高电压习题

《高电压技术》复习题。

第三篇波、防雷保护、过电压。

1. 所谓“过电压”是指（电力系统**现的对绝缘有危险的电压升高和电位差升高）。

3. 电力系统在发生雷击或进行操作时，输电线路的都可能产生以（行波）的过电压波，该波过程的本质是（能量沿着导线传播）的过程，即在导线周围逐步建立起（电场和磁场）的过程，也就是在导线周围空间（储存电磁能）的过程。

4. 波阻抗z是（电压波与电流波之间）的比例常数，它反映了波在传播过程中遵循（储存在单位长度线路周围媒质中的电场能量和磁场能量一定相等）的规律，所以z是（一个非常重要）的参数。

5. 电压波的符号（指取决于它的极性），而与电荷的（运动方向）无关。

6. 过电压波**路开路末端处的（电压加倍，电流变零），这种电压（加倍升高）对线路的绝缘是（很危险的）。

7. 过电压波**路末端短路（接地）处的（电流加倍，电压变零），该现象表明这时的全部能量都**化为磁场能量储存起来）。

8. 在波过程的分析中，可将入射波和波阻抗为z的线路，用一个（用一个集中参数）的等值电路来代替，其中（电源电势等于电压入射波的两倍，该电源内阻等于线路波阻抗z）。这就是应用广泛的（彼得逊）法则。

12. 雷电放电是一种（超长气隙的火花放电）。“云—地”间的线状雷的放电经过（先导电，后放电回击）等阶段完成的。

13. 雷暴日是（一年中发生雷电的田鼠，以听到雷声为准）。在一天内只要听到过雷声，无论（次数多少）均计为（一个雷暴日），雷暴小时数则是（一年中发生雷电放电的小时数，）即在一个小时内只有（一次雷电），就计作（一个雷电小时）。

14. 雷电通道（即主放电通道）可达数千米长，而半径仅为数厘米，类似于（一条分布参数线路），，它具有的等值波阻抗称作（雷道波阻抗），我国规程建议（z0≈300ω）。

19. 称（雷击于线路附近或甚至雷击于接地的线路杆塔顶部）时，在（绝缘的导线上引起的感应过电压）为感应雷击过电压。感应雷击过电压在三相导线上（同时出现），且数值（基本相等），不会出现相间（电位差和相位闪络）。

20. 现代电力系统中实际采用的防雷保护装置有（避雷针、避雷线、保护间隙、各种避雷器、防雷接地、）电抗线圈、电容器、消弧线圈、自动重合闸等等。

21. 避雷针较宜用于（变电所、发电厂那样相对集中）的保护对象，避雷线则宜用于（像架空输电线路那样伸展很广）的保护对象。

22.雷电绕过（避雷装置而击中被保护的物理）的现象称作绕击。

23. 避雷器被（雷电过电压）击穿，在工作电压的作用下将有（一工频电流继续流过已经电离化了的击穿通道），这一电流称为（工频）续流。

25. 阀式避雷器主要由（火花间隙f及与之串联的工作电阻r）两大部分组成。因此，它的最主要保护特性参数就是（火花间隙的冲击冲击放电u0（i））和流过避雷器的冲击电流在（工作电阻上）产生的压降，即（残压）。

26. 避雷针的保护角（θ=45°），避雷线的保护角（θ=25°）。

29. 在（雷暴日次数zc=40情况下100km的线路）每年因雷击而引起的跳闸次数称为（雷击跳闸率），其单位为（次/100km.40雷暴日）。

30. 为限制进入变电所的雷电过电压波的波前陡度和阀式避雷器动作后的续流，应（取接近变电所2km线路段）作为进线保护段。进线保护段内避雷线的保护角（不宜超过20°，最小应超过15°），杆塔的（接地电阻）应降低，以提高（进线保护段的耐雷水平）。

33. 电力系统绝缘配合的根本任务是（正确处理过电压和绝缘这一矛盾）。以达到（任务安全，经济供电）的目的。

3.试述冲击电晕对防雷保护的有利和不利方面。

有利：○1偶合系数增大；○2引起的衰减，导线波阻抗减小；○3波速减小。

5.试述雷电流幅值的定义。

雷电流幅值是表示强度的指标，也是产生雷电过电压的根源，是最重要的雷电参数。

6.试分析管型避雷器与保护间歇的异同点。

相同点：二者采用的火花间隙亦属极不均匀电场，其伏秒特性很陡，难以与被保护绝缘的伏秒特性取得良好的配合。会产生大幅值截波，对变压器类设备的绝缘很不利。

不同点：保护间隙没有专门的灭弧装置，因而其灭弧能力很有限的。而管型避雷器虽然有较强能力的保护间隙，但所能灭弧的续有一定的上下限。

9.试分析雷击杆塔的影响耐雷水平的各种因素的作用，工厂中常采用哪些措施来提高耐雷水平？

作用：（1）线路绝缘，提高线路绝缘即提高绝缘子串的50%冲击闪络电压。（2）杆塔接地电阻ri,降低杆塔接地电阻ri，提高线路耐雷水平和减少反击概率的主要措施。

（3）耦合地线，具有一定的分流作用和增大导地线之间的偶合系数，因而提高线路的耐雷水平和降低雷击跳闸率。措施：（1）提高线路绝缘；（2降低杆塔接地电阻；（3）增大偶合系数。

10.雷电放电可分为哪几个主要阶段？

1）先导放电阶段；（2）主放电阶段；（3）箭状连续多次放电。

8-1试述雷电放电的基本过程及各阶段的特点。

答：雷电放电的基本过程包括先导放电、主放电和余辉放电三个阶段。

1）先导放电阶段——开始产生的先导放电是跳跃式向前发展。先导放电常常表现为分枝状，这些分枝状的先导放电通常只有一条放电分支达到大地。整个先导放电时间约0.

005~0.01s，相应于先导放电阶段的雷电流很小。

2）主放电阶段——主放电过程是逆着负先导的通道由下向上发展的。在主放电中，雷云与大地之间所聚集的大量电荷，通过先导放电所开辟的狭小电离通道发生猛烈的电荷中和，放出巨大的光和热。在主放电阶段，雷击点有巨大的电流流过，主放电的时间极短。

3）余辉放电阶段——当主放电阶段结束后，雷云中的剩余电荷将继续沿主放电通道下移，使通道连续维持着一定余辉。余辉放电电流仅数百安，但持续的时间可达0.03~0.05s。

11.为什么绕击时的耐雷水平远低于雷击杆塔的耐雷水平？

因为绕击时雷闪过避雷线而直接击中了导线产生的影响较大，而在雷击杆塔时，由于杆塔一般不高，其接地电阻较小。

12.雷电的破坏性是由哪几种效应造成的？各种效应与雷电的哪些参数相关？

雷电的破坏性是由电磁效应，机械效应，热效应等多种效应造成。电磁效应与雷电流幅值，雷电流的计算波形。机械效应与雷电流的计算波形，雷电流的波前时间，陡度及波长。

13.试述电力系统产生短时过电压的原因极其采用的主要限制措施。

原因：电力系统内部储存的磁能量发生交换和振荡。措施：（1）装置联合闸电阻（2）同电位合闸（3）利用避雷器来保护。

14.为什么在超高压电网中很重视工频电压升高？引起工频电压升高的主要原因有哪些？

1）工频电压升高大都在空载或超载条件下发生，它们有可以同时出现相互叠加。（2）工频电压升高是决定某些过电压保护装置工作条件的重要依据。（3）由于工频电压升高是不衰减或衰减现象持续的时间很长，对设备绝缘及其运行条件也有很大的影响。

措施：（1）采用并联电抗器来补偿线路的电容电流以削弱电容效应。（2）在330-500kv超高压电压中，应采用并联电抗器或静止补偿装置。

15.切除空载线路和切除空载变压器为什么会产生过电压？断路器中电弧的重燃对两种过电压有什么影响？

切除空载线路和切除空载变压器是由于电力系统内部储存的电磁能量发生互换和振荡产生过电压，影响：（1）中性点非有效接地电网的中性点电位有可能发生位移。（2）重放次数对这种过电压的最大值有次侧生的影响。

（3）当母线同时接有几条出线，只切除其中的一条，这种过电压较小。（4）断路器外侧有电磁式电压电感器将使线路上的剩余电荷有了附加的泄放路径。

8-21什么是接地？接地有哪些类型？各有何用途？

答：接地——指将电力系统中电气装置和设施的某些导电部分，经接地线连接至接地极。埋入地中并直接与大地接触的金属导体称为接地极，电气装置、设施的接地端子与接地极连接用的金属导电部分称为接地线。

接地按用途可分为：

1）工作接地——为运行需要所设的接地，如中性点直接接地、中性点经消弧线圈、电阻接地；

2）保护接地——电气装置的金属外壳、配电装置的构架和线路杆塔等，由于绝缘损坏有可能带电，为防止其危及人身和设备的安全而设的接地；

3）防雷接地——为雷电保护装置（避雷针、避雷线和避雷器等）向大地泄放雷电流而设的接地；

4）静电接地——为防止静电对易燃油、天然气贮罐、氢气贮罐和管道等的危险作用而设的接地。

8-22什么是接地电阻，接触电压和跨步电压？

答：接地装置对地电位u与通过接地极流入地中电流i的比值称为接地电阻。

人在地面上离设备水平距离为0.8m处于设备外壳、架构或墙壁离地面的垂直距离1.8m处两点间的电位差，称为接触电位差，即接触电压ut。

当人在分布电位区域内跨开一步，两脚间（水平距离0.8m）的电位差，称为跨步电位差，即跨步电压us。

9-2空载线路合闸过电压产生的原因和影响因素是什么？

答：产生的原因是合闸过程中电流无法突变，电路产生非周期分量，引起衰减性振荡，当时间达到某一值时，电压达到最大值，产生合闸过电压。

影响因素一是合闸相位，二是线路损耗，三是线路上残压的变化。

9-8试述消除断续电弧接地过电压的途径。

答：为了消除电弧接地过电压，最根本的途径是消除间歇性电弧。若中性点接地，一旦发生单相接地，接地点将流过很大的短路电流，断路器将跳闸，从而彻底消除电弧接地过电压。

目前110kv及以上电网大多采用中性点直接接地的运行方式，而35kv及以下电压等级的配电网采用中性点经消弧线圈接地的运行方式。

9-9试说明绝缘配合的重要性，实际应用中是如何考虑绝缘配合的？

答：绝缘的击穿是造成停电的主要原因之一，因此电力系统运行的可靠性，在很大程度上决定于设备的绝缘水平和工作状况，因此有必要考虑绝缘配合。

实际应用中绝缘配合的考虑：

1）考虑到设备在运行时要承受运行电压、工频过电压及操作过电压，对电气设备绝缘规定了短时工频试验电压，对外绝缘还规定了干状态和湿状态下的工频放电电压；

2）考虑到在长期工作电压和工频过电压作用下内绝缘的老化和外绝缘的抗污秽性能，规定了设备的长时间工频试验电压；

3）考虑到雷电过电压对绝缘的作用，规定了雷电冲击试验电压等。

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