高电压工程基础 课堂作业3

北交《高电压工程》在线作业二一、单选题（共15 道试题，共30 分。

）1. 下列表述中，对波阻抗描述不正确的是（）A. 波阻抗是前行波电压与前行波电流之比B. 对于电源来说波阻抗与电阻是等效的C. 线路越长，波阻抗越大D. 波阻抗的大小与线路的几何尺寸有关正确答案：2. 波在线路上传播，当末端短路（接地）时，以下关于反射描述正确的是（）A. 电流为0，电压增大一倍B. 电压为0，电流增大一倍C. 电流不变，电压增大一倍D. 电压不变，电流增大一倍正确答案：3. 减少绝缘介质的介电常数可以（）电缆中电磁波的传播速度。

A. 降低B. 提高C. 不改变D. 不一定正确答案：4. 电介质在受潮或受污染后，其相对介电常数将( ）A. 变大B. 变小C. 不变D. 不确定正确答案：5. 以下哪种材料具有憎水性（）A. 硅橡胶B. 电瓷C. 玻璃D. 金属正确答案：6. 串级数为3级的试验变压器串级装置的容量利用率为（）A. 1B. 1/2C. 1/3D. 1/4正确答案：7. 绕击率与避雷线对边相导线的保护角、杆塔高度的关系是（）A. 与保护角成正比，与杆塔高度成正比B. 与保护角成正比，与杆塔高度成反比C. 与保护角成反比，与杆塔高度成正比D. 与保护角成反比，与杆塔高度成反比正确答案：8. 下列因素中，明显影响离子式极化的是（）A. 频率B. 气压C. 湿度D. 温度正确答案：9. 不对称短路引起的非故障相电压升高属于（）A. 操作过电压B. 工频过电压C. 谐振过电压D. 大气过电压正确答案：10. 以下哪个不是发生污闪最危险的气象条件（）A. 大雾B. 毛毛雨C. 凝露D. 大雨正确答案：11. 国际电工委员会（IEC）和我国国家标准规定，标准雷电冲击电压波为（）A. 1.2/50μsB. 1.2/2～5μsC. 100/2500μsD. 500/2500μs正确答案：12. 220kV输电线路,雷击杆塔时应有的耐雷水平是（）A. 20～30kAB. 30～60kAC. 40～75kAD. 75～110kA正确答案：13. 220kV输电线路绕击耐雷水平是（）A. 3.5kAB. 7kAC. 12kAD. 16kA正确答案：14. 由雷电引起的过电压称为( )。

第一章 气体放电的基本物理过程一、选择题1) 流注理论未考虑 B 的现象。

A ．碰撞游离B ．表面游离C ．光游离D ．电荷畸变电场2) 先导通道的形成是以 C 的出现为特征.A ．碰撞游离B ．表面游离C ．热游离D ．光游离3) 电晕放电是一种 A 。

A ．自持放电B ．非自持放电C ．电弧放电D ．均匀场中放电4) 气体内的各种粒子因高温而动能增加,发生相互碰撞而产生游离的形式称为 C 。

A.碰撞游离 B 。

光游离 C.热游离 D 。

表面游离5) ___B___型绝缘子具有损坏后“自爆”的特性。

A.电工陶瓷B.钢化玻璃 C 。

硅橡胶 D.乙丙橡胶6) 以下哪个不是发生污闪最危险的气象条件？ DA 。

大雾B 。

毛毛雨C 。

凝露 D.大雨7) 污秽等级II 的污湿特征:大气中等污染地区，轻盐碱和炉烟污秽地区，离海岸盐场3km~10km 地区,在污闪季节中潮湿多雾但雨量较少，其线路盐密为 C 2/cm mg 。

A 。

≤0.03B 。

>0。

03~0。

06 C.>0。

06～0.10 D.>0.10~0。

25 8) 以下哪种材料具有憎水性? AA . 硅橡胶 B.电瓷 C. 玻璃 D 金属二、填空题9) 气体放电的主要形式：辉光放电、电晕放电、刷状放电、火花放电、电弧放电10) 根据巴申定律,在某一PS 值下,击穿电压存在极小值。

11) 在极不均匀电场中,空气湿度增加，空气间隙击穿电压提高.12) 流注理论认为，碰撞游离和光电离是形成自持放电的主要因素。

13) 工程实际中，常用棒－板或棒—棒电极结构研究极不均匀电场下的击穿特性。

14) 气体中带电质子的消失有扩散、复合、附着效应等几种形式15) 对支持绝缘子，加均压环能提高闪络电压的原因是改善电场分布。

16) 沿面放电就是沿着固体介质表面气体中发生的放电。

17)标准参考大气条件为：温度C t 200=，压力=0b 101。

3kPa ，绝对湿度30/11m g h = 18) 越易吸湿的固体,沿面闪络电压就越低19) 等值盐密法是把绝缘子表面的污秽密度按照其导电性转化为单位面积上等值盐含量的一种方法20) 常规的防污闪措施有：增加爬距,加强清扫，采用硅油、地蜡等涂料三、计算问答题21) 简要论述汤逊放电理论。

《高电压技术》离线作业考核试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 高电压技术的研究对象主要是（）A. 电压等级超过1000V的电气设备B. 电压等级超过10000V的电气设备C. 电压等级超过500kV的电气设备D. 电压等级超过1000kV的电气设备答案：A2. 下列哪种电压等级的输电线路属于高压输电线路？（）A. 110kVB. 220kVC. 330kVD. 500kV答案：B3. 高电压技术中，下列哪种设备属于绝缘子？（）A. 避雷针B. 支柱绝缘子C. 电流互感器D. 电压互感器答案：B4. 下列哪种材料属于绝缘材料？（）A. 铜线B. 铝线C. 玻璃D. 钢筋答案：C5. 下列哪种设备用于限制过电压？（）A. 避雷针B. 避雷器C. 电压互感器D. 电流互感器答案：B二、填空题（每题3分，共30分）6. 高电压技术的核心问题是研究电气设备的______。

答案：绝缘特性7. 在高电压技术中，电气设备的绝缘水平通常用______表示。

答案：击穿电压8. 高压输电线路的绝缘配合主要包括______和______。

答案：绝缘子串、空气间隙9. 高电压实验室通常包括______、______和______。

答案：高电压发生器、试验变压器、绝缘测试仪10. 下列设备中，属于电力系统过电压保护设备的是______、______和______。

答案：避雷针、避雷器、氧化锌避雷器三、判断题（每题2分，共20分）11. 高电压技术的应用领域包括电力系统、工业生产、交通运输等。

（）答案：正确12. 高电压实验室的试验设备需要定期进行校验，以确保数据的准确性。

（）答案：正确13. 在高电压技术中，空气间隙的击穿电压与电极形状无关。

（）答案：错误14. 绝缘子的主要作用是支持和固定导线，防止导线与地面接触。

（）答案：正确15. 避雷针的作用是引导雷电流顺利导入大地，保护电力系统设备免受雷击。

（）答案：正确四、简答题（每题10分，共30分）16. 简述高电压技术在电力系统中的应用。

第3章 习题3.1 用经验公式计算间隙距离为2cm 的均匀电场空气间隙的工频平均击穿场强。

解：根据经验公式24.22=+b U δd 1=δ，又有所给数据2=d cm ，代入后可计算得到57.04=b U kV ，又因为： =b b U E d，我们可得到工频平均击穿场强28.52/=b E kV cm 。

3.2 试证明同轴圆柱电极在外电极半径R 不变而改变内电极半径r 时，其自持放电电压出现极大值的条件是R/r =e （提示：即内电极表面场强出现极小值的条件）。

解：距离圆柱轴线距离x 处的电场强度为：/(ln )x R E U x r=。

最大场强即为内圆柱表面的场强，即：max r /(r ln )R E E U r==。

其自持放电电压出现极大值的条件即内电极表面场强出现极小值的条件，因此需要求出E max 取极小值的条件。

当lnR r r 取极大值时，r E 极小，此时ln 1R r =，也就是R e r=。

3.3 推导同心球间隙的电场不均匀系数的表达式。

解：离球心距离为x 处的电场强度为： 2()x Rr E U R r x=−。

最大场强应为内球的表面场强，即：()max r R E E U R r r==−。

平均场强为：/()av E U R r =−。

因此电场不均匀系数f 为：max av E R f E r==。

3.4 试确定750kV 工频试验变压器高压出线端对墙的距离(安全系数可取为1.8)。

解:由棒-板间隙的平均击穿场强 3.35/=b E kV cm ，我们可计算得到750kV 的放电距离为：750223.883.35===b U d cm E ，取安全系数 1.8=α，则出线端对墙的安全距离为223.88 1.8402.98cm ⨯=。

3.5 输电线路导线对杆塔的间隙系数为1.35，间隙长度为8m ，问该间隙在操作过电压下的最小击穿电压为多少？解： 根据书中所给经验公式：min 3.418/=+U d，d 为间隙距离，将数据代入公式计算得到： min a min 3.4 3.4 1.7MV 18/18/81.35 1.72.295MVU d U KU ===++==⨯=棒板间隙的最小击穿电压：因此输电线路对杆塔的最小击穿电压：3.6 试验求得棒间隙的工频击穿电压的有效值为300kV ，试验时气压为99.8kPa ，气温25℃，湿度为20g/m 3。

第一章P11，1-1解答：见PPT 中的表格。

在外电场的作用下，介质原子中的电子运动轨道将相对于原子核发生弹性位移，此为电子式极化或电子位移极化。

离子式结构化合物，出现外电场后，正负离子将发生方向相反的偏移，使平均偶极距不再为零，此为离子位移极化。

极性化合物的每个极性分子都是一个偶极子，在电场作用下，原先排列杂乱的偶极子将沿电场方向转动，显示出极性，这称为偶极子极化。

在电场作用下，带电质点在电介质中移动时，可能被晶格缺陷捕获或在两层介质的界面上堆积，造成电荷在介质空间中新的分布，从而产生电矩，这就是空间电荷极化。

1-4解答：金属导电的原因是自由电子移动；电介质通常不导电，是在特定情况下电离、化学分解或热离解出来的带电质点移动导致。

1-6解答：由于介质夹层极化，通常电气设备含多层介质，直流充电时由于空间电荷极化作用，电荷在介质夹层界面上堆积，初始状态时电容电荷与最终状态时不一致；接地放电时由于设备电容较大且设备的绝缘电阻也较大则放电时间常数较大（电容较大导致不同介质所带电荷量差别大，绝缘电阻大导致流过的电流小，界面上电荷的释放靠电流完成），放电速度较慢故放电时间要长达5～10min 。

补充：1、画出电介质的等效电路（非简化的）及其向量图，说明电路中各元件的含义，指出介质损失角。

图1－4－2中，lk R 为泄漏电阻；lk I 为泄漏电流；g C 为介质真空和无损极化所形成的电容；g I 为流过g C 的电流；p C 为无损极化所引起的电容；p R 为无损极化所形成的等效电阻；p I 为流过p p C R －支路的电流，可以分为有功分量pr I 和无功分量pc I 。

g J 。

为真空和无损极化所引起的电流密度，为纯容性的；lk 。

J 为漏导引起的电流密度，为纯阻性的；p 。

J 为有损极化所引起的电流密度，它由无功部分pc 。

J 和有功部分pr 。

J 组成。

容性电流c 。

J 与总电容电流密度向量。

J 之间的夹角为δ，称为介质损耗角。

高电压工程复习资料参考答案一、填空题1、汤逊理论、流注理论2、110KV、220KV、500KV、750KV3、污秽的性质和污染程度、湿润的方式、泄漏距离、外施电压的形式4、电子式极化、离子式极化、偶极子极化、界面极化5、集中式缺陷和分布式缺陷6、雷电冲击电压和操作冲击电压7、波8、操作过电压二、单项选择题1～5 BCBCC 6～10 CDCAD三、判断题1～5 √×√××6～10 √×√√√四、分析论述题1、答: 碰撞电离是气体放电过程中产生带电质点最重要的方式。

这是因为电子体积小，其自由行程(两次碰撞间质点经过的距离)比离子大得多，所以在电场中获得的动能比离子大得多。

其次．由于电子的质量远小于原子或分子，因此当电子的动能不足以使中性质点电离时，电子会遭到弹射而几乎不损失其动能；而离子因其质量与被碰撞的中性质点相近，每次碰撞都会使其速度减小，影响其动能的积累。

2、答：下图1表示雷电冲击电压的标准波形和确定其波前和波长时间的方法(波长指冲击波衰减至半峰值的时间)。

图中O为原点，P点为波峰。

国际上都用图示的方法求得名义零点。

图中虚线所示，连接P点与0.3倍峰值点作虚线交横轴于点，这样波前时间、和波长都从算起。

目前国际上大多数国家对于标准雷电波的波形规定是：图1 标准雷电冲击电压波形T1－波前时间 T2－半峰值时间 P-冲3、答：（1）水分的影响：当水分在液体中呈悬浮状态存在时，由于表面张力的作用，水分呈圆球状（即胶粒），均匀悬浮在液体中，一般水球的直径约为10-2～10-4cm。

在外电场作用下，由于水的介电常数很大，水球容易极化而沿电场方向伸长成为椭圆球，如果定向排列的椭圆水球贯穿于电极间形成连续水桥，则液体介质在较低的电压下发生击穿。

（2）固体杂质的影响：一般固体悬浮粒子的介电常数比液体的大，在电场力作用下，这些粒子向电场强度最大的区域运动，在电极表面电场集中处逐渐积聚起来，使液体介质击穿场强降低。

湖南工业大学高电压工程基础试卷一、填空（10分）1、在极不均匀电场中，间隙完全被击穿之前，电极附近会发生,产生暗蓝色的晕光。

2、冲击电压分为和。

3、固体电介质的击穿有，和等形式。

4、某11KV电气设各从平原地区移至高原地区，其工频耐生水平将。

5、在线路防雷设计时，110KV输电线路的保护角一般取6、是指一年中有宙暴的天数。

7、电压直角波经过串联电容后，波形将发生变化，变成波。

二、选择（10分）1.解释电压较高、距离较长的间隙中的气体放电过程可用()。

A.汤逊理论 B,流注理论C,巴中定律 D.小桥理论2.若固体电介质被击穿的时间很短、又无明显的温升，可判断是()。

A.电化学击穿 B,热击穿C,电击穿 D.各类击穿都有3,下列试验中巾，属于破坏性试验的是( )。

A.绝缘电团试验 B,冲击削压试武验C,直流耐压试验 D.局部放比试验4,输电线路的波阻抗的大小与线路的长度（）A.成正比 B,成反比C,无关 D.不确定5.下列不属于输电线路防雷措施的是（）A.架设避雷线B·架设耦合地线C,加设浪涌吸收器 D.装设白动重合闸三、名词解释（15分）1、自持放电和非自持放电2、介质损尖角正切3.吸收比和极化指数4.反击和绕击5.保护角四、简答：（45分）1.简述汤逊理论和流注理论的异同点，并说明各自的适用范围。

2试解释沿面闪络电压明显低于纯空气间隙的击穿电压的原因。

3 固体电介质的电击穿和热击穿有什么区别。

4 在测试电器设备的介质损失角正切值什么时候用正接线，什么时候用反接线，正接线和反接线各有什么特点。

5.局部放电是怎样产生的？在电力系统中常用什么方法进行测量。

为什么？6.测试电容量较大的被试品的绝缘电阻时如何防止被试品反放电烧坏兆欧表？为什么要对被试品充分放电。

7.测量电气设备的介损tgδ能发现什么缺陷？不能发现什么缺陷？在测试时要注意什么？8.输电线路遭受雷击发生跳闸需要满足的两个条件，并解释建弧率的概念。

《高电压技术》课程结课试题及答案一、单选题（每题2分，共38道小题，总分值76分）1.以下哪种材料具有憎水性（）。

（2分）A.金属B.电瓷C.玻璃D.硅橡胶正确答案：D2.以下试验项目属于破坏性试验的是（2分）A.耐压试验B.绝缘电阻测量C.介质损耗测量D.泄漏测量正确答案：A3.不均匀的绝缘试品，如果绝缘严重受潮，则吸收比K将（）。

（2分）A.远大于1B.远小于1C.约等于1D.不易确定正确答案：C4.接地装置的冲击接地电阻与工频接地电阻的比值，一般（2分）A.大于1B.等于1C.小于1D.等于0正确答案：C5.极化时间最短的是（）（2分）A.空间电荷极化B.电子式极化C.偶极子极化D.离子式极化正确答案：B6.下列因素中，不会影响液体电介质击穿电压的是（）（2分）A.电压的频率B.温度C.电场的均匀程度D.杂质正确答案：A7.若导线上方架有避雷线，则导线上的感应过电压（2分）A.降低B.升高C.不变D.为零正确答案：A8.避雷针保护范围通常是指雷击概率为（2分）A.0%的空间范围B.0.1％的空间范围C.1％的空间范围D.％的空间范围正确答案：B9.解释电压较高、距离较长的间隙中的气体放电过程可用（）（2分）A.汤逊理论B.流注理论C.巴申定律D.小桥理论正确答案：B10.表示某地区雷电活动强度的主要指标是指雷暴小时与（2分）A.耐雷水平B.雷暴日C.跳闸率D.大气压强正确答案：B11.星形接法中性点不接地的三相变压器，当冲击电压波沿三相同时入侵时，中性点对地最大电位可达入侵波幅值的（）（2分）A.3B.4C.2D.1正确答案：C12.若固体电介质被击穿的时间很短、又无明显的温升，可判断是（）（2分）A.电化学击穿B.热击穿C.电击穿D.各类击穿都有正确答案：C13.电压波沿架空线路的传播速度为光速的（）（2分）A.3倍B.1倍C.0.5倍D.2倍正确答案：B14.固体介质因受潮发热而产生的击穿过程属于（2分）A.电击穿B.热击穿C.电化学击穿D.闪络正确答案：B15.气体的气压越低，温度越高，则带电粒子的扩散速度（）（2分）A.先快后慢B.越快C.越慢D.不变正确答案：B16.根据我国有关标准，220KV线路的绕击耐雷水平是（）（2分）A.12KAB.16KAC.80KAD.120KA正确答案：A17.以下哪个不是发生污闪最危险的气象条件（）。

《高电压工程》习题答案第一章1. 解释绝缘电阻、吸收比、泄漏电流、tan δ的基本概念。

为什么可以用这些参数表征绝缘介质的特性?绝缘电阻：电介质的电阻率很大，只有很小的泄漏电流（一般以μA 计）流过电介质，对应的电阻很大，称为绝缘电阻。

绝缘电阻是电气设备和电气线路最基本的绝缘指标。

绝缘电阻值的大小常能灵敏的反映绝缘情况，能有效地发现设备局部或整体受潮和脏污，以及绝缘击穿和严重过热老化等缺陷。

吸收比：吸收比K 定义为加上直流电压后60s 与15s 时的绝缘电阻值之比。

即ss R R K 1560=。

若绝缘良好，比值相差较大；若绝缘裂化、受潮或有缺陷，比值接近于1，因此绝缘实验中可以根据吸收比K 的大小来判断绝缘性能的好坏。

泄漏电流：流过电介质绝缘电阻的纯阻性电流，不随时间变化，称为泄漏电流。

泄漏电流实际上就是电气线路或设备在没有故障和施加电压的作用下，流经绝缘部分的电流，因此，它是衡量电器绝缘性好坏的重要标志之一。

tan δ ：介质损耗因数是在交流电压作用下，电介质中电流的有功分量与无功分量的比值。

即CR I I =δtan 。

tan δ是反映绝缘介质损耗大小的特征参数。

2. 为什么一些电容量较大的设备如电容器、电力电缆等经过直流高压实验后，要用接地棒将其两极间短路放电长达5-10min?因为容型设备的储存电荷较多，放电实质是一个RC电路，等效的公式为U（1-e T），其中时间常数T=R*C ，电容越大，放电的时间越长。

为了操作安全以及不影响下一次试验结果，因此要求电容要充分放电至安全程度，时间长达5-10min。

3. 试比较气体、液体、固体电介质的击穿场强大小及绝缘恢复特性。

固体电介质击穿场强最大，液体电介质次之，气体电介质最小；气体电介质和液体电介质属于自恢复绝缘，固体电介质属于非自恢复绝缘。

4. 何谓电介质的吸收现象?用电介质极化、电导过程的等值电路说明出现此现象的原因。

为什么可以说绝缘电阻是电介质上所加直流电压与流过电介质的稳定体积泄漏电流之比?（1）一固体电介质加上直流电压U，如图1-1a所示观察开关S1合上之后流过介质电流i的变化情况。