2025年電氣工程考研高電壓技術(shù)沖刺押題試卷（附答案）考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共10分。下列每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。）1.在標準大氣條件下，空氣間隙的擊穿電壓主要取決于（）。A.間隙距離和電極形狀B.介質(zhì)損耗角正切C.絕緣材料的熱穩(wěn)定性D.電極表面的電場強度分布2.提高氣體間隙擊穿電壓的有效措施之一是（）。A.增大間隙距離B.提高周圍介質(zhì)的相對濕度C.在間隙中插入固體絕緣材料D.增強電極表面的場強梯度3.下列關(guān)于過電壓類型的描述，錯誤的是（）。A.大氣過電壓包括雷電過電壓和操作過電壓B.雷電過電壓的電壓幅值和波頭時間通常比操作過電壓大C.操作過電壓主要是由電力系統(tǒng)內(nèi)部開關(guān)操作引起的D.直流操作過電壓是典型的操作過電壓，其能量源是系統(tǒng)的電容和電感4.避雷針保護原理的核心是利用其高度，使雷電首先擊中避雷針，然后通過（）將雷電流導(dǎo)入大地。A.接地網(wǎng)B.引下線C.避雷針本身D.空氣5.在電力系統(tǒng)中，限制操作過電壓的主要措施是（）。A.安裝避雷器B.提高系統(tǒng)電壓等級C.使用長線路進行波阻抗匹配D.裝設(shè)磁吹斷路器或氧化鋅避雷器二、填空題（每小題2分，共10分。請將答案填在題中橫線上。）6.氣體放電過程中，從不帶電的氣體轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌驅(qū)щ姷牡入x子體的現(xiàn)象稱為________。7.絕緣介質(zhì)的介電損耗隨頻率的升高而________（選填“增大”、“減小”或“基本不變”）。8.標準大氣條件下，球形電極間隙的擊穿電壓高于同距離的棒-棒間隙擊穿電壓，這是因為球形電極間隙的________更均勻。9.雷電過電壓波形的波頭時間通常在________μs數(shù)量級。10.電力系統(tǒng)絕緣配合的基本原則是在給定大氣條件和工作電壓下，使設(shè)備在預(yù)期運行年限內(nèi)的________不超過允許的閃絡(luò)頻率。三、簡答題（每小題5分，共20分。）11.簡述影響空氣間隙擊穿電壓的主要因素。12.解釋什么是電暈放電，并簡述電暈放電可能造成的危害。13.簡述雷電過電壓與操作過電壓在產(chǎn)生原因、電壓幅值、波形特性等方面的主要區(qū)別。14.簡述電流互感器在結(jié)構(gòu)和工作原理上的主要特點，并說明使用時需要注意的關(guān)鍵事項。四、計算題（每小題10分，共30分。）15.一空氣間隙距離為10mm，標準大氣條件下。試計算其50%擊穿電壓的近似值（提示：可參考巴申定律或經(jīng)驗公式）。若在間隙中插入一塊相對介電常數(shù)為2的平行平板，忽略邊緣效應(yīng)，試計算此時該間隙的50%擊穿電壓近似值。16.一波頭時間為1.5μs，幅值為500kV的雷電過電壓波沿一波阻抗為600Ω的輸電線路傳播，到達末端時發(fā)生全反射。試求反射波的幅值和波頭時間。17.電力系統(tǒng)中某設(shè)備需承受的雷電過電壓波形為10/350μs，幅值為1000kV。若采用一組Y/Δ接線的220kV避雷器進行保護，避雷器伏安特性在1.5p.u.時壓降為1000V。試定性分析該避雷器是否能夠有效保護該設(shè)備（不考慮衰減和波阻抗匹配影響，僅從電壓水平判斷）。五、論述題（10分。）18.論述電力系統(tǒng)絕緣配合的基本原則和主要內(nèi)容，并說明在實際工程中如何考慮氣象條件對絕緣配合的影響。試卷答案1.A2.C3.D4.B5.D6.電氣擊穿7.增大8.電場強度9.1.510.絕緣閃絡(luò)11.解析思路：影響空氣間隙擊穿電壓的主要因素包括：間隙距離、電極形狀與大小、大氣條件（氣壓、濕度、溫度）、電極表面狀態(tài)（清潔度、金屬光澤）、周圍介質(zhì)（如固體絕緣物）、過電壓波形與幅值等。其中，間隙距離和電極形狀是基本因素，大氣條件特別是氣壓和濕度影響顯著。12.解析思路：電暈放電是高壓電極周圍空氣發(fā)生局部電離的現(xiàn)象，通常發(fā)生在曲率半徑較小的電極表面。危害包括：產(chǎn)生臭氧和氮氧化物腐蝕設(shè)備；產(chǎn)生超聲波和無線電干擾；引起材料老化；消耗功率。13.解析思路：雷電過電壓由雷擊引起，電壓幅值極高（數(shù)百萬伏），波形為極短波頭（1.5-20μs）、長尾波（幾百微秒），持續(xù)時間短，頻率高。操作過電壓由系統(tǒng)內(nèi)部開關(guān)操作引起，電壓幅值相對較低（數(shù)倍額定電壓），波形為沖擊波（波頭幾十至幾百微秒，半峰值時間幾百微秒），持續(xù)時間較長，頻率較低。產(chǎn)生原因和特性有本質(zhì)區(qū)別。14.解析思路：電流互感器結(jié)構(gòu)特點：一次繞組匝數(shù)少（常為1匝或幾匝），串聯(lián)接入主電路；二次繞組匝數(shù)多，與測量儀表并聯(lián)。工作原理：利用一次側(cè)電流在鐵芯中產(chǎn)生的磁通，在二次側(cè)感應(yīng)出電流。關(guān)鍵事項：運行時二次側(cè)必須可靠接地；嚴禁二次側(cè)開路；額定工作電流應(yīng)在額定范圍內(nèi)。15.解析思路：計算題15。標準大氣下10mm間隙50%擊穿電壓可通過查閱資料或使用經(jīng)驗公式估算，例如在1atm下約為30-40kV。插入相對介電常數(shù)為2的平行平板后，間隙實際有效距離減半為5mm。根據(jù)介電擊穿電壓與距離近似成反比的關(guān)系，或使用修正的巴申定律，新?lián)舸╇妷杭s為未插入時的√2倍（約1.4倍），即約為40kV*1.4≈56kV?；蛑苯佑嬎悖涸妷篍0*d0=新電壓E'*d'，E'=E0*d0/d'=35kV*10mm/5mm=70kV。取近似值，答60-70kV。注意：巴申定律涉及氣壓、濕度等，簡化計算需謹慎。16.解析思路：計算題16。全反射時反射波幅值等于入射波幅值，即500kV。波頭時間通常保持不變，仍為1.5μs。答案：反射波幅值為500kV，波頭時間為1.5μs。17.解析思路：計算題17。分析避雷器保護能力需比較避雷器殘壓與設(shè)備承受電壓。設(shè)備承受電壓為1000kV。避雷器在1.5p.u.（假設(shè)基波額定電壓為Ue，則1.5p.u.對應(yīng)電壓為1.5*Ue）時的壓降為1000V，則避雷器在該電壓下的保護水平（殘壓）為1000V+1.5*Ue。要有效保護，需滿足殘壓≤設(shè)備承受電壓，即1000V+1.5*Ue≤1000kV。這顯然不成立（除非Ue極高），說明按此參數(shù)設(shè)置的避雷器電壓水平不夠，不能有效保護該設(shè)備。定性結(jié)論：該避雷器不能有效保護。18.解析思路：論述題18。絕緣配合原則：在給定氣象條件和運行經(jīng)驗下，確定設(shè)備的最小絕緣耐受電壓，使其在預(yù)期的運行年限內(nèi)，絕緣閃絡(luò)的概率低于規(guī)定的允許值，同時保證設(shè)備有足夠的運行可靠性。主要內(nèi)容：確定系統(tǒng)最高工作電壓和過電壓類別及幅值；確定設(shè)備在正常運行和各種過