国家电网招聘考试核心考点笔记：高电压技术与电气设备

国家电网招聘

考试核心考点笔记：高电压技术与电气设备文档类型：笔试核心考点笔记（NOTE）

适用考试：国家电网高校毕业生统一招聘考试（电工类）

核心模块：高电压技术与电气设备

适用对象：报考国家电网各省公司、直属单位电工类岗位的应届毕业生

核心承诺：本笔记系统梳理高电压技术及电气设备两大核心科目的高频考点，覆盖气体放电理论、绝缘特性与试验、过电压防护、主要电气设备原理与选型等关键模块，提供记忆口诀、对比表格及典型自测题，助力考生快速建立知识框架，精准锁定得分点。摘要本资料为《国家电网招聘考试核心考点笔记：高电压技术与电气设备》，定位国网电工类笔试专业课复习的“随身背”核心笔记。国网笔试中高电压技术与电气设备合计占比约20%-25%，是拉开分差的关键板块。本书依据国网考试大纲及历年真题命题规律，将两科内容整合为四大模块：气体放电基本理论、液体与固体绝缘及试验、过电压与绝缘配合、主要电气设备原理与运行。每一考点均标注重要等级，配套记忆口诀、易错对比与自测练习。使用说明与备考目标阅读方式：建议按章节顺序通读第一遍，第二遍聚焦三星级（★★★）高频考点，第三遍重点背诵口诀与对比表格。配套动作：每学完一个模块，立即完成附后的“配套基础自测题”，闭卷作答后核对解析。冲刺建议：考前一周将“易错点与避坑指南”作为重点筛查清单，逐条对照检查。备考目标：本笔记学透后，高电压技术与电气设备部分应达到85%以上的正确率。适用人群与阅读路径建议适用人群阅读路径建议时间分配建议电气专业基础扎实，已系统复习过教材的考生直接跳至各章“高频考点精讲”与“对比表格”，快速查漏补缺3-4天完成全部模块跨专业或基础薄弱，初次接触高电压课程的考生从第一章气体放电基本概念开始逐章阅读，先建立物理图像7-10天完成第一遍进入冲刺阶段，需要快速过考点的考生只看三星考点、口诀、易错对比表，自测题全部做完2天集中突破已完成第一轮复习，需要刷题巩固的考生先做自测题定位薄弱点，再返回对应章节精讲配合刷题同步进行正文模块一：气体放电基本理论与绝缘强度一、考情分析本模块是国网考试高电压技术部分的根基，每年必考，题量约3-5题。重点集中在：汤森德理论与流柱理论的比较、巴申定律、极不均匀电场中的极性效应、空气间隙击穿电压的影响因素。题型以单选、多选、判断为主。二、高频考点思维导图概览气体放电基本过程

①带电粒子的产生与消失（碰撞电离、光电离、附着、复合、扩散）

②汤森德放电理论（α过程、γ过程、自持放电条件）

③流注放电理论（光电离形成二次崩、流注发展阶段）

④汤森德理论与流注理论的适用范围比较巴申定律

①均匀电场中击穿电压U_b与pd（气压×间隙距离）的关系

②最低击穿电压点极不均匀电场中的放电

①电晕放电（起始场强、起始电压、电晕损失）

②极性效应（棒-板间隙的正极性与负极性击穿电压差异）

③50%冲击击穿电压（U_50%）与伏秒特性影响空气间隙击穿电压的因素

①电场形式（均匀、稍不均匀、极不均匀）

②电压波形（直流、工频交流、操作冲击、雷电冲击）

③气象条件（气压、温度、湿度）的校正

④海拔高度的影响三、核心考点精讲（含记忆口诀）【考点1】气体中带电粒子的产生与消失（★★）气体放电的本质是气体由绝缘状态变为导电状态的过程，核心在于带电粒子的产生与运动。产生机制：

（1）碰撞电离：电子在电场加速下与气体分子碰撞，当电子动能大于分子电离能时，使分子电离出新的电子和正离子。这是气体放电中最重要的电离形式。

（2）光电离：气体分子吸收光子能量后发生电离，光子能量须大于分子电离能。

（3）热电离：高温下气体分子因热运动动能足够大而相互碰撞发生电离。

（4）表面电离：正离子撞击阴极表面，使阴极释放出电子（二次电子发射）。消失机制：

（1）复合：正离子与电子相遇，重新结合为中性分子。

（2）扩散：带电粒子由高浓度区域向低浓度区域运动，最终到达电极或器壁而消失。

（3）附着：电子被某些电负性气体（如SF₆）俘获，形成负离子（负离子的迁移速度远小于电子，能有效抑制放电发展，这是SF₆绝缘性能优良的重要原因）。记忆口诀：产生四招：撞光电热面；消失三招：复扩散附着。【考点2】汤森德放电理论（★★★，高频）汤森德理论适用于低气压、短气隙的均匀电场条件。其核心是引入了三个系数来描述放电发展过程。α过程（电子崩的形成）：一个电子在电场作用下由阴极向阳极运动，每行进单位距离与气体分子发生碰撞电离的次数，记为α（汤森德第一电离系数）。经过距离x后，电子数增至e^(αx)个。γ过程（阴极二次电子发射）：正离子撞击阴极，使阴极表面释放出二次电子，每个正离子平均打出的二次电子数为γ（汤森德第二电离系数）。自持放电条件：γ(e^(αd)-1)=1，即初始一个电子从阴极出发，在间隙中形成电子崩到达阳极后，产生的正离子撞击阴极又能至少释放出一个新的二次电子，如此循环，放电不再依赖外界电离源而自行维持。此条件称为汤森德自持判据。不足：汤森德理论无法解释高气压、长气隙（pd值较大）时的放电现象，例如：放电时延短（电子崩发展时间远小于实测放电时延）、放电通道呈细窄树枝状（而非弥散状）。【考点3】流注放电理论（★★★，高频）流注理论弥补了汤森德理论的缺陷，适用于高气压、长气隙（pd值较大）条件。核心机制：电子崩头部聚集大量电子和正离子，形成空间电荷畸变电场。当电子崩发展到临界规模（电子数约10^8量级），崩头与崩尾的电场被强烈畸变，同时激发态分子辐射光子引发空间光电离，产生大量光电子，这些光电子在畸变电场中迅速形成二次电子崩，多个二次崩汇集形成导电通道——流注。发展阶段：初始电子崩→空间电荷畸变→光电离产生二次崩→流注形成→贯穿两极。记忆口诀：汤森德看αγ，低压短隙均匀场；流注看崩畸光，高压长隙极不均。对比表格：比较维度汤森德理论流注理论适用范围低气压、短气隙（pd较小）高气压、长气隙（pd较大）放电时延理论时延远小于实测能合理解释短时延放电通道应为弥散状细窄树枝状（与实验一致）核心机制阴极表面的γ过程空间光电离产生二次崩自持判据γ(e^(αd)-1)=1电子崩达到临界规模【考点4】巴申定律（★★★）在均匀电场中，气体击穿电压U_b是气体压力p与间隙距离d乘积（pd）的函数，即U_b=f(pd)，而非单独取决于p或d。巴申曲线特征：呈“V”形或“U”形，随pd增加，击穿电压先降低后升高，存在一个最低击穿电压点。物理解释：

（1）pd极小区域（左侧）：虽然电子在单位距离碰撞次数少（α小），但因d太小，总碰撞次数不足，需要更高电压才能击穿。

（2）pd增大区域（右侧）：d增加或p增加导致碰撞次数增多，但因平均自由程缩短，电子在每个自由程中积累的能量减少，电离概率降低，需要更高电压才能击穿。

（3）最低点：pd值使得碰撞次数与每次碰撞的电离概率乘积最大，即电离效率最高，此时击穿电压最低。重要结论：对于特定气体和电极材料，存在一个最佳pd值，使击穿电压最低。实际工程中，可通过提高真空度（降低p）或提高气压（增大p）来提高击穿电压。SF₆断路器、GIS设备正是利用高气压来提高绝缘强度。【考点5】极性效应（★★★，重点）在极不均匀电场（如棒-板间隙）中，击穿电压与棒的极性密切相关。正极性棒（棒接正极，板接负极）：

电子崩从电场较弱的板附近出发，向阳极（棒）发展。崩头电子被棒吸收后，留下大量正离子聚集在棒端附近形成正空间电荷，这些正空间电荷削弱了棒附近的强电场，却加强了向板方向的外围电场，有利于流注向板方向发展，因此击穿电压较低，但击穿前容易出现电晕。负极性棒（棒接负极，板接正极）：

电子崩从棒端强场区出发，向板发展。电子快速移开后，正空间电荷集中在棒端，这些正空间电荷加强了棒端与外围的电场，使电子崩更易在棒端重新形成，但减弱了向板方向中段的电场，流注发展较困难，因此击穿电压较高，电晕起始电压较低。核心对比：

正极性棒击穿电压低于负极性棒击穿电压。

正极性冲击下，50%冲击击穿电压更低，对绝缘危害更大。

雷击多为负极性，但电力系统操作过电压正极性出现的概率和危害需重点关注。记忆口诀：正棒低穿先电晕，负棒高穿起晕低。【考点6】50%冲击击穿电压与伏秒特性（★★）50%冲击击穿电压（U_50%）：施加同一波形的冲击电压多次，其中50%次数导致间隙击穿的电压值。用来表征间隙在冲击电压下的绝缘强度。伏秒特性：描述同一间隙在不同波前时间的冲击电压下，击穿电压与放电时延的关系曲线。伏秒特性曲线越平坦，说明击穿电压对波前时间不敏感；曲线越陡，说明保护配合越需要注意配合裕度。工程意义：用于绝缘配合，确保保护设备（避雷器）的伏秒特性平缓且低于被保护设备的伏秒特性，留有足够绝缘裕度。【考点7】气象条件校正（★★）空气间隙的击穿电压受大气条件影响显著，标准参考大气条件为：温度t₀=20℃，气压b₀=101.3kPa，绝对湿度h₀=11g/m³。校正系数：相对空气密度δ=(b/b₀)×[(273+t₀)/(273+t)]，湿度校正系数k_h。实际击穿电压U=U₀×k_t，其中k_t为综合校正系数（与δ和湿度有关）。海拔校正：高海拔地区气压降低，空气密度减小，电子平均自由程增大，击穿电压显著降低。GB311.1规定，海拔超过1000m时需进行海拔校正，电气设备外绝缘需相应加强。四、易错点与避坑指南混淆自持放电与击穿的界限：自持放电是放电无需外界电离源即可维持的状态，但此时间隙可能尚未完全击穿（如电晕就是一种自持放电但未完全击穿）。完全击穿是形成了贯穿性的导电通道。巴申定律适用范围：巴申定律适用于均匀电场，对于极不均匀电场，击穿电压不再仅是pd的函数，还与电场分布密切相关。极性效应记反：务必记住极不均匀电场中正极性击穿电压更低（更危险）。湿度影响方向：湿度增大时，电子容易被水分子吸附形成负离子，降低了有效电离率，击穿电压略有提高。这与一般直觉“潮湿易导电”不同，需特别注意。海拔与击穿电压关系：海拔越高，气压越低，击穿电压越低（设备外绝缘需加强）。模块二：液体与固体绝缘及高电压试验一、考情分析本模块涵盖液体绝缘（变压器油）特性、固体绝缘（绝缘子、电缆）沿面放电、绝缘预防性试验等内容。题量约3-4题，重点为变压器油的击穿机理与影响因素、沿面放电的型式、介损测量与绝缘电阻测量的原理。二、高频考点思维导图概览液体电介质（变压器油）

①变压器油的主要作用（绝缘、散热、灭弧）

②纯净变压器油的击穿机理（碰撞电离、气泡理论）

③影响变压器油击穿电压的因素（水分、杂质、温度、电压作用时间）

④提高变压器油击穿电压的措施固体电介质

①主要绝缘材料（绝缘纸、环氧树脂、交联聚乙烯XLPE、六氟化硫SF₆）

②绝缘老化形式（电老化、热老化、机械老化、环境老化）

③局部放电的概念与危害沿面放电

①概念：沿气体与固体介质交界面发生的放电

②主要型式：闪络（表面击穿）与滑闪放电

③绝缘子污闪的机理与防护高电压试验技术

①绝缘电阻与吸收比的测量（兆欧表）

②介质损耗角正切（tanδ）的测量（西林电桥）

③工频耐压试验与冲击耐压试验

④局部放电测量三、核心考点精讲【考点8】变压器油的击穿机理（★★★）变压器油是油浸式电力设备（变压器、互感器、电容器等）的主要绝缘和冷却介质。其击穿电压远低于纯净烃类理论值，原因是油中不可避免含有杂质。气泡理论（小桥理论）——最主流的解释：

（1）油中含水、纤维等杂质，水的介电常数（约80）远大于油（约2.2），在交流电场中水分受到介电电泳力被拉向电场集中区域，水珠沿电场方向排列成链状“小桥”。

（2）纤维（介电常数更大）也沿电场方向极化排列，加强小桥效应。

（3）小桥形成后，桥中水珠之间的油隙承受极高场强，首先发生局部击穿，产生气泡。

（4）气泡中的气体耐电强度远低于油，气泡先击穿，并逐步扩展导致整个油隙击穿。影响因素汇总表：影响因素影响趋势原因分析含水量含水量增加，击穿电压急剧降低水形成小桥杂质（纤维、炭粒）杂质越多，击穿电压越低纤维加强小桥，炭粒导电温度温度升高，击穿电压先升后降（有个最佳值）低温时水分溶解不良，高温时水分气化加剧电压作用时间时间越长，击穿电压越低（尤其含杂质时）杂质有充分时间排列成桥电场均匀度均匀电场下击穿电压随杂质影响更大不均匀电场中强场区局限，小桥范围有限提高变压器油击穿电压的措施：

（1）过滤、脱水、脱气处理（真空滤油）。

（2）采用覆盖层（在电极表面覆盖绝缘纸或纸板，阻碍小桥形成）。

（3）采用绝缘屏障（在油隙中放置绝缘隔板，阻断小桥通路）。

（4）采用组合绝缘（油-纸绝缘结构）。【考点9】SF₆气体绝缘特性（★★★）六氟化硫（SF₆）是目前高压开关设备（GIS、断路器）中最广泛使用的绝缘和灭弧介质。SF₆的优点：

（1）绝缘强度高：在均匀电场中约为空气的2.5-3倍，在3-4个大气压下可达到变压器油的绝缘水平。

（2）灭弧性能优越：SF₆分子对电子有极强的吸附能力（电负性强），形成稳定负离子，有效抑制弧隙中的电子数量，使电弧迅速熄灭。灭弧能力约为空气的100倍。

（3）化学稳定性好，不可燃，无毒性（纯净状态下）。

（4）热稳定性好，热传导能力强。SF₆的缺点与注意事项：

（1）液化温度较高（临界温度45.6℃），在低温环境下需加热装置防止液化。

（2）在电弧或局部放电作用下，SF₆会分解产生低氟化物，部分产物有毒、有腐蚀性，因此需采用吸附剂及时清除。

（3）SF₆是强温室气体（全球变暖潜值GWP约为CO₂的23900倍），需严格控制泄漏。记忆口诀：SF₆优点四字诀“高灭稳热”，缺点“液化毒温”。（注：高=绝缘强度高，灭=灭弧好，稳=化学稳定，热=导热好）【考点10】沿面放电与污闪（★★★）沿面放电是指沿气体与固体介质分界面上发生的放电现象。当沿面放电贯穿整个固体绝缘表面导致两极间击穿时，称为闪络。沿面闪络电压通常低于纯气体间隙的击穿电压。污闪（污秽闪络）——电力系统严重事故：

污闪是绝缘子表面沉积污秽物（盐分、工业粉尘等），受潮后形成导电膜，导致泄漏电流增大，局部烘干形成干带，干带承受大部分电压发生沿面放电，最终发展成全面闪络。污闪形成四阶段（可考简答）：积污：绝缘子表面沉积污秽。受潮：雾、露、毛毛雨等使污秽层湿润，电解质溶解形成导电膜。干带形成与局部电弧：泄漏电流发热使水分蒸发，形成局部干带，干带电压集中产生局部电弧。电弧发展至闪络：局部电弧延伸桥接，最终贯穿整个绝缘子，导致闪络跳闸。防污闪措施：

（1）调整爬电比距（增大绝缘子片数或采用防污型绝缘子）。

（2）涂覆RTV（室温硫化硅橡胶）防污闪涂料，利用其憎水性使表面不易形成连续水膜。

（3）定期清扫绝缘子，或采用带电水冲洗。

（4）采用复合绝缘子，硅橡胶材料本身具有优良憎水性和憎水迁移性。【考点11】绝缘预防性试验（★★★）绝缘预防性试验分为非破坏性试验和破坏性试验（耐压试验）。（1）绝缘电阻与吸收比的测量用兆欧表（摇表）测量绝缘电阻是最基本的非破坏性试验。吸收比K：60s时的绝缘电阻值R₆₀与15s时的绝缘电阻值R₁₅之比，K=R₆₀/R₁₅。原理：绝缘介质在施加直流电压后，电流由充电电流、吸收电流、泄漏电流组成。吸收电流随时间缓慢衰减，干燥良好、无受潮的绝缘吸收现象明显，R₆₀远大于R₁₅，吸收比K≥1.3。受潮后泄漏电流增大，吸收现象不明显，K≈1。极化指数PI：对大型设备（变压器、发电机），采用10min与1min的绝缘电阻比值，PI=R₁₀min/R₁min。标准要求PI≥2。判断标准：吸收比越接近1，绝缘受潮越严重。记忆口诀：吸收比看潮不潮，大于1.3是好兆，越近1越糟糕。（2）介质损耗角正切tanδ的测量电介质在交流电压作用下，总电流可分为容性分量（不产生损耗）和阻性分量（产生损耗）。阻性电流与容性电流之比即为tanδ，反映介质损耗大小。测量仪器：西林电桥，通过标准电容和可调电阻臂，测得被试品的tanδ值和电容量Cₓ。判断标准：tanδ越大，说明绝缘整体劣化或受潮越严重。tanδ对分布性缺陷（整体老化、受潮）敏感，但对集中性局部缺陷（如局部气隙）不灵敏，需结合局部放电测量。（3）工频交流耐压试验耐压试验是考核绝缘强度的最直接方法，属破坏性试验（可能在试验中暴露缺陷导致击穿）。通常在非破坏性试验合格后进行。工频耐压试验电压选取原则：按国标规定，试验电压=1.1倍~1.3倍设备额定电压（具体依设备类型和电压等级确定），加压持续时间为1min。（4）局部放电测量局部放电是绝缘内部局部区域（如气隙、杂质界面）发生的微小击穿，不贯穿整体绝缘，但长期存在会逐步劣化绝缘材料。测量参数：视在放电量q（pC）、放电起始电压U_i、放电熄灭电压U_ext。记忆口诀：绝缘电阻看整体受潮，介损测总劣化程度，局放找局部缺陷，耐压过不过真章。模块三：过电压与绝缘配合一、考情分析过电压是国网考试必考核心，雷电过电压（外部过电压）与内部过电压（操作、谐振、工频过电压）均有涉及。重点为避雷器工作原理、接地装置设计、绝缘配合原则。题量约4-6题，常结合案例分析题出现。二、高频考点思维导图概览过电压基本概念与分类

①外部过电压（雷电过电压）：直击雷、感应雷

②内部过电压：工频过电压、谐振过电压、操作过电压

③过电压倍数（标幺值p.u.）雷电过电压及防护

①避雷针（线）的保护范围（折线法、滚球法）

②接地装置（接地电阻、跨步电压、接触电压）

③避雷器的工作原理（ZnO避雷器是核心）内部过电压

①切除空载线路过电压

②切除空载变压器过电压

③弧光接地过电压

④谐振过电压（铁磁谐振）绝缘配合

①基本概念：避雷器保护水平与设备绝缘水平的配合

②绝缘配合裕度三、核心考点精讲【考点12】过电压分类与基本概念（★★）电力系统中过电压是指超过设备最高运行电压的电压升高。分类框架：过电压

├──外部过电压（雷电过电压/大气过电压）

│├──直击雷过电压：雷直接击中电气设备或导体

│└──感应雷过电压：雷击大地或附近物体，在导体上感应出的过电压

│特点：幅值可达数百kV，波头陡（μs级），持续时间短

└──内部过电压

├──工频过电压：空载长线路电容效应、不对称接地等

│特点：频率为工频，持续时间长

├──谐振过电压：线性谐振、铁磁谐振、参数谐振

│特点：持续时间较长，可能自保持

└──操作过电压：切合空载线路、切空变、弧光接地

特点：幅值2-4倍相电压，波头百μs级，持续时间ms级过电压倍数（标幺值）：以系统最高相电压幅值为基准，过电压峰值的倍数。【考点13】避雷器（★★★，最高频核心）避雷器是限制过电压的核心保护设备，与被保护设备并联，正常运行时呈高阻（近乎绝缘），出现过电压时迅速导通，将过电压幅值限制在设备绝缘可承受的水平。ZnO（氧化锌）避雷器——现代电力系统主流：核心元件：ZnO非线性电阻阀片（氧化锌晶粒+少量其他金属氧化物烧结而成）。优异的非线性伏安特性：

（1）正常工频电压下：阀片呈高电阻，流过电流仅微安级（泄漏电流），可视为绝缘状态。

（2）过电压来临：阀片电阻急剧降低，流过数千安冲击电流，将过电压钳制在较低水平。

（3）过电压消失后：立即恢复高阻状态，切断工频续流。优点对比表：对比项碳化硅（SiC）避雷器氧化锌（ZnO）避雷器非线性系数α约0.2约0.02-0.05是否需串联间隙必须有间隙隔离工频电压可无间隙（无间隙ZnO避雷器）续流问题需间隙灭弧无续流或续流极小保护性能较差，动作时延大优越，响应速度快结构复杂，体积大简单，体积小ZnO避雷器的主要参数：

（1）额定电压U_r：允许持续施加的工频电压有效值。

（2）持续运行电压U_c：允许长期施加的工频电压。

（3）标称放电电流：表征通流能力，如10kA、5kA。

（4）残压（保护水平）：流过标称放电电流时避雷器两端的电压峰值，越低于被保护设备绝缘水平，保护裕度越大。记忆口诀：ZnO阀片真神奇，高压低阻低压高，无隙响应快又好，国网首选错不了。【考点14】接地装置（★★）接地是防雷保护的基础，直接决定雷电流能否安全泄散入地。接地电阻：接地装置对地泄散电流时呈现的电阻，包括接地体自身电阻、接地体与土壤间接触电阻、土壤散流电阻（主要部分）。接触电压：人站在地面，手触及接地设备外壳时，手脚之间承受的电压（水平0.8m，垂直1.8m范围内）。跨步电压：人在接地装置附近行走，两脚间（步距0.8m）承受的电压。降低接地电阻的措施：

（1）深埋接地极，利用深层低电阻率土壤。

（2）采用多根接地极并联，形成接地网。

（3）使用降阻剂，改善接地体周围土壤导电性。

（4）外引接地，将接地网延伸到低电阻率区域（如河沟边）。安全标准：变电所接地电阻一般要求≤0.5Ω（有效接地系统），线路杆塔接地电阻按土壤电阻率分档要求（10~30Ω不等）。【考点15】绝缘配合（★★★）绝缘配合是指根据系统中出现的各种电压和保护装置的特性，合理确定设备绝缘水平，使设备在预期过电压下损坏概率降低至可接受水平。基本原则：

设备绝缘耐受电压（BIL/BSL）＞避雷器保护水平（残压）×配合系数（裕度系数，通常取1.25~1.4）。BIL：基本雷电冲击绝缘水平（BasicImpulseInsulationLevel），设备耐受标准雷电冲击波（1.2/50μs）的电压峰值。

BSL：基本操作冲击绝缘水平（BasicSwitchingImpulseInsulationLevel），设备耐受标准操作冲击波（250/2500μs）的电压峰值。绝缘配合裕度：裕度越大，设备越安全，但造价越高。国网工程中通过合理配置避雷器位置和参数，优化绝缘配合，在安全与经济间取平衡。简记：避雷器是“守门员”，把过电压限制在球门外，设备绝缘就是球门，得留点余量。模块四：主要电气设备原理与运行一、考情分析电气设备是国网考试的实物落脚点，题量约5-7题。重点集中在：变压器（分接头、联结组别、并列运行）、断路器（灭弧原理、操动机构）、GIS（封闭式组合电器）、隔离开关与接地开关的配置原则。需结合设备实物图与主接线图理解。二、高频考点思维导图概览变压器

①基本工作原理与等效电路

②分接头与调压（无载调压、有载调压）

③联结组别（Yyn0、YNd11等）

④并列运行条件

⑤变压器保护配置（瓦斯保护、差动保护）断路器

①灭弧原理（SF₆断路器为主）

②操动机构（弹簧、液压、气动）

③额定参数（开断电流、关合电流）

④隔离开关与断路器的操作顺序GIS（气体绝缘全封闭组合电器）

①GIS结构组成（母线、断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器一体化封装）

②GIS优缺点比较互感器

①CT（电流互感器）：运行中严禁二次侧开路

②PT（电压互感器）：运行中严禁二次侧短路三、核心考点精讲【考点16】变压器分接头与调压（★★★）电力系统运行中，电压调整的重要手段之一是改变变压器的变比，通过调节分接头来实现。分接头位置：通常设在高压侧绕组（因为高压侧电流较小，调压开关容易制造）。无载调压（无励磁调压）：必须在变压器停电状态下操作，分接头挡位较少（如±5%，±2×2.5%），用于季节性调压。有载调压：变压器带负载运行时即可切换分接头，分接头挡位较多（如±8×1.25%），可频繁操作，用于电压波动较大场合。有载分接开关含过渡电阻或过渡电抗，确保切换过程中不中断供电且不造成严重电弧。考点：

（1）分接头切换改变的是高压绕组的匝数。

（2）高往高调，低往低调：如果低压侧电压偏低，需减小高压侧匝数（向减少匝数方向调挡），使变比减小，从而提升低压侧电压；反之亦然。

（3）有载调压变压器价格贵、维护量大，通常只在重要枢纽变电站和电压偏差敏感的负荷点配置。【考点17】变压器并列运行条件（★★★）变压器并列运行是提高供电可靠性和经济性的重要措施，但必须满足三个基本条件：条件一：联结组别相同。必须绝对满足，不同联结组别的变压器并列会在二次侧产生电压相位差，导致巨大环流烧毁变压器。如Yyn0与Dyn11不能并列（相位差30°）。条件二：变比相同（分接头位置一致）。允许有不超过±0.5%的偏差。变比不同会造成并列后二次侧电压差，产生环流。条件三：短路阻抗百分数相近。允许相差不超过±10%。短路阻抗不同会导致负荷分配不均，短路阻抗小的变压器过载。记忆口诀：并变三条件——组别（联结组别）不一样（须相同），变比没商量（须一致），阻抗接近（须相近）。【考点18】断路器灭弧原理（★★★）断路器是电力系统中最重要的控制和保护设备，其核心能力是可靠地开断短路电流，关键在于熄灭电弧。SF₆断路器灭弧原理（现代高压电网主流）：

（1）SF₆气体在高温电弧作用下分解，大量吸收电弧能量（热传导性能好）。

（2）SF₆分子及其分解产物对电子有极强吸附力（电负性），迅速捕获弧隙自由电子，使其变成迁移慢的负离子，介质强度快速恢复。

（3）现代SF₆断路器采用“自能式”灭弧结构，即利用电弧自身的能量加热灭弧室内气体增压，当电流过零时高压SF₆气体吹向电弧使其熄灭，不需额外大功率操作机构。操动机构：

弹簧操动机构：利用压缩弹簧储能，结构简单，维护方便，适用中低压断路器。

液压操动机构：利用高压液压油驱动，出力大，动作快，适用高压大容量断路器。

气动操动机构：利用压缩空气，动作迅速，但需空压机和管路系统。【考点19】隔离开关与断路器的操作顺序（★★★，必考操作题）核心原则：隔离开关是“隔离”作用，没有灭弧能力，严禁带负荷拉合。停电操作顺序（先断负荷侧再断电源侧）：断开断路器。检查断路器确在分闸位置。拉开负荷侧隔离开关。拉开电源侧隔离开关。验电，合接地刀闸（或挂接地线）。送电操作顺序（与停电相反，先合电源侧再合负荷侧）：拆除接地线（或断开接地刀闸）。合上电源侧隔离开关。合上负荷侧隔离开关。合上断路器。为什么？送电时先合电源侧隔离开关，万一断路器在合闸位置（误合），可借助电源侧保护跳闸切除故障；如果先合负荷侧，故障电流只能依靠上一级保护远后备，切除时间长，扩大事故范围。记忆口诀：停电断负再断源，送电合源再合负。隔离开关无灭弧，绝不可带负荷操作。【考点20】CT与PT运行注意事项（★★）CT（电流互感器）严禁二次侧开路：

原因：CT一次侧电流由系统负载决定，与二次侧负载无关。正常工作时，一次电流产生的磁通大部分被二次电流产生的去磁磁通抵消。若二次侧开路，二次电流为零，去磁磁通消失，一次电流全部用于励磁，铁芯严重饱和，磁通波形变为平顶波，二次侧将感应出极高的尖顶波电压（可达数千伏），危及人身和设备安全。PT（电压互感器）严禁二次侧短路：

原因：PT设计为恒压源，一次侧接系统电压，二次侧接高阻抗的测量仪表。若二次侧短路，将流过巨大短路电流，烧毁PT绕组。记忆口诀：CT怕开（开路有高压），PT怕短（短路有大流）。配套基础自测题一、单项选择题（共10题）1.在极不均匀电场中，击穿电压与棒的极性密切相关。对于棒-板间隙，以下说法正确的是（）

A.正极性棒击穿电压高于负极性棒击穿电压

B.负极性棒击穿电压低于正极性棒击穿电压

C.正极性棒击穿电压低于负极性棒击穿电压，且电晕起始电压高于负极性棒

D.负极性棒电晕起始电压高于正极性棒电晕起始电压正确答案：C

解析：极不均匀电场（棒-板间隙）中，正极性棒的击穿电压低于负极性棒，这是极性效应的核心结论，A和B均表述反了。正极性棒下，电子崩从电场较弱处出发，正空间电荷削弱棒端电场却加强外围电场，利于流注发展，因此击穿电压低，但正空间电荷“屏蔽”了棒端高场强，电晕起始反而较难，电晕起始电压高于负极性棒。D说法错误，负极性棒因棒端场强集中，电晕起始电压较低。2.巴申定律描述均匀电场中气体击穿电压与（）的关系。

A.气体压力p

B.间隙距离d

C.气体压力p与间隙距离d的乘积pd

D.气体压力p与间隙距离d的比值p/d正确答案：C

解析：巴申定律的核心结论：在均匀电场中，击穿电压U_b是pd乘积的函数，即U_b=f(pd)，而非单独由p或d决定。这是气体放电理论中需准确记忆的基础知识点。3.变压器油击穿电压的主要影响因素理论是（）

A.碰撞电离理论

B.气泡理论（小桥理论）

C.流注理论

D.汤森德理论正确答案：B

解析：变压器油击穿机理解释的主流理论是气泡理论（小桥理论）。汤森德和流注理论主要解释气体放电。碰撞电离是气体放电的基本过程，不能完整解释含杂质油品的击穿。4.氧化锌避雷器相较于碳化硅避雷器最主要的优势是（）

A.价格低廉

B.非线性系数大，且不需要串联间隙

C.非线性系数极小，可制成无间隙结构，保护性能优越

D.通流容量大，适用于超高压正确答案：C

解析：ZnO阀片具有极小的非线性系数（α≈0.02-0.05），在正常工作电压下呈极高电阻（微安级电流），过电压时电阻骤降，因此可省略串联间隙，实现无间隙化，响应快、保护水平高。A错，ZnO避雷器未必更便宜。B错，非线性系数是极小而非大。D中通流容量大并非区分两者的最主要特征。5.测量变压器绝缘的吸收比，是指（）绝缘电阻值之比。

A.R₃₀s与R₁₅s

B.R₆₀s与R₁₅s

C.R₁₀min与R₁min

D.R₁₂₀s与R₆₀s正确答案：B

解析：吸收比定义K=R₆₀/R₁₅，即加压60秒与15秒时绝缘电阻之比。C选项描述的是极化指数PI=R₁₀min/R₁min，用于大型设备。本题考察标准定义，需要准确区分。6.在断路器的停电操作中，正确的隔离开关拉开顺序是（）

A.先拉开电源侧隔离开关，再拉开负荷侧隔离开关

B.先拉开负荷侧隔离开关，再拉开电源侧隔离开关

C.两侧隔离开关可同时拉开

D.不需要操作隔离开关，直接操作断路器即可正确答案：B

解析：停电操作必须遵循“先断负荷侧，后断电源侧”的原则，以防止万一断路器未分闸时的事故扩大。送电操作则相反。7.电流互感器（CT）在运行中严禁（）

A.二次侧短路

B.二次侧开路

C.一次侧开路

D.一次侧短路正确答案：B

解析：CT二次侧开路将导致铁芯严重饱和，感应出极高电压，危及安全。CT允许二次侧短路（相当于测量表计被短接），但PT严禁二次侧短路。这两者安全要求完全相反，是高频考点。8.SF₆气体优良的灭弧性能主要归因于（）

A.高导热性和强电负性

B.高绝缘强度和低液化温度

C.价格低廉，易于获取

D.化学性质活泼正确答案：A

解析：SF₆灭弧性能优越是因高导热性（迅速冷却电弧）和强电负性（吸附电子形成负离子，介质强度快速恢复）。B中的低液化温度表述不准确（SF₆液化温度较高，是缺点）。C、D明显错误。9.绝缘子污闪事故形成过程中，起决定性作用的关键因素是（）

A.绝缘子本身材质老化

B.雷击过电压直接作用

C.污秽层受潮形成导电膜

D.系统发生谐振过电压正确答案：C

解析：污闪四阶段中，污秽受潮溶解成导电膜是前提条件，泄漏电流增大最终导致干带和局部电弧。其他选项与污闪主要机制不符。10.变压器并列运行的最严格条件是（）

A.短路阻抗百分数接近

B.变比一致

C.联结组别相同

D.容量相等正确答案：C

解析：联结组别不同将产生相位差导致环流烧毁变压器，是绝对禁止并列的硬性条件。变比和短路阻抗有允许偏差，容量相等并非必要条件。二、多项选择题（共5题）1.气体放电中，带电粒子产生的主要途径包括（）

A.碰撞电离

B.光电离

C.热电离

D.表面电离（二次电子发射）

E.分子的布朗运动正确答案：ABCD

解析：产生带电粒子的四大途径为碰撞电离、光电离、热电离和表面电离，这是基础概念。E选项布朗运动是分子热运动的随机涨落，不会产生新的带电粒子，不选。2.以下哪些措施可以有效提高变压器油的击穿电压（）

A.真空脱水脱气处理

B.电极表面覆盖绝缘纸板

C.油隙中增加绝缘屏障

D.提高运行温度以增加油流动性

E.增加油中含水量正确答案：ABC

解析：A减少水分是根本措施，B覆盖层阻碍小桥形成，C屏障阻断小桥通路，均为标准措施。D提高温度不当反而可能使水分气化恶化击穿特性。E含水量增加明显降低击穿电压，错误。3.SF₆气体在电气设备中广泛应用的优势包括（）

A.绝缘强度高于空气

B.灭弧性能优越

C.化学性质稳定、无毒无害（纯净态）

D.液化温度低，适宜严寒地区

E.电负性强，易吸附电子正确答案：ABCE

解析：A、B、C、E均为SF₆的优点。D错误，SF₆液化温度相对较高（约-63.8℃常压下，但随气压升高而升高），在严寒地区使用时需注意液化问题，可配备加热装置。4.以下预防性试验项目中，属于非破坏性试验的是（）

A.绝缘电阻测量

B.介质损耗角正切tanδ测量

C.工频交流耐压试验

D.局部放电测量

E.冲击耐压试验正确答案：ABD

解析：非破坏性试验是在不损伤绝缘的前提下进行的测试，包括绝缘电阻、吸收比、tanδ、局部放电测量等。耐压试验（工频、冲击）是破坏性试验，可能使绝缘击穿暴露缺陷。因此C和E不选。5.GIS（气体绝缘全封闭组合电器）的优点包括（）

A.占地面积小

B.受外界环境影响小

C.检修周期短

D.运行可靠性高

E.安装工期长正确答案：ABD

解析：GIS将变电站高压设备集中封装在SF₆气室中，占地小、耐污秽、可靠性高。缺点是价格贵、安装精度要求高、检修周期长（非短）。E明显错误。三、判断题（共5题）1.汤森德自持放电条件是γ(e^(αd)-1)<1。（）正确答案：×（错误）

解析：自持放电条件为γ(e^(αd)-1)=1，即至少等于1才能实现自持，小于1则放电不能自持。此处故意改错为“<”，需要考生准确记忆公式条件。2.正极性冲击波作用下的50%冲击击穿电压通常低于负极性冲击波。（）正确答案：√（正确）

解析：由于极性效应，极不均匀电场中正极性下击穿电压更低，因此正极性冲击对绝缘的危害更大，绝缘配合时重点考虑。3.电流互感器二次侧可以开路运行，电压互感器二次侧不能短路运行。（）正确答案：×（错误）

解析：该说法完全反了。CT严禁开路，PT严禁短路。二者安全要求必须严格区分记忆。4.有载调压变压器切换分接头时，可以不停电带负载操作。（）正确答案：√（正确）

解析：有载调压的核心功能就是在不中断供电的情况下改变分接头，调节电压。无载调压才需要停电操作。5.避雷器的残压是指避雷器流过标称放电电流时两端的电压有效值。（）正确答案：×（错误）

解析：避雷器残压通常指电压峰值，不是有效值。残压（保护水平）是绝缘配合的核心参数，需注意量纲和定义准确性。四、简答题题目：简述绝缘子污秽闪络的形成过程，并提出至少三条常用的防污闪措施。参考答案：绝缘子污秽闪络（污闪）是电力系统中常见且危害严重的外绝缘事故，其形成过程可划分为四个阶段：第一，积污阶段。绝缘子长期暴露在自然环境中，表面逐渐沉积大气中的污秽物质，如沿海地区的盐分、工业区的粉尘和化学排放物等。污秽物附着在绝缘子伞裙表面，尤其在干燥条件下虽不构成直接威胁，但已为后续闪络埋下隐患。第二，受潮阶段。当遇到雾、露、毛毛雨或融冰雪天气时，绝缘子表面污秽层吸收水分。污秽中的可溶性盐类（如NaCl）溶解于水中，形成一层导电性良好的电解质薄膜。此时绝缘子表面电阻急剧下降，泄漏电流开始明显增大。第三，干带形成与局部电弧阶段。泄漏电流在导电膜中流过时产生焦耳热，使电流密度较大区域（通常在绝缘子伞裙边缘或铁帽、钢脚附近）的水分蒸发，率先形成局部干燥带（干带）。干带区域电阻极大，几乎承担全部外施电压，导致干带空气间隙被击穿，产生间歇性的局部沿面电弧。此阶段伴有明显的放电声和发光现象，但尚未形成贯穿两极的通道。第四，电弧发展至全面闪络阶段。若受潮持续且电压足够高，局部电弧不断延伸、桥接，长度逐渐增加。当电弧跨越的干带范围足够大、剩余湿污区无法维持时，电弧会迅速贯穿整个绝缘子表面，形成两极间短路，导致系统单相接地故障跳闸。污闪一旦发生，重合闸往往难以成功（因污秽和受潮条件未消除），可能造成大面积停电。常用防污闪措施包括以下几条（列出五条供参考，作答时不少于三条即可）：一、调整爬电比距。通过增加绝缘子片数或更换为防污型绝缘子（伞裙更宽更深），增大总爬电距离，使得在相同污秽和受潮条件下单位爬距承受电压更低，降低闪络概率。这是最基础且广泛采用的方法。二、涂覆RTV防污闪涂料。在绝缘子表面喷涂或刷涂室温硫化硅橡胶（RTV），该材料具有优异的憎水性，使水分在表面呈孤立水珠状而无法连成导电水膜，同时其憎水性可迁移至污秽层表面，显著提高污闪电压。三、定期清扫或带电水冲洗。对积污严重的绝缘子进行人工清扫或利用专用设备进行带电水冲洗，及时清除表面污秽层，从源头消除闪络条件。清扫周期依据当地污秽等级和季节变化制定。四、采用复合绝缘子。以硅橡胶为伞裙和护套材料的复合绝缘子，其本征憎水性和憎水迁移性远优于瓷和玻璃绝缘子，抗污闪能力突出，目前在输电线路上已大规模推广应用。五、加强污秽监测与预警。在线监测绝缘子表面泄漏电流、等值盐密（ESDD）等参数，结合气象预报建立污闪预警系统，在污闪高风险时段提前采取降压运行或加强巡视等措施。五、论述题题目：试述ZnO避雷器相比于传统碳化硅（SiC）避雷器的技术优势，并说明其在现代电力系统绝缘配合中的核心作用。参考答案：氧化锌（ZnO）避雷器作为现代电力系统过电压保护的主流设备，相较于传统的碳化硅（SiC）避雷器，在技术原理、结构形式和保护性能上均实现了质的飞跃。以下从五个维度展开对比分析，并阐明其在绝缘配合中的核心地位。一、非线性特性的根本性突破ZnO避雷器核心元件的伏安特性曲线具有极其优异的非线性，其非线性系数α通常在0.02~0.05之间，而SiC避雷器的α值约为0.2。非线性系数越小，意味着电阻对电压变化的“开关”特性越陡峭。在正常工作电压下，ZnO阀片呈现极高的电阻（电阻率可达10¹⁰~10¹¹Ω·cm），流过的电流仅为微安量级，相当于绝缘体；而当过电压来袭时，阀片电阻急剧跌落数个数量级，能够泄放数千安培的冲击电流。这种接近理想开关的特性，使得ZnO避雷器在过电压防护中具有天然的响应优势。二、无间隙化设计的实现SiC避雷器由于非线性不够理想，在正常工频电压下仍有可观的泄漏电流，必须串联火花间隙将阀片与系统电压隔离，仅在过电压出现时由间隙击穿导通。串联间隙的存在带来一系列问题：间隙放电有较长的时延、放电电压受气压和湿度影响波动、工频续流需间隙自行熄灭（对灭弧性能要求高）、多间隙串联导致结构复杂且电压分布不均。ZnO避雷器因其优异的非线性，正常工频电压下泄漏电流极小而无需间隙隔离，可制成真正的无间隙结构。无间隙化从根本上消除了上述弊端，使得避雷器对过电压的响应速度达到纳秒级，保护性能显著提升，设备体积和重量也大幅减小。三、工频续流的根本解决带间隙的SiC避雷器在泄放过电压后，系统工频电压通过已导通的间隙和阀片形成工频续流，必须在电流过零时由间隙切断。续流的存在对间隙的灭弧能力提出苛刻要求，一旦灭弧失败将导致避雷器爆炸或短路事故。ZnO无间隙避雷器在过电压消失后，阀片电阻瞬间恢复至高阻状态，续流极小甚至为零，不存在间隙灭弧问题，从而极大地提高了运行可靠性和安全性，也使得避雷器可长期承受系统的持续运行电压而无损。四、优异的通流能量吸收能力ZnO阀片单位体积吸收的冲击能量远大于SiC材料，通流容量大，具备良好的多重雷击耐受能力。在同一保护水平下，ZnO避雷器的体积和重量仅为同电压等级SiC避雷器的几分之一，便于向高电压等级和紧凑型设备发展。五、保护水平的稳定与可预测SiC避雷器的保护水平受间隙放电特性影响，波动范围较大。ZnO无间隙避雷器的保护水平仅由阀片本身的残压决定，特性稳定、离散性小，为绝缘配合提供了可靠的依据，能够将过电压精确钳制在设备绝缘可承受的水平之下。在绝缘配合中的核心作用绝缘配合的核心目标是在保证系统安全运行的前提下，合理配置绝缘水平和保护设备，实现技术经济最优化。ZnO避雷器在这一体系中的核心作用体现在以下三个方面：第一，作为限制过电压的第一道防线，ZnO避雷器将雷电过电压和操作过电压的幅值限制在基本冲击绝缘水平（BIL）和基本操作冲击绝缘