电自09-高压(A) 2

贵州大学2012-2013学年第一学期考试试卷 （A）

《高电压技术》

一、填空题（共30分,每空1分）

1、 气体中带电质子的消失有____复合____、 扩散 、 消失于电极 等几种形式。

2、 描述气体放电的汤逊理论和流注理论的主要区别在于维持放电发展的因素不一样，汤逊理论絍放电发展的因素是阴极表面电离，而流注理论是空间光电离。 3、 在极不均匀电场中，正极性击穿电压比负极性击穿电压；而电晕起始电压的极

性效应则 。

4、 电介质电导不同于金属电导的区别是：电介质电导是__________电导。 5、 在极不均匀电场中，空气湿度增加，空气间隙击穿电压。

6、 当绝缘油干净时，改善电场均匀程度能使持续电压作用下的击穿电压。 7、 沿面放电电压与同样距离下的纯空气间隙的放电电压相比总是。 8、 现代绝缘子的型式主要来自作用原理。 9、 工频耐压试验时，当试品的电容为C（μF），试验电压为U（kV），则工频试验

变压器的容量S（kVA）应不小于。 10、 测量交流电压峰值可以用或 。

11、 雷电冲击波作用下，变压器绕组起始电位大部分降落在绕组附近，雷电冲

击波越大越大，变压器绕组绝缘上承受的电压越高，变压器绕组稳态电压分布与变压器的方式有关。

12、 分布参数导线波过程中，导线上的电压为和的叠加。

13、 当导线受到雷击出现冲击电晕以后，它与其它导线间的耦合系数将 。 14、 变电站进线段的保护作用时限制流过避雷器的雷电流和降低侵入波。 15、 阀型避雷器主要由和构成，残压为通过避雷器在避雷器上产生的压降。 16、 中性点不接地系统中产生电弧接地过电压的原因是导致电感—电容回路

的电磁振荡过程。

17、 限制内部过电压的措施主要有线路上、和。 得 二、简答题（共30分,每小题5分）

分

评分 1、 说明工程纯液体的击穿过程。

人 答：工程纯液体可用“小桥理论”来说明其击穿过程（1分）。以变压器油为例：当油中含有纸、布等脱落的纤维或受潮时，在电场的作用下这些杂质受到极化，拉长，沿电场方向排列，形成杂质“小桥”（2分），当杂质小桥贯穿两极时，通过小桥的泄漏电流增大，发热增多，形成小桥的水分气化，气泡扩大，最后形成气体小桥（1分）；当杂质小桥未贯穿两极时，则纤维等杂质与油串联，由于纤维的εr大以及含水分纤维的电导大，使其端部油中电

场强度显著增高并引起电离，于是油分解出气体，气泡扩大，最后形成气体小桥（1分），电离增强。

2、在冲击电压作用下，变压器绕组中的电压为什么会出现振荡现象？

答：由于变压器绕组存在对地电容（1.5分），使得绕组上各点初始电压分布不均匀（1分），绕组各点初始电压和稳态电压不一致（1分），使得绕组各点电压从初始分布向稳态分布向稳态分布过渡过程中发生振荡（1.5分），从而出现振荡过电压。

3、为什么在测量绝缘电阻时要同时记录温度？

答：介质绝缘电阻与温度存在负的温度系数（1分），温度升高，绝缘电阻降低（2

分）；不同温度下测量的绝缘电阻不同（1分），为了比较绝缘电阻的大小，需要将绝缘电阻换算到同一温度下（1分），所以在测量绝缘电阻时要同时记录温度。

4、解释输电线路防雷性能指标，并说明其用途。

答：输电线路防雷性能指标主要有两个：一是耐雷水平，表示雷击杆塔时线路绝

缘不发生闪络的最大雷电流幅值或能引起绝缘闪络的最小雷电流幅值；（1.5

分）二是雷击跳闸率，每年每一百公里线路因雷击而引起的跳闸次数（1.5分）。 耐雷水平说明线路绝缘水平（1分）；雷击跳闸率说明线路防雷效果（1分）。 5、为什么在超高压电网中很重视工频电压升高？

答：电力系统中在正常或故障时可能出现幅值超过最大工作相电压、频率为工频

或接近工频的电压升高，统称工频电压升高，或称工频过电压（1分）。 在超高压电网中，由于工频电压升高大都是发生在空载或轻载线路上，与多种操作过电压的发生条件相似，可能会存在工频电压升高的操作过电压同时出现、相互叠加，使得过电压增大（1分）；同时工频电压升高是避雷器工作条件的重要依据（1分）；第三，工频电压升高持续时间长，对绝缘及其运行条件也有很大的影响（1分）。绝缘裕度不高的超高压电网中是决定绝缘水平的主要因素（1分）。

6、说明断路器并联电阻在限制空载线路合闸过电压中的作用，并说明R的取值范围。

答：如图所示，合闸空载线路时，辅助触头S2首先合闸，将电阻R接入回路，R能阻尼振荡；经过1.5～2个工频周期后，再合闸主触头S1，将R短接，完成合

闸。

第一阶段，R起阻尼作用，其值越大越好；后一阶段，R越小越好；考虑并联电阻要有一定的热容量，R取值为400～600Ω左右。 S1 S1 S2 或 R R S2

【评分标准】图1分，操作顺序对2分，R阻尼振荡1分，R取值范围1分。 得 分 评分 人

三、计算题（共40分,每小题10分）

1、某一大型220kV变电站用多台FCZ—220J型避雷器保护，保护变压器用的避雷器离它120m，离变电站800m处的高塔

落雷可有5.11kV/m雷电波侵入变电站，求避雷器到变压器的最大允许距离（变压器上波形振荡激烈，峰值在2μs以前出现，变压器允许冲击强度用截波保证强度947.8kV）。模拟试验表明保护是可靠的。解释其主要原因。 解：避雷器到变压器的最大允许距离：

LmaxUw(i)Uin2a947.852041.86m（3分）

25.11计算表明，该距离小于该变电站中避雷器与变压器的电气距离，而模拟试验表明保护是可靠的。原因在于：

1）

该变电站是一大型变电站，变电站的进出线不止一回，多回进出线可使避雷器离变压器的允许电气距离增大很多；（2分）

2） 侵入波传到变压器所需时间为 （2分）

变压器上波形振荡激烈，第一峰值最大，在2之前出现，尚未传到变压器时就已衰减，所以避雷器距变压器的最大允许距离比计算要大得多；（1分）

3） 变电站还有进线段保护配合阀型避雷器，因而避雷器距变压器的最大允许距离比计算要大得多。（2分） 【评分标准】各步骤全对，满分。只写出公式 不得分

2、有一台额定电压为110kV、额定电流为165A的降压变压器，激磁电流为1%IN

（IN为变压器的额定电流），高压绕组对地电容为3100pF。 （1）求最大可能的截流值；

（2）若磁场能量转化为电场能量的效率为50%，最大过电压可达多少？ 解： 1） 空载电流

最大可能的截流值为激磁电流为最大时。2分

Io1%IN1%1651.（65A）

2.（33A）最大截流值 ImaxI0max21.65 2分

2） 若磁场能量转化为电场能量的效率为50%，则可能出现的最大过电压为：

UmL 变压器励磁电感T2fIo2110103/3122.76（H） 3分

1002.33磁场能量有一半转化为电场能量时有：

UmLT2122.76Io50%2.3350%214.（8kV）3分 CT310010-12或者

f012LTC123.1431001012258.12Hz1分

kmf0258.1250%3.65（kV）1分f50233.6523327.86（kV）1分

Umk

【评分标准】各步骤全对，满分。只写出公式 不得分

3、对某大型电力变压器进行分解试验时，测量其高压侧A相套管的电容和介质损耗，分别为C1=1000pF，tgδ1=5%；测得高压绕组对中、低压和地间的电容量及介质损耗分别为C2=20000pF，tgδ2=0 .2%。试问若测量此变压器的整体tgδ，测量值应为多少？根据该值能否发现A相套管的绝缘缺陷呢？（若tgδ≯±1%，则可认为绝缘正常）

解：高压绕组对中、低压绕组和地之间的绝缘应是无缺陷部分，A相高压套管

绝缘应是有缺陷部分（1分）。其整体的介质损耗为两部分的介质损耗之和（1分），即

， PP1P2（1分）或cU2tgc1U2tg1c2U2tg2 （1） 得到 tgc1tg1c2tg2c1ctg12tg2 （2） （2分）

cccA相套管只占整体绝缘中体积的一小部分 C1<tgc1tg1c2tg2c

c1tg12tg2c20.00250.002 （2分） 0.45%根据此值无法发现套管的缺陷。（2分）

【评分标准】各步骤全对，满分。只写出公式 不得分

4、两条波阻分别为Z1、Z2的无限长线路的连接处接有一串联电感L，求当一幅值为U0、持续时间为τ的直角短波，自波阻为Z2的线路向波阻为Z1的线路传播时，在波阻为Z1的线路上产生的电压波，并做出其波形图（在Z1Z2LZ12U0（1分）

来波：u(t)u0(t)u0(t)（1分）

u0(t)

当只有

作用时，有

di2U0i1(Z1Z2)Ldt

u1i1Z1

t2Z1Lu1U0(1eT)T（2分）

Z1Z2Z1Z2，

应用叠加原理可得，

t2Z1u1U0(1eT)[1(t)1(t)]（2分）

Z1Z2

2Z1U1U0(1eT)（2分）

Z1Z2

波形如下：

当T时，如图a（2分），当T时，如图b（2分） 【评分标准】各步骤全对，满分。只写出公式 不得分