西交大高电压技术期末试题及答案

西交大高电压技术期末试题及答案高电压技术期末试卷一、单项选择题（每题2分，共20分）1.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（）A.碰撞游离B.光游离C.热游离D.表面游离2.流注理论未考虑（）的现象。A.碰撞游离B.表面游离C.光游离D.电荷畸变电场3.以下哪种材料具有憎水性（）A.硅橡胶B.电瓷C.玻璃D.金属4.下列哪种电介质存在吸收现象（）A.气体B.液体C.固体D.以上都有5.切除空载线路时，容易产生（）过电压。A.操作B.大气C.谐振D.工频6.下列哪种设备不属于限制短路电流的设备（）A.电抗器B.熔断器C.分裂电抗器D.限流电阻7.衡量电介质损耗的指标是（）A.电导率B.介质损耗因数C.电容D.电阻率8.下列哪种避雷器主要用于保护旋转电机（）A.普通阀型避雷器B.磁吹阀型避雷器C.氧化锌避雷器D.保护间隙9.输电线路的波阻抗的大小与线路的长度（）A.成正比B.成反比C.无关D.不确定10.下列哪种绝缘试验方法属于非破坏性试验（）A.直流耐压试验B.交流耐压试验C.测量绝缘电阻D.冲击耐压试验二、多项选择题（每题3分，共15分）1.气体放电的主要形式有（）A.辉光放电B.火花放电C.电弧放电D.电晕放电2.以下属于内部过电压的有（）A.操作过电压B.谐振过电压C.工频过电压D.感应雷过电压3.提高气体间隙击穿电压的方法有（）A.改进电极形状B.采用高气压C.采用强电场D.采用高真空4.下列关于电介质极化的说法正确的有（）A.电子位移极化是瞬时完成的B.离子位移极化是由离子的相对位移引起的C.转向极化存在能量损耗D.空间电荷极化的建立需要较长时间5.以下属于架空输电线路防雷措施的有（）A.架设避雷线B.降低杆塔接地电阻C.加强绝缘D.采用自动重合闸三、判断题（每题1分，共10分）1.气体的击穿电压随气压的升高而单调升高。（）2.固体电介质的击穿形式主要有热击穿和电击穿。（）3.操作过电压的持续时间比雷电过电压长。（）4.电介质的绝缘电阻随温度的升高而增大。（）5.避雷器的保护比越小，其保护性能越好。（）6.输电线路的波速与线路周围的介质和导线的结构有关。（）7.测量绝缘电阻时，摇表的转速越快，测量结果越准确。（）8.谐振过电压是由系统中电感和电容的参数匹配不当引起的。（）9.气体放电过程中，电子崩的形成主要是由于碰撞游离。（）10.采用分裂导线可以提高输电线路的波阻抗。（）四、简答题（每题8分，共32分）1.简述气体放电的流注理论。2.分析切除空载变压器产生过电压的原因及限制措施。3.说明测量绝缘电阻和介质损耗因数的意义。4.简述输电线路防雷的基本措施。五、计算题（每题11.5分，共23分）1.已知某均匀电场气隙，气隙距离$d=10cm$，气体的击穿场强$E_b=30kV/cm$，求该气隙的击穿电压$U_b$。2.一条波阻抗为$Z_1=500\Omega$的输电线路与一条波阻抗为$Z_2=200\Omega$的电缆线路相连，当幅值为$U_0=100kV$的电压波从输电线路向电缆线路传播时，求折射电压波和反射电压波的幅值。答案一、单项选择题1.C。热游离是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。2.B。流注理论考虑了碰撞游离、光游离和电荷畸变电场，未考虑表面游离。3.A。硅橡胶具有憎水性，电瓷、玻璃一般为亲水性材料，金属不属于电介质讨论憎水性范畴。4.C。固体电介质存在吸收现象，气体和液体一般不存在明显的吸收现象。5.A。切除空载线路时，容易产生操作过电压。6.B。熔断器主要用于短路保护，不是限制短路电流的设备，电抗器、分裂电抗器、限流电阻都可限制短路电流。7.B。衡量电介质损耗的指标是介质损耗因数。8.C。氧化锌避雷器主要用于保护旋转电机。9.C。输电线路的波阻抗的大小与线路的长度无关。10.C。测量绝缘电阻属于非破坏性试验，直流耐压试验、交流耐压试验、冲击耐压试验都属于破坏性试验。二、多项选择题1.ABCD。气体放电的主要形式有辉光放电、火花放电、电弧放电和电晕放电。2.ABC。内部过电压包括操作过电压、谐振过电压和工频过电压，感应雷过电压属于大气过电压。3.ABD。提高气体间隙击穿电压的方法有改进电极形状、采用高气压、采用高真空，强电场会使气体更容易击穿。4.ABCD。电子位移极化是瞬时完成的；离子位移极化是由离子的相对位移引起的；转向极化存在能量损耗；空间电荷极化的建立需要较长时间。5.ABCD。架空输电线路防雷措施包括架设避雷线、降低杆塔接地电阻、加强绝缘和采用自动重合闸。三、判断题1.×。气体的击穿电压随气压的升高不是单调升高的，存在一个临界气压。2.√。固体电介质的击穿形式主要有热击穿和电击穿。3.√。操作过电压的持续时间比雷电过电压长。4.×。电介质的绝缘电阻随温度的升高而减小。5.√。避雷器的保护比越小，其保护性能越好。6.×。输电线路的波速只与线路周围的介质有关，与导线的结构无关。7.×。测量绝缘电阻时，摇表的转速应稳定在规定值，并非越快越准确。8.√。谐振过电压是由系统中电感和电容的参数匹配不当引起的。9.√。气体放电过程中，电子崩的形成主要是由于碰撞游离。10.×。采用分裂导线可以降低输电线路的波阻抗。四、简答题1.简述气体放电的流注理论流注理论认为，当电子崩发展到一定程度时，电子崩中的空间电荷使电场发生畸变，崩头和崩尾的电场增强。同时，电子崩中的光子在强电场区引起光游离，产生大量的新的电子和正离子，这些新的带电粒子与原电子崩中的带电粒子汇合，形成流注。流注一旦形成，放电就会以极高的速度发展，导致间隙击穿。流注理论强调了空间电荷对电场的畸变作用和光游离的重要性。2.分析切除空载变压器产生过电压的原因及限制措施原因：切除空载变压器时，由于断路器的截流现象，变压器绕组中的电流突然截断，绕组中的磁场能量转化为电场能量，从而产生过电压。另外，变压器绕组的电容和电感可能发生振荡，也会导致过电压的产生。限制措施：采用阀型避雷器保护，避雷器可以在过电压超过其动作电压时迅速导通，将过电压限制在一定范围内；采用磁吹断路器，磁吹断路器可以减少截流现象的发生；在变压器绕组两端并联电阻，电阻可以消耗振荡能量，抑制过电压。3.说明测量绝缘电阻和介质损耗因数的意义测量绝缘电阻的意义：绝缘电阻是反映电介质绝缘性能的基本指标之一。通过测量绝缘电阻，可以初步判断电介质是否存在受潮、污秽、绝缘老化等缺陷。如果绝缘电阻值过低，说明电介质的绝缘性能可能已经下降，存在安全隐患。测量介质损耗因数的意义：介质损耗因数反映了电介质在交流电压作用下的能量损耗情况。介质损耗因数增大，说明电介质内部存在缺陷，如受潮、老化、局部放电等。测量介质损耗因数可以及时发现电介质的早期缺陷，对设备的绝缘状况进行评估和监测。4.简述输电线路防雷的基本措施架设避雷线：避雷线可以将雷电引向自身，避免雷电直接击中导线，从而保护输电线路。降低杆塔接地电阻：降低杆塔接地电阻可以使雷电流迅速流入大地，减少杆塔顶部的电位升高，降低绝缘子串的电压，提高线路的耐雷水平。加强绝缘：增加绝缘子串的片数或采用更高绝缘等级的绝缘子，可以提高线路的绝缘水平，减少雷击闪络的概率。采用自动重合闸：输电线路的雷击闪络大多是瞬时性的，采用自动重合闸可以在故障消除后迅速恢复供电，提高供电的可靠性。安装线路避雷器：在线路易击段安装线路避雷器，当雷击线路时，避雷器动作，限制过电压，保护线路绝缘。五、计算题1.求气隙的击穿电压$U_b$根据均匀电场中击穿电压与击穿场强和气隙距离的关系$U_b=E_b\timesd$，已知$d=10cm$，$E_b=30kV/cm$，则：$U_b=30\times10=300kV$2.求折射电压波和反射电压波的幅值根据折射系数$\alpha=\frac{2Z_2}{Z_1+Z_2}$和反射系数$\beta=\frac{Z_2Z_1}{Z_1+Z_2}$。已知$Z_1=500\Omega$，$Z_2=200\Omega$，$U_0=100kV$。折射系数$\alpha=\frac{2\times200}{500+200}=\frac{4}{7}$折射电压波幅值$U_{2\mathrm{ref}}=\alphaU_0=\frac{4}{7