南京理工大学高电压技术考试试题
、
南京理工大学标准答案纸
课程名称：
高电压技术
专业、班级： 电气工程及其自动化（本科）
一、填空 （ 10 分）
1 、在极不均匀电场中，间隙完全被击穿之前，电极附近会发生 ，产生暗蓝色的晕光。
2 、冲击电压分为 雷电冲击电压
和 操作冲击电压 。
3 、固体电介质的击穿有
电击穿
电晕 热击穿
和
电化学击穿
等形式。 4、某 110KV 电气设备从平原地区移至高原地区，其工频耐压水平将 下降。 5 、
在线路防雷设计时，
110KV 输电线路的保护角一般取
20 o
。
6 、 累暴日 是指一年中有雷暴的天数。
7 、电压直角波经过串联电容后，波形将发生变化，变成 指数 波。
二、选择 （10 分）
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3．下列试验中，属于破坏性试验的是（ B ）。
1．解释电压较高、距离较长的间隙中的气体放电过程可用（ B ）。
A ．汤逊理论 A ．绝缘电阻试验
B ．流注理论 C ．巴申定律 D ．小桥理论 2．若固体电介质被击穿的时间很短、又无明显的温升，可判断是（ C ）。 A ．电化学击穿 B ．热击穿 C ．电击穿 D ．各类击穿都有 B C D
A B C
D 5
第 2 页 共 15 页．冲击耐压试验
．直流耐压试验
．局部放电试验 4．输电线路的波阻抗的大小与线路的长度（ C ）。．成正比
．成反比
．无关
．不确定
．下列不属于输电线路防雷措施的是（ C ）。
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A ．架设避雷线 B ．架设耦合地线 C ．加设浪涌吸收器 D ．装设自动重合闸 三、名词解释 （15 分） 1、自持放电和非自持放电 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。介质损失角正切 I I R I C
R
I c
U
C
I R
、 I
U
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 I R是I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。
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I R U / R1 四、简答：（ 45 分）
tg 1、简述汤逊理论和流注理论的异同点，并说明各自的适用范围。
I C 答：汤逊理论和流注理论都是解释均匀电场的气体放电理论。
U C RC 前者适用于均匀电场、低气压、短间隙的条件下；后者适用于均匀电场、高气压、长间
3、吸收比和极化指数 隙的条件下。
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。 不同点：
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。 （1 ）放电外形流注放电是具有通道形式的。根据汤逊理论，气体放电应在整个间隙中
4、反击和绕击 均匀连续地发
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 展。
络，即发生反击。 （2）放电时间根据流注理论，二次电子崩的起始电子由光电离形成，而光子的速度远比
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。 电子的大，二
5、保护角 次电子崩又是在加强了的电场中，所以流注发展更迅速，击穿时间比由汤逊理论推算的
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小得多。
角。 （3 ）阴极材料的影响根据流注理论，大气条件下气体放电的发展不是依靠正离子使阴
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极表面电离形成 3、固体电介质的电击穿和热击穿有什么区别？
的二次电子维持的，而是靠空间光电离产生电子维持的，故阴极材料对气体击穿电压没 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
有影响。根据汤 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
逊理论，阴极材料的性质在击穿过程中应起一定作用。实验表明，低气压下阴极材料对穿。电击穿的特点是：电压作
击穿电压有一定 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
影响。 压作用时间关系
2、试解释沿面闪络电压明显低于纯空气间隙的击穿电压的原因。 很小。
答：当两电极间的电压逐渐升高时，放电总是发生在沿固体介质的表面上，此时的沿面 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
闪络电压已比纯空气间隙的击穿电压低很多，其原因是原先的均匀电场发生了畸变。产生这环境温度的升
种情况的原因有： 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
（1）固体介质表面不是绝对光滑，存在一定的粗糙程度，这使得表面电场分布发生畸变。 电压并不随介
（2）固体介质表面电阻不可能完全均匀，各处表面电阻不相同。 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
（3）固体介质与空气有接触的情况。 关。
（4）固体介质与电极有接触的状况。 4、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，什么时候用反接线；正接
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线和反接线各有什么特点？ 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。
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 ②油色谱分析：主要是检测绝缘油中乙炔气体的含量。
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 6、测试电容量较大的被试品的绝缘电阻时如何防止被试品反放电烧坏兆欧表？为什么要
高压保护区，用屏蔽线 对被试品充分放
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 电？
度较高。但 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
这种方法要求被试品高低压端均对地绝缘。 品的接线。
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 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
侧，抗干扰能 荷，所以必须对其充分放电。
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。 7、测量电气设备的介损tg δ能发现什么缺陷？不能发现什么缺陷？在测试时要注意什
5、局部放电是怎样产生的？在电力系统中常用什么方法进行测量,为什么？ 么？
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 答：能发现的缺陷：
放电，既局部放电。 （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
局部放电的检测方法： 设备集中性缺
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陷不能发现的缺陷： 南京理工大学标准答案纸
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。 专业、班级：电气工程及其自动化（本科）
在测试时要注意： 一、填空（共 25 分，每空 1分）
（1 ）必须有良好的接地； 1、在极不均匀电场中，间隙完全被击穿之前，电极附近会发生电晕放电，产生暗蓝色的
（2 ）反接线要注意引线的悬空处理； 晕光。
（3 ）被试品表面要擦拭干净； 2、冲击电压分为雷电冲击电压和操作冲击电压。
（4 ）能做分解试验的要尽量做分解试验。 3、固体电介质的击穿有电击穿、热击穿和电化学击穿等形式。
8、输电线路遭受雷击发生跳闸需要满足的两个条件，并解释建弧率的概念。 4、某 110KV 电气设备从平原地区移至高原地区，其工频耐压水平将下降。
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 5、在线路防雷设计时，110KV输电线路的保护角一般取20 o。
的耐雷水平，线路 6、累暴日是指一年中有雷暴的天数。
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 7、电压直角波经过并联电容后，波形将发生变化，变成指数波。
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。 8、介质损失角正切的计算公式是tan I
冲击闪络转化为稳定的工频电弧的概率，称为建弧率。 R
课程名称：高电压技术 / I
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C ，tan表示交流下的介质损耗。 A ．缓慢上升，平缓下降B．缓慢上升，快速下降
9、工程实际中，常用棒－板或棒－棒电极结构研究极不均匀电场下的击穿特性。 C．迅速上升，平缓下降 D ．迅速上升，快速下降
10、下行的负极性雷通常可分为 3 个主要阶段：先导、主放电、余光。 3． SF6气体具有较高绝缘强度的主要原因之一是___D___。
11、影响固体介质击穿电压的主要因素有电压作用时间、电场均匀程度、温度、累积效 A ．无色无味性B．不燃性
应、受潮程度 C．无腐蚀性 D ．电负性
12、在对电力设备绝缘进行高电压耐压试验时，所采用的电压波形有直流、交流、雷电 4． ___B___型绝缘子具有损坏后“自爆”的特性。
过电压、 A.电工陶瓷
操作冲击波 B.钢化玻璃
二、选择（共 20 分，每小题 2 分） C.硅橡胶
1．解释电压较高、距离较长的间隙中的气体放电过程可用（B D.乙丙橡胶
A ．汤逊理论B．流注理论 5．下列因素中，对电介质的tan δ影响不明显的是
C．巴申定律D．小桥理论 （ D ）。
）。 A ．湿度B．电源频率C．表面污秽D．大气压强6．减少绝缘介质的介电常数可以 __B____
2．雷电流具有冲击波形的特点：__C____。 电缆中电磁波的传播速度。
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A ．降低B．提高 C．不改变D．不一定 7．下列不同类型的过电压中，不属于内过电压的是（ D ）。 A ．工频过电压B．操作过电压 C．谐振过电压D．大气过电压 8．以下哪种材料具有憎水性？ A. 硅橡胶 C．玻璃（A） B ．电瓷 D．金属 9．以下属于操作过电压的是___B___。 A ．工频电压升高C．变电所侵入波过电压 B ．电弧接地过电压D ．铁磁谐振过电压 10 ．冲击系数是____B__放电电压与静态放电电压之比。 A． 25%B． 50%
C．75% D ．100%
三、名词解释（共 15 分，每小题 3 分）
1、极性效应
答：在极不均匀电场中，高场强电极的不同，空间电荷的极性也不同，对放电发展的影
响也不同，这就造成了不同极性的高场强电极的电晕起始电压的不同，以及间隙击穿电压的
不同，称为极性效应。
2、 50% 冲击放电电压
答：工程上采用50% 冲击击穿电压（U50%）来描述间隙的冲击击穿特性，即在多次施加
同一电压时，用间隙击穿概率为50 ％的电压值来反映间隙的耐受冲击电压的特性。
3、进线段保护
答：进线段保护是指在临近变电站 1 2 km的一段线路上加强防雷保护措施。
4、接地电阻
答：接地极或自然接地极的对地电阻和接地线电阻的总和，称为接地装置的接地电阻。
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5、建弧率 这些杂质的介电常数小于液体的介电常数，在交流电场作用下，杂质中的场强与液体介
答：冲击闪络转化为稳定的工频电弧的概率，称为建弧率。 质中的场强按
四、简答：（共 40 分，每小题 5 分） 各自的介电常数成反比分配，杂质中场强较高，且气泡的击穿场强低，因此杂质中首先
1、试解释沿面闪络电压明显低于纯空气间隙的击穿电压的原因。 发生放电，放电
答：当两电极间的电压逐渐升高时，放电总是发生在沿固体介质的表面上，此时的沿面 产生的带电粒子撞击液体分子，使液体介质分解，又产生气体，使气泡数量增多，逐渐
闪络电压已比纯空气间隙的击穿电压低很多，其原因是原先的均匀电场发生了畸变。产生这形成易发生
种情况的原因有： 放电的气泡通道，并逐步贯穿两极，形成“小桥”，最后导致击穿在此通道中发生。
（1）固体介质表面不是绝对光滑，存在一定的粗糙程度，这使得表面电场分布发生畸变。 3、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，什么时候用反接线；正接
（2）固体介质表面电阻不可能完全均匀，各处表面电阻不相同。 线和反接线各有什么特点？
（3）固体介质与空气有接触的情况。 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
（4）固体介质与电极有接触的状况。 得多，所以电桥上
2、简要解释小桥理论。 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，
答：工程实际中使用的液体电介质不可能是纯净的，不可避免地混入气体（即气泡）、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
水分、纤维等杂质。 准确度较高。但这种方法要求被试品高低压端均对地绝缘。
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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，关。
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。 5、简要论述汤逊放电理论。
4、固体电介质的电击穿和热击穿有什么区别？ 答：当外施电压足够高时，一个电子从阴极出发向阳极运动，由于碰撞游离形成电子崩，
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，是以则到达阳极并进入阳极的电子数为 e as个 (α为一个电子在电场作用下移动单位行程所发生
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的碰撞游离数；s 为间隙距离 )。
穿。电击穿的特点是：电压作 因碰撞游离而产生的新的电子数或正离子数为(e
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 as-1) 个。这些正离子在电场作用下向阴极运动，并撞击阴极．若 1 个正离子撞击阴极
压作用时间关系 能从阴极表面释放r 个 (r 为正离子的表面游离系数 )有效电子，则 (e
很小。 as- 1)个正离子撞击阴极表面时，至少能从阴极表面释放出一个有效电子，以弥补原来
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：击穿电压随那个产生电子崩并进入阳极的电子，则放电达到自持放电。即汤逊理论的自持放电条件可表
环境温度的升 达为r(e
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 as-1)=1。
电压并不随介 6、测试电容量较大的被试品的绝缘电阻时如何防止被试品反放电烧坏兆欧表？为什么要
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对被试品充分放
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电？ 一、选择（共 10 分，每小题 2 分）
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 1．冲击系数是 _ _B____放电电压与静态放电电压之比。A． 25%B．50% C．75% D ． 100%
品的接线。 2．若固体电介质被击穿的时间很短、又无明显的温升，可判断是（ C ）。
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 A 荷，其充 C 分放电。 3 所以必须对 A 7、测量绝缘材料的泄漏电流为什么用直流电压而不用交流电压？ C 答：因为直流电压作用下的介质损失仅有漏导损失，而交流作用下的介质损失不仅有漏 4导损失还有极化损 A 失。所以在直流电压下，更容易测量出泄漏电流。 C 课程名称：高电压技术 5 南京理工大学标准答案纸 A 专业、班级：电气工程及其自动化（本科） C第 12 页 共 15 页
．电化学击穿B．热击穿
．电击穿D．各类击穿都有
．电晕放电是一种A。
．自持放电B．非自持放电
．电弧放电D．均匀场中放电
．输电线路的波阻抗的大小与线路的长度（C）。
．成正比B．成反比
．无关D．不确定
．下列不同类型的过电压中，不属于内过电压的是（ D ）。
．工频过电压B．操作过电压
．谐振过电压D．大气过电压
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二、填空（共 20 分，每空 1分） 1、均匀电场和不均匀电场中气体间隙的放电特性有什么不同。
1、流注理论认为：二次电子崩的主要来源是空间光电离。 答：
2、下行的负极性雷通常可分为 3 个主要阶段：先导、主放电、余光。 （1）极不均匀电场的击穿电压比均匀电场低；
3、极化的基本形式有电子式极化、离子式极化、偶极子式极化、夹层式极化、和空间电 （2）极不均匀电场如果是不对称电极，则放电有极性效应；
荷极化。 （3）极不均匀电场具有特殊的放电形式——电晕放电。
4、液体电介质的击穿机理主要可用电击穿理论、小桥理论加以解释。 2、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，什么时候用反接线；正接
5、某 110KV 电气设备从平原地区移至高原地区，其工频耐压水平将下降。 线和反接线各有什么特点？
6、气体放电的主要形式：辉光放电、电晕放电、刷状放电、火花放电、电弧放电。 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
7、绝缘耐压试验的项目主要有：交流耐压试验、直流耐压试验、雷电冲击耐压试验和操得多，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
作冲击耐压试验。 高压保护区，用屏蔽线从其
8、雷暴小时是指一年中有雷暴的小时数。 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
9、电压直角波经过并联电容后，波形将发生变化，变成指数波。 高。但这种方法要求被试品高低压端均对地绝缘。
10 、影响球隙测量电压的可靠性的因素有球面的尘污和球隙间空气游离不充分。 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，
三、简答：（共 50 分，每小题10 分） 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。
第 13 页 共 15 页
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3、局部放电是怎样产生的？在电力系统中常用什么方法进行测量,为什么？ 匝间绝缘：变压器多匝绕组间的绝缘。
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 分级绝缘：各个不同的电压等级采取不同的绝缘等级。
放电，既局部放电。 四、计算（共 20
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。 4、以变压器为例，说明破坏性试验和非破坏性试验各有哪些？ 答：非破坏性试验： （ 1）绝缘电阻及吸收比；（ 2 ）绕组连同套管的绝缘电阻；（3）变压比；（5）直流耐压及泄露 破坏性试验： （ 1）交流耐压试验；（2 ）冲击耐压试验。 5、什么是变压器的主绝缘、匝间绝缘和分级绝缘。 答：主绝缘：发电机、变压器各点对地绝缘。 1 10m 10 10 4）介损； 1
2
r x= 15=(h-10)第 14 页 共 15 页
、某油罐直径为分，每小题
，高
分）
米，现采用单根避雷针进行保护，避雷针距离油罐壁为5m ，请问避雷针的高度应是多少？
解：根据题意可知：h x=10m, r x=10+5=15 m ,求h=?
当 h x≥h 时，有
（ h- h x） p
×1
（ 本文格式为Word版，下载可任意编辑
解得：h=25m
因为 h=25m时不满足 h x≥1
h x＜
1
h ，所以应按h 算22
r x=(1.5h-2h x)p
15=(1.5h-2h x)×1
解得： h=23.3m
所以避雷针的高度至少应是23.3m.
第 15 页 共 15 页
。
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