高電壓技術(shù)課程習(xí)題 第一章氣體的絕緣強(qiáng)度

1－1空氣主要由氧和氮組成，其中氧分子（O2）的電離電位較低，為12.5V。（1）若由電子碰撞使其電離，求電子的最小速度；

（2）若由光子碰撞使其電離，求光子的最大波長(zhǎng)，它屬于哪種性質(zhì)的射線；（3）若由氣體分子自身的平均動(dòng)能產(chǎn)生熱電離，求氣體的最低溫度。

1－2氣體放電的湯森德機(jī)理與流注機(jī)理主要的區(qū)別在哪里？它們各自的使用范圍如何？

1－3長(zhǎng)氣隙火花放電與短氣隙火花放電的本質(zhì)區(qū)別在哪里？形成先導(dǎo)過(guò)程的條件是什么？為什么長(zhǎng)氣隙擊穿的平均場(chǎng)強(qiáng)遠(yuǎn)小于短氣隙的？1－4正先導(dǎo)過(guò)程與負(fù)先導(dǎo)過(guò)程的發(fā)展機(jī)理有何區(qū)別？

1－5雷電的破壞性是由哪幾種效應(yīng)造成的？各種效應(yīng)與雷電的哪些參數(shù)有關(guān)？雷電的后續(xù)分量與第一分量在發(fā)展機(jī)理上和參數(shù)上有哪些不同？

1－6為什么SF6氣體絕緣大多只在較均勻的電場(chǎng)下應(yīng)用？最經(jīng)濟(jì)適宜的壓強(qiáng)范圍是多少？

1－7盤形懸式絕緣子在使用中的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？

1－8超高壓輸電線路絕緣子上的保護(hù)金具有哪些功用？設(shè)計(jì)保護(hù)金具時(shí)應(yīng)考慮什么問(wèn)題？

第二章液體、固體介質(zhì)的絕緣強(qiáng)度

2－1試比較電介質(zhì)中各種極化的性質(zhì)和特點(diǎn)？

2－2極性液體和極性固體電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)與溫度和電壓頻率的關(guān)系如何？為什么

2－3電介質(zhì)導(dǎo)電與金屬導(dǎo)電的本質(zhì)區(qū)別為什么？

2－4正弦交變電場(chǎng)作用下，電介質(zhì)的等效電路是什么？為什么測(cè)量高壓電氣設(shè)備的絕緣電阻時(shí)，需要按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的時(shí)間下錄取，并同時(shí)記錄溫度？

2－5某些電容量較大的設(shè)備經(jīng)直流高電壓試驗(yàn)后，其接地放電時(shí)間要求長(zhǎng)達(dá)5～10min，為什么？

2－6試了解各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)試油杯的結(jié)構(gòu)，并比較和評(píng)價(jià)。2－7高壓電氣設(shè)備在運(yùn)行中發(fā)生絕緣破壞，從而引起跳閘或爆炸事故是很多的，請(qǐng)注意觀察和分析原因。

第三章電氣設(shè)備絕緣實(shí)驗(yàn)技術(shù)

3－1總結(jié)比較各種檢查性試驗(yàn)方法的功效（包括能檢測(cè)出絕緣缺陷的種類、檢測(cè)靈敏度、抗干擾能力等）。

3－2總結(jié)進(jìn)行各種檢查性試驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)。

3－3對(duì)絕緣的檢查性試驗(yàn)方法，除本章外，還有哪些可能的方向值得進(jìn)行探索研究，請(qǐng)舉例說(shuō)明其適用的電氣設(shè)備和探測(cè)的缺陷等。

3－4現(xiàn)行的絕緣子離線檢查性試驗(yàn)存在哪些不足之處，試說(shuō)明。 3－5某試驗(yàn)變壓器額定功率為10KVA，額定電壓為100000/380V，額定電流為0.1/263A，阻抗電壓為9％（其中高壓繞組占2/3，低壓繞組占

1/3）。輸出端外接保護(hù)電阻值為10KΩ。附設(shè)測(cè)壓繞組的變壓比（對(duì)高壓繞組而言）為1/1000。被試品為容性，電容量為2000pF，要求實(shí)施試驗(yàn)電壓為75Kv，求此時(shí)測(cè)壓繞組輸

出電壓（也就是操控臺(tái)板面電壓表讀數(shù)）將是多少？（設(shè)可以忽略勵(lì)磁電流和繞組電阻的影響）

3－6在題3-6圖所示電路中，電源變壓器輸出的電壓峰值為Up，試求空載時(shí)點(diǎn)1、2、3、4的對(duì)地電位，指出電容器C1、C2、C3和整流元件V1、V2、V3的工作電壓要求。試作有負(fù)載時(shí)的輸出電壓波形分析。

3C2~1C1V3V2C3V104題3-6圖

3－7多級(jí)沖擊電壓發(fā)生器，在沖電完成后，觸發(fā)點(diǎn)火以前，如某中間間隙先行擊穿，將造成什么情況？

3－8用球隙測(cè)工、直流、沖擊電壓時(shí)，其串聯(lián)電阻各起什么作用？對(duì)球隙串連電阻的要求各為如何？

3－9在題3-9圖所示的串聯(lián)電容器柱，設(shè)各電容器均相等，G1=G2=G3=1μF，但各電容器的絕緣電阻有差異，分別為R1=1000ΩM，R2=2000ΩM，R3=3000ΩM。電容柱先穩(wěn)定地承受直流電壓為＋60kV，后切斷電源，并將P點(diǎn)接地。問(wèn)此時(shí)Q、S點(diǎn)對(duì)地電位各為多少？如工作人員需要盡快接觸Q、S點(diǎn)，進(jìn)行工作，應(yīng)采取的措施是什么？

KC1S60kVC2SC3P 題3-9圖

第四章線路及繞組中的波過(guò)程

4－1試分析波阻抗的物理意義及其與電阻之不同點(diǎn)。4－2試論述彼得遜法則的使用范圍。

4－3試分析直流電源E合閘于有限長(zhǎng)導(dǎo)線（長(zhǎng)度為l，波阻抗為z）的情況，末端對(duì)地接有電阻R（如題4－3圖所示）。假設(shè)直流電源內(nèi)電阻為零。(1)R＝z分析末端與線路中間（l/2）的電壓波形；

(2)R=，分析末端的電流波形和中間（l/2）的電壓波形。(3)R=0分析末端的電流波形和線路中間（l/2）的電壓波形。

LZER

題4－3圖直流電勢(shì)合閘于有限長(zhǎng)線路

4－4如題4-4圖所示，試求該四種情況下折射波u2qf(t)的關(guān)系式。 u1qZ1u1q=atZ1Z2u1qZ1u1q=atZ2Z1LZ2LZ2CC

題4-4圖直角波和斜角波通過(guò)串聯(lián)電容和通過(guò)并聯(lián)電感

4－5在何種情況下，應(yīng)使用串聯(lián)電感來(lái)降低入射侵波的陡度？在何種情況下應(yīng)使用并聯(lián)電容？試舉例。

4－6試述沖擊電暈對(duì)防雷保護(hù)的有利和不利的方面。4－7某線路塔桿結(jié)構(gòu)如題4－7圖所示，當(dāng)雷擊避雷線時(shí)，試分析哪一相絕緣子串上的沖擊電壓最大。

題4－7圖某線路桿塔結(jié)構(gòu)

4－8當(dāng)沖擊電壓作用于變壓器繞組時(shí)，在變壓器繞組內(nèi)將出現(xiàn)振蕩過(guò)程，試分析出現(xiàn)振蕩的根本原因，并由此分析沖擊波形對(duì)振蕩的影響。4－9為什么說(shuō)沖擊截波比全波對(duì)變壓器繞組的影響更嚴(yán)重。4－10試分析

在沖擊電壓作用下，發(fā)電機(jī)繞組內(nèi)部波過(guò)程和變壓器繞組內(nèi)部波過(guò)程的不同點(diǎn)。

第五章電力系統(tǒng)大氣過(guò)電壓及保護(hù) 5－1試述雷電流幅值的定義。

5－2試分析比較管型避雷器與保護(hù)間隙的相同點(diǎn)與不同點(diǎn)。5－3試全面比較閥型避雷器和氧化鋅避雷器的性能。

5－4某廠的原油罐，直徑為10m，高出地面10m，用避雷針保護(hù)，針距罐壁至少5m，試設(shè)針避雷針的高度。

5－5試從物理概念上解釋避雷線對(duì)降低導(dǎo)線上感應(yīng)過(guò)電壓的作用。 5－6試全面分析雷擊桿塔時(shí)影響耐雷水平的各種因素的作用，工程實(shí)際中往往采用哪些措施來(lái)提高耐雷水平，試分析其原由。

5－7為什么繞擊時(shí)耐雷水平遠(yuǎn)低于雷擊桿塔的耐雷水平？5－8試述建弧率的含義及其在線路防雷中的作用。

5－9為什么額定電壓低于35kV的線路一般不裝設(shè)避雷線？

5－10某220kV線路的鐵塔結(jié)構(gòu)如題5－10圖所示。該線路通過(guò)平原地區(qū)，雷暴日數(shù)年平均為40日，導(dǎo)線型號(hào)為L(zhǎng)GJQ-300，避雷線外徑為10mm,導(dǎo)線合避雷線的弧垂分別為12m和7m，線路檔距為400m，塔桿沖擊接地電阻為7Ω，絕緣子串由13某某－4.5組成，長(zhǎng)為2.2m，其50％沖擊放電電壓為1200kV。試計(jì)算該線路的耐雷水平和調(diào)閘率。 11.61.7

23.42.23.5題5－10圖某220kV桿塔（圖中單位為m）

5－11試說(shuō)明在何種情況下，保護(hù)變電所免受直擊雷的避雷針可以裝設(shè)在變電所構(gòu)架上，何種情況下則又不行，為什么？

5－12當(dāng)雷電波自線路入侵變電所時(shí)，試分析變壓器上出現(xiàn)振蕩波的原因，以及變壓器上高壓高于避雷器殘壓的原因。

5－13為什么要入侵波的陡度？一般采取什么措施？

5－14一般采取什么措施來(lái)流經(jīng)避雷器的雷電流使之不超過(guò)5kA，若超過(guò)則可能出現(xiàn)什么后果？

5－15為什么說(shuō)直配電機(jī)的防雷保護(hù)比變電所更為困難？5－16在直配電機(jī)的防雷保護(hù)方案中，采取什么措施來(lái)降低入侵波的陡度？為什么不能采取與變電所相同的措施？入侵波陡度的目的與變電所是否相同？5－17試說(shuō)明直配電機(jī)防雷線耐雷水平的含義。

5－18某變電所主接線題5－18圖所示。10kV有四路出線，有可能出現(xiàn)兩路運(yùn)行方式；220kV有三路出線，有可能出現(xiàn)一路運(yùn)行方式，2號(hào)主變壓器可能出現(xiàn)高低壓繞組運(yùn)行、中壓側(cè)開路和中低壓繞組運(yùn)行、高壓側(cè)開路的運(yùn)行方式。

變電所中110kV側(cè)只允許有一個(gè)中性點(diǎn)接地點(diǎn)，1號(hào)主變壓器為中性點(diǎn)分級(jí)絕緣變壓器，其中性點(diǎn)絕緣水平為35kV。

110kVY,dT1YN,d自藕變壓器T2題5－18圖某變電所主接線圖 T1-1號(hào)主變壓器型號(hào)為SFPL1-125000；

T1-2號(hào)主變壓器型號(hào)為SFPSL1-120000/120000/30000； 110kV和220kV出線全線裝有架空地線。

試作出該變電所110kV和220kV側(cè)防雷保護(hù)方案并作圖，并求出110kV和220kV避雷器離主變壓器及各電氣設(shè)備的最大允許電氣距離。

第六章電力系統(tǒng)內(nèi)部過(guò)電壓

6－1簡(jiǎn)述電力系統(tǒng)暫時(shí)過(guò)電壓的特性及對(duì)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的危害。 6－2解釋空載線路的電容效應(yīng)現(xiàn)象，以及線路首端有串聯(lián)電感和末端有并聯(lián)電感對(duì)線路電容效應(yīng)的影響。

6－3某500kV線路，長(zhǎng)度為250km，電源電動(dòng)勢(shì)為E，電源漏抗某=263Ω線路每單位長(zhǎng)度正序電感和電容分別為L(zhǎng)0=0.9μH/m、C0＝0.0127μH/m。求線路末端路開路的線末電壓。若線路未接有并聯(lián)電抗器某L＝1837Ω，求線末電壓對(duì)電源電動(dòng)勢(shì)的比值及沿線電壓分布的最高電壓值。

6－4某330kV線路全長(zhǎng)500km，線路正序阻抗Z1＝310Ω，零序阻抗Z0＝660 2v15

Ω，正序波速v1=3某10km/，零序波速為3。電源電動(dòng)勢(shì)為E，電源漏抗可忽略。求空載線路末端單相接地時(shí)線末非故障相的電壓值。

6－5為什么超高壓系統(tǒng)中，并聯(lián)電抗器的中性點(diǎn)小電抗能非全相操作時(shí)可能出現(xiàn)的諧振現(xiàn)象及減小潛供電流值。

6－6為什么含有非線性性電感的L－C串聯(lián)電路會(huì)出現(xiàn)多個(gè)工作點(diǎn)？比較線性諧振與非線性諧振的差異。

6－7某10kV某系統(tǒng)，中性點(diǎn)不接觸，有一條10km長(zhǎng)線路末端接有180MVA、I0＝6.5％的空載變壓器，線路對(duì)地電容C0＝0.005μF/km試分析線路末端單相斷線并在負(fù)載側(cè)接地時(shí)，會(huì)否產(chǎn)生基波鐵磁諧振？

6－8分別列出在中低壓、高壓、超高壓系統(tǒng)中，具有代表性、幅值較高的操作過(guò)電壓。

6－9用工頻熄弧理論并考慮相間電容C12的影響，計(jì)算中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)產(chǎn)生

C00.8間歇電弧接地第一次重燃時(shí)非故障相振蕩電壓最大值。計(jì)算時(shí)取C0C12。6－10怎樣評(píng)價(jià)消弧線圈間歇電弧接地過(guò)電壓的作用？

6－11開端一臺(tái)220kV、120MVA的三相電力變壓器，其空載勵(lì)磁電流I0等于額定電流的2％，高壓繞組每相對(duì)地電容C＝5000pF，求在I0為幅值時(shí)截流可能引

起的過(guò)電壓倍數(shù)。

6－12說(shuō)明斷路器滅弧能力的強(qiáng)弱對(duì)切空載變壓器和切空載線路過(guò)電壓的影響。6－13若用避雷器切空載線路過(guò)電壓，則對(duì)避雷器提出什么要求？

6－14什么條件下可用等值集中參數(shù)電路近似分析合閘空載線路的過(guò)渡過(guò)程振蕩電壓？

6－15說(shuō)明斷路器并聯(lián)電阻在切、合空載線路中過(guò)電壓的作用。 6－16在什么情況下會(huì)發(fā)生解列過(guò)電壓？為什么出現(xiàn)高幅值解列電壓的概率不大？

第七章電力系統(tǒng)的絕緣配合

7－1試述電力系統(tǒng)絕緣配合的目的及其原則。

7－2試述絕緣配合的慣用法、簡(jiǎn)化統(tǒng)計(jì)法和統(tǒng)計(jì)法的優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)及其實(shí)際應(yīng)用范圍。

7－3選定某220kV變電所避雷器型號(hào)后，計(jì)算確定所內(nèi)電氣設(shè)備應(yīng)具有的絕緣水平。

7－4變電所電氣設(shè)備的絕緣水平是否應(yīng)高于高壓輸電線路的絕緣水平？為什么？

7－5試確定非污穢地區(qū)220kV線路直線桿懸垂絕緣子串的絕緣片數(shù)。