2025年電氣工程考研高電壓技術(shù)經(jīng)典錯(cuò)題錦集（附答案）考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、單項(xiàng)選擇題（請(qǐng)將正確選項(xiàng)的代表字母填寫在題后的括號(hào)內(nèi)。每小題2分，共20分。）1.在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，空氣間隙的擊穿電壓（工頻放電電壓）主要取決于（）。A.絕緣子表面狀況B.間隙距離C.環(huán)境相對(duì)濕度D.極間電壓上升速度2.對(duì)于長(zhǎng)空氣間隙，提高其擊穿電壓的主要有效措施是（）。A.增加間隙距離B.降低環(huán)境濕度C.使用高介電常數(shù)的氣體D.減小電極曲率半徑3.在高電壓技術(shù)中，描述電場(chǎng)分布的主要依據(jù)是（）。A.介質(zhì)損耗角正切B.擊穿強(qiáng)度C.電位分布D.電流密度4.影響輸電線路雷電過電壓幅值的主要因素是（）。A.線路電壓等級(jí)B.雷電活動(dòng)強(qiáng)度C.線路接地電阻D.避雷線的分流作用5.氧化鋅避雷器（MOA）與傳統(tǒng)的閥式避雷器相比，其主要優(yōu)點(diǎn)之一是（）。A.通流容量大B.殘壓較低C.對(duì)系統(tǒng)諧波影響小D.安裝方便6.在輸電線路防雷設(shè)計(jì)中，桿塔的分流作用是指（）。A.減小流經(jīng)避雷線的雷電流B.降低桿塔基座的雷擊風(fēng)險(xiǎn)C.減小雷擊后沿桿塔傳播的過電壓D.增強(qiáng)避雷線的耐雷水平7.電力系統(tǒng)中，由開關(guān)操作引起的過電壓通常屬于（）。A.雷電過電壓B.內(nèi)部過電壓C.外部過電壓D.諧振過電壓8.下列哪一項(xiàng)不是影響絕緣子串電壓分布的主要因素？（）A.絕緣子片數(shù)B.絕緣子型號(hào)C.線路運(yùn)行電壓D.極不均勻電場(chǎng)9.在交流電路中，衡量電介質(zhì)損耗特性的參數(shù)是（）。A.介電常數(shù)B.介質(zhì)損耗角正切（tanδ）C.擊穿場(chǎng)強(qiáng)D.體積電阻率10.長(zhǎng)輸電線路在雷擊時(shí)產(chǎn)生波過程的主要現(xiàn)象包括（）。A.電壓和電流的振蕩B.波的反射、折射和衰減C.介質(zhì)損耗增大D.電暈放電增強(qiáng)二、填空題（請(qǐng)將正確答案填寫在橫線上。每空2分，共20分。）1.工頻放電電壓通常高于沖擊放電電壓，其主要原因是____________。2.在同種均勻介質(zhì)中，電場(chǎng)強(qiáng)度與電位梯度在數(shù)值上總是____________。3.雷電過電壓的主要特點(diǎn)是波頭陡、幅值高、持續(xù)時(shí)間短，通常為____________秒量級(jí)。4.為了限制線路上的雷電過電壓，通常采用____________和避雷線相結(jié)合的保護(hù)方式。5.氧化鋅避雷器具有非線性伏安特性，其正常工作狀態(tài)下呈現(xiàn)____________狀態(tài)。6.絕緣配合的目的是在系統(tǒng)過電壓作用下，確保設(shè)備____________而不發(fā)生絕緣閃絡(luò)或擊穿。7.輸電線路的波過程分析中，線路的波阻抗（Z0）和傳播速度（v）是由線路的____________和____________決定的。8.提高線路絕緣水平的措施包括____________、采用合成絕緣子等。9.在交流電壓作用下，電介質(zhì)除了極化現(xiàn)象外，還會(huì)產(chǎn)生____________現(xiàn)象，導(dǎo)致能量損耗。10.____________是指雷電流流入大地時(shí)，在接地裝置電位升高，導(dǎo)致附近線路或設(shè)備反擊放電的現(xiàn)象。三、簡(jiǎn)答題（請(qǐng)簡(jiǎn)明扼要地回答下列問題。每小題5分，共20分。）1.簡(jiǎn)述影響空氣間隙擊穿電壓的主要因素。2.簡(jiǎn)述避雷器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。3.簡(jiǎn)述輸電線路防雷保護(hù)的原理，并說明保護(hù)距離的概念。4.簡(jiǎn)述什么是內(nèi)部過電壓，并列舉兩種常見的內(nèi)部過電壓類型。四、計(jì)算題（請(qǐng)列出詳細(xì)的計(jì)算步驟和公式。每小題10分，共20分。）1.某輸電線路采用空氣絕緣，線間距離為4m，大氣壓強(qiáng)為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，相對(duì)濕度為60%。已知該空氣間隙的沖擊擊穿電壓（50%概率）為800kV（有效值）。請(qǐng)估算其工頻放電電壓的大致數(shù)值。（提示：可參考1.0倍沖擊放電電壓近似等于0.8倍工頻放電電壓的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系）2.某無間隙氧化鋅避雷器（MOA）的標(biāo)稱電壓為110kV，持續(xù)運(yùn)行電壓有效值（Um）為100kV，壓敏電壓（V1mA）為300kV，沖擊電流（10/350μs）下的殘壓（Up）為350kV。請(qǐng)計(jì)算該避雷器的保護(hù)水平（以沖擊電流下的殘壓與持續(xù)運(yùn)行電壓之比表示）。五、論述題（請(qǐng)圍繞題目要求，結(jié)合所學(xué)知識(shí)進(jìn)行較為詳細(xì)的論述。共20分。）結(jié)合實(shí)際工程應(yīng)用，論述提高電力系統(tǒng)絕緣配合水平的意義和主要措施。試卷答案一、單項(xiàng)選擇題1.B解析：工頻放電電壓主要受極間距離影響，距離增大，放電電壓顯著升高。2.D解析：減小電極曲率半徑可以增加局部電場(chǎng)強(qiáng)度，提高起始放電電壓，從而提高間隙整體擊穿電壓。3.C解析：電場(chǎng)分布決定著電位分布，電位分布是分析和計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度、電位移等物理量的基礎(chǔ)。4.B解析：雷電過電壓幅值主要取決于落雷點(diǎn)的雷電活動(dòng)強(qiáng)度（雷電流幅值）。5.C解析：MOA對(duì)系統(tǒng)諧波電流的抑制能力強(qiáng)，減少諧波對(duì)系統(tǒng)的影響，這是其相比傳統(tǒng)避雷器的重要優(yōu)勢(shì)之一。6.A解析：桿塔分流作用是指雷擊避雷線時(shí)，雷電流的一部分通過避雷線流入桿塔并泄放入大地，從而減小流經(jīng)被保護(hù)對(duì)象的雷電流。7.B解析：由開關(guān)操作（如切斷空載線路、合閘于故障線路等）引起的過電壓屬于系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的過電壓。8.D解析：絕緣子串電壓分布主要受絕緣子片數(shù)、型號(hào)（介電特性、泄漏電阻）、運(yùn)行電壓、線路參數(shù)及接線方式等因素影響?！皹O不均勻電場(chǎng)”是電場(chǎng)分布的一種類型，不是影響因素。9.B解析：介質(zhì)損耗角正切（tanδ）是衡量電介質(zhì)在交流電場(chǎng)中能量損耗大小的物理量，反映了絕緣油的劣化程度等。10.B解析：雷擊線路時(shí)，由于線路的分布參數(shù)特性，雷電波會(huì)在線路上傳播，并在不同邊界條件（如線路終端接負(fù)載、分支點(diǎn)等）發(fā)生反射、折射和衰減現(xiàn)象。二、填空題1.間隙不均勻性解析：工頻電壓作用下，間隙中場(chǎng)強(qiáng)分布不均勻，存在最大場(chǎng)強(qiáng)點(diǎn)，該點(diǎn)首先達(dá)到擊穿場(chǎng)強(qiáng)；而沖擊電壓波頭陡峭，電荷來不及重新分布，整個(gè)間隙場(chǎng)強(qiáng)趨于均勻，需更高電壓才能擊穿。2.相等解析：根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度E和電位梯度φ的定義關(guān)系E=-dφ/dr，在均勻介質(zhì)中，介電常數(shù)ε和極化率X不為零，則E=φ/ε，數(shù)值上E與φ的負(fù)梯度（或正導(dǎo)數(shù)）相等。3.數(shù)十微解析：典型的雷電過電壓持續(xù)時(shí)間很短，通常在幾十微秒（μs）量級(jí)。4.避雷針（或避雷線）解析：?jiǎn)胃芾揍樦荒鼙Ｗo(hù)其下方一定范圍內(nèi)的物體，結(jié)合避雷線可以擴(kuò)大保護(hù)范圍，共同起到引雷和分流的作用。5.低阻解析：氧化鋅避雷器正常時(shí)流過很小的泄漏電流，呈現(xiàn)很低的動(dòng)態(tài)電阻。6.安全解析：絕緣配合的根本目標(biāo)是確保設(shè)備在預(yù)期的運(yùn)行電壓和過電壓作用下保持安全運(yùn)行，避免發(fā)生絕緣事故。7.導(dǎo)線截面積；絕緣子幾何尺寸解析：線路的波阻抗是一個(gè)綜合反映其集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)等因素的參數(shù)，由導(dǎo)線的幾何形狀（半徑、截面積）、材料（電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率）以及絕緣子（影響分布電容）的幾何尺寸決定。傳播速度主要取決于線路周圍的介質(zhì)（主要是空氣）的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率。8.增加絕緣子串片數(shù)解析：提高線路絕緣水平最直接的方法是增加絕緣子串的片數(shù)，從而增大線路對(duì)地或不同相之間的爬電距離和電氣距離。9.泄漏解析：在交流電壓作用下，除了電介質(zhì)極化導(dǎo)致能量損耗外，還會(huì)發(fā)生介質(zhì)內(nèi)部和表面的電荷泄漏，形成有功電流，導(dǎo)致能量損耗。10.反擊解析：當(dāng)雷擊地面時(shí)，若雷電流通過接地裝置流入大地造成的電位升高超過附近線路或設(shè)備的絕緣強(qiáng)度，則可能引發(fā)反擊放電，造成絕緣損壞。三、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述影響空氣間隙擊穿電壓的主要因素。答：影響空氣間隙擊穿電壓的主要因素包括：極間距離、電極形狀與大?。ㄇ拾霃剑⒋髿鈼l件（氣壓、濕度、溫度）、電極材料及其清潔度、電壓種類與波形（工頻、沖擊波頭時(shí)間）、周圍環(huán)境（電磁場(chǎng)、空間電荷等）。2.簡(jiǎn)述避雷器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。答：避雷器主要由核心元件（閥片）、滅弧裝置（如滅弧罩）和外部串聯(lián)電器（如間隙或熔斷器）組成。其工作原理是利用閥片的非線性伏安特性。正常時(shí)，閥片呈現(xiàn)高阻態(tài)，限制通過泄漏電流；當(dāng)出現(xiàn)過電壓時(shí)，閥片電阻急劇減小，允許大雷電流或過電壓能量迅速泄放入大地，從而限制作用在被保護(hù)設(shè)備上的過電壓幅值和持續(xù)時(shí)間；過電壓消失后，閥片恢復(fù)高阻態(tài)。滅弧裝置用于隔離故障電流，防止避雷器持續(xù)發(fā)熱損壞。3.簡(jiǎn)述輸電線路防雷保護(hù)的原理，并說明保護(hù)距離的概念。答：輸電線路防雷保護(hù)的原理主要是利用避雷線（架空地線）的分流作用和屏蔽作用來減少雷電直接擊中線路的概率，并吸收部分雷電流，降低線路上的感應(yīng)過電壓。保護(hù)距離是指雷擊避雷線時(shí)，雷電流通過避雷線流入大地，在避雷線與被保護(hù)導(dǎo)線之間產(chǎn)生的電位差達(dá)到被保護(hù)線路絕緣子閃絡(luò)電壓時(shí)，雷擊點(diǎn)與被保護(hù)線路之間的水平距離。合理確定保護(hù)距離，可以有效地將雷電過電壓限制在絕緣子閃絡(luò)電壓以下，實(shí)現(xiàn)線路的防雷保護(hù)。4.簡(jiǎn)述什么是內(nèi)部過電壓，并列舉兩種常見的內(nèi)部過電壓類型。答：內(nèi)部過電壓是指由電力系統(tǒng)內(nèi)部電磁過程引起的、幅值高、持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的過電壓。它與雷電或外部電氣操作引起的過電壓（外部過電壓）相對(duì)。常見的內(nèi)部過電壓類型有：操作過電壓（由系統(tǒng)操作引起，如切、合空載線路/變壓器、系統(tǒng)故障切換等）和工頻過電壓（由系統(tǒng)發(fā)生單相接地等故障引起）。四、計(jì)算題1.某輸電線路采用空氣絕緣，線間距離為4m，大氣壓強(qiáng)為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，相對(duì)濕度為60%。已知該空氣間隙的沖擊擊穿電壓（50%概率）為800kV（有效值）。請(qǐng)估算其工頻放電電壓的大致數(shù)值。（提示：可參考1.0倍沖擊放電電壓近似等于0.8倍工頻放電電壓的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系）解：根據(jù)提示的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，1.0倍沖擊放電電壓（U沖擊）約等于0.8倍工頻放電電壓（U工頻）。即U工頻≈U沖擊/0.8=800kV/0.8=1000kV。所以，估算的工頻放電電壓大致數(shù)值為1000kV。2.某無間隙氧化鋅避雷器（MOA）的標(biāo)稱電壓為110kV，持續(xù)運(yùn)行電壓有效值（Um）為100kV，壓敏電壓（V1mA）為300kV，沖擊電流（10/350μs）下的殘壓（Up）為350kV。請(qǐng)計(jì)算該避雷器的保護(hù)水平（以沖擊電流下的殘壓與持續(xù)運(yùn)行電壓之比表示）。解：保護(hù)水平通常用標(biāo)稱放電電流下的殘壓（或沖擊電流下的殘壓）與持續(xù)運(yùn)行電壓的比值來表示。這里要求的是沖擊電流下的殘壓與持續(xù)運(yùn)行電壓之比。保護(hù)水平=沖擊電流下的殘壓(Up)/持續(xù)運(yùn)行電壓有效值(Um)保護(hù)水平=350kV/100kV=3.5所以，該避雷器的保護(hù)水平為3.5。五、論述題結(jié)合實(shí)際工程應(yīng)用，論述提高電力系統(tǒng)絕緣配合水平的意義和主要措施。答：提高電力系統(tǒng)絕緣配合水平具有極其重要的意義。意義：1.保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行：合理的絕緣配合能夠確保設(shè)備在正常工作電壓和預(yù)期的內(nèi)外過電壓作用下不發(fā)生絕緣閃絡(luò)或擊穿，從而避免因絕緣故障導(dǎo)致的停電事故，保障電力系統(tǒng)的安全、可靠、連續(xù)運(yùn)行。2.提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性：減少絕緣故障能顯著降低線路和設(shè)備的損壞率，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，提高整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性和可用率。3.優(yōu)化系統(tǒng)投資和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性：通過科學(xué)的絕緣配合，可以在確保安全的前提下，選擇經(jīng)濟(jì)合理的絕緣結(jié)構(gòu)和水平，避免過度配置導(dǎo)致的投資浪費(fèi)，或在滿足安全要求下盡可能降低絕緣水平以節(jié)約成本。4.適應(yīng)電網(wǎng)發(fā)展和擴(kuò)展：隨著電網(wǎng)電壓等級(jí)的不斷提高和規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對(duì)絕緣配合提出更高的要求。提高絕緣配合水平是電網(wǎng)安全發(fā)展的基礎(chǔ)。5.降低故障影響范圍：良好的絕緣配合能限制故障點(diǎn)的發(fā)生，或使故障影響控制在較小范圍內(nèi)，減少對(duì)電網(wǎng)其他部分的影響。主要措施：1.合理確定絕緣水平：根據(jù)系統(tǒng)電壓等級(jí)、運(yùn)行方式、過電壓特性（雷電過電壓、內(nèi)部過電壓類型和幅值）、設(shè)備類型和重要性等因素，通過絕緣閃絡(luò)概率計(jì)算和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，確定設(shè)備（線路、變壓器、開關(guān)等）的最小電氣距離（爬電距離、空氣距離）。2.采用新型絕緣材料和結(jié)構(gòu)：使用高爬電比、耐老化、憎水性好的絕緣材料（如復(fù)合絕緣子代替瓷/玻璃絕緣子），優(yōu)化絕緣子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（如采用增爬裙、優(yōu)化傘裙形狀等），以在相同電壓下獲得更高的絕緣性能或縮小設(shè)備尺寸。3.加強(qiáng)過電壓防護(hù)和限制：合理配置和優(yōu)化避雷器（包括傳統(tǒng)閥式避雷器和MOA）的參數(shù)和布置，有效限制雷電和操作過電壓的幅值和持續(xù)時(shí)間，降低對(duì)絕緣的要求。4.