高电压技术答案总复习资料1

一、填空题（40%）

1. 电介质的极化有四种基本类型，其中在电场作用下所有电介质中都存在的极化类型是

电子位移极化；由离子结合成的电介质在电场作用下还存在离子位移极化；只在极性电介质中存在的极化类型称为(偶极子)转向极化；由于两层（多层）电介质而在界面上堆积带电质点形成电矩的极化现象称为夹层介质界面极化（空间电荷极化）。

2. 对于具有相同极间距（在相同电介质中）的①正极性针尖—平板电极系统、②负极性

针尖—平板电极系统、③平板—平板电极系统而言，按工频击穿电压从高到低的顺序排列为：③>②>①。

? 极性效应

(1).正棒---负板,分析： a.由于捧极附近积聚起正空间电荷，削弱了电离，使电晕放电难以形成，造成电晕起始电压提高。b.由于捧极附近积聚起正空间电荷在间隙深处产生电场加强了朝向板极的电场，有利于流注发展，故降低了击穿电压

(2).负棒---正板,分析： a.捧附近正空间电荷产生附加电场加强了朝向棒端的电场强度，容易形成自持放电，所以其电晕起始电压较低。b.在间隙深处，正空间电荷产生的附加电场与原电场方向相反，使放电的发展比较困难，因而击穿电压较高。 结论：在相同间隙下

正捧-----负板 负捧-----正板

电晕起始 高 低

间隙击穿压 低 高

3. 气体中带电质点的产生方式有电子或正离子与气体分子的碰撞电离、各种光辐射（光

电离）、和 高温下气体中的热能（热电离）。

4. 一般的，电介质极化分为以下四种基本类型：电子位移极化、离子位移极化、(偶极子)

转向极化、夹层介质界面极化（空间电荷极化）。其中(偶极子)转向极化、夹层介质界面极化（空间电荷极化）伴随着能量的损耗。

5. 汤逊理论认为，碰撞游离和 正离子撞击阴极造成的表面电离 是形成自持放电的主

要因素。

6. 雷电冲击50%击穿电压是指气隙被击穿的概率为50%的冲击电压峰值。多次施加电压

（波形1.2/50?s）中，其中半数导致击穿的电压，工程上以此来反映间隙的耐受冲击电压的特性。。

1

7. 绝缘电阻试验不能发现设备的下列绝缘缺陷绝缘中的局部缺陷（如非贯穿性的局部损

伤、含有气泡、分层脱开等）、绝缘的老化。

? 双层介质模型

若绝缘内部有集中性导电通道，或绝缘严重受潮

电阻R1 、R2显著降低、泄漏电流大大增加，时间常数? 大

为减小吸收电流迅速衰减

若绝缘内部部分受潮

R1与R2中的一个数值降低时间常数? 也会大为减小吸收

电流仍会迅速衰减.

测量绝缘电阻能有效发现下列缺陷

(1)总体绝缘质量欠佳

(2)绝缘受潮

(3)两极间有贯穿性的导电通道

(4)绝缘表面情况不良（比较有或无屏蔽极时所测得的值即可知

二、问答题（40%）

1. 变压器油受潮及混入杂质时，油间隙的工频击穿电压降低很多，为什么？在工程上采取

哪些提高击穿电压的措施？

? 解:非纯净液体电介质的小桥击穿理论: 纤维(杂质)电场力的作用下，在电场方向定向，

并逐渐沿电力线方向排列成杂质的“小桥;水分及纤维(杂质)等的电导大，引起泄漏电流增大、发热增多，促使水分汽化、气泡扩大: 液体电介质最后在气体通中发生击穿。变压器油受潮及混入杂质时，可以看成杂质与油间隙的串联，因为场强的分布与介质的介电常数成反比，气泡?=1，小于液体的? ，承担比液体更高的场强，而气体耐电rr

强度却低，因此，气泡先行电离，当电离的气泡在电场中堆积成气体通道，击穿在此通道内发生 。

? 工程上提高液体电介质击穿电压的方法：提高以及保持油的品质；覆盖层；绝缘层; 极

间障。

? 提高以及保持油的品质（过滤：除去纤维、水分、有机酸，防潮：制造、检修，祛气：

除去水分和气体，防尘）；覆盖层（材料：1mm的固体绝缘薄层。漆膜、胶纸带、漆布带作用机理：阻碍杂质小桥中热击穿的发展，适用情况：油品质越差，电场越均匀，电压作用 时间越长，则覆盖层的效果越显著）；绝缘层（材料： 厚可达几十毫米的固体绝缘层，作用机理：覆在曲率半径较小的电极上，降低这部分空间的场强，且固体绝缘层的耐电强度也较高，不易造成局部放电，适用情况：不均匀电场中（变压器高压引线和屏蔽环、充油套管的导电杆包有绝缘层）：极间障（材料： 厚度为2~7mm的固体绝缘板，纸板、胶 纸、胶布层压板，作用机理：能机械地阻隔杂质小桥，改善电场分布，适用情况：不均匀电场中效果显著，较均匀电场中也有效果）

2. 在过电压保护中对避雷器有哪些要求？这些要求是怎样反映到阀式避雷器的电气特性

参数上来的？这些参数如何反映避雷器的性能优越？试全面比较阀式避雷器与氧化锌避雷器的性能。

解：避雷器是限制过电压从而使与之相并联电气设备绝缘免受过电压作用的器件。

高电压技术答案总复习资料1

2

对避雷器的第一个要求是能将过电压限制到电气设备绝缘耐受的数值，这就要求避雷器的最大残压（残压为冲击电压作用下，流过避雷器的冲击电流在避雷器上的压降）应低于设备绝缘的冲击耐压值。对于阀式避雷器还需要保证避雷器的伏秒特性（取决于放电间隙）与被保护设备绝缘的伏秒特性有正确的配合，以免发生电气设备绝缘先于避雷器间隙放电前发生击穿。避雷器仅满足上述要求还是不够的，

对避雷器的第二个要求是应在过电压作用结束后，能迅速截断随后发生的工频续流以不致于发生工频短路引起跳闸而影响正常供电。阀式避雷器与氧化锌避雷器利用阀片电阻在工频电压下电阻很大的非线性特性使工频续流能在第一次过零时就切断。

对避雷器的第三个要求是避雷器（阀式和氧化锌）还应具有一定的通流以免发生热过度而造成瓷套爆裂。阀式避雷器与氧化锌避雷器的工作原理相同，且都能避免在被保护设备上产生截波，但由于两者采用的非线性阀片电阻材料不同，表征阀式避雷器与氧化锌避雷器的电气参数和性能有所不同。

? 两种避雷器的电气参数有以下不同：

1) 阀式避雷器

冲击放电电压和残压（一般两者数值相同）是衡量限制过电压能力的参数，其数值越低对被保护设备绝缘越有利。灭弧电压是保证避雷器可靠灭弧（即截断工频续流）的参数，避雷器安装点可能出现的最高工频电压应小于灭弧电压。工频放电电压是保证阀式避雷器不在内过电压下动作的参数。体现阀式避雷器保护性能与灭弧性能的综合参数是保护比（残压与灭弧电压之比）和切断比（工频放电电压与灭弧电压之比）。

2) 氧化锌避雷器

残压（雷电冲击残压、操作冲击残压、陡坡冲击残压）是衡量氧化锌避雷器对不同冲击过电压限压能力的参数。持续运行电压和额定电压是保证氧化锌避雷器可靠运行所允许的最大工频持续电压和最高工频电压（非持续性）。1mA下直流和工频参考电压是反应氧化锌避雷器热稳定性及寿命的参数。荷电率（持续运行电压峰值与参考电压之比）是表征氧化锌阀片电阻在运行中承受电压负荷的指标。

? 两种避雷器的性能有以下不同：

1) 保护性能。由于氧化锌避雷器的发片电阻非线性更好以及一般没有放电间隙，

氧化锌避雷器抑制过电压的能力要比阀式避雷器好。

2) 适用范围。阀式避雷器阀片的通流容量较小。所以一般只适用于限制雷电过

电压以及过电压能量较小的内部过电压（如切空载变压器过电压），而氧化锌避雷器不仅可限制雷电过电压，由于阀片通流容量大，所以也可以用以限制内部过电压（如切合空载线路过电压）；阀式避雷器动作后工频电弧的熄灭要依赖于工频续流的过零，但在直流系统中无这种过零，所以阀式避雷器就不能用于直流系统，氧化锌避雷器就不能用于直流系统，氧化锌避雷器工频续流的切断是依靠阀片电阻优良的非线性（在工频电压下电阻异常的大），所以可用于直流系统中。

3) 运行环境的影响作用。阀式避雷器有放电间隙，间隙放电电压的分散性使阀

式避雷器性能易受温度、湿度、气压、污秽等环境条件的影响，而氧化锌避雷器由于无放电间隙，所以不会受到这些运行环境的影响。

4) 维护与监测：氧化锌避雷器维护简单，省去了放电间隙定期清理。氧化锌避

雷器具有各种优点，但运行过程中由于没有放电间隙隔离工频工作电压而应注意发片电阻的老化问题，所以应定期检测氧化锌避雷器的工频泄漏电流，

3

尤其是工频泄漏电流中的阻性电流分量（其大小直接反映出阀片电阻的老化

程度）

3. 变压器油中含有气泡时，因其 ?=1小于液体的?，使气泡中的电场较油中的 大，而rr

气泡的 耐电强度（击穿电压）比油的耐电强度（击穿电压）小，故导致油间隙的击穿电压 下降。

4. 请画出正弦交变电场作用下电介质的等效电路，为什么测量高压电气设备的绝缘电阻

时，需要按标准规范的时间下录取，并同时记录温度？

解：在正弦交变电场作用下，电介质的等效电路为

Cg：代表介质的几何电容及无损极化过程，流过的电流ig ；

Cp--Rp：代表有损极化电流支路，流过电流ip ；

Rlk：代表电导电流支路，流过的电流为ilk。

如绝缘良好，则Rlk和Rp的值都比较大，这就不仅使稳

定的绝缘电阻值（就是Rlk的值）较高，而且要经过校长的时

间才能达到此稳定值（因中间串联支路的时间常数较大)。

如绝缘受潮，或存在穿透性的导电通道，则不仅最后稳

定的绝缘电阻值Rlk很低，而且还会很快达到稳定值。

因此，用绝缘电阻随时间变化的关系来反映绝缘的状况。在测量中通常用记录加压60s时的绝缘电阻与加压15s时的绝缘电阻。两者的比值称为吸收比。

电介质绝缘的漏电导随温度上升而增大，近似于指数关系Git=G0eat（G0温度为0℃的绝缘电导；Git为温度为t℃的漏电导；?为温度系数），因此在测量漏电导（绝缘电阻）时应记录当时的温度。

并联等值电路

串等值电路

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4

四、计算题（20%）

高电压技术答案总复习资料1

如图所示，Z =400?，l =120m，?=30kV/?s。今有一无限幅值的斜角波u(t)??t沿波阻抗为Z的导线向B点运动。若t=0时波到达A点，间隙JX在t=2.4?s时动作，试求：

1. JX的动作电压； 2. B点的最大电压； 3. 导线上的电压波形。

解：（1）JX的动作电压；架空线Dtt=2.4?s

时

，

uAq=at

=lc=

1203?10

8

=4?10

-7

s0.4?10

-6

s0.4ms

t=2.4ms

=30?2.472kV

，

bu=

Z2-ZZ2+Z

Z2

=1

，

uAf=a(t-2Dt)

t=2.4ms

=30?1.648kV

，u

A

AJX

=48+72=120kV

（2）B点的最大电压；当t

?2.4S

,后，u

=轾at+a(t-2Dt)-轾at+a(t-2Dt) 犏犏臌臌

，这

就相当于线路上有3个波，1）原来的入射波；2)从B点来的反射波；3）t后，从A点向两侧的波-轾at+a(t-2Dt)=-2a(t-Dt)犏臌

?2.4S

。在A点左侧，-

2a(t-Dt)

到

达的位置上，电压为零。在A右侧，-射波at加与at对应的反射波再加上-的位置和不同的时间处理。当-（b

u

2a(t-Dt)

到达的位置上，电压为原来的入

2a(t-Dt)2a(t-Dt)

，它的波形很复杂，需要针对不同到达B点，又会产生反射波

u

=

Z2-ZZ2+Z

Z2

=1

），当反射波A点又会产生反射（b

=

0-Z0+Z

=-1

）（二次入

射），注意到-应

uB

轾at+a(t-2Dt)犏臌

的符号和电压反射系数的符号，B点电压的最大值，

达

l2v-l2v

在

-2at-D(t

到B点之前取得。

(t=2.4+Dt-Dt)=uB(t=2.4+max

l2v

=2a(2.4+Dt-Dt)=2创302.4=144kV

间隙动作时，uBq(t)

=a(2.4-)=a(2.4-0.4)=2?30

60kVuBf(t)=1?60kV

60kV

（3）B点的电压分布（可以画出AB之间任何一点的电压分布）

tp=2.4mS

?t

Dt

uB(t)=0

，0

，Dt

?t

tp+Dt

uB(t)=a(t-Dt)+a(t-Dt)=2a(t-Dt)

5

uB

max

(t=tp+Dt)=2a(2.4+Dt-Dt)=2创30

2.4=144kV

，tp

+Dt?t+3Dt?t+5Dt?t+7Dt?t

tp+3Dt

uB(t)=2a(t-Dt)-2a(t-2Dt)-2a(t-2Dt)=-2a(t-3Dt)

uB(t)=-2a(t-3Dt)+2a(t-4Dt)+2a(t-4Dt)=2a(t-5Dt)uB(t)=2a(t-5Dt)-2a(t-6Dt)-2a(t-6Dt)=-2a(t-7Dt)uB(t)=-2a(t-7Dt)+2a(t-8Dt)+2a(t-8Dt)=2a(t-9Dt)

，tp，tp，tp

tp+5Dttp+7Dttp+9Dt

令n=2k+1（k=1，2，3，4，……..），则有

uB(t)=0

，0

?tDt

，Dt

?t

tp+Dt

uB(t)=a(t-Dt)+a(t-Dt)=2a(t-Dt)uB

max

(t=tp+Dt)=2a(2.4+Dt-Dt)=2创30

+(2k-1)Dt?t

tp+(2k+1)Dt

2.4=144kV

，tp

轾1)(2犏(21)D臌

，k

=1,2,3,4,LL

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t(mS)

6

 

第二篇：填上答案了 --本科11级电气《高电压技术》复习资料

本科11级电气《高电压技术》复习资料

第一部分 电介质的放电理论

一、选择题

1) 流注理论未考虑 B 的现象。

A．碰撞游离 B．表面游离 C．光游离 D．电荷畸变电场

2) 先导通道的形成是以 C 的出现为特征。

A．碰撞游离 B．表面游离 C．热游离 D．光游离

3) 电晕放电是一种 A 。

A．自持放电 B．非自持放电 C．电弧放电 D．均匀场中放电 ......

第二部分 电气设备的高电压试验

一、选择题

1) 下面的选项中，非破坏性试验包括_ADEG_____，破坏性实验包括_BCFH_____。

A. 绝缘电阻试验 B.交流耐压试验 C.直流耐压试验 D.局部放电试验 E.绝缘油的气相色谱分析 F.操作冲击耐压试验 G.介质损耗角正切试验 H.雷电冲击耐压试验

2) 用铜球间隙测量高电压，需满足那些条件才能保证国家标准规定的测量不确定度？ABCD

......

第三部分 电力系统过电压

1) 波在线路上传播，当末端短路时，以下关于反射描述正确的是__B____。 1

A．电流为0，电压增大一倍

B．电压为0，电流增大一倍

C．电流不变，电压增大一倍

D．电压不变，电流增大一倍

2) 下列表述中，对波阻抗描述正确的是__B____。

A．波阻抗是前行波电压与前行波电流之比

B．对于电源来说波阻抗与电阻是等效的

C．线路越长，波阻抗越大

D．波阻抗的大小与线路的几何尺寸有关

高电压技术复习题

三、简答题

1、气体击穿：气体由绝缘状态变为导电状态的现象称为击穿。

2、沿面闪络：若气体间隙存在固体或液体电介质，由于固体和液体的交界面处是绝缘薄弱环节，击穿常常发生在固体和液体的交界面上，这种现象称为沿面闪络。

3、气体击穿：气体由绝缘状态变为导电状态的现象称为击穿。

4、沿面闪络：若气体间隙存在固体或液体电介质，由于固体和液体的交界面处是绝缘薄弱环节，击穿常常发生在固体和液体的交界面上，这种现象称为沿面闪络。

5、辉光放电：当气体电压较低，放电回路电源功率较小，外施电压增到一定值时，气体间隙突然放电并使整个间隙发亮，这种放电形式称为辉光放电。 2

6、火花放电：放电间隙反复击穿时，在气体间隙中形成贯通两极的断断续续的不稳定的明亮细线状火花，这种放电形式称为火花放电。 7、电弧放电：若放电回路阻抗较小，电源容量又大，气体间隙一旦放电电流极大，放电间隙温度极高，放电通道发出耀眼的光亮，这种放电形式称为电弧放电。

8、电晕放电：若构成气体间隙的电极曲率半径很小，或电极间距离很大，当电压升到一定数值时，将在电场非常集中的尖端电极处发生局部的类似月亮晕光的光层，这时用仪表可观测到放电电流。随着电压的增高，晕光层逐渐扩大，放电电流也增大，这种放电形式称为电晕放电。

9、刷状放电：在电晕放电的条件，电压升的更高，则在电晕电极上伸出许多类似刷状的放电火花，放电电流虽比电晕电流大的多，但电流仍局限在电极附近的区域内，没有贯穿两极，间隙也能承受电压的作用，这种放电形式称为刷状放电。

10、游离过程吸收能量产生电子等带电质点，不利于绝缘；复合过程放出能量，使带电质点减少消失，有利于绝缘。两种过程在气体中同时存在，条件不同，强弱程度不同。游离主要发生在强电场区、高能量区；复合发生在低电场、低能量区。

11、非自持放电：需要依靠外界游离因素支持的放电称为非自持放电。

12、自持放电：即使外界游离因素不存在，间隙放电仅依靠电场作用即 可继续进行的放电，称为自持放电。

二、判断题：

1、电气设备绝缘预防性试验主要是对各种电气设备的绝缘定期进行检查和监督,以便及早发现绝缘缺陷,及时更换或修复,防患于未然。（ √ ）

2、集中性缺陷指的是如绝缘子瓷体内的裂缝,发电机定子绝缘因挤压磨损而出现 3

的局部破损,

高电压技术复习题

第一章 电介质的极化、电导和损耗和第二章 气体放电理论

1)流注理论未考虑的现象是表面游离

2)先导通道的形成是以 的出现为特征。（C） A．碰撞游离 B．表面游离 C．热游离 D．光游离

3)电晕放电是一种 。（A） A．自持放电 B．非自持放电 C．电弧放电 D．均匀场中放电

4)气体内的各种粒子因高温而动能增加，发生相互碰撞而产生游离的形式称为 （C） A.碰撞游离B.光游离C.热游离D.表面游离

5)以下哪个不是发生污闪最危险的气象条件？（D） A.大雾B.毛毛雨C.凝露D.大雨

6)以下哪种材料具有憎水性？（A） A.硅橡胶B.电瓷C.玻璃D金属

7）极性液体和极性固体电介质的相对介电常数与温度和电压频率的关系如何？为什么？

答：极化液体相对介电常数在温度不变时，随电压频率的增大而减小，然后就见趋近于某一个值，当频率很低时， 偶极分子来来得及跟随电场交变转向，介电常数较大，当频率接近于某一值时，极性分子的转向已经跟不上电场的变化，介电常数就开始减小。在电压频率不变时，随温度的升高先增大后减小，因为分子间粘附力减小，转向极化 对介电常数的贡献就较大，另一方面，温度升高时分子的热运动加强，对极性分子的定向排列的干扰也随之增强， 阻碍转向极化的 4

完成。极性固体介质的相对介电常数与温度和频率的关系类似与极性液体所呈现的规律。

8）电介质电导与金属电导的本质区别为何？

答：①带电质点不同：电介质为带电离子（固有离子，杂质离子） ；金属为自由电子。②数量级不同：电介质的γ 小，泄漏电流小；金属电导的电流很大。③电导电流的受影响因素不同：电介质中由离子数目决定，对所含杂质、温度很敏感；金属中主要由外加电压决定，杂质、温度不是主要因素。

9）简要论述汤逊放电理论。

答：设外界光电离因素在阴极表面产生了一个自由电子，此电子到达阳极表面时由于α过程，电子总数增至eα d 个。假设每次电离撞出一个正离子，故电极空间共有（eαd － 1）个正离子。这些正离子在电场作用下向阴极运动，并撞击阴极．按照系数γ的定义，此（eαd －1）个正离子在到达阴极表面时可撞出γ（eαd －1）个新电子，则 ( eα d -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，以弥补原来那个产生电子崩并进入阳极的αd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达为 r( e-1)=1或γ eαd ＝1 。

10）为什么棒－板间隙中棒为正极性时电晕起始电压比负极性时略高？

答：在不均匀电场中，电压极性对气隙的击穿电压和气隙击穿发展过程影响很大，称为极性效应。当棒具有正极性时：在棒极附近，积聚起正空间电荷，减少了紧贴棒极附近的电场，而略微加强了外部空间的电场，棒极附近难以造成流注，使得自持放电、即电晕放电难以形成，所以棒—板间隙中棒为正极性时电晕起始电压比负极性时略高 U+（电晕）> U- （电晕）当棒具有负极性时：电子崩中电 5

子离开强电场区后，不在引起电离，正离子逐渐向棒极运动，在棒极附近出现了比较集中的正空间电荷，使电场畸变棒极附近的电场得到增强， 因而自持放电条件就抑郁得到满足、易于转入流注而形成电晕现象，所以棒—板间隙中棒为负极性时击穿电压比正极性时高 U+（击穿）< U- （击 穿）

11）影响套管沿面闪络电压的主要因素有哪些？

①电场分布情况和作用电压波形的影响、②电介质材料的影响、③气体条件的影响、④雨水的影响。

12）某母线支柱绝缘子拟用于海拔 4500m的高原地区的 35kV变电站，问平原地区的制造厂在标准参考大气条件下进行 1min工频耐受电压试验时，其试验电压应为多少kV？

解：查 GB311.1-1997 的规定可知，35kV 母线支柱绝缘子的1min 干工频耐受电压应为 100kV，则可算出制造厂在平原地区进行出厂1min 干工频耐受电压试验时，其耐受电压U 应为 U=KaU0=154kv

13）某些电容量较大的设备经直流高电压试验后，其接地放电时间要求长达5~10min，为什么？

答：因为容型设备的储存电荷较多，放电实质是一个RC 电路，等效的公式为U（1-e^T）其中时间常数T=R*C ，电 容越大，放电的时间越长。

14） 气体放电的汤森德机理与流注机理主要区别在哪里？它们各自的适用范围如何？

答：①汤森德理论认为气体放电主要是由于电子碰撞电离和正离子撞击阴极表面逸出自由电子两个过程；而流注理论认为电子的撞击电离和空间光电离是自持放电的主要因素，它注意到了空间电荷对电场的畸变作用。 ②汤森德理论适用 6

于 Pd较小的情况，流注理论适用于 Pd较大的情况。

15）长气隙火花放电与短气隙火花放电的本质区别在哪里？形成先导过程的条件是什么？为什么长气隙击穿的平均场强远小于短气隙的？

答：①是否有先导过程，长气隙有先导过程，而短气隙火花放电没有先导过程。②条件是气隙距离较长时（约 1米以上） ，流注通道中的一部分转变为先导。③长间隙中，炽热的导电通道是在放电发展过程中建立的，而不是在 整个间隙被流注通道贯穿后建立的，所以长间隙击穿的平均场强远小于短间隙击穿的平均场强。

16）、电晕产生的物理机理是什么？它有哪些有害影响？试列举工程上各种防晕措施的实例。

答：在极不均匀电场中，最大场强与平均场强相差很大，以至当外加电压及平均场强还较低时，电极曲率较大处附 近空间的局部场强已很大，在这局部场强区中，产生强烈的电离，但由于电极稍远处场强已大为减弱，所以此电离区不可能扩展到很大，只能局限在此电极附近的场强范围内。伴随着电离而存在的复合和反激励， 辐射出大量光子， 使在黑暗中可以看到在该电极附近空间有蓝色的晕光，这就是电晕。 若出现电晕放电，将带来许多危害。首先是电晕放电将引起功率损耗、能量损耗，这是因为电晕放电时的光、声、 热、化学等效应都要消耗能量。其次，电晕放电还将造成对周围无线电通讯和电气测量的干扰，若用示波器观察， 电晕电流为一个个断续的高频脉冲。另外，电晕放电时所产生的一些气体具有氧化和腐蚀作用。而在某些环境要求 比较高的场合，电晕放电时所发出的噪声有可能超过环保标准。 防晕措施包括：增大电极的曲率半径，改进电极形状，例如超、特高压线路采用分裂导线；有些高压电器采用空心 薄壳的、 7

扩大尺寸的球面或旋转椭圆等形式的电极；发变电站采用管型空心硬母线等。

17）、极性效应的概念是什么？试以棒—板间隙为例说明产生机理。

答：在不均匀电场中，电压极性对气隙的击穿 电压和气隙击穿发展过程影响很大，称为极性效应。当棒具有正极性时：在棒极附近，积聚起正空间电荷，减少了 紧贴棒极附近的电场，而略微加强了外部空间的电场，棒极附近难以造成流注，使得自持放电、即电晕放电难以形成，所以棒—板间隙中棒为正极性时电晕起始电压比负极性时略高 U+（电晕）> U- （电晕） 当棒具有负极性时：电子崩中电子离开强电场区后，不在引起电离，正离子逐渐向棒极运动，在棒极附近出现了比 较集中的正空间电荷，使电场畸变棒极附近的电场得到增强，因而自持放电条件就抑郁得到满足、易于转入流注而形成电晕现象，所以棒—板间隙中棒为负极性时击穿电压比正极性时高U+（击穿）< U- （击穿）

第三章气隙的电气强度

1) SF6气体具有较高绝缘强度的主要原因之一是电负性

2)冲击系数是50%放电电压与静态放电电压之比。

3) 在高气压下，气隙的击穿电压和电极表面粗糙度有很大关系

4)雷电流具有冲击波形的特点迅速上升平缓下降

5) 在极不均匀电场中，正极性击穿电压比负极性击穿电压小

6)我国国家标准规定的标准操作冲击波形成250/2500μ s。

7) 极不均匀电场中，屏障的作用是由于其对空间电荷的阻挡作用，造成电场分布的改变。

8) 调整电场的方法：增大电极曲率半径、改善电极边缘、使电极具有最佳外形。

9）.什么叫间隙的伏秒特性曲线?它有什么作用?

8

答：在同一波形，不同幅值的冲击电压作用下，间隙上出现的电压最大值和放电时间的关系，称为该间隙的伏秒特 性，表征这个关系的曲线称为伏秒特性曲线。间隙伏秒特性的形状决定于电极间电场分布。 作用是： 伏秒特性对于比较不同设备绝缘的冲击击穿特性具有重要意义。在过电压保护中，如何能保证被保护电气设备得到可靠的保护(即限制作用在电气设备绝缘上的过电压数值)， 就要保证被保护电气设备绝缘的伏秒特性与保护装臵(如避雷器) 的伏秒特性之间配合正确。

10）试举例提高气隙击穿电压的各种方法。

答：两个途径：一、改善电场分布，使之尽量均匀；改进电极形状，可以增大电极曲率半径，改善电极边缘，使电极具有最佳外形；利用空间电荷畸变电场的作用。

二、利用其它方法来削弱气体中的电离过程，如高真空的采用、 高气压的采用。

11）保护设备与被保护设备的伏秒特性应如何配合？为什么？ 答： 保护设备的伏秒特性应始终低于被保护设备的伏秒特性。这样，当有一过电压作用于两设备时，总是保护设 备先击穿，进而限制了过电压幅值，保护了被保护设。

12）.一些卤族元素化合物（如 SF6）具有高电气强度的原因是什么？

答：（1 ）由于含有卤族元素，这些气体具有 很强的电负性，气体分子容易和电子结合成为负离子，从而削弱了电子的碰撞电离能力，同时又加强了复合过程。 （2 ）这些气体的分子量都比较大，分子直径较大，使得电子在其中的自由行程缩短，不易积聚能量，从而减少了碰撞电离的能力。

（3 ）电子在和这些气体的分子相遇时，还易引起分子发生极化等过程，增加能量损失，从而减弱 碰撞电离的能力。

9

第四章固体、液体和组合绝缘的电气强度

1)电介质按极性强弱分类，在下面的介质中，弱极性电介质有 ABCDEF，中性电介质有 I，强极性电介质有 GH。 A.H2 B.N2 C.O2 D.CO2 E.CH4 F.空气 G.水 H. 酒精 I.变压器油 J.蓖麻油

2)按照国家标准 GB11021-1989“电气绝缘的耐热性评定和分级”将各种电工绝缘材料耐热程度划分等级，以确定各级绝缘材料的最高持续工作温度。其中 A级绝缘材料的最高持续温度是 105，F级绝缘材料的最高持续温度是 155。

3）电介质是指？ 答：能在其中建立静电场的物质非极性,根据化学结构可以将其分成弱极性电介质、偶极性电介质、离子性电介质 ， 电介质极化的基本形式有电子位移极化、离子位移极化、转向极化、介质界面极化、空间电荷极化。

4）介质损失角正切的计算公式是tanδ= IR / IC， tan δ表示交流下的介质损耗。

5）影响液体电介质击穿电压的因素有杂质、温度、电压作用时间、电场均匀程度、压力

6 ）固体介质的击穿形式有电击穿、热击穿、电化学击穿。

7）一般来说，标准电容器采用气体绝缘，电力电容器采用油纸绝缘，为什么？ 答： 气体电介质的相对介电常数接近1，极化率极小， 气体电介质的损耗就是电导损耗，当电场强度小于使气体分 子电离所需要值时，气体介质损耗很小，所以标准电容器采用气体绝缘。而电力电容器采用油纸绝缘是因为油纸绝 缘具有优良的电气性能，干纸和纯油组合后，油填充了纸中薄弱点的空气隙，纸在油中又起了屏障作用，使总体的耐电强度提高很多。

8）两个标准油杯，一个是含杂质较多的油；另一个是含杂质较少的油，试问：

（1）当施加工频电压时，两杯油击穿电压差别很大。

10

（2）当施加雷电冲击电压时，两杯油击穿电压差别很小，是因为冲击击穿电压作用时间太短，杂质来不及形成桥。 纤维等杂质对极不均匀电场下变压器的击穿电压影响较小，这是因为不均匀场强处扰动大，杂质不易形成桥。 介质热老化的程度主要是由温度和介质经受热作用的时间来决定的。 转向极化程度与电源频率和温度有关，随着频率的增加，极化率减小，随着温度的增加，极化程度先增大后减小

9）纯净液体介质的击穿理论分为电子碰撞电击穿理论和气泡击穿理论

10 ）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、累积效应、受潮程度

11)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？

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导损失还有极化损失。所以在直流电压下，更容易测量出泄漏电流。

12)目前液体电介质的击穿理论主要有哪些？

答：液体介质的击穿理论主要有三类：高度纯净去气液体电介质的电击穿理论、含气纯净液体电介质的气泡击穿理 论、工程纯液体电介质的杂质击穿理论

13）如何提高液体电介质的击穿电压？

答：工程应用上经常对液体介质进行过滤、吸附等处理，除去粗大的杂质粒子，以提高液体介质的击穿电压。

14）什么叫电介质的极化？极化强度是怎么定义的？

答：电介质的极化是电介质在电场作用下，其束缚电荷相应于电场方向产生弹性位移现象和偶极子的取向现象。电介质的极化强度可用介电常数的大小来表示，它与该介质分子的极性强弱有关，还受到温度、外加电场频率等因素 的影响。 11

15)局部放电引起电介质劣化、损伤的主要原因有哪些？

答：局部放电引起电介质劣化损伤的机理是多方面的，但主要有如下三个方面： １）电的作用：带电粒子对电介质表面的直接轰击作用，使有机电介质的分子主链断裂；２）热的作用：带电粒子的轰击作用引起电介质局部的温度 上升，发生热熔解或热降解；

３）化学作用：局部放电产生的受激分子或二次生成物的作用，使电介质受到的侵蚀 可能比电、热作用的危害更大。 第五章 电气设备绝缘试验（一）

1)非破坏性试验包括哪些？

答：绝缘电阻试验、局部放电试验、绝缘油的气相色谱分析、介质损耗角正切试验。 破坏性实验包括哪些？

答：交流耐压试验、直流耐压试验、操作冲击耐压试验、雷电冲击耐压试验 。

2)当绝缘良好时，稳定的绝缘值(较高 )，吸收过程相对( 较慢)； 绝缘不良或受潮时，稳定的绝缘电阻值 (较低)，吸收过程相对( 较快)。

3)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)、( 雷电过电压)、( 操作冲击波)。

4)正接法和反接法西林电桥各应用在什么条件下？

答：正接法一般应用于实验室内的测试材料及小设备，实现样品的对地绝缘。实际上，绝大多数电气设备的金属外壳是直接放在接地底座上的，换句话说，就是试品的一极是固定接地的，这时就要用反接法。

第六章 电气设备绝缘试验（二）

1)用铜球间隙测量高电压，需满足那些条件才能保证国家标准规定的测量不确定度？

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答：A 铜球距离与铜球直径之比不大于0.5 B 结构和使用条件必须符合 IEC的规定 C 需进行气压和温度的校正 D 应去除灰尘和纤维的影响

2）交流峰值电压表的类型有：①电容电流整流测量电压峰值 ②整流的充电电压测量电压峰值 ③有源数字式峰值 电压表

3）关于以下对测量不确定度的要求，对交流电压的测量，有效值的总不确定度应在± 3％范围内

4)构成冲击电压发生器基本回路的元件有冲击电容 C1，负荷电容 C2，波头电阻 R1和波尾电阻 R2，为了获得一很快由零上升到峰值然后较慢下降的冲击电压，应使C1＞＞C2、R1＜＜ R2

5)交流高电压试验设备主要是指_高压试验变压器 _____。

6)在电压很高时，常采用几个变压器串联的方法， 几台试验变压器串联的意思是使几台变压器高压绕组的电压相叠 加。

7)实验室测量冲击高电压的方法有 _球隙法、分压器—峰值电压表法、分压器—示波器法、光电测量法。

8)高压实验室中被用来测量交流高电压的方法常用的有几种？

答： 利用气体放电测量交流高电压，例如静电电压表；利用静电力测量交流高电压，例如静电电压表；利用整流 电容电流测量交流高电压，例如峰值电压表；利用整流充电电压测量交流高电压，例如峰值电压表。

9)在说明多极冲击电压发生器动作原理时，为什么必须强调装臵对地杂散电容所起的作用？

答：因为对地杂散电容引起容易高频振荡，产生冲击过电压。

第七章线路和绕组中的波过程

13

1)波在线路上传播，当末端短路时，电流为 0 ，电压增大一倍 。

2)下列表述中，对波阻抗描述不正确的是（C）。 A．波阻抗是前行波电压与前行波电流之比 B．对于电源来说波阻抗与电阻是等效的 C．线路越长，波阻抗越大 D．波阻抗的大小与线路的几何尺寸有关

3) 减少绝缘介质的介电常数可以提高电缆中电磁波的传播速度。

4)电磁波沿架空线路的传播速度为 3x10 8 m/s。

5) 传输线路的波阻抗与单位长度电感和电容有关，与线路长度无关。

6) 在末端开路的情况下，波发生反射后，导线上的电压会提高一倍。

7) 波传输时，发生衰减的主要原因是导线电阻和线路对地电导、大地电阻和地中电流等值深度的影响、冲击电晕的 影响。

8) Z1、Z2两不同波阻抗的长线相连于 A点，行波在 A点将发生折射与反射，反射系数的 β取值范围为－1 ≤β≤1

9)简述波传播过程的反射和折射。

答：当波沿传输线路传播，遇到线路参数发生突变，即有波阻抗发生突变的节点时，会在波阻抗发生突变的节点上 产生折射与反射。

10)波阻抗与集中参数电阻本质上有什么不同？

答：（1）波阻抗表示同一方向的电压波与电流波的比值，电磁波通过波阻抗为 Z的导线时，能量以电能、磁能的方式储存在周围介质中，而不是被消耗掉。 （2 ）若导线上前行波与反行波同时存在时，则导线上总电压与总电流的比值不再等于波阻抗

（3）波阻抗 Z的数值只取决于导线单位长度的电感和电容，与线路长度无关。 14

（ 4 ）为了区别不同方向的流动波，波阻抗有正、负号。

11)彼得逊法则的内容、应用和需注意的地方。

答：在计算线路中一点的电压时，可以将分布电路等值为集中参数电路：线路的波阻抗用数值相等的电阻来代替，把入射波的 2倍作为等值电压源。这就是计算节点电压的等值电路法则，也称彼得逊法则。利用这一法则， 可以把分布参数电路中波过程的许多问题简化成一些集中参数电路的暂态计算。但必须注意，如果 Z1,Z2 是有限长度线路的波阻抗，则上述等值电路只适用于在 Z1， Z2端部的反射波尚未回到节点以前的时间内。

第八章雷电及防雷装臵

1)根据我国有关标准，220kV线路的绕击耐雷水平是 12kA

2)避雷器到变压器的最大允许距离随变压器多次截波耐压值与避雷器残压的差值增大而增大

3)对于 500kV 线路，一般悬挂的瓷绝缘子片数为28 个。

4)接地装臵按工作特点可分为工作接地、保护接地和防雷接地。保护接地的电阻值对高压设备约为1～10 Ω 5)在放电厂和变电站中，对直击雷的保护通常采用哪几种方式？

答：避雷针和避雷线

6）落雷密度是指？

答： 每雷暴日中每平方公里地面内落雷的次数

7 ）雷电波的波头范围一般在1us 到5us范围内，在我国防雷设计中，通常建议采用 2.6us长度的雷电流波头长度。

8）入地中的金属接地体称为接地装臵，其作用是降低接地电阻。 15

9）中等雷电活动地区是指该地区一年中听到雷闪放电的天数 Td范围为15-40 天

10)对于 500kV的高压输电线路，避雷线的保护角α一般不大于

15°。

11 ）输电线路防雷性能的优劣，工程上主要用耐雷水平和雷击跳闸率两个指标来衡量。

12 ）降低杆塔接地电阻是提高线路耐雷水平防止反击的有效措施。

13）避雷针加设在配电装臵构架上时，避雷针与主接地网的地下连接点到变压器接地线与主接地网的地下连接点之 间的距离不得小于3m。

14）我国 35~220kV电网的电气设备绝缘水平是以避雷器 5kA下的残压作为绝缘配合的设计依据。

15)下行的负极性雷通常可分为哪 3个主要阶段？

答：先导、主放电、余光。

16)防雷的基本措施有哪些？请简要说明。

答：基本措施是设臵避雷针、避雷线、避雷器和接地装臵。避雷针（线）可以防止雷电直接击中被保护物体，称为 直击雷保护；避雷器可以防止沿输电线侵入变电所的雷电冲击波，称为侵入波保护；接地装臵的作用是减少避雷针（线）或避雷器与大地之间的电阻值，达到降低雷电冲击电压幅值的目的。

17)电容器在直配电机防雷保护中的主要作用是什么?

答：作用是限制侵入波陡度，和降低感应雷过电压。

18)感应过电压是怎么产生的？请介绍简单的计算公式。

答：对地放电过程中，放电通道周围的空间电磁场将发生急剧变化。因而当雷击 16

输电线附近的地面时，虽未直击导 线，由于雷电过程引起周围电磁场的突变，也会在导线上感应出一个高电压来，这就是感应过电压，它包含静电感应和电磁感应两个分量，一般以静电感应分量为主。设地面雷击点距输电线路正下方的水平距离为 S，一般当 S超过 65m时，规程规定，导线上感应过电压的幅值可按下式计算：U ≈ 25Ih / S kV，其中，I 为雷电流幅值，单位为 kA；S为地面雷击点距线路的水平距离，单位为 m； h为导线平均对地高度，单位为 m。

19)简述避雷针的保护原理和单根保护范围的计算。

答：避雷针的保护原理是当雷云放电时使地面电场畸变，在避雷针的顶端形成局部场强集中的空间，以影响雷闪先 导放电的发展方向，使雷闪对避雷针放电，再经过接地装臵将雷电流引入大地，从而使被保护物体免遭雷击。避雷 针的保护范围使指被保护物体再此空间范围内不致遭受直接雷击。

一、单项选择题

(本大题共15小题，每小题2分，共30分)

1.极化时间最短的是( A )。

A.电子式极化 B.离子式极化

C.偶极子极化 D.空间电荷极化

2.气体介质中的带电质点消失是（ A ）引起的。 A、扩散与复合 B、化合

C、扩散 D、游离

3.先导通道的形成是以( C)的出现为特征。

A.碰撞游离 B.表现游离

17

C.热游离 D.光游离

4.以下四种气体间隙的距离均为10cm，在直流电压作用下，击穿电压最高的是（ B）。

A.球—球间隙(球径50cm) B.棒—板间隙，棒为负极

C.针—针间隙 D.棒—板间隙，棒为正极 5.采用伏秒特性来表征气隙在（ Ｂ ）下的击穿电压。

A、交流电压 B、直流电压

C、冲击电压 D、稳定电压

6.沿着固体介质表面的气体放电现象称为（ Ａ ）。

A、闪络 B、电晕放电

C、固体击穿 D、气体击穿

7.下列因素中，不会影响液体电介质击穿电压的是（ A? ）。 A.电压的频率 B.温度

C.电场的均匀程度 D.杂质

8.兆欧表有三个端子：（L）、（E）、（G），在进行电气设备绝缘电阻测量时，( Ａ ）端子接在被试验设备的载流导体上。

A、Ｌ B、Ｅ

C、Ｌ或Ｅ D、Ｇ

9.以下过电压的形式属于内部过电压的是（ Ｂ ）。

A、直击雷过电压 B、切投变压器过电压

C、感应雷过电压 D、变压器输出电压升高

10.变电站防雷中，用于变电站直击雷保护的常用设施是（ A ）。

A、避雷针 B、保护角隙

C、管型避雷器 D、氧化锌避雷器

11.介质损耗角正切值测量时，采用移相法可以消除( B )的干扰。

A.高于试验电源频率 B.与试验电源同频率

C.低于试验电源频率 D.任何频率

12.我国国家标准规定雷电冲击电压标准波形的波头时间为（ A ）。

A．1.2μs B．1.5Ps C．2.6μs D.10μs

18

13.雷击线路附近地面时，导线上的感应雷过电压与导线的（ A ）。

A.悬挂高度成反比 B.电阻率成反比 C.悬挂高度成正比 D.电阻率成正比

14.以下哪个不是发生污闪最危险的气象条件（ C ）。 A.大雾 B.毛毛雨

C.凝露 D.大雨15.多选题。

15.下面的选项中，非破坏性试验包括_ADEG_____，破坏性实验包括_BCFH_____。

A. 绝缘电阻试验 B.交流耐压试验 C.直流耐压试验 D.局部放电试验 E.绝缘油的气相色谱分析 F.操作冲击耐压试验 G.介质损耗角正切试验 H.雷电冲击耐压试验

二、填空题

1.高电压技术研究的对象主要是

___电气装置的绝缘_________、___绝缘的测试_______和____电力系统的过电压______

等。

2.电介质极化的基本形式主要有

_____电子式极化_______、__离子式极化________、_偶极子式极化_________ 和空间电荷极化。

3.___相对介电常数_____是表征电介质在电场作用下极化程度的物理量。

4.按照气体分子得到能量形式的不同，气体分子可分为____碰撞游离___ 、___光游离____和____热游离___

三种游离形式。

5.工频耐压试验中，加至规定的试验电压后，一般要求持续___60____秒的耐压时间。

6. tgδ测量过程中可能受到两种干扰，一种是__电场干扰_____和___磁场干扰____。

7.按绝缘缺陷存在的形态而言,绝缘缺陷可分为___集中性缺陷____缺陷和__分散性缺陷 19

____缺陷两大类。

8.在接地装置中，接地方式可分为____防雷接地____、

___工作接地_____、___保护接地_____。

9.输电线路防雷性能的优劣主要用___耐压水平_____

和___雷击跳闸率______来衡量。

10．根据巴申定律，在某一PS值下，击穿电压存在__极小(最低)______值。 三、判断题(本大题共5小题，每小题2分，共10分)在每小题的括号内对的打“√”，错的打 “×”。

1.伏秒特性主要用于比较不同设备绝缘的冲击击穿特性。（ √ ）

2.测量试品的绝缘电阻时，规定以加电压后1秒测得的数值为该试品的绝缘电阻值。（ × ） 3.一般而言，吸收比越大，被试品的绝缘性越好。（ √ ）

4.防雷接地装置是整个防雷保护体系中可有可无的一个组成部分。（ × ）

5.国际国家标准规定高电压测量误差在±5％以内。（ √ ）

四、名词解释题

1.吸收比：

1.指的是电流衰减过程中的两个瞬间测得的两个电流值或两个相应的绝缘电阻值之比。（或指被试品加压60秒时的绝缘电阻与加压15秒时的绝缘电阻之比。）

2.雷击跳闸率：

2.指每100KM线路每年由雷击引起的跳闸次数 。

3.雷暴日：

3.指某地区一年四季中有雷电放电的天数，一天中只要听到一次及以上雷声就是一个雷暴 20

日。

4.伏秒特性： 4.对某一冲击电压波形，间隙的击穿电压和击穿时间的关系称为伏秒特性。

五、简答题

1.简述避雷针的保护原理。

1.当雷云放电接近地面时它使地面电场发生畸变，在避雷针的顶端，形成局部电场强度集中的空间，以影响雷电先导放电的发展方向，引导雷电向避雷针放电，再通过接地引下线和接地装置将雷电流入大地，从而使被保护物体免遭雷击。

2.测量绝缘电阻试验中，为什么在绝缘表面受潮时要求装上屏蔽环?

2.答：因为在绝缘表面受潮时，沿绝缘表面的泄漏电流将增大，若此泄漏电流流入电流线圈中，将使绝缘电阻读数显著降低，引起错误的判断。装上屏蔽环后，表现泄漏电流不再流入电流线圈，而流过电流线圈的只是绝缘体的泄漏电流，因此加上屏蔽环后测得的值能较真实地反映绝缘电阻的大小。

3.提高液体介质击穿电压的措施有哪些?

3.(1)减小杂质，包括过滤、防潮、脱气。

(2)改进绝缘设计，包括采用覆盖层、改进电极形状、使用绝缘层、加屏障。

4.防雷的基本措施有哪些？请简要说明。

4.防雷的基本措施是设置避雷针、避雷线、避雷器和接地装置。避雷针（线）可以防止雷电直接击中被保护物体，称为直击雷保护；避雷器可以防止沿输电线侵入变电所的雷电冲击波，称为侵入波保护；接地装置的作用是减少避雷针（线）或避雷器与大地之间的电阻值，达到降低雷电冲击电压幅值的目的。

21

填上答案了本科11级电气高电压技术复习资料

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填上答案了本科11级电气高电压技术复习资料

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