高电压技术教材答案吴广宁

高电压技术教材答案吴广宁内容摘要：

反向放电，损坏仪表。 48对绝缘的检查性试验方法，除本章所述者外，还有哪些可能的方向值得进行探索研究的 ?请开拓性地、探索性地考虑一下，也请大致估计一下这些方法各适用于何种电气设备，对探测何种绝缘缺陷可能有效。 答：略 49 综合计论：现行对绝缘的离线检查性试验存在哪些不足之处 ?探索一下：对某些电气设备绝缘进行在线检测的可能性和原理性 方法。 答：不足之处： 需要停电进行，而不少重要的电力设备不能轻易地停止运行；监测间隔周期较长，不能及时发现绝缘故障；停电后的设备状态与运行时的设备状态不相符，影响诊断的正确性。 第 5 章 电气绝缘高电压试验 51简述直流耐压试验与交流相比有哪些主要特点。 52直流耐压试验电压值的选择方法是什么。 53高压实验室中被用来测量交流高电压的方法常用的有几种。 54简述高压试验变压器调压时的基本要求。 55 35kV 电力变压器，在大气条件为时做工频耐压试验，应选用球隙的球极直径为多大。 球隙距离为多少。 56工频高压试验需要注意的问题。 57简述冲击电流发生器的基本原理。 58冲击电压发生器的起动方式有哪几种。 59最常用的测量冲击电压的方法有哪几种。 51简述直流耐压试验与交流相比有哪些主要特点。 答： （ 1）直流下没有电容电流，要求电源容量很小，加上可么用串级的方法产生高压直流，所以试验设备可以做得比较轻巧，适合于现场预防性试验的要求。 特别对容量较大的试品，如果做交流耐压试验，需要较大容量的试验设备，在一般情况下不容易办到。 而做直流耐压试验时，只需供给绝缘泄漏电流（最高只达毫安级），试验设备可 以做得体积小而且比较轻便，适合现场预防性试验的要求。 （ 2）在试验时可以同时测量泄漏电流，由所得的“电压一电流”曲线能有效地显示绝缘内部的集中性缺陷或受潮，提供有关绝缘状态的补充信息。 （ 3）直流耐压试验比之交流耐压试验更能发现电机端部的绝缘缺陷。 其原因是直流下没有电容电流流经线棒 绝缘，因而没有电容电流在半导体防晕层上造成的电压降，故端部绝缘上分到的电压较高，有利于发现该处绝缘缺陷。 （ 4）在直流高压下，局部放电较弱，不会加快有机绝缘材料的分解或老化变质，在某种程度上带有非破坏性试验的性质。 52直流耐 压试验电压值的选择方法是什么。 答： 由于直流下绝缘的介质损耗很小，局部放电的发展也远比交流下微弱，所以直流下绝缘的电气强度一般要比交流下的高。 在选择试验电压值时必须考虑到这一点，直流耐压试验所用的电压往往更高些，并主要根据运行经验来确定，一般为额定电压的 2 倍以上，且是逐级升压，一旦发现异常现象，可及时停止试验，进行处理。 直流耐压试验的时间可以比交流耐压试验长一些，所以发电机试验时是以每级 倍额定电压分阶段升高，每阶段停留1min，读取泄漏电流值。 电缆试验时，在试验电压下持续 5min，以观察并读取泄漏电流 值。 53高压实验室中被用来测量交流高电压的方法常用的有几种。 答： 用测量球隙或峰值电压表测量交流电压的峰值，用静电电压表测量交流电压的有效值（峰值电压表和静电电压表还常与分压器配合使用以扩大仪表的量程），为了观察被测电压的波形，也可从分压器低压侧将输出的被测信号送至示波器显示波形。 54简述高压试验变压器调压时的基本要求。 答： 试验变压器的电压必须从零调节到指定值 ，同时还应注意： (1) 电压应该平滑地调节，在有滑动触头的调压器中，不应该发生火花； (2) 调压器应在试验变 压器的输入端提供从零到额 定值的电压，电压具有正弦波形且没有畸变； (3) 调压器的容量应不小于试验变压器的容量。 55 35kV 电力变压器，在大气条件为 51 .0 5 1 0 P a ,t 2 7P   ℃ 时做工频耐压试验，应选用球隙的球极直径为多大。 球隙距离为多少。 解： 根据《规程》， 35kV电力变压器的试验电压为 85 85% 72( kV )sU    因为电力变压器的绝缘性能基本上不受周围大气条件的影响，所以保护球隙的实际放电电压应为 0 ( ~ ) sUU 若取 0 1 .0 5 1 .0 5 7 2 2 1 0 6 .9 ( k V ,sUU     最 大 值 ）， 也就是说，球隙的实际放电电压等于 (最大值）。 因为球隙的放电电压与球极直径和球隙距离之间关系是在标准大气状态下得到的，所以应当把实际放电电压换算到标准大气状态下的放电电压 U0， 即 0 2 7 3 2 7 1 0 6 . 9 1 0 5 . 7 ( k V,0 . 2 8 9 1 0 5 0U    最 大 值 ）， 查球隙的工频放电电压表，若选取球极直径为 10cm，则球隙距离为 4cm 时，在标准大气状态下的放电电压为 105kV(最大值）。 而在试验大气状态下的放电电压 39。 0 0 . 2 8 9 1 0 5 0 1 0 5 1 0 6 . 2 ( k V300U    ， 最 大 值 ） 56工频高压试验需要注意的问题。 答： 在电气设备的工频高压试 验中，除了按照有关标准规定认真制定试验方案外，还须注意下列问题： (1) 防止工频高压试验中可能出现的过电压 ； (2) 试验电压的波形畸变与改善措施。 57简述冲击电流发生器的基本原理。 答： 由一组高压大电容量的电容器，先通过直流高压并联充电，充电时间为几十秒到几分；然后通过触发球隙的击穿，并联地对试品放电，从而在试品上流过冲击大电流。 图 522 冲击电压发生器原理图 58冲击电压发生器的起动方式有哪几种。 答： 冲击电压发生 器的起动方式 有以下两种： ①是自起动方式。 这时只要将点火球隙 F1 的极间距离调节到使其击穿电压等于所需的充电电压 Uc，当 F1上的电压上升到等于 Uc时， Fl即自行击穿，起动整套装置。 可见这时输出的冲击电压高低主要取决于 F1 的极间距离，提高充电电源的电压，只能加快充电速度和增大冲击波的输出频度，而不能提高输出电压。 ②是使各级电容器充电到一个略低于 F1击穿电压的电压水平上，处于准备动作的状态，然后利用点火装置产生一点火脉冲，达到点火球隙 F1中的一个辅助间隙上使之击穿并引起F1主间隙的击穿，以起动整套装置。 59最常用的测量冲击电压的方法有哪几种。 答： 目前最常用的测量冲击电压的方法有：①分压器 示波器；②测量球隙；③分压器 峰值电压表。 球隙和峰值电压表只能测量电压峰值，示波器则能记录波序，即不仅指示峰值而且能显示电压随时间的变化过程。 第 6 章 电气绝缘在线检测 61简述什么是在线检测，那些设备需要实施在线检测。 在线检测与离线试验各有什么优缺点。 62变压器绝缘故障有哪些类型，对应的故障气体特点是什么。 63 按检测对象分类，绝缘油中溶解故障气体检测装置可分为哪几类，各有什么优缺 点。 64容性电气设备 tanδ的检测方法有哪些。 各适用于那些场合。 65按检测器带宽分类，局部放电在线检测有哪些类型。 各有什么特点。 66 油中气体在线检测、局部放电在线检测和 tanδ检测的干扰信号主要有哪些。 特点是什么。 如何消除各种干扰。 67为什么说在线检测技术是实施状态维修的基础。 68对于在线检测装置，测量重复性和测量精度哪个更重要，为什么。 61 简述什么是在线监测， 哪 些设备需要实施在线监测。 在线监测与离线试验各有什么优缺点。 答： 在线监测是在电力设备运行的状态下连续或周期性监测绝缘的状况。 一些不能停止运行的重 要电力设备需要实施在线监测。 离线试验 需要停电进行 ；监测间隔周期较长，不能及时发现绝缘故障；停电后的设备状态与运行时的设备状态不相符，影响诊断的正确性 ，但是离线试验投资较小；检测面宽；检测设备相对简单，使用方便；适合小型系统和设备，同时对设备的影响小。 62变压器绝缘故障有哪些类型，对应的故障气体特点是什么。 答： 变压器绝缘故障主要分为三类：热故障、电故障及其绝缘受潮，故障不同时，油中溶解的故障气体成分不同，因此可以通过分析油中溶解气体的成分来判断变压器存在的绝缘故障。 ： 当热应力只引起热源处 绝缘油分解时，所产生的特征气体主要是 CH4 和C2H4，且 C2H4所占比例随着故障点温度的升高而增加。 当故障涉及固体材料时，则还会产生大量的 CO 和 CO2。 ： 放电故障是由于电应力作用而造成绝缘裂化，按能量密度不同可以分成电弧放电、火花放电和局部放电等。 （ 1）电弧放电 ： 油中溶解的故障特征气体主要是 C2H H2，其次是大量的 C2H CH4。 （ 2）火花放电 ： 油中溶解气体的特征气体以 C2H H2为主。 （ 3）局部放电 ： 油中的气体组分含量随放电能量密度不同而异，一般总烃不高，主要成分是 H2，其次 CH4。 ：含有大量的 H2。 63 按监测对象分类，绝缘油中溶解故障气体监测装置可分为哪几类，各有什么优缺点。 答： 变压器油中溶解气体在线监测根据不同的原则可以分为不同的种类。 以监测对象分类可归结为以下几类： （ 1） 测量可燃性气体含量（ TCG），包括 H CO 和各类气体烃类含量的总和 （ 2） 测量单种气体浓度。 分析与实践都证明变压器发生过热或局部放电时，所产生的气体多含有较多的 H2，因此可以通过监测 H2 的变化判断变压器是否存在故障。 （ 3） 测量多种气体组分的浓度。 64 容性电气设备 tanδ的监 测方法有哪些。 各适用于哪些场合。 答：监测方法有： 高压电桥法 、 相位差法 和 全数字测量法。 各监测方法的适用场合分别如下： （ 1） 高压电桥法 ： 硬件 间接测量 ； （ 2） 相位差法 ： 硬件 直接测量 ； （ 3） 全数字测量法 ： 软件计算。 65 按检测器带宽分类，局部放电在线监测有哪些类型。 各有什么特点。 答： 传感器的积分方式有两种，分别适用于宽带型和窄带型传感器。 （ 1） 宽带型传感器 ： 线圈两端并接有一个积分电阻 ， 信号电压 u(t)和所监测的电流 i1(t)成线性关系。 （ 2） 窄带型传感器 ： 具有较好的抗干扰性能。 66 油中气体在 线监测、局部放电在线监测和 tanδ监测的干扰信号主要有哪些。 特点是什么。 如何消除各种干扰。 答： 1） 油中气体在线监测 的干扰信号 2）局部放电在线监测的干扰信号： （ 1）线路或其它 邻 近设备的电晕放电和内部的局部放电 ； （ 2）电力系统的载波通信和高频保护信号对监测的干扰 ； （ 3）可控硅整流设备引起的干扰 ； （ 4）无线电广播的干扰 ； （ 5）其他周期性干扰。 消除的方法： （ 1）选择合适的监测频带 ； （ 2）差动平衡系统 以及其它方法。 3） tanδ监测的干扰信号 67为什么说在线监测技术是实施状态维修的基础。 答：在 线监测技术比离线监测技术的最大优点在于能够监测装置运行时的状态，而实施状态维修也必须是装置在运行过程中发生故障，有些装置在离线状态下无法检测出它的故障，所以在线监测能够较为准确的决定是否进行维修。 68对于在线监测装置，测量重复性和测量精度哪个更重要，为什么。 答：测量精度更为重要，对于在线监测装置，由于我们对于故障的诊断是以概率的方式来划分，而且装置实时运行时，各个时段的运行状态并不一样，有可能因为微小的一个变化造成故障现象的出现，但是过后又迅速消失，所以测量重复性一是解决有些细微的变化但还未达到故障的现象，防止误动作；二是多次测量以确定达到故障时的概率值，保证继电保护装置动作。 第 7 章 输电线路和绕组中的波过程 71为什么需要用波动过程研究电力系统中过电压。 72试分析波阻抗的物理意义及其与电阻之不同点。 73 试分析直流电势 E 合闸于有限长导线 (长度为 l ，波阻为 Z)的情况，末端对地接有电阻 R(习题 73图 )。 假设直流电源内阻为零。 (1)当 R=Z时，分析末端与线路中间 2l 的电压波形； (2) R 时，分析末端与线路中间 2l 的电压波形； (3)当 R=0时，分析末端的电流波形和线路中间 2l 的电压波形。 习题 73 图 74 母线上接有波阻抗分 别为 1Z 、 2Z 、 3Z 的三条出线，从 Z1 线路上传来幅值为 E的无穷长直角电压波。 求出在线路 Z3出现的折射波和在线路 Z1上的反射波。 75 有一直角电压波 E 沿被阻抗为 Z＝ 500 的线路传播，线路末端接有对地电容 C＝ F。 (1)画出计算末端电压的彼德逊等值电路，并计算线路末端电压波形； (2)选择适当的参数，把电容 C等值为线段，用网格独计算线路末端的电压波形； (3)画出以上求得的电压波形，并进行比较。 76波在传播中的衰减与畸变的主要原因。 说明冲击电晕对雷电波波形影响的原因。 77当冲击电压作用于变压器绕组时，在变压器绕组内将出现振荡过程，试分析出现振荡的根本原因，并由此分析冲击电压波形对振荡的影响。