西南交通大學(xué)高電壓技術(shù)試題(2009年)A

西南交通大學(xué)2009—2010學(xué)年第（1）學(xué)期考試試卷課程代碼3045680 課程名稱高電壓技術(shù)考試時(shí)間120分鐘題號(hào)—二三四五六七八九十總成績得分閱卷教師簽字： 填空題（每空1分，共20分）1:在極不均勻電場中，擊穿過程中的極性效應(yīng)是擊穿電壓與小曲率半徑的電極極性有關(guān)/不同極性的高場強(qiáng)電極的電暈起始電壓的不同以及間隙擊穿電壓的不同 。2：使氣體分子電離因素有碰撞電離、光電離—及 熱電離。3：提高氣體間隙擊穿電壓的措施有電極形狀的改進(jìn)（增大電極曲率半徑、改善電極邊緣、使電極具有最佳外形）、空間電荷對(duì)原電場的畸變作用、極不均勻場中屏障的采用（放入薄皮固體絕緣材料，如紙或紙線訂裝封密板）、提高氣體壓力的作用、高真空和高電氣強(qiáng)度氣體sf6的采用（答線訂裝封密 6 對(duì)任意四個(gè)均給分）。4：固體電介質(zhì)擊穿的主要形式有熱擊穿、電擊穿、電化學(xué)/電老化擊穿。5：直流電壓下電介質(zhì)僅有漏導(dǎo) 所引起的損耗;交流電壓下電介質(zhì)既有漏導(dǎo) 損耗，又有 極化損耗。線訂裝封密6：輸電線路雷擊跳閘率是指在雷暴日數(shù)Td=40的情況下，100km的線路每年因雷擊而引起的跳閘次數(shù)。線訂裝封密輸電線路耐雷水平表示雷擊線路時(shí)，其絕緣尚不至于發(fā)生閃絡(luò)的最大

雷電流幅值或能引起絕緣閃絡(luò)的最小雷電流幅值，單位kA。7：變電站進(jìn)線保護(hù)段的作用是限制流經(jīng)避雷器的雷電流和限制入侵波的陡度。8局部放電的在線檢測分為 電測法和非電測法兩大類。9液體電介質(zhì)的極化形式有電子位移極化和偶極子位移極化兩種。二：請(qǐng)選出下面各題中的正確答案（將所選擇的答案號(hào)填在括號(hào)內(nèi)。每題2分，共28分）電暈放電是局部范圍內(nèi)的（a）自持放電 b.非自持放電c.沿面放電 d.滑閃放電變電所中變壓器到避雷器的最大允許電氣距離與（d）侵入波的幅值成反比 b.避雷器殘壓成正比c.變壓器的沖擊耐壓值成反比 d.侵入波陡度成反比自持放電是指（b）a、 間隙依靠外界電離因素維持的放電過程。b、 間隙依靠自身的電離過程，便可維持間隙放電過程，去掉外界電離因素，間隙放電仍能持續(xù)。c、 間隙放電時(shí)，無需外加電壓。絕緣子的污閃是指污穢絕緣子在（b）下的沿面閃絡(luò)a.過電壓 b.工作電壓c.雷電沖擊電壓 d.操作沖擊電壓棒-板氣體間隙，保持極間距不變，改變電極上所施加的直流電壓極性，棒為正極時(shí)，擊穿電壓為u+；棒為負(fù)極時(shí)，擊穿電壓為u-，則（b）。棒棒

6.a、u+>u6.a、u+>u-棒棒u表示（a）50%b、u+Vu棒棒c、u+=u棒棒它反映絕緣耐受沖擊電壓的能力。絕緣可能耐受的最大沖擊電壓。絕緣沖擊放電電壓的最大值。7．9.10.11.不變b.8.平行板電極間充有兩層電介質(zhì)（沿電場方向疊放），已知兩電介質(zhì)的相對(duì)c.升高&.下降介電系數(shù)￡c）：>￡12,在外加電壓作用下，它們的場強(qiáng)分別為E1和E2則7．9.10.11.不變b.8.平行板電極間充有兩層電介質(zhì)（沿電場方向疊放），已知兩電介質(zhì)的相對(duì)c.升高&.下降介電系數(shù)￡c）：>￡12,在外加電壓作用下，它們的場強(qiáng)分別為E1和E2則a．E=E12在一般桿塔高度線路防雷設(shè)計(jì)時(shí)采用的雷電流計(jì)算波形是（d）a.斜角波c.半余弦波b.E>E12c.E<E12b.標(biāo)準(zhǔn)沖擊波d.斜角平頂波一入射波電壓從架空線進(jìn)入電纜時(shí)，節(jié)點(diǎn)處的（d）a.電壓折射系數(shù)＞1b.電壓折射系數(shù)＜0c.電壓反射系數(shù)＞1d.電壓反射系數(shù)＜012.切除空載線路出現(xiàn)操作過電壓的原因是（b）斷路器不是在電流過零開斷斷路器開斷空載線路過程中觸頭間多次燃弧c系統(tǒng)出現(xiàn)諧振過電壓13.測量絕緣電阻不能有效發(fā)現(xiàn)的缺陷是（ d ）。a.絕緣整體受潮 b.存在貫穿性的導(dǎo)電通道絕緣局部嚴(yán)重受潮 d.絕緣中的局部缺陷14.無窮長直角波作用于末端開路的單相變壓器繞組時(shí),若不考慮繞組內(nèi)的損耗,繞組上最大電位出現(xiàn)在（ c）a.繞組首端 b.繞組中部 c.繞組末端三.簡答題（每題4分，共12分）1：敘述氣體放電過程。答：在外施電場作用下，電子崩由陰極向陽極發(fā)展，由于氣體原子（或分子）的激勵(lì)、電離復(fù)合等過程產(chǎn)生光電離，在電子崩附近由光電子引起新的子電子崩,電子崩接近陽極時(shí)，電離最強(qiáng),光輻射也強(qiáng)。光電子產(chǎn)生的子電子崩匯集到由陽極生長的放電通道，并幫助它的發(fā)展，形成由陽極向陰極前進(jìn)的流注（正流注），流注的速度比碰撞電離快。同時(shí)，光輻射是指向各個(gè)方向的，光電子產(chǎn)生的地點(diǎn)也是隨機(jī)的，這說明放電通道可能是曲折進(jìn)行的。正流注達(dá)到陰極時(shí),正負(fù)電極之間形成一導(dǎo)電的通道，可以通過大的電流，使間隙擊穿。如果所加電壓超過臨界擊穿電壓（過電壓），電子崩電離加強(qiáng)，雖然電子崩還沒有發(fā)展到陽極附近，但在間隙中部就可能產(chǎn)生許多光電子及子電子崩,它們匯集到主電子崩,加速放電的發(fā)展，增加放電通道的電導(dǎo)率，形成由陰極發(fā)展的流注（負(fù)流注）。當(dāng)電子崩頭部的電場比外加電壓在間隙中形成的均勻電場更強(qiáng)時(shí)，電子崩附近電場嚴(yán)重畸變，電離劇烈，放電可以自行發(fā)展成流注，從而導(dǎo)致間隙擊穿。2：試寫出單根避雷針的保護(hù)范圍計(jì)算公式。答：單支避雷針單支避雷針的保護(hù)范圍如圖8-6所示，在被保護(hù)物高度h水平面上的保護(hù)半徑rX X應(yīng)按下列公式計(jì)算：h當(dāng)h時(shí)h

當(dāng)h<—時(shí)r=(h當(dāng)h時(shí)h

當(dāng)h<—時(shí)r=(1.5h—r=(1.5h—2h)pX X式中：r——避雷針在hx水平面上的保護(hù)半徑，m；xhx——被保護(hù)物的高度，m；xh——避雷針的高度，m；h避雷針的有效咼度，m；aP——高度影響系數(shù)，hW30m,P=l；30mVhW120m,P二；當(dāng)h>120m時(shí)，取其等于120m?？捎?jì)算出避雷針在地面上的保護(hù)半徑：r可計(jì)算出避雷針在地面上的保護(hù)半徑：r=1.5hpx。3：對(duì)架空線路絕緣子串，如何確定工作電壓其所需絕緣子片數(shù)？如何確定操作過電壓下其所需絕緣子片數(shù)？答：在根據(jù)桿塔機(jī)械載荷選定絕緣子型式之后，需要確定每串絕緣子的片數(shù)，以滿足下列要求：在工作電壓下不發(fā)生污閃；雨天時(shí)在操作過電壓作用下不發(fā)生閃絡(luò)（濕閃）。具有一定的雷電沖擊耐壓強(qiáng)度，保證一定的線路耐雷水平。確定絕緣子串的片數(shù)的具體做法簡介如下：（1）按工作電壓下所要求的泄漏距離（爬電比距）S決定所需絕緣子片數(shù)n絕緣子串應(yīng)有足夠的沿面爬電比距以防止在工作電壓下發(fā)生污閃。具體的作法是：按工作電壓下所需求的泄漏距離決定所需絕緣子片數(shù)，然后按操作過電壓及耐雷水平的要求進(jìn)行驗(yàn)算。爬電比距定義如下：s=ncm/kVU式中n——每串絕緣子的片數(shù)入一一每片絕緣子的爬電距離，cm。U——線路的額定電壓（有效值），kV。對(duì)于不同的污穢地區(qū)要求一定的爬電比距so,必須滿足s>s0，否則污閃事故將比較嚴(yán)重，會(huì)造成很大損失。《高壓電力設(shè)備外絕緣污穢等級(jí)》中把外絕緣按污染程度劃分為O、I、II、III、W級(jí)，其中0級(jí)相應(yīng)于無明顯污穢地區(qū)。各級(jí)要求的最小爬電比距值如表9-8所示。由此可得出根據(jù)最高工作線電壓確定每串絕緣子的片數(shù)為sUn> —1九（2）按內(nèi)部過電壓進(jìn)行驗(yàn)算絕緣子串除應(yīng)在長期工作電壓下不發(fā)生閃絡(luò)外，還應(yīng)耐受操作過電壓的作用。即絕緣子串的濕閃電壓在考慮大氣狀態(tài)等影響因素并保持一定的裕度后，應(yīng)大于可能出現(xiàn)的操作過電壓。通常取10%的裕度.則絕緣于的工頻或操作濕閃電壓U為shU=1.1kUsh0xg式中k為操作過電壓的計(jì)算倍數(shù)；U為最高運(yùn)行相電壓。0xg四：計(jì)算題（共40分）1：一固體電介質(zhì)，其電容量C=2000pF；tan=1%；絕緣電阻R=2000MQ，求：①施加工頻電壓U=100kV（有效值），介質(zhì)損耗為多少？②施加直流電壓U=100kV，介質(zhì)損耗為多少？（10分）

解：1交流情況下p二uicosp二u2wcptan6TOC\o"1-5"\h\z二1002x106x2兀x50x2000x12-12x1% (5分)二20k二62.8w2直流情況下5分）u2 (10x103)2 105分）p= = = =5wR 2000x1062x1092：某變電所母線接線圖如下，各路出線波阻抗Z=400Q,現(xiàn)有一幅值U=5ookv的無窮長直角波由其中一路出線侵入變電所，求變電所母線上電壓幅值。（10分）解：彼得遜等值電路如右圖:母線上電壓Z/4=2u/5=200kVz+z/43:下圖所示平原地區(qū)110kV單避雷線線路，已知避雷線弧垂f=2.8m，導(dǎo)線g弧垂f=5.3m，幾何耦合系數(shù)為0.114，修正后的電暈下的耦合系數(shù)為c0.143，桿塔電感16.4卩H,雷擊桿塔時(shí)分流系數(shù)為0.9，線路絕緣子U50%=700kV，桿塔沖擊接地電阻為7歐，建弧率為0.85，保護(hù)角為25°，擊

桿率為1/4，試求（1）雷擊桿塔時(shí)耐雷水平；（2）繞擊率及繞擊耐雷水平；3）線路的雷擊跳閘率。（注：雷暴日按T—40進(jìn)行計(jì)算，即：雷電流幅值概率d88lgp--丄；百公里線路年落雷次數(shù)：N-0.28°+4h）。單根避雷線，取b=0代入計(jì)算。導(dǎo)8888 g線平均高度：22線平均高度：h—H--f；避雷線平均高度：h—H-廳f,雷擊桿塔耐雷水平:cC3c gg3g，繞擊率：lgP—篦t—3.9）（20分）86U―50%解:hgg3gh—H-U―50%解:hgg3gh—H--fcC3雷擊桿塔時(shí)耐雷水平為：—H-3f—(12.2+1.2+6.1)m-1x2.8—17.6m=l2.2m-3x5.3二8.7m1分）1分）5分）5分）2分）U 50% h L hh(1—k)PR+(a—k)P星+(1_7^公)2ih 2.6 h02.6tc700kV(1-0.143)x0.9x7+(13.4—0.143)x0.9x16.4+(1-17.6x0.114)x8.719.5 2.6 8.7 2.6=63.21kA因?yàn)椋豪纂娏鞣蹈怕蔵gp—_ -88所以：雷電流超過I]和I2的概率分別為：P]=19%,P2=83%0

雷繞擊于導(dǎo)線時(shí)的耐雷水平：因?yàn)椋簂gPx86I.U因?yàn)椋簂gPx86I