高电压技术题库及答案

高电压技术题库及答案一、选择题1.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.电荷畸变电场答案：B。流注理论考虑了碰撞游离、光游离以及电荷畸变电场等现象，而表面游离不在其考虑范围内。2.极化时间最短的是（）。A.电子式极化B.离子式极化C.偶极子极化D.空间电荷极化答案：A。电子式极化的极化时间极短，约为10⁻¹⁵～10⁻¹⁴s；离子式极化时间约为10⁻¹³～10⁻¹²s；偶极子极化时间约为10⁻⁹～10⁻²s；空间电荷极化时间最长，可达几秒甚至几十秒。3.下列哪种电介质存在杂质“小桥”现象（）。A.气体B.液体C.固体D.以上都有答案：B。在液体电介质中，杂质在电场作用下沿电场方向排列形成“小桥”，使液体电介质的击穿电压降低。4.以下哪种材料具有憎水性（）。A.玻璃B.陶瓷C.硅橡胶D.云母答案：C。硅橡胶表面能低，具有良好的憎水性，而玻璃、陶瓷、云母等材料一般是亲水性的。5.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（）。A.电流为零，电压增大一倍B.电压为零，电流增大一倍C.电流不变，电压增大一倍D.电压不变，电流增大一倍答案：B。当波传播到末端短路的线路时，电压反射系数为-1，电压反射波与入射波大小相等、方向相反，使末端电压为零；电流反射系数为1，电流反射波与入射波大小相等、方向相同，电流增大一倍。6.雷电绕过避雷线直击于线路的概率（）。A.平原地区比山区高B.与系统接地方式有关C.与保护角有关D.与杆塔高度无关答案：C。雷电绕过避雷线直击于线路的概率与保护角有关，保护角越小，绕击概率越低；山区的绕击概率比平原地区高；绕击概率与系统接地方式无关；杆塔高度越高，绕击概率越大。7.下列哪种措施对提高气体间隙的击穿电压效果不明显（）。A.改善电场分布B.采用高度真空C.增高气压D.增加电极表面积答案：D。改善电场分布可以使电场更加均匀，提高击穿电压；采用高度真空可以减少气体分子的碰撞游离，提高击穿电压；增高气压可以增加气体分子的密度，减少电子的自由行程，提高击穿电压；而增加电极表面积对提高气体间隙的击穿电压效果不明显。8.下列关于电介质极化的说法正确的是（）。A.极化只发生在交流电场中B.极化会使电介质的介电常数减小C.极化过程伴随着能量损耗D.极化只与电场强度有关答案：C。电介质极化在直流和交流电场中都会发生；极化会使电介质的介电常数增大；极化过程中，由于分子的摩擦等原因会伴随着能量损耗；极化不仅与电场强度有关，还与温度、频率等因素有关。9.以下哪种过电压是由电力系统内部原因引起的（）。A.直击雷过电压B.感应雷过电压C.操作过电压D.雷电侵入波过电压答案：C。直击雷过电压、感应雷过电压和雷电侵入波过电压都是由雷电引起的外部过电压；操作过电压是由于电力系统中的操作、故障等内部原因引起的。10.测量绝缘电阻时，一般规定加压时间为（）。A.1minB.2minC.3minD.5min答案：A。测量绝缘电阻时，一般规定加压时间为1min，读取1min时的绝缘电阻值。二、判断题1.气体中发生碰撞游离的条件是电子具有足够的动能和气体分子的游离能较低。（）答案：正确。当电子具有足够的动能，能够克服气体分子的束缚能（游离能）时，就会发生碰撞游离。2.液体电介质的击穿电压随温度的升高而升高。（）答案：错误。一般情况下，液体电介质的击穿电压随温度的升高先升高后降低，在一定温度范围内，温度升高会使液体的粘度降低，杂质的活动能力增强，容易形成“小桥”，导致击穿电压降低。3.固体电介质的击穿形式只有电击穿和热击穿两种。（）答案：错误。固体电介质的击穿形式有三种，即电击穿、热击穿和电化学击穿。4.波在均匀无损线路上传播时，其传播速度只与线路的参数有关。（）答案：正确。波在均匀无损线路上的传播速度v=1/，其中L5.避雷针和避雷线的保护原理是相同的，都是将雷电引向自身，保护其他设备。（）答案：正确。避雷针和避雷线都是通过将雷电引向自身，使被保护设备免受直击雷的侵害，其保护原理相同。6.绝缘电阻测量可以发现绝缘中的局部缺陷。（）答案：错误。绝缘电阻测量主要反映的是绝缘的整体受潮、污秽等情况，对于绝缘中的局部缺陷不太敏感，很难发现局部缺陷。7.电介质的损耗角正切值ta答案：错误。电介质的损耗角正切值ta8.操作过电压的持续时间一般比雷电过电压长。（）答案：正确。操作过电压的持续时间一般在几十毫秒到几秒之间，而雷电过电压的持续时间非常短，一般只有几十微秒到几百微秒。9.气体间隙的击穿电压与气体的压力、温度和湿度都有关系。（）答案：正确。气体的压力、温度和湿度会影响气体分子的密度、平均自由行程等，从而影响气体间隙的击穿电压。10.金属氧化物避雷器的保护性能比传统的碳化硅避雷器好。（）答案：正确。金属氧化物避雷器具有良好的非线性伏安特性，在正常运行时呈现高电阻，几乎无电流通过；在过电压作用下，电阻迅速降低，泄放电流，保护性能比传统的碳化硅避雷器好。三、简答题1.简述气体放电的流注理论的主要内容。答：流注理论的主要内容如下：初始电子崩：在外界电离因素作用下，气体中产生初始电子，在电场作用下形成电子崩。空间电荷畸变电场：电子崩头部的电子和正离子形成空间电荷，使崩头和崩尾的电场发生畸变，崩头电场增强，崩尾电场减弱。二次电子崩：在崩头强电场作用下，光子引起的光游离产生大量新的电子，形成二次电子崩。流注的形成：二次电子崩与初始电子崩汇合，形成充满正、负带电质点的等离子通道，即流注。流注的发展：流注形成后，向电极迅速发展，使间隙击穿。2.分析液体电介质中杂质对其击穿电压的影响。答：液体电介质中杂质对其击穿电压有显著影响，主要通过以下方式：“小桥”形成：杂质（如水分、纤维等）在电场作用下会沿电场方向排列，形成“小桥”。“小桥”的电导比液体电介质大，会使电场分布发生畸变，局部电场强度增大，容易引发击穿。水分影响：水分会使液体电介质的绝缘性能下降。水分可以电离产生离子，增加液体的电导，同时水分还可能与其他杂质结合，促进“小桥”的形成，降低击穿电压。气泡影响：杂质可能会导致液体中产生气泡。气泡的介电常数比液体小，在电场中承受的场强比液体大，容易发生电离，产生的带电粒子会影响液体的电场分布，降低击穿电压。3.说明波在无损均匀线路上传播的特点。答：波在无损均匀线路上传播具有以下特点：波速恒定：波的传播速度v=1/，其中L和C分别是线路单位长度的电感和电容，只要线路参数L波形不变：在传播过程中，波的形状不会发生改变，即电压波和电流波的波形在传播过程中保持相似。能量传播：波携带能量在线路上传播，电压波和电流波的乘积表示单位时间内通过线路某一截面的能量。反射和折射：当波传播到线路的不均匀处（如线路末端、不同参数线路的连接点等）时，会发生反射和折射现象，反射波和折射波的大小和方向取决于线路的参数和边界条件。4.简述避雷针的保护原理和保护范围的确定方法。答：保护原理：避雷针通过高出被保护物体，在雷云电场作用下，其顶端会形成局部电场强度集中的空间，吸引雷电先导，使雷电对避雷针放电，将雷电流引入大地，从而保护周围的物体免受直击雷的侵害。保护范围的确定方法：对于单支避雷针，其保护范围通常采用折线法或滚球法确定。折线法是根据经验公式，以避雷针的高度和一定的保护角来确定保护范围；滚球法是假设一个半径为的球体，沿需要防直击雷的部位滚动，当球体只触及避雷针和地面，而不触及需要保护的部位时，则该部位在避雷针的保护范围内。对于多支避雷针，需要考虑各避雷针之间的相互影响，通过组合单支避雷针的保护范围来确定总的保护范围。5.测量绝缘电阻时，为什么要规定加压时间为1min？答：测量绝缘电阻时规定加压时间为1min的原因如下：极化过程：在施加电压后，电介质会发生极化现象，包括电子式极化、离子式极化、偶极子极化和空间电荷极化等。其中，电子式极化和离子式极化时间极短，而偶极子极化和空间电荷极化时间较长。在1min内，大部分极化过程基本完成，此时测量的绝缘电阻值能够较准确地反映绝缘的真实情况。吸收现象：绝缘材料在施加电压后，会出现吸收电流随时间衰减的现象。在开始的一段时间内，吸收电流较大，随着时间的推移，吸收电流逐渐减小。经过1min后，吸收电流基本稳定，此时测量的绝缘电阻值可以排除吸收电流的影响，得到更可靠的结果。四、计算题1.已知某均匀无损线路的电感=1.2×H解：波的传播速度v：根据公式v=1/，对于单位长度线路，Lv=波阻抗：根据公式=，则=2.有一110kV线路，采用单根避雷线保护，保护角α=，杆塔高度h解：对于平原地区，绕击率与保护角α和杆塔高度h有关，可采用经验公式=0.1将α=，h==3.某绝缘材料在试验电压U=10kV下，测得其电容C=解：根据介质损耗功率公式P=ωCtan已知U=10×V则P===五、论述题1.论述提高气体间隙击穿电压的措施及其原理。答：提高气体间隙击穿电压的措施及原理如下：改善电场分布原理：不均匀电场中，最大场强与平均场强的差值较大，容易在局部场强较大处先发生放电，进而导致整个间隙击穿。改善电场分布，使电场更加均匀，可以提高间隙的击穿电压。措施：采用合理的电极形状，如将电极做成球形、圆柱形等，避免电极表面出现尖锐的棱角，减少电场集中；增加电极间的距离，使电场分布更加均匀；采用屏蔽电极，改变电场分布，降低局部场强。采用高度真空原理：在高度真空中，气体分子的密度极低，电子在运动过程中与气体分子碰撞的概率极小，几乎不会发生碰撞游离，从而提高了间隙的击穿电压。措施：将气体间隙置于高度真空的容器中，如真空断路器就是利用真空的高绝缘性能来实现开断和隔离电路的。增高气压原理：增高气压可以增加气体分子的密度，使电子的自由行程缩短，电子在两次碰撞之间获得的能量减少，不易发生碰撞游离，从而提高击穿电压。措施：在一些高压电气设备中，采用压缩气体（如SF₆气体）作为绝缘介质，通过提高气体压力来提高设备的绝缘性能。采用高耐电强度气体原理：不同气体的耐电强度不同，一些气体具有较高的电负性，能够捕获自由电子形成负离子，减少自由电子的数量，从而抑制碰撞游离，提高击穿电压。措施：如SF₆气体具有良好的绝缘性能和灭弧性能，在高压开关设备、变压器等中广泛应用。2.论述电力系统中操作过电压的产生原因、特点及防护措施。答：产生原因：空载线路合闸：在空载线路合闸时，由于线路电感和电容的存在，会产生电磁暂态过程，可能导致过电压。特别是当合闸瞬间电源电压处于峰值时，过电压可能会更高。空载线路分闸：空载线路分闸时，断路器触头间的电弧可能会发生重燃，引起电磁振荡，产生过电压。切除空载变压器：切除空载变压器时，变压器的电感中储存的能量会与线路电容发生振荡，产生过电压。同时，断路器的截流现象也可能导致过电压的产生。系统故障：系统发生短路等故障时，故障的切除和重合闸过程都会引起系统的电磁暂态变化，产生操作过电压。特点：持续时间：操作过电压的持续时间一般比雷电过电压长，可达几十毫秒到几秒。幅值：操作过电压的幅值与系统的运行参数、操作方式等因素有关，其幅值通常低于雷电过电压，但可能会对设备的绝缘造成损害。随机性：操作过电压的幅值和波形具有一定的随机性，不同的操作时刻和系统状态可