2023年安全知識安全生產(chǎn)知識競賽-過電壓安全知識競賽考試參考題庫（含答案）

2023年安全知識安全生產(chǎn)知識競賽-過電壓安全知識競賽考試參考題庫（含答案）（圖片大小可任意調(diào)節(jié)）第I卷一.全考點試題庫(共20題)1.簡述接地故障清除過電壓產(chǎn)生原因及影響因素。

正確答案:

對于故障線路來說：1部分由于故障的存在電壓較低，不會產(chǎn)生過電壓，2部分由于故障的清除而導(dǎo)致相間電壓關(guān)系的突變，從而產(chǎn)生過電壓，但暫態(tài)過程并不十分劇烈，幅值一般也不高。

對于相鄰線路來說：3部分由于仍與2部分相連，其過電壓與2部分相似；4部分過電壓最為嚴重，當(dāng)斷路器BRK2的C相開斷故障電流后，接地后的暫時穩(wěn)態(tài)被破壞，等效于在C相斷路器附近加上一個與故障電流反向的電流源，其電流波形在相鄰線路上流動并且折反射，從而形成較大的過電壓。?影響因素：1.線路長度；2.系統(tǒng)阻抗；3.輸送功率；4.接地位置。2.簡述重合閘過電壓產(chǎn)生原因及影響因素。

正確答案:

影響因素：1.線路長度；2.系統(tǒng)阻抗；3.斷口電壓差；4.線路損耗；5.?輸送功率

產(chǎn)生原因：如線路實際等效電路圖所示為特高壓線路進行重合閘前的實際電路等效圖，其中LN，LR分別為高抗和小電抗阻值；Cm，C0分別為線路相間電容和相對地電容。

然后，將高抗和小電抗進一步等值，其中0L，mL分別為高抗和小電抗等效后的相間補償電感和相對地補償電感，如等效電路圖（一）所示。

3.簡述直擊雷與感應(yīng)雷的產(chǎn)生原因及區(qū)別。

正確答案:

1）直擊雷是帶電云層（雷云）與建筑物、其它物體、大地或防雷裝置之間發(fā)生的迅猛放電現(xiàn)象，并由此伴隨而產(chǎn)生的電效應(yīng)、熱效應(yīng)或機械力等一系列的破壞作用。

直擊雷的電壓峰值通常可達幾萬伏甚至幾百萬伏，電流峰值可達幾十KA乃至幾百KA，其之所以破壞性很強，主要原因是雷云所蘊藏的能量在極短的時間（其持續(xù)時間通常只有幾us到幾百us）就釋放出來，從瞬間功率來講，是巨大的。

2）感應(yīng)雷也稱為雷電感應(yīng)或感應(yīng)過電壓。它分為靜電感應(yīng)雷和電磁感應(yīng)雷。

（1）靜電感應(yīng)雷：是由于帶電積云接近地面，在架空線路導(dǎo)線或其他導(dǎo)電凸出物頂部感應(yīng)出大量電荷引起的。它將產(chǎn)生很高的電位。

（2）電磁感應(yīng)雷：是由于雷電放電時，巨大的沖擊雷電流在周圍空間產(chǎn)生迅速變化的強磁場引起的。這種迅速變化的磁場能在鄰近的導(dǎo)體上感應(yīng)出很高的電動勢。雷電感應(yīng)引起的電磁能量若不及時泄入地下，可能產(chǎn)生放電火花，引起火災(zāi)、爆炸或造成觸電事故。感應(yīng)雷擊過電壓對于110kV及以上的線路絕緣不會構(gòu)成威脅，波前平緩，但波長較長。4.簡述直流系統(tǒng)斷線故障引起中性母線上過電壓原理。

正確答案:

分單極金屬回線方式與單極大地運行方式。

當(dāng)直流系統(tǒng)以單極大地回路或者單極金屬回線運行時，如果一側(cè)接地引線或者金屬回線發(fā)生斷線故障，直流電流就會通過發(fā)生斷線一側(cè)的中性線接地引線避雷器或者金屬回線避雷器形成回路，即將避雷器接入了整流側(cè)—逆變側(cè)這個電流循環(huán)回路中去，造成發(fā)生斷線的換流站中性母線上過電壓。5.簡述特高壓直流換流站空氣間隙與哪些因素有關(guān)，并簡單定性介紹所需氣隙隨環(huán)境因素變化趨勢。

正確答案:

放電電壓水平和換流站大氣氣象條件。特高壓直流系統(tǒng)電壓等級更高，直流運行電壓最高可達816kV，由于空氣間隙的飽和特性，在更高的操作過電壓下會要求更大的空氣間隙距離；換流站閥廳內(nèi)一般都安裝有用于冷卻的空調(diào)系統(tǒng)，其調(diào)節(jié)作用使得閥廳內(nèi)的大氣壓力、溫度、濕度均不同于標(biāo)準(zhǔn)氣象條件，對空氣間隙的放電特性產(chǎn)生較大影響。

空氣密度對間隙的擊穿電壓有較大的影響，主要原因是空氣密度變化時，分子間的平均距離發(fā)生變化，直接影響到電子的平均自由行程，從而間接影響間隙氣體的電離過程，改變間隙的擊穿電壓。當(dāng)海拔高度增加時，空氣壓力下降，密度減小，所以電子的碰撞電離過程中的平均自由程變大，在運動過程中可以積累更大的能量，在間隙距離較大的情況下，氣體的電離過程變得更加劇烈，所以間隙的擊穿電壓下降。當(dāng)溫度增加時，電子的自由程增加，積累的動能也增加，更容易造成氣體電離；另外，溫度增加，氣體分子本身的熱動能也增加，所以導(dǎo)致氣體的熱電離增加，這也會導(dǎo)致?lián)舸╇妷旱南陆?。所以，在其它條件一定時，溫度越高，氣隙的擊穿電壓越低。

濕度對擊穿電壓的影響比較復(fù)雜。實驗表明均勻電場中的空氣，其放電電壓隨濕度的增加而增加，但程度極微。在極不均勻電場中，空氣濕度對提高間隙擊穿電壓的效應(yīng)就很明顯。原因是水分子容易吸收電子而形成負離子，電子形成負離子后自由行程大減，在電場中發(fā)生碰撞電離的能力也大大減弱。隨著濕度的增加，電子被水分子吸引而成為負離子的比例增加，負離子的質(zhì)量較大，直徑也較大，所以大大削弱了電子碰撞電離能力，從而削弱了間隙的電離過程，提高了間隙的擊穿電壓。另外，在極不均勻電場中，平均場強較低，電子運動速度較慢，很容易被水分子俘獲成為負離子?；谝陨显?，濕度的增加會導(dǎo)致?lián)舸╇妷旱脑黾印?.何謂二次系統(tǒng)的雷電反擊。

正確答案:雷電的反擊現(xiàn)象通常指遭受直擊雷的金屬體（包括接閃器、接地引下線和接地體），在引導(dǎo)強大的雷電流流入大地時，在它的引下線、接地體以及與它們相連接的金屬導(dǎo)體上會產(chǎn)生非常高的電壓，對周圍與它們連接的金屬物體、設(shè)備、線路、人體之間產(chǎn)生巨大的電位差，這個電位差會引起閃絡(luò)。在接閃瞬間與大地間存在著很高的電壓，這電壓對與大地連接的其他金屬物品發(fā)生放電（又叫閃絡(luò)）的現(xiàn)象叫反擊。7.簡述配電網(wǎng)鐵磁諧振過電壓產(chǎn)生原理。

正確答案:

配電網(wǎng)中PT鐵磁諧振的產(chǎn)生機理可以用這個簡化電路圖來說明：左側(cè)為系統(tǒng)三相電源，右側(cè)電感為PT等效電感，電容為系統(tǒng)線路對地等效電容。

一般情況下，PT電感與系統(tǒng)電容的諧振頻率很低，系統(tǒng)中不存在如此低頻率的諧波電源，不會產(chǎn)生諧振。

PT的鐵芯在電流大時會發(fā)生磁飽和現(xiàn)象，此時PT等效電感大幅下降，與系統(tǒng)電容的諧振頻率大大提高，與工頻頻率同數(shù)量級，此時，系統(tǒng)內(nèi)本就存在的分頻諧波，基頻諧波，高次諧波就會引發(fā)鐵磁諧振現(xiàn)象。8.簡述線路雷電繞擊與反擊的異同。

正確答案:

1）避雷線對線路的防雷作用并不是絕對的，我們把雷繞過避雷線而直接擊到導(dǎo)線上的現(xiàn)象叫繞擊。

2）反擊又叫逆閃絡(luò)。當(dāng)雷電擊中接地物體（桿塔），使雷擊點對地電位（絕對值）大大增加，引起對導(dǎo)線的逆向閃絡(luò)的情況，通常稱為反擊。9.簡述甩負荷過電壓產(chǎn)生原因及影響因素。

正確答案:

如曲線一，由于線路正常運行時輸送功率在電源阻抗上產(chǎn)生了一定的壓降，故經(jīng)過電源阻抗后的電壓通常比電源電壓有所下降，然后由于線路的容升效應(yīng)以及兩端電源與限壓措施的鉗制作用其電壓一般呈現(xiàn)弓形分布。

當(dāng)末端斷路器分閘發(fā)生甩負荷后，沿線電壓均有改變，如曲線二，由于線路充電電流的作用經(jīng)電源阻抗后的電壓稍高，其后容升效應(yīng)使得線路電壓越來越高。

影響因素：1.線路長度；2.系統(tǒng)阻抗；3.輸送功率；4.接地位置10.簡述五種VFTO限制措施。

正確答案:

1）隔離開關(guān)加裝并聯(lián)電阻

2）主變加裝入口電容

3）主變前加裝阻波器

4）采用架空線連接主變與GIS套管

5）加裝氧化鋅避雷器

6）改進操作順序

7）加裝鐵氧體材料限制VFTO11.簡述直流系統(tǒng)運行的方式。

正確答案:

雙極運行，單極大地運行，單極金屬回線運行。

雙極運行：雙極兩端中性點接地的方式是正負兩極對地，整流站和逆變站中性點接地，大地中僅流過兩極不平衡電流；

單極大地運行：利用1根導(dǎo)線與大地構(gòu)成直流側(cè)的單極回路，整流站和逆變站中性點均需接地；

單極金屬回線運行：利用2根導(dǎo)線構(gòu)成直流側(cè)的單極回路，利用停運極的線路作為運行極的回流線路，逆變站中性點接地限制電位。

12.簡述整流側(cè)低壓端換流變壓器閥側(cè)出線接地造成中性母線上過電壓原理。

正確答案:

如上圖所示，以故障發(fā)生在A相為例，故障發(fā)生后。換流變A、C兩相形成的交流電源Uca通過VT2和故障接地點并聯(lián)在整流側(cè)中性母線E避雷器上，也并聯(lián)在金屬回線與逆變側(cè)接地極兩端，故障簡化如右圖所示。圖可知，本階段由于E避雷器流過從接地點到中性母線方向的電流，中性母線呈負電位，通過避雷器的能量占該故障下該避雷器所消耗能量的主要部分。由于中性母線呈負電位，整流側(cè)下6脈動橋中與中性母線相連的閥均承受反向電壓，故障后全部關(guān)斷，導(dǎo)致中性母線電流無法通過閥流入故障接地點，但由于直流線路存在對地分布電容，自身又有分布電感，通過金屬回線的電流不能立即減小為0，此時，金屬回線相當(dāng)于一個電源，通過中性母線E避雷器和逆變站的接地點形成回路，在E避雷器中流過一部分能量，中性母線呈現(xiàn)正電位。13.簡述線路空氣間隙的確定須考慮哪些方面？

正確答案:

線路空氣間隙確定輸電線路的空氣間隙主要有：

1）導(dǎo)線對大地（懸垂最低點到地面距離）

2）導(dǎo)線對導(dǎo)線（風(fēng)偏下兩導(dǎo)線間距離）

3）導(dǎo)線對架空地線

4）導(dǎo)線對桿塔及橫桿14.簡述工頻過電壓產(chǎn)生因素及產(chǎn)生原理

正確答案:

1）空載長線電容效應(yīng)；?容性電流流過電感，電壓升高。

當(dāng)首端的輸入阻抗為容性，計及電源內(nèi)阻抗的影響（感性）時，不僅使線路末端電壓高于首端，而且使線路首、末端電壓高于電源電動勢。

2）三相甩負荷；

X0/X1增加將使不對稱短路故障時健全相的電壓有增大的趨勢。15.限制潛洪電流的措施及原理，可配簡圖說明。

正確答案:

措施：1）并聯(lián)電抗器中性點接小電抗

通過補償相間電容，來限制潛供電流的容性分量

2）快速接地開關(guān)（HSGS）

HSGS通過分流潛供電流容性分量和抑制故障點恢復(fù)電壓來減小潛供電弧持續(xù)時間。16.簡述二次系統(tǒng)防雷中的等電位連接的作用。

正確答案:

等電位連接的主要功能是：消除在LPZ（雷電防護區(qū)）的所有設(shè)備中的危險而潛在的電位差和減小磁場。為了消除過壓對導(dǎo)線的干擾，對所有金屬部件和進入LPZ防雷區(qū)的電纜線進行等電位連接是最重要的保護措施。為了這個目的，所有的進線必須盡可能近地在建筑物入口處進行等電位連接。電源和數(shù)據(jù)線路的需經(jīng)SPD連接于等電位上，對于連接導(dǎo)線截面積應(yīng)能保證承載泄流能力。

1）采用鋼筋連接成金屬框架的措施，以減小電磁場對內(nèi)部設(shè)備的干擾

17.簡述線路絕緣子串片數(shù)選擇的原則與方法。

正確答案:

線路絕緣子串片數(shù)選擇原則：

1）工作電壓下不發(fā)生霧閃；

2）操作過電壓下不發(fā)生濕閃；

3）具有一定沖擊耐壓能力，保證一定的線路耐雷水平。

方法：

1）污耐壓法

首先需要對每種絕緣子在盡可能模擬實際污穢的各種污穢度、污穢分布下做大量的人工污穢試驗，從閃絡(luò)電壓的試驗結(jié)果中計算出絕緣子在不同污穢度下的閃絡(luò)電壓或耐受電壓。然后按照系統(tǒng)必須保證的耐受電壓Us，計算出需要的絕緣子片數(shù)。

2）泄露比距法

爬電比距（即泄漏比距λ）是指每千伏電壓所要求的表面爬電距離。對于污穢不同等級的地區(qū)需要求不同的爬電比距λ0，一般清潔地區(qū)可取λ0為1.6cm/kV。當(dāng)絕緣子所在地區(qū)的海拔高度在1000m以上時，還需進行氣壓修正。然后，按操作過電壓的要求進行絕緣子串的校驗，操作沖擊電壓波的50%沖擊放電電壓應(yīng)滿足U50%（s）≥KsUs如果操作沖擊電壓波的50%沖擊放電電壓不能滿足上式的要求，則需要在原先確定的絕緣子串片數(shù)n的基礎(chǔ)上再進一步增加絕緣子片數(shù)，直至滿足公式的要求。18.簡述VFTO的產(chǎn)生原理。

正確答案:

由于其分合閘速度慢、滅弧性能差，在分合閘過程中動靜觸頭之間會發(fā)生多次燃、熄弧現(xiàn)象。以隔離開關(guān)拉開一段不帶電的GIS支路為例，該段不帶電GIS支路作為一個電氣“孤島”亦稱為負荷側(cè)，可近似看作一對地集中電容。在該段GIS支路被隔離開關(guān)切斷后，殘余電荷會在對地集中電容上保持較長時間，系統(tǒng)側(cè)觸頭的電位則繼續(xù)跟隨系統(tǒng)電壓變化。當(dāng)兩個觸頭間電壓差達到觸頭間擊穿電壓時，就會發(fā)生間隙擊穿并形成電弧。這個過程與電網(wǎng)中斷路器切合空載線路或電容器時的重燃現(xiàn)象相似，會產(chǎn)生幅值較大的過電壓，稱之為特快速暫態(tài)過