高电压技术复习题

填空：l 高电压技术研究的主要内容答：1.绝缘材料的特性和绝缘结构2.电力系统过电压分析3.试验设备及试验技术4.电力系统的绝缘配合l 气隙中带电质子消失的方式有答：1.带点质子的复合2.被极板吸收3.带电质点的扩散）l 汤逊理论的自持放电条件（ n0(eas-1) r =1)流注理论的自持放电条件是（出现有效的光电子）空间游离系数（汤逊第一游离系数）r表面游离系数（第三游离系数）l 电力系统在运行过程中可能承受的电压有1.正常工作电压2.操作过电压3.大气过电压l 变电所的防雷种类有答：变电所直击雷防护,变电所的入侵波防护),采取的防护措施分别为(安装避雷针和安装避雷器)l 变电所进线段的作用是(限制入侵波的幅值,限制雷电流的陡度)l 输电线路避雷线的作用是(1.遮蔽作用2.分流作用3.耦合作用)l 对高压试验（交流耐压试验）用的调压器的要求是(调压平稳,不出现脉冲,保证波形不畸变)l 固体介质的老化形式(1.电老化局部放电老化电导性老化电解性老化2.热老化3.受潮老化）名词解释：l 击穿：绝缘介质在外电场作用下，由绝缘变成导通的过程。l 复合：正负电荷相互中和，形成中性质点，以光子的形式释放出吸收的能量。l 雷暴日：一年之中听到雷声的天数，描述雷电的动频程度的一个参数。l 游离：中性质点获得外界能量，分解为带电质点的过程。l 避雷器残压：避雷器动作后，有雷电流通过时，避雷器本身的电压 l 电晕：在非均匀电场存在的稳定的局部放电现象。简答l 在非均匀电场中，提高变压器油的质量能否提高气隙的击穿电压，为什么？答：在非均匀电场中用换好油的方法提高击穿电压，效果不明显。因为在非均匀电场中，油在击穿前，存在局部放电，油是动的，无论杂质多少，都不能站成连续的排，影响相同。l 提高气隙击穿电压的措施有哪些？答：（1）改变电极形状，尽量使电场均匀 （2）采用高气压 （3）采用高真空 （4）在电极表面加一层固体绝缘 （5）采用高强度气体 （6）在电极之间加屏障（极间障） l 避雷针的作用是什么？保护原理是什么?答：（1）用来防直击雷 （2）保护原理：避雷针高于被保护物，有雷电时，先与雷发生作用，引雷于自身，把雷电流引入地下扩散，从而保护了附近比它矮的设备和建筑免受雷击。l 避雷器的作用是什么？保护原理是什么？答：作用是限制过电压以保护电气设备。 避雷器实质上是一种放电器，并联连接在被保护设备附近，当过电压波沿线路入侵时，作用电压超过避雷器的放电电压时，避雷器首先放电把入侵波导入大地，限制了作用于设备上的过电压数值，从而保护了其他设备免遭击穿波坏。当入侵波消失后，避雷器应能 自行恢复绝缘能力，以免造成工频接地短路事故。l 输电线路防雷的具体措施有哪些？答：（1）架设避雷线 （2）降低杆塔的接地电阻 （3）架设耦合地线 （4）采用中性点非直接接地方式 （5）加强绝缘 （6）装设自动重合闸 计算题某变电所安装一根28米高的避雷针，已知距避雷针15米处的设备高13米，计算避雷针能否保护该设备？ 解：如图所示 h=28m hx=13m rx h=28m 因h30所以p=1 又因为hx 13m 所以避雷针能保护该设备l 为什么研究高电压技术？1. ）电力系统电压等级的不断提高，系统的规模在不断扩大。2. ）高压大容量电气设备的制造l 提高系统电压带来的好处？（为什么提高系统电压）1） 提高系统输送有功电力的能力2） 降低电线路的损失3） 减少馈出线的回数4） 降低线路的造价比l 带点质点的产生：中性气体分子受到外界条件的作用产生了分离游离l 气隙中带电质点的消失（去游离气隙中带电质点减少过程）1） 复合：正负电荷的中和，以光子形式释放能量2） 扩散：电荷从浓度大的地方向浓度低的地方扩散3） 被负极吸收l 巴申定律：Ujc是S乘积的函数，只要S的乘积不变，Ujc就不变，这个规律早在汤申德推出式就有巴申从大量试验中总结出来其结果.所以这个定律又称巴申定律。巴申定律研究的是：气隙的击穿电压与气隙的状态和气隙的距离之间的关系。l 长间隙放电与短间隙（与汤逊）比出现了一些不符现象：1） 放电形式：汤逊放电是充满间隙的辉光放电；长间隙是带枝杈的树枝状放电2） 放电时间：按汤逊分析气隙增大，时间应正比增大，而长间隙实际时间要短的多3） 与电极材料关系：汤逊有关，长间隙无关l 电晕：不均匀电场中存在的稳定的局部放电现象l 电晕放电的原因：电压高，电场强度大，电极的曲率半径小，周围空气的条件l 电晕效应：1） 有声音，有光环，有气味；2）有能量损失；3） 发热造成空气对流，产生电风;4）产生高频电磁波，对通信干扰；5） 化学作用腐蚀导线l 防止电晕措施：1）加大电极的曲线半径；2）尽量使导体光洁，避免尖角毛刺。l 标准工频电压波：近似为正弦波，正负半周相等，峰值与有效值之比为根号2.误差不大于正负5%l 标准雷电冲击波截波电压：把标准雷电冲击波在波前或波尾突然截断。产生一个陡度很大的电压波形。作用：考验有线圈设备线圈匝间绝缘l 标准操作冲击波作用：考验设备承受操作过电压的能力l 大气条件对气隙击穿电压的影响：温度，压力，湿度l 提高气隙击穿电压的方法：1） 改变电极形状，尽量使电场均匀化；2）在电极间增加屏障；3）在电极表面加固体绝缘层；4）采用高电压；5）采用高真空；6）采用高强度气体l SF6（六氟化硫）气体的特点：1） 无毒，无味，不燃烧化学性质稳定；2）分子半径大，灭弧能力强，抗电能力强3） 具有很强的电负性；4）液化温度低注意事项：1）高温下分解出低氟化合物，有害毒；2)比重比空气大，泄漏后停留在地面l 沿面放电：沿两种介质交界面的放电现象l 提高沿面放电电压的措施：1）增加绝缘子的沿面距离2） 曲面起动阻碍电子运动，屏障作用；3）对表面进行处理涂防污油、有机硅油、憎水，适量发热干燥；4）改变绝缘子形状，防污型绝缘子；l 电击穿：在高电压强电场作用下。破坏了固体介质的结构，出现的击穿。特点：击穿电压与时间，温度无关，只与电压有关；2） 击穿决定所加电压的最大值；3）均匀电场击穿电压高于非均匀电场l 热击穿：在高温作用下，介质的发热量大于散热量，温度上升高温破坏了介质的结构。出现击穿特点：1）击穿电压与时间有关，时间越长，电压越低；击穿电压与温度有关。温度高，电压低。2）击穿决定所加电压的有效值3） 与电场均匀的程度有关l 影响固体介质击穿电压的因素：1） 时间，热击穿，随时间增加电压降低；2） 温度，热击穿。随着散热量增加电压下降。3） 电场的均匀程度，均匀大于非均匀，4）受机械力作用，在弹性变形内无影响在弹性变形外有影响；5）积累效应l 自恢复绝缘:外电压作用下，介质拾取了绝缘的特性，外电压消失后，自己又能回复到绝缘的状态的介质。非自恢复绝缘：.不能恢复.l 提高固体介质击穿电压的措施：1） 采用均匀密度大的介质；2）改变运作环境；3）使电场均匀l 变压器油作用：绝缘，冷却，灭弧l 影响变压器油击穿的因素：1）水分；2）电场的均匀程度，均匀电场：在击穿前不存在局部放电，油是静止的，杂质多会排成较连续的排，漏电流大，击穿电压低，反之高对非均匀电场：击穿前它存在局部放电，油是动的，不管杂质多少都不会站成有规律的排，对放电影响较小。所以击穿电压与油的质量关系不大）；3）温度；4）电压作用时间和频率l 提高变压器油击穿电压措施：1）防水，防气，变压器吸湿剂2） 在导体表面加固体绝缘；3）在导体间加屏障l 介质的老化：1、 固体介质老化特征：性能方面出现不可逆转的劣化现象 。具体体现：变脆，变粘，变硬。出现裂纹等2液体介质老化特征：颜色变深，出现悬浮物。出现沉积物。处理措施：过滤。雾化。干燥。分离。防化措施：防水。防气，防高温l 电老化：长期在电场作用下，发生老化l 热老化：长期在高温下促进老化发展l 暴日：每年之中听到雷声的天数l 避雷针：高于被保护物的接地导体作用：用来防止直击雷；原理：引雷于自身l 避雷器作用：防止入侵波l 入侵波：线路上落雷沿线路传入变电的雷电波保护原理：避雷器与被保护并联，设计时，冲击放电电压低于被保护物，有雷电波时它先放电把雷电波导入地下。l 对避雷器的要求：1）把过电压限制在被保护的安全电压以下；2）迅速切断工频续流。工频第一次过零时；3）有平稳的UT曲线l 避雷器的种类：保护间隙。管型避雷器。阀型避雷器，氧化锌避雷器l 管型避雷器和间隙避雷器的缺点：动作时，产生截波。他们都不能作为有线圈设备的主避雷保护，因他们无限流装置动作产生截波，对有线圈设备匝间绝缘不利l 阀型避雷器特点：全封闭，不受环境影响，有限流装置，不再产生截波，可用于任何设备。安装容易。l 灭弧电压：工频续流第一次过零熄灭.允许加在避雷器上的最高电压l 残压：避雷器动作后，有雷电流通过时本身的电压l 输电线路防雷的重要性：1）输电线路占地广且在野外落雷几率大；2）能减轻变电所（发电厂）的防雷压力l 感应雷：雷击在线路附近的地面或建筑物上，在线路上感应电荷形成的电压波。l 雷击跳闸率：（衡量输电线路防雷措施好坏的参数）百公里长线路处于40雷日地区每年由于雷击造成跳闸的次数l 比造价：输送单位容量到单位距离线路的造价l 游离：中性质点获得外界能量分解成带点质点的过程l 碰撞游离：运动的质点撞击中性分子使其游离l 光游离：短波射线的照射l 表面游离：金属表面的电子获得外界能量，溢出金属表面的现象1变电所的进线段：变电所进出口架设的1-2KM长的BL线（无BL线线路）。 作用：限制雷电波的幅值，限制雷电流的陡度。 限制原理：使落雷点远移，让雷电波通过一段线路，线路阻抗消耗一部分能量，线路对地电容也消耗一部分电荷，冲击电晕也使陡度下降。2变压器的防雷保护：一：双绕组变压器一次都有BL器一般不用特别保护。中性点：60kv变压器采用全绝缘结构，可以不加BL器，但是如果雷电活动频繁要加一只BL器。220kv以上的变压器采用分级绝缘。如果不接地的话，运行时必须加BL器。配电变压器（10kv）防雷保护：高低压侧都加BL器变压器的中性点，BL器引下线，变压器外壳三点联合接地。3防雷种类：直击雷，入侵波直击雷的防护措施：安装避雷针。安装方式：1独立避雷针：避雷针的接地体与变电所主接地网接地不连接。用于60kv及以下变电所。原因：60kv及以下变电所主接地接地电阻大， 不下于4欧姆，设备的抗电能力低。变电所对避雷针的要求：a变电所内所有设备和建筑均要在保护范围之内。B不能出现反击。2安装在门型构架上（利用主接地网）用于110kv及以上的变电所。 原因：110kv以上变电所主接地网接地电阻小，不大于0.5欧姆，设备的抗电能力强。防入侵波措施：安装避雷器l 输电线路的防雷措施：一 架设避雷器（接地线）。二 加强线路的绝缘。三 降低杆塔的接地电阻。四 在条件允许的情况下，改中性点直接接地为经消弧线圈接地。五 安装自动重合闸。六 在低压线路利用不平衡绝缘。l BL线作用：遮蔽作用，分流作用，耦合作用，l BL线的装设范围（原则）：60kv线路视其重要程度决定是否装设，装的话装单线BL线。l 雷电冲击电压下气隙击穿的特点：1）放电存在极性效应2）长距离存在饱和现象。l 冲击电压下气隙的击穿：击穿发生在波头记击穿时间取对应的电压，在波尾取峰值电压和击穿时间，冲击电压下气隙的伏秒特性（击穿电压与击穿时间）曲线的作用，实现保护设备与被保护设备之间的绝缘配合，也可反应配合的安全系数。l 沿面闪络电压为什么比纯空气隙的击穿电压低：1）放入固体介质后，改变了电场分布：抗电能力差的介质承受的电场高，引起放电，）不同固体介质电压不同：与表面吸潮有关，亲水介质电压低，憎水介质电压高。l 湿闪电压：洁净的绝缘子在淋雨状态下的闪络电压；它是决定户外绝缘子的主要参数湿闪电压低的原因：雨小的时候，表面形成水层，使有效绝缘距离下降;雨很大，可能短接于某片绝缘子。l 污闪放电：表面污染状态下的沿面放电。 特点：发生在小于，大雾大露水天气在工作电压下就可发生闪络。l 描述污染程度的参数“等值盐沉积密度”的含义：把污染面1cm2上的污物取下放入300ml蒸馏水中，充分溶解测电阻值，再往300ml蒸馏水中放盐，两个电阻相等时放入的盐数。l 交流耐压试验（高压试验）中所用的设备要求： 调压器：调压平稳，波形不畸变， 分为自耦式（调压平稳，波形好，容量小）和移圈式（波形好，容量大） 试验变压器：升压，变比大，容量小 球间隙：保护用，防止误操作。l 固体介质的击穿形式：电击穿，热击穿，电化学击穿（在电场长期作用下，存在化学腐蚀，使介质击穿）。l 8oC定则：设备每超过最高允许温度8C，寿命下降一半。纯净变压器油击穿与气体的异同点：同：加压有效电子碰撞游离电子崩击穿 不同点：有效电子不同“强场发射”“点火电子”；抗电能力比气体高。l 影响液体介质击穿电压的因素：1）水分的影响2）我呢度的影响：不含水的油影响不大，含水的油有影响（原因与水状态有关：0水冰水交融，影响最大；0以下水结冰，活动性变差，电压稍有恢复；0-80，温度上升电压上升；80以上，水汽化加快，出现气泡几率增加，电压下降。3）电场的均匀程度：对好质量的油影响相对小，含杂质的油影响大（原因：均匀电场击穿前不存在局部放电，油是静止的；质量不好，有机会排成连续的排，均匀电场，击穿前存在局部放电，油动，无论杂质多少，都很难排成排，影响小）；4）电压作用时间与频率：时间U检验油质量好坏一定要用均匀电场；在非均匀电场中，用换好油的办法提高击穿电压效果不明显l 提高液体击穿电压的措施：1）防水防潮2）保证运行温度3）在导体外加覆盖层（阻止“小桥”形成）。l 电气设备绝缘试验方法分为（绝缘预防性试验包括）1）非破坏性试验：所加电压运行电压，检测电气强度，又称耐压试验。l 绝缘电阻：给设备加只留电压，电流与电压的比值，用兆欧表测。l 测量绝缘电阻可以发现的问题及如何判定校准（泄漏电流试验？） 问题：1）设备正体受潮2）贯通的集中性缺陷 判别校准：在满足规程的前提下，用比较发（上次值同类设备），差不大于30合格。吸收比：通过测定15s和60s时的绝缘电阻R15和R60，R15/R60的值（K1.3）如何用吸收比判定绝缘电阻是否有缺陷：K1.3或K趋近于1时，则有问题。因为K=（Ie+I吸）与介质结构有关系，受潮时无影响，若设备有问题，RIr，（Ie+I吸）不变，问题越大，（Ie+I吸）/Ir1,K1l 泄漏电流试验定义，与测绝缘电阻区别：给设备的绝缘加只留电压，读取电流值，根据电流的变化判断设备的状态。区别：所用试验电压高，容量大，灵敏度高；可以计算出绝缘电阻。l 介质损失角：功率因数角的余数，反映了有功功率的损失情况。怎么测量tan：tan=Ir/Ic=U/RU/1/Wc=1/WRC, tan只与被测试品本身参数有关，与所加电压高低，波动无关，增加了测量精度。l tan能发现的缺陷：设备的整体老化和整体受潮，穿透性导电通道，绝缘内含气泡的游离，绝缘分层和脱壳，劣化变质等。l 交流耐压试验：给设备绝缘加工频交流电压，数值高于运行电压l 工频高压的测量：1）在低压侧间接测量：U2=KU低2）高压侧直接测量：当被试品的容量较大或等值电容较大时在高压侧直接测l 交流耐压试验所能发现的问题：绝缘的缺陷使设备不能承受试验所加电压l 交流耐压试验判断方法：按规程加压1min，无击穿或异常现象，合格。l 交流耐压试验与交流的区别：1）只留耐压试验所用的设备容量小，试验电压高2）直流可以发现交流不能发现的缺陷3）进行直流耐压试验的同时，可进行泄露电流测量4）绝缘介质无极化损失，可制作伏安曲线l 直流耐压试验的判断：按规程加压510min，无击穿和异常现象合格雷电：雷云之间或雷云对地的放电现象雷暴