高電壓技術(shù)教材答案吳廣寧(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 反向放電，損壞儀表。 48對絕緣的檢查性試驗方法，除本章所述者外，還有哪些可能的方向值得進行探索研究的 ?請開拓性地、探索性地考慮一下，也請大致估計一下這些方法各適用于何種電氣設(shè)備，對探測何種絕緣缺陷可能有效。 答：略 49 綜合計論：現(xiàn)行對絕緣的離線檢查性試驗存在哪些不足之處 ?探索一下：對某些電氣設(shè)備絕緣進行在線檢測的可能性和原理性 方法。 答：不足之處： 需要停電進行，而不少重要的電力設(shè)備不能輕易地停止運行；監(jiān)測間隔周期較長，不能及時發(fā)現(xiàn)絕緣故障；停電后的設(shè)備狀態(tài)與運行時的設(shè)備狀態(tài)不相符，影響診斷的正確性 。 第 5 章 電氣絕緣高電壓試驗 51簡述直流耐壓試驗與交流相比有哪些主要特點。 52直流耐壓試驗電壓值的選擇方法是什么？ 53高壓實驗室中被用來測量交流高電壓的方法常用的有幾種？ 54簡述高壓試驗變壓器調(diào)壓時的基本要求。 55 35kV 電力變壓器，在大氣條件為時做工頻耐壓試驗，應選用球隙的球極直徑為多大？球隙距離為多少？ 56工頻高壓試驗需要注意的問題？ 57簡述沖擊電流發(fā)生器的基本原理。 58沖擊電壓發(fā)生器的起動方式有哪幾種？ 59最常用的測量沖擊電壓的方法有哪幾種？ 51簡述直流耐壓試驗與交流相比有哪些主要特點。 答： （ 1）直流下沒有電容電流，要求電源容量很小，加上可么用串級的方法產(chǎn)生高壓直流，所以試驗設(shè)備可以做得比較輕巧，適合于現(xiàn)場預防性試驗的要求。特別對容量較大的試品，如果做交流耐壓試驗，需要較大容量的試驗設(shè)備，在一般情況下不容易辦到。而做直流耐壓試驗時，只需供給絕緣泄漏電流（最高只達毫安級），試驗設(shè)備可 以做得體積小而且比較輕便，適合現(xiàn)場預防性試驗的要求 。 （ 2）在試驗時可以同時測量泄漏電流，由所得的“電壓一電流”曲線能有效地顯示絕緣內(nèi)部的集中性缺陷或受潮，提供有關(guān)絕緣狀態(tài)的補充信息。 （ 3）直流耐壓試驗比之交流耐壓試驗更能發(fā)現(xiàn)電機端部的絕緣缺陷。其原因是直流下沒有電容電流流經(jīng)線棒 絕緣，因而沒有電容電流在半導體防暈層上造成的電壓降，故端部絕緣上分到的電壓較高，有利于發(fā)現(xiàn)該處絕緣缺陷。 （ 4）在直流高壓下，局部放電較弱，不會加快有機絕緣材料的分解或老化變質(zhì)，在某種程度上帶有非破壞性試驗的性質(zhì)。 52直流耐 壓試驗電壓值的選擇方法是什么？ 答： 由于直流下絕緣的介質(zhì)損耗很小，局部放電的發(fā)展也遠比交流下微弱，所以直流下絕緣的電氣強度一般要比交流下的高。在選擇試驗電壓值時必須考慮到這一點，直流耐壓試驗所用的電壓往往更高些，并主要根據(jù)運行經(jīng)驗來確定，一般為額定電壓的 2 倍以上，且是逐級升壓，一旦發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象，可及時停止試驗，進行處理。直流耐壓試驗的時間可以比交流耐壓試驗長一些，所以發(fā)電機試驗時是以每級 倍額定電壓分階段升高，每階段停留1min，讀取泄漏電流值。電纜試驗時，在試驗電壓下持續(xù) 5min，以觀察并讀取泄漏電流 值。 53高壓實驗室中被用來測量交流高電壓的方法常用的有幾種？ 答： 用測量球隙或峰值電壓表測量交流電壓的峰值，用靜電電壓表測量交流電壓的有效值（峰值電壓表和靜電電壓表還常與分壓器配合使用以擴大儀表的量程），為了觀察被測電壓的波形，也可從分壓器低壓側(cè)將輸出的被測信號送至示波器顯示波形。 54簡述高壓試驗變壓器調(diào)壓時的基本要求。 答： 試驗變壓器的電壓必須從零調(diào)節(jié)到指定值 ，同時還應注意： (1) 電壓應該平滑地調(diào)節(jié)，在有滑動觸頭的調(diào)壓器中，不應該發(fā)生火花； (2) 調(diào)壓器應在試驗變 壓器的輸入端提供從零到額 定值的電壓，電壓具有正弦波形且沒有畸變； (3) 調(diào)壓器的容量應不小于試驗變壓器的容量。 55 35kV 電力變壓器，在大氣條件為 51 .0 5 1 0 P a ,t 2 7P ? ? ?℃ 時做工頻耐壓試驗，應選用球隙的球極直徑為多大？球隙距離為多少？ 解： 根據(jù)《規(guī)程》， 35kV電力變壓器的試驗電壓為 85 85% 72( kV )sU ? ? ? 因為電力變壓器的絕緣性能基本上不受周圍大氣條件的影響，所以保護球隙的實際放電電壓應為 0 ( ~ ) sUU? 若取 0 1 .0 5 1 .0 5 7 2 2 1 0 6 .9 ( k V ,sUU? ? ? ? ? 最 大 值 ）， 也就是說，球隙的實際放電電壓等于 (最大值）。因為球隙的放電電壓與球極直徑和球隙距離之間關(guān)系是在標準大氣狀態(tài)下得到的，所以應當把實際放電電壓換算到標準大氣狀態(tài)下的放電電壓 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 ）， 查球隙的工頻放電電壓表，若選取球極直徑為 10cm，則球隙距離為 4cm 時，在標準大氣狀態(tài)下的放電電壓為 105kV(最大值）。而在試驗大氣狀態(tài)下的放電電壓 39。0 0 . 2 8 9 1 0 5 0 1 0 5 1 0 6 . 2 ( k V300U ?? ? ? ， 最 大 值 ） 56工頻高壓試驗需要注意的問題？ 答： 在電氣設(shè)備的工頻高壓試 驗中，除了按照有關(guān)標準規(guī)定認真制定試驗方案外，還須注意下列問題： (1) 防止工頻高壓試驗中可能出現(xiàn)的過電壓 ； (2) 試驗電壓的波形畸變與改善措施 。 57簡述沖擊電流發(fā)生器的基本原理。 答： 由一組高壓大電容量的電容器，先通過直流高壓并聯(lián)充電，充電時間為幾十秒到幾分；然后通過觸發(fā)球隙的擊穿，并聯(lián)地對試品放電，從而在試品上流過沖擊大電流。 圖 522 沖擊電壓發(fā)生器原理圖 58沖擊電壓發(fā)生器的起動方式有哪幾種？ 答： 沖擊電壓發(fā)生 器的起動方式 有以下兩種： ①是自起動方式。這時只要將點火球隙 F1 的極間距離調(diào)節(jié)到使其擊穿電壓等于所需的充電電壓 Uc，當 F1上的電壓上升到等于 Uc時， Fl即自行擊穿，起動整套裝置。可見這時輸出的沖擊電壓高低主要取決于 F1 的極間距離，提高充電電源的電壓，只能加快充電速度和增大沖擊波的輸出頻度，而不能提高輸出電壓。 ②是使各級電容器充電到一個略低于 F1擊穿電壓的電壓水平上，處于準備動作的狀態(tài)，然后利用點火裝置產(chǎn)生一點火脈沖，達到點火球隙 F1中的一個輔助間隙上使之擊穿并引起F1主間隙的擊穿，以起動整套裝置。 59最常用的測量沖擊電壓的方法有哪幾種？ 答： 目前最常用的測量沖擊電壓的方法有：①分壓器 示波器；②測量球隙；③分壓器 峰值電壓表。 球隙和峰值電壓表只能測量電壓峰值，示波器則能記錄波序，即不僅指示峰值而且能顯示電壓隨時間的變化過程。 第 6 章 電氣絕緣在線檢測 61簡述什么是在線檢測，那些設(shè)備需要實施在線檢測？在線檢測與離線試驗各有什么優(yōu)缺點？ 62變壓器絕緣故障有哪些類型，對應的故障氣體特點是什么？ 63 按檢測對象分類，絕緣油中溶解故障氣體檢測裝置可分為哪幾類，各有什么優(yōu)缺 點？ 64容性電氣設(shè)備 tanδ的檢測方法有哪些？各適用于那些場合？ 65按檢測器帶寬分類，局部放電在線檢測有哪些類型？各有什么特點？ 66 油中氣體在線檢測、局部放電在線檢測和 tanδ檢測的干擾信號主要有哪些？特點是什么？如何消除各種干擾？ 67為什么說在線檢測技術(shù)是實施狀態(tài)維修的基礎(chǔ)？ 68對于在線檢測裝置，測量重復性和測量精度哪個更重要，為什么？ 61 簡述什么是在線監(jiān)測， 哪 些設(shè)備需要實施在線監(jiān)測？在線監(jiān)測與離線試驗各有什么優(yōu)缺點？ 答： 在線監(jiān)測是在電力設(shè)備運行的狀態(tài)下連續(xù)或周期性監(jiān)測絕緣的狀況 。一些不能停止運行的重 要電力設(shè)備需要實施在線監(jiān)測。離線試驗 需要停電進行 ；監(jiān)測間隔周期較長，不能及時發(fā)現(xiàn)絕緣故障；停電后的設(shè)備狀態(tài)與運行時的設(shè)備狀態(tài)不相符，影響診斷的正確性 ，但是離線試驗投資較小；檢測面寬；檢測設(shè)備相對簡單，使用方便；適合小型系統(tǒng)和設(shè)備，同時對設(shè)備的影響小。 62變壓器絕緣故障有哪些類型，對應的故障氣體特點是什么？ 答： 變壓器絕緣故障主要分為三類：熱故障、電故障及其絕緣受潮，故障不同時，油中溶解的故障氣體成分不同，因此可以通過分析油中溶解氣體的成分來判斷變壓器存在的絕緣故障。 ： 當熱應力只引起熱源處 絕緣油分解時，所產(chǎn)生的特征氣體主要是 CH4 和C2H4，且 C2H4所占比例隨著故障點溫度的升高而增加。當故障涉及固體材料時，則還會產(chǎn)生大量的 CO 和 CO2。 ： 放電故障是由于電應力作用而造成絕緣裂化，按能量密度不同可以分成電弧放電、火花放電和局部放電等。 （ 1）電弧放電 ： 油中溶解的故障特征氣體主要是 C2H H2，其次是大量的 C2H CH4。 （ 2）火花放電 ： 油中溶解氣體的特征氣體以 C2H H2為主 。 （ 3）局部放電 ： 油中的氣體組分含量隨放電能量密度不同而異，一般總烴不高，主要成分是 H2，其次 CH4。 ：含有大量的 H2。 63 按監(jiān)測對象分類，絕緣油中溶解故障氣體監(jiān)測裝置可分為哪幾類，各有什么優(yōu)缺點？ 答： 變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測根據(jù)不同的原則可以分為不同的種類。以監(jiān)測對象分類可歸結(jié)為以下幾類： （ 1） 測量可燃性氣體含量（ TCG），包括 H CO 和各類氣體烴類含量的總和 （ 2） 測量單種氣體濃度。分析與實踐都證明變壓器發(fā)生過熱或局部放電時，所產(chǎn)生的氣體多含有較多的 H2，因此可以通過監(jiān)測 H2 的變化判斷變壓器是否存在故障。 （ 3） 測量多種氣體組分的濃度。 64 容性電氣設(shè)備 tanδ的監(jiān) 測方法有哪些？各適用于哪些場合？ 答：監(jiān)測方法有： 高壓電橋法 、 相位差法 和 全數(shù)字測量法 。各監(jiān)測方法的適用場合分別如下： （ 1） 高壓電橋法 ： 硬件 間接測量 ； （ 2） 相位差法 ： 硬件 直接測量 ； （ 3） 全數(shù)字測量法 ： 軟件計算 。 65 按檢測器帶寬分類，局部放電在線監(jiān)測有哪些類型？各有什么特點？ 答： 傳感器的積分方式有兩種，分別適用于寬帶型和窄帶型傳感器 。 （ 1） 寬帶型傳感器 ： 線圈兩端并接有一個積分電阻 ， 信號電壓 u(t)和所監(jiān)測的電流 i1(t)成線性關(guān)系。 （ 2） 窄帶型傳感器 ： 具有較好的抗干擾性能 。 66 油中氣體在 線監(jiān)測、局部放電在線監(jiān)測和 tanδ監(jiān)測的干擾信號主要有哪些？特點是什么？如何消除各種干擾？ 答： 1） 油中氣體在線監(jiān)測 的干擾信號 2）局部放電在線監(jiān)測的干擾信號： （ 1）線路或其它 鄰 近設(shè)備的電暈放電和內(nèi)部的局部放電 ； （ 2）電力系統(tǒng)的載波通信和高頻保護信號對監(jiān)測的干擾 ； （ 3）可控硅整流設(shè)備引起的干擾 ； （ 4）無線電廣播的干擾 ； （ 5）其他周期性干擾 。 消除的方法： （ 1）選擇合適的監(jiān)測頻帶 ； （ 2）差動平衡系統(tǒng) 以及其它方法。 3） tanδ監(jiān)測的干擾信號 67為什么說在線監(jiān)測技術(shù)是實施狀態(tài)維修的基礎(chǔ)？ 答：在 線監(jiān)測技術(shù)比離線監(jiān)測技術(shù)的最大優(yōu)點在于能夠監(jiān)測裝置運行時的狀態(tài)，而實施狀態(tài)維修也必須是裝置在運行過程中發(fā)生故障，有些裝置在離線狀態(tài)下無法檢測出它的故障，所以在線監(jiān)測能夠較為準確的決定是否進行維修。 68對于在線監(jiān)測裝置，測量重復性和測量精度哪個更重要，為什么？ 答：測量精度更為重要，對于在線監(jiān)測裝置，由于我們對于故障的診斷是以概率的方式來劃分，而且裝置實時運行時，各個時段的運行狀態(tài)并不一樣，有可能因為微小的一個變化造成故障現(xiàn)象的出現(xiàn)，但是過后又迅速消失，所以測量重復性一是解決有些細微的變化但還未達到故障的現(xiàn)象，防止誤動作；二是多次測量以確定達到故障時的概率值，保證繼電保護裝置動作。 第 7 章 輸電線路和繞組中的波過程 71為什么需要用波動過程研究電力系統(tǒng)中過電壓？ 72試分析波阻抗的物理意義及其與電阻之不同點？ 73 試分析直流電勢 E 合閘于有限長導線 (長度為 l ，波阻為 Z)的情況，末端對地接有電阻 R(習題 73圖 )。假設(shè)直流電源內(nèi)阻為零。 (1)當 R=Z時，分析末端與線路中間 2l 的電壓波形； (2) ??R 時，分析末端與線路中間 2l 的電壓波形； (3)當 R=0時，分析末端的電流波形和線路中間 2l 的電壓波形。 習題 73 圖 74 母線上接有波阻抗分 別為 1Z 、 2Z 、 3Z 的三條出線，從 Z1 線路上傳來幅值為 E的無窮長直角電壓波。求出在線路 Z3出現(xiàn)的折射波和在線路 Z1上的反射波。 75 有一直角電壓波 E 沿被阻抗為 Z＝ 500? 的線路傳播，線路末端接有對地電容 C＝ F? 。 (1)畫出計算末端電壓的彼德遜等值電路，并計算線路末端電壓波形； (2)選擇適當?shù)膮?shù)，把電容 C等值為線段，用網(wǎng)格獨計算線路末端的電壓波形； (3)畫出以上求得的電壓波形，并進行比較。 76波在傳播中的衰減與畸變的主要原因？說明沖擊電暈對雷電波波形影響的原因？ 77當沖擊電壓作用于變壓器繞組時，在變壓器繞組內(nèi)將出現(xiàn)振蕩過程，試分析出現(xiàn)振蕩的根本原因，并由此分析沖擊電壓波形對振蕩的影響。