重庆大学、清华大学高电压技术习题

高电压技术课程习题

第一章 气体的绝缘强度

1－1 空气主要由氧和氮组成，其中氧分子（O2）的电离电位较低，为12.5V。 （1） 若由电子碰撞使其电离，求电子的最小速度；

（2） 若由光子碰撞使其电离，求光子的最大波长，它属于哪种性质的射线； （3） 若由气体分子自身的平均动能产生热电离，求气体的最低温度。

1－2 气体放电的汤森德机理与流注机理主要的区别在哪里？它们各自的使用范围如何？

1－3 长气隙火花放电与短气隙火花放电的本质区别在哪里？形成先导过程的条件是什么？为什么长气隙击穿的平均场强远小于短气隙的？ 1－4 正先导过程与负先导过程的发展机理有何区别？

1－5 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有关？雷电的后续分量与第一分量在发展机理上和参数上有哪些不同？

1－6 为什么SF6气体绝缘大多只在较均匀的电场下应用？最经济适宜的压强范围是多少？

1－7 盘形悬式绝缘子在使用中的优缺点是什么？

1－8 超高压输电线路绝缘子上的保护金具有哪些功用？设计保护金具时应考虑什么问题？

第二章 液体、固体介质的绝缘强度

2－1 试比较电介质中各种极化的性质和特点？

2－2 极性液体和极性固体电介质的相对介电常数与温度和电压频率的关系如何？为什么?

2－3 电介质导电与金属导电的本质区别为什么？

2－4 正弦交变电场作用下，电介质的等效电路是什么？为什么测量高压电气设备的绝缘电阻时，需要按标准规范的时间下录取，并同时记录温度？

2－5 某些电容量较大的设备经直流高电压试验后，其接地放电时间要求长达5～10min，为什么？

2－6 试了解各国标准试油杯的结构，并比较和评价。 2－7 高压电气设备在运行中发生绝缘破坏，从而引起跳闸或爆炸事故是很多的，请注意观察和分析原因。

第三章 电气设备绝缘实验技术

3－1 总结比较各种检查性试验方法的功效（包括能检测出绝缘缺陷的种类、检测灵敏度、抗干扰能力等）。

3－2 总结进行各种检查性试验时应注意的事项。

3－3 对绝缘的检查性试验方法，除本章外，还有哪些可能的方向值得进行探索研究，请举例说明其适用的电气设备和探测的缺陷等。

3－4 现行的绝缘子离线检查性试验存在哪些不足之处，试说明。

3－5 某试验变压器额定功率为10KVA，额定电压为100000/380V，额定电流为0.1/263A，阻抗电压为9％（其中高压绕组占2/3，低压绕组占1/3）。输出端外接保护电阻值为10KΩ。附设测压绕组的变压比（对高压绕组而言）为1/1000。被试品为容性，电容量为2000pF，要求实施试验电压为75Kv，求此时测压绕组输

出电压（也就是操控台板面电压表读数）将是多少？（设可以忽略励磁电流和绕组电阻的影响）

3－6 在题3-6图所示电路中，电源变压器输出的电压峰值为Up，试求空载时点1、2、3、4的对地电位，指出电容器C1、C2、C3和整流元件V1、V2、V3的工作电压要求。试作有负载时的输出电压波形分析。

3C2~1C1V3V2C3V1 04题3-6图

3－7 多级冲击电压发生器，在冲电完成后，触发点火以前，如某中间间隙先行击穿，将造成什么情况？

3－8 用球隙测工、直流、冲击电压时，其串联电阻各起什么作用？对球隙串连电阻的要求各为如何？

3－9 在题3-9图所示的串联电容器柱，设各电容器均相等，G1=G2=G3=1μF，但各电容器的绝缘电阻有差异，分别为R1=1000ΩM，R2=2000ΩM，R3=3000ΩM。电容柱先稳定地承受直流电压为＋60kV，后切断电源，并将P点接地。问此时Q、S点对地电位各为多少？如工作人员需要尽快接触Q、S点，进行工作，应采取的措施是什么？

KC1S60kVC2SC3P

题3-9图

第四章 线路及绕组中的波过程

4－1 试分析波阻抗的物理意义及其与电阻之不同点。 4－2 试论述彼得逊法则的使用范围。

4－3 试分析直流电源E合闸于有限长导线（长度为l，波阻抗为z）的情况，末端对地接有电阻R（如题4－3图所示）。假设直流电源内电阻为零。 (1) R＝z分析末端与线路中间（l/2）的电压波形；

(2) R=?，分析末端的电流波形和中间（l/2）的电压波形。 (3) R=0分析末端的电流波形和线路中间（l/2）的电压波形。

LZER

题4－3图 直流电势合闸于有限长线路

4－4 如题4-4图所示，试求该四种情况下折射波u2q?f(t)的关系式。

u1qZ1u1q=atZ1Z2u1qZ1u1q=atZ2Z1LZ2LZ2CC

题4-4图 直角波和斜角波通过串联电容和通过并联电感

4－5 在何种情况下，应使用串联电感来降低入射侵波的陡度？在何种情况下应使用并联电容？试举例。

4－6 试述冲击电晕对防雷保护的有利和不利的方面。 4－7 某线路塔杆结构如题4－7图所示，当雷击避雷线时，试分析哪一相绝缘子串上的冲击电压最大。

题4－7图 某线路杆塔结构

4－8 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，并由此分析冲击波形对振荡的影响。 4－9 为什么说冲击截波比全波对变压器绕组的影响更严重。 4－10 试分析在冲击电压作用下，发电机绕组内部波过程和变压器绕组内部波过程的不同点。

第五章 电力系统大气过电压及保护

5－1 试述雷电流幅值的定义。

5－2 试分析比较管型避雷器与保护间隙的相同点与不同点。 5－3 试全面比较阀型避雷器和氧化锌避雷器的性能。

5－4 某厂的原油罐，直径为10m，高出地面10 m，用独立避雷针保护，针距罐壁至少5 m，试设针避雷针的高度。

5－5 试从物理概念上解释避雷线对降低导线上感应过电压的作用。

5－6 试全面分析雷击杆塔时影响耐雷水平的各种因素的作用，工程实际中往往采用哪些措施来提高耐雷水平，试分析其原由。

5－7 为什么绕击时耐雷水平远低于雷击杆塔的耐雷水平？ 5－8 试述建弧率的含义及其在线路防雷中的作用。

5－9 为什么额定电压低于35kV的线路一般不装设避雷线？

5－10 某220kV线路的铁塔结构如题5－10图所示。该线路通过平原地区，雷暴日数年平均为40日，导线型号为LGJQ-300，避雷线外径为10mm,导线合避雷线的弧垂分别为12m和7m，线路档距为400m，塔杆冲击接地电阻为7Ω，绝缘子串由13×X－4.5组成，长为2.2m，其50％冲击放电电压为1200kV。试计算该线路的耐雷水平和调闸率。

11.6 1.7

23.42.23.5题5－10图 某220kV杆塔（图中单位为m）

5－11 试说明在何种情况下，保护变电所免受直击雷的避雷针可以装设在变电所构架上，何种情况下则又不行，为什么？

5－12 当雷电波自线路入侵变电所时，试分析变压器上出现振荡波的原因，以及变压器上高压高于避雷器残压的原因。

5－13 为什么要限制入侵波的陡度？一般采取什么措施？

5－14 一般采取什么措施来限制流经避雷器的雷电流使之不超过5kA，若超过则可能出现什么后果？

5－15 为什么说直配电机的防雷保护比变电所更为困难？ 5－16 在直配电机的防雷保护方案中，采取什么措施来降低入侵波的陡度？为什么不能采取与变电所相同的措施？限制入侵波陡度的目的与变电所是否相同？ 5－17 试说明直配电机防雷线耐雷水平的含义。

5－18 某变电所主接线题5－18图所示。10kV有四路出线，有可能出现两路运行方式；220kV有三路出线，有可能出现一路运行方式，2号主变压器可能出现高低压绕组运行、中压侧开路和中低压绕组运行、高压侧开路的运行方式。

变电所中110kV侧只允许有一个中性点接地点，1号主变压器为中性点分级绝缘变压器，其中性点绝缘水平为35kV。

110kVY,d T1 YN,d自藕 变压器T2题5－18图 某变电所主接线图

T1-1 号主变压器型号为SFPL1-125000；

T1-2 号主变压器型号为SFPSL1-120000/120000/30000；

110kV和220kV出线全线装有架空地线。

试作出该变电所110kV和220kV侧防雷保护方案并作图，并求出110kV和220kV避雷器离主变压器及各电气设备的最大允许电气距离。

第六章 电力系统内部过电压

6－1 简述电力系统暂时过电压的特性及对电力系统正常运行的危害。

6－2 解释空载线路的电容效应现象，以及线路首端有串联电感和末端有并联电感对线路电容效应的影响。

6－3 某500kV线路，长度为250 km，电源电动势为E，电源漏抗Xs=263Ω线路每单位长度正序电感和电容分别为L0=0.9μH/m、C0＝0.0127μH/m。求线路末端路开路的线末电压。若线路未接有并联电抗器XL＝1837Ω，求线末电压对电源电动势的比值及沿线电压分布的最高电压值。

6－4 某330kV线路全长500km，线路正序阻抗Z1＝310Ω，零序阻抗Z0＝660

2v15

Ω，正序波速v1=3×10km/s，零序波速为3。电源电动势为E，电源漏抗可忽略。求空载线路末端单相接地时线末非故障相的电压值。

6－5 为什么超高压系统中，并联电抗器的中性点小电抗能限制非全相操作时可能出现的谐振现象及减小潜供电流值。

6－6 为什么含有非线性性电感的L－C串联电路会出现多个工作点？比较线性谐振与非线性谐振的差异。

6－7 某10kVx系统，中性点不接触，有一条10km长线路末端接有180MVA、I0＝6.5％的空载变压器，线路对地电容C0＝0.005μF/km试分析线路末端单相断线并在负载侧接地时，会否产生基波铁磁谐振？

6－8 分别列出在中低压、高压、超高压系统中，具有代表性、幅值较高的操作过电压。

6－9 用工频熄弧理论并考虑相间电容C12的影响，计算中性点不接地系统产生

C0?0.8间歇电弧接地第一次重燃时非故障相振荡电压最大值。计算时取 C0?C12。 6－10 怎样评价消弧线圈限制间歇电弧接地过电压的作用？

6－11 开端一台220kV、120MVA的三相电力变压器，其空载励磁电流I0等于额定电流的2％，高压绕组每相对地电容C＝5000pF，求在I0为幅值时截流可能引

起的过电压倍数。

6－12 说明断路器灭弧能力的强弱对切空载变压器和切空载线路过电压的影响。 6－13 若用避雷器限制切空载线路过电压，则对避雷器提出什么要求？

6－14 什么条件下可用等值集中参数电路近似分析合闸空载线路的过渡过程振荡电压？

6－15 说明断路器并联电阻在切、合空载线路中限制过电压的作用。

6－16 在什么情况下会发生解列过电压？为什么出现高幅值解列电压的概率不大？

第七章 电力系统的绝缘配合

7－1 试述电力系统绝缘配合的目的及其原则。

7－2 试述绝缘配合的惯用法、简化统计法和统计法的优点缺点及其实际应用范围。

7－3 选定某220kV变电所避雷器型号后，计算确定所内电气设备应具有的绝缘水平。

7－4 变电所电气设备的绝缘水平是否应高于高压输电线路的绝缘水平？为什么？

7－5 试确定非污秽地区220kV线路直线杆悬垂绝缘子串的绝缘片数。

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