请问提高线路耐雷水平的措施有哪些？

三、计算题

1、平原地区220kV双避雷线如图所示，绝缘子串的正极性冲击放电电压U50%为1410kV，负极性冲击放电电压U50%为1560kV，杆塔冲击接地电阻为7Ω，避雷线与输电线路的平均高度分别为24.5m和15.4m，耦合系数为0.286，杆塔的等值电感为0.5uH/m，分流系数为0.88，击杆率为1/6，绕击率为0.144%，建弧率为0.8。要求分别计算线路的反击耐雷水平、绕击耐雷水平、反击跳闸率和绕击跳闸率。

2、已知入射电压波10kV由线路1（Z1=500欧姆）进入线路2（Z2=50欧姆），要求计算折射电压波、电流波和反射电压波、电流波。

参考答案

一、填空题

3

1、自持放电 非自持放电

2、当气体成分和电极材料一定时，气体气隙击穿电压是气压和极间距离乘积的函数

3、曲率半径较小的 不接地的那个电极

4、250us 2500us

5、积污 受潮 干区形成 局部电弧的出现和发展

6、电老化 热老化 机械应力老化 环境老化

7、避雷针 避雷线 避雷器 防雷接地装置

8、α系数 β系数 γ系数

9、正离子撞击阴极使阴极表面逸出电子 空间的光电离

10、电晕起始电压 击穿电压

11、0.33 0.25～0.4

12、改善气隙中的电场分布，使之均匀化 设法削弱或抑制介质中的电离过程

13、电晕放电 辉光放电 滑闪放电 沿面闪络

14、变压器油 电缆油 电容器油

4

15、电击穿 热击穿 电化学击穿

二、问答题

1、答：汤逊理论的实质是：电子碰撞电离是气体放电的主要原因，二次电子来源于正离子撞击阴极使阴极表面逸出电子，逸出电子是维持其体放电的必要条件。

流注理论的本质是：形成流注的必要条件是电子崩发展到足够的程度后，电子崩中的空间电荷足以使原电场明显畸变，大大加强了电子崩崩头和崩尾处的电场，另一方面，电子崩中的电荷密度很大，复合频繁，放射出的光子在这部分强电场区很容易引发新的空间光电离，因此二次电子来源于空间的光电离。

2、答：因为大气中的水汽分子能够俘获自由电子而形成负离子，这对气体中的放电过程起到抑制的作用，因此可以认为空气的湿度越大，气隙的击穿电压也会越高。

但是在均匀和稍不均匀电场中，从放电起，整个气隙的电场强度都较高，电子的运动速度较快，水分子不易俘获电子，因而湿度的影响甚微，可略去不计。

3、答：电场不均匀系数等于气隙中最大场强和平均场强之间的比值。

通常当电场不均匀系数小于2时，为稍不均匀电场；电场不均匀系数大于4就明显属于极不均匀电场。

4、答：主要原因是原来的均匀电场发生了畸变，主要由以下因素导致：（1）固体介质表面与空气接触，吸收潮气，形成水膜，带电离子在水膜内部移动，从而使沿面电压分布不均匀。（2）固体介质与电极之间接触不良，存在小气隙，气隙内部首先放电，所产生的带电离子沿固体介质表面移动，从而使沿面电压分布发生变化。 （3）固体介质表面电阻不均匀和表面的粗糙不平也会使沿面电场畸变。

5、答：因为发生污闪事故往往是大范围的，自动重合闸成功率远低于雷击闪络时的情况，因而往往导

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致事故的扩大和长时间停电，就经济损失而言，污闪在各类事故中居首位，因此绝缘子在工作电压下不发生污闪在电力系统的外绝缘水平的选择中起着重要的作用。

6、答：因为即使是洁净的绝缘子，它的电压分布不仅仅与绝缘子本身的电容有关，而且也受到安装处电磁环境的影响，如每个绝缘子都存在对地电容和对导线的电容，从而导致绝缘子串两端的绝缘子上的电压较高，而中间的绝缘子上的电压较低，除此之外，当绝缘子存在某些缺陷时，也会改变绝缘子上的电压分布，因此绝缘子串中每个绝缘子承受的电压是不同的。

7、答：（1）减小比电容C0，可采用加大法兰处套管的外径和壁厚，也可采用介电常数较小的介质，如瓷—油组合绝缘代替纯瓷绝缘介质。 （2）减小绝缘表面电阻，可通过减小介质表面电阻率实现，如在套管靠近接地法兰处涂抹半导体釉、在电机绝缘的出槽口处涂半导体漆。

8、答：气体的沿面放电有两种形式，分别是沿面滑闪和沿面闪络，沿面滑闪是尚未发生击穿的放电形式，沿面闪络是一种沿面击穿放电现象。

9、答：对避雷器的两点基本技术要求是：（1）过电压作用时，避雷器先于被保护电气设备放电，这需要由两者的全伏秒特性的配合来保证； （2）避雷器应具有一定的熄弧能力，以便可靠的切断在第一次过零时的工频续流，使系统恢复正常。

10、答：提高线路耐雷水平的措施有：加强线路绝缘（U50%），增大耦合系数k，降低杆塔接地电阻，都能提高线路的耐雷水平，但是工程上一般使用降低接地电阻和提高耦合系数的方法提高耐雷水平。

三、计算题

1、解：（1）计算反击耐雷水平

杆塔高度为ht=3.5+2.2+23.4=29.1m

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杆塔电感Lt=0.5×29.1=14.5uH

U50%Lh(Ritc)(1k)2.62.61410 116kA14.515.4(0.8870.88)(10.286)2.62.6 I1由我国雷电流概率曲线查得P1=8.4% （2）计算绕机耐雷水平

I2U50%100156010015.6kA 由我国雷电流概率曲线查得P2=71.7% （3）线路的反击雷击跳闸率为

n=2.8hggP1η

=2.8×24.5×(1/6)×8.4%×0.8

=0.768次/（100km·40雷暴日） n=2.8hgPaP2η

=2.8×24.5×0.144%×71.7%×0.8

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=0.567次/（100km·40雷暴日）

2、解：折射系数为：

2Z22500.182Z1Z250050

反射系数为：

Z2Z1505000.818Z1Z250050

电压折射波为：u2u10.1821018.2kV 电流折射波为：i2u2/Z218.2/500.364kA 电压反射波为：u1u10.818108.18kV 电流反射波为：i1u1/Z18.18/5000.0176kA

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