高电压技术 课后答案

第一章 电力系统绝缘配合

1、解释电气设备的绝缘配合和绝缘水平的定义

答：电气设备的绝缘配合是指综合考虑系统中可能出现的各种作用过电压、保护装置特性及设备的绝缘特性，最终确定电气设备的绝缘水平。

电气设备的绝缘水平是指电气设备能承受的各种试验电压值，如短时工频试验电压，长时工频试验电压，雷电冲击试验电压及各种操作冲击电压

2、电力系统绝缘配合的原则是什么

答：电力系统绝缘配合的原则是根据电气设备在系统应该承受的各种电压，并考虑过电压的限压措施和设备的绝缘性能后，确定电气设备的绝缘水平。

3、输电线路绝缘子串中绝缘子片数是如何确定的

答：根据机械负荷确定绝缘子的型式后绝缘子片数的确定应满足：在工作电压下不发生雾闪；在操作电压下不发生湿闪；具有一定的雷电冲击耐受强度，保证一定的耐雷水平。

具体做法：按工作电压下所需的泄露距离初步确定绝缘子串的片数，然后按照操作过电压和耐雷水平进行验算和调整。

4、变电站内电气设备的绝缘水平是否应该与输电线路的绝缘水平相配合为什么

答：输电线路绝缘与变电站中电气设备之间不存在绝缘水平相配合问题。通常，线路绝缘水平远高于变电站内电气设备的绝缘水平，以保证线路的安全运行。从输电线路传入变电站的过电压由变电站母线上的避雷器限制，而电气设备的绝缘水平是以避雷器的保护水平为基础确定的。

第二章 内部过电压

1、有哪几种形式的工频过电压

答：主要有空载长线路的电感-电容效应引起的工频过电压，单相接地致使健全相电压升高引起的工频过电压以及发电机突然甩负荷引起的工频过电压等。

2、电源的等值电抗对空长线路的电容效应有什么影响

答：电源的等值电抗XS可以加剧电容效应，相当于把线路拉长。电源容量愈小，电源的等值电抗XS愈大，空载线路末端电压升高也愈大。

3、线路末端加装并联电抗器对空长线路的电容效应有什么影响

答：在超高压电网中，常用并联电抗器限制工频过电压，并联电抗器接于线路末端，使末端电压下降。这是因为并联电抗器的电感补偿了线路对地电容，减小流经线路的电容电流，从而削弱了电容效应的缘故。

4、试写出估算操作过电压幅值的计算公式。

答：（1）空载变压器分闸过电压：UmmLIC；

（2）空载线路合闸过电压：2()3mmmmUEEE；

（3）空载线路分闸过电压：1(1)(21)nmmUnE；

（4）电弧接地过电压：

5、产生切空载变压器过电压的根本原因是什么

答：空载变压器相当于等效一个励磁电感，切空载变压器相当于切电感，所以在切消弧线圈、电动机、并联电抗器等电感元件时也会产生同类过电压。

6、影响合空载线路过电压的因素有哪些

答：影响合空载线路过电压的因素有合闸相位角、线路上残余电压的极性和大小、母线的出线数及断路器合闸时三相的同期性等都会影响合闸过电压的大小。

7、为什么断路器带并联电抗器电阻能限制合空载线路过电压

答：在超高压电网中，常用电抗器限制工频电压升高。在并联电抗器接于线路末端，使末端电压下降。这是因为并联电抗器的电感补偿了对地电容，减小流经线路的电容电流，从而削弱了电容效应的缘故。 8、产生切空载线路过电压的根本原因是什么

答：产生切空载线路过电压的根本原因是断路器重燃，每次重燃都由电源供给其能量，所以随着重燃次数的增加，过电压将逐渐增大。

9、限制合空载线路过电压的主要措施有哪些

答：限制合空载线路过电压的主要措施有（1）在断路器中并联电阻；（2）选用性能良好的限制操作过电压的专用避雷器（氧化锌避雷器）作为其后备保护。

10、为什么消弧线圈一般都设置在过补偿状态

答：（1）如果选用全补偿，当系统正常运行时，如果出现三相对地电容不对称，会在中性点出现较大的位移电压；

（2）如果选用欠补偿方式运行，则当系统容量增大、线路增长时，由于线路对地电容的增加，会使补偿电流更加偏离系统电容电流；另一方面，当系统有某一线路跳闸或中性点位移电压偶然升高使消弧线圈饱和时，产生严重的中性点位移；

所以消弧线圈一般调谐在过补偿状态，调谐度在5%－１0％范围内。

11、试述铁磁谐振的主要特点。

答：铁磁谐振的主要特点有：

（1）铁磁谐振的条件：01>LWC（L0为未饱和时的电感）可见，铁磁谐振只发生在参数21>LC的范围内；

（2）一般情况下，铁磁谐振需要外界激发；

（3）谐振状态可能“自保持”；

（4）出现“翻相”的现象；

（5）过电压幅值会受电感非线性的限制；

（6）在工频电压作用下，回路中可能出现谐波谐振。

12、中性点不接地系统中的有功负载，相间电容等，对电磁式电压互感器饱和过电压有什么影响为什么

答：凡是中性点不接地系统中的电磁式电压互感器饱和过电压是零序性质的，而导线的相间电容、改善功率因数用的电容器组、电网负载变压器及其有功和无功负载，不是零序回路的参数，所以它们对这种过电压均不起任何作用。

第三章 发电厂和变电站的防雷保护

1、在什么情况下可装设构架避雷针

答：避雷针有独立和构架之分。直接设立在构架上，利用变电站的接地网接地的避雷针称为构架避雷针。

110KV及以上变电站，由于其绝缘较强，不易反击，在1000m•时可装设构架避雷针。

2、安装避雷针时要注意哪些问题

答：安装避雷针时要注意：

（1）110KV及以上变电站，由于其绝缘较强，不易反击，在1000m•时可装设构架避雷针，但在土壤电阻率1000m•时的地区，应装设集中接地装置。其他情况装设独立避雷针；

（2）独立避雷针距道路3m以上，否则应铺碎石或沥青路面（厚5—8cm），以保证人身不受跨步电压的危害；

（3）严禁架空照明线、电话线、广播线及天线装在避雷针上或其构架上；

（4）发电厂主厂房上一般不装设避雷针，以免发生感应或反击，使继电保护误动作或造成绝缘损坏；

（5）列车电站的电气设备装在金属车厢内，受到车厢一定程度的屏蔽作用，但因发电机的绝缘较弱，雷击车厢可能发生反击事故。因此，在多雷区，宜用独立避雷针保护，对年平均为40雷暴日以下的地区，可不设直击雷保护；

（6）照明灯，机力通风冷却塔上电动机的电源线和烟筒下引风机的电源线的合理处理。

3、什么是进线段什么是进线段保护

答：靠近变电站1---2Km的一段进线即为进线段。

靠近变电站1---2Km的一段进线的防雷保护，即进线段保护。 4、进线段有什么作用

答：变电站进线段保护的作用有两个：其一限制雷电侵入波电压作用下流过避雷器的电流；其二是降低最终进入变电站雷电侵入波的波头陡度。

5、变压器距避雷器的最大允许电气距离与哪些因素有关

答：避雷器与变电站之间的最大允许距离'552a2aUUvUUljjm，因此可见 避雷器与变电站之间的最大允许距离与来波陡度a／(a／=va)和变压器的冲击耐压强度Uj与避雷器的残压U5有关。

6、110－220KV中性点直接接地系统中，在什么情况下，应在变压器中性点装设避雷器

答：在110－220KV中性点直接接地系统中，为了限制单相接地电流和满足继电保护的需要，一部分变压器的中性点是不接地的，但中性点是不接地的分级变压器，应在中性点装设变压器中性点用的金属氧化物避雷器。

7、配电变压器的防雷保护中应哪些“三点共地”为什么

答：配电变压器的防雷保护中的“三点共地”是指高压侧避雷器的接地端，变压器的铁壳以及低压侧的中性点。

这是因为高压侧避雷器的接地端与变压器的铁壳连接后共同接地，避免将接地电阻R的压降加到变压器主绝缘上；为了避免变压器低压侧绕组的损坏，应将低压侧的中性点与变压器的铁壳相连。这样，铁壳上的高电位就会经低压线路传到用户，因此必须加强用户防雷保护，避免对用户产生危害。

8、画出直配电机的防雷保护接线，并叙述各保护元件的作用

答：F1，配电阀式避雷器：装设在电缆首端，遇强雷时，发生动作，电缆段的限流作用既能充分发挥；

F2，旋转电机阀式避雷器：装设在发电机出线上，限制侵入波幅值；

F3，旋转电机中性点阀式避雷器：保护发电机的中性点绝缘（可能出现单相降低故障的同时又雷电侵入波）；

FE1，FE2排气式避雷器：当雷电流使其放电后，由于FE无残压，使电缆芯与外皮短路，由于高频趋肤效应，使雷电流经芯线转移到外皮，从而大大降低流过F2的冲击电流和母线冲击电压；

G，发电机：系统的电源；

L，电抗器：限制短路电流；

C，电容器：限制侵入波陡度和降低感应过电压。

9、气体绝缘变电站在过电压保护方面有哪些特点

答：GIS变电站在过电压保护方面与常规的敞开式变电站相比具有以下一些新的特点：

（1）GIS具有较小的导线波阻抗；

（2）GIS具有比较平坦的伏秒特性曲线；

（3）GIS变电站结构紧凑，各电气设备之间的距离较小，避雷器离被保护设备较近，因此可使雷电过电压的限制作用更大;

（4）由于GIS变电站的封闭性，所以电气设备不会因受大气污秽、降水等因素的影响而降低绝缘强度；

（5）GIS变电站中的绝缘绝对不允许产生电晕，一旦产生，会立即击穿。

第四章 输电线路防雷

1、感应过电压的大小与哪些因素有关

答：导线上感应雷过电压幅值sIhUcc25i•（S>25时）

对于有避雷线的线路iicgciukuhhku)1()1(00/•

一般的线路 cciahu•

对于有避雷线的线路cccgciahkahhhku)1()1(00/• 雷击输电线路附近对面雷直击与杆塔或线路附2、为什么导线上方架设有避雷线时导线上的感应雷过电压会降低

答：对于有避雷线的线路，因为避雷线位于导线上方，当雷击在有避雷线的导线附近大地时，在避雷线的屏蔽作用下，导线上的感应电荷会减少，致使导线上的感应雷过电压会降低。

3、雷击杆塔塔顶时，导线上的电位由哪几部分组成

答：雷击杆塔塔顶时，由于避雷线与导线上的耦合作用，导线将具有电位topkU；导线上还有极性与雷电流相反的感应过电压chak1）（。所以，实际作用于绝缘子串的电压jU

]6.2)6.2()[1(U)1()]1([topjcticctoptopIhLRIkahkkahkUUU）（

4、线路上架设的避雷线有什么作用

答：避雷线可以使导线避免遭受直击雷，同时，利用避雷器的分流作用，可以减少流经杆塔的雷电流；利用避雷线的耦合作用，可以降低绝缘子串上的电位；利用避雷线的屏蔽作用，可以降低导线上的感应过电压；可见线路上架设的避雷线是提高线路耐雷水平的主要措施。

5、35Kv及以下线路为什么不沿线架设避雷线

答：35Kv及以下线路，因其绝缘强度相对较弱，装设避雷线提高线路的可靠性的效果不大，一般不需全线架设避雷线，只在进变电站的进线段加装避雷器，减少反击和绕击的概率。

6、试述提高线路耐雷水平的措施。

答：架设避雷线；降低杆塔接地电阻；架设耦合地线；采用不平衡绝缘方式；装设自动重合闸；采用消弧线圈接地方式；装设避雷器；加强绝缘。

第五章 变压器绕组中的波过程

1、绕组中的起始电压分布与哪些因素有关

答：绕组中的起始电压分布与距绕组首端为x点的电压u，对地电容c，匝间电容k，绕组长度l等因素有关。