高電壓技術(shù)第4章習(xí)題答案_第1頁
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文檔簡介

1、4-1測量絕緣電阻能發(fā)現(xiàn)哪些絕緣缺陷?試比較它與測量泄漏電流試驗項目的異同。答:測量絕緣電阻能有效地發(fā)現(xiàn)下列缺陷:總體絕緣質(zhì)量欠佳;絕緣受潮;兩極間有貫穿性的導(dǎo)電通道;絕緣表面情況不良。測量絕緣電阻和測量泄露電流試驗項目的相同點:兩者的原理和適用范圍是一樣的,不同的是測量泄漏電流可使用較高的電壓(10kV及以上),因此能比測量絕緣電阻更有效地發(fā)現(xiàn)一些尚未完全貫通的集中性缺陷。4-2絕緣干燥時和受潮后的吸收特性有什么不同?為什么測量吸收比能較好的判斷絕緣是否受潮?答:絕緣干燥時的吸收特性,而受潮后的吸收特性。如果測試品受潮,那么在測試時,吸收電流不僅在起始時就減少,同時衰減也非常快,吸收比的比值

2、會有明顯不同,所以通過測量吸收比可以判斷絕緣是否受潮。4-3簡述西林電橋的工作原理。為什么橋臂中的一個要采用標(biāo)準電容器?這試驗項目的測量準確度受到哪些因素的影響?答:西林電橋是利用電橋平衡的原理,當(dāng)流過電橋的電流相等時,電流檢流計指向零點,即沒有電流通過電流檢流計,此時電橋相對橋臂上的阻抗乘積值相等,通過改變R3和C4來確定電橋的平衡以最終計算出Cx和tan。采用標(biāo)準電容器是因為計算被試品的電容需要多個值來確定,如果定下橋臂的電容值,在計算出tan的情況下僅僅調(diào)節(jié)電阻值就可以最終確定被試品電容值的大小。這一試驗項目的測量準確度受到下列因素的影響:處于電磁場作用范圍的電磁干擾、溫度、試驗電壓、試

3、品電容量和試品表面泄露的影響。4-5什么是測量tan的正接線和反接線?它們各適用于什么場合?答:正接線是被試品CX的兩端均對地絕緣,連接電源的高壓端,而反接線是被試品接于電源的低壓端。反接線適用于被試品的一極固定接地時,而正接線適用于其它情況。7-1為什么需要用波動過程研究電力系統(tǒng)中過電壓?答:實際電力系統(tǒng)采用三相交流或雙極直流輸電,屬于多導(dǎo)線線路,而且沿線路的電場、磁場和損耗情況也不盡相同,因此所謂均勻無損單導(dǎo)線線路實際上是不存在的。但為了揭示線路波過程的物理本質(zhì)和基本規(guī)律,可暫時忽略線路的電阻和電導(dǎo)損耗,假定沿線線路參數(shù)處處相同,故首先研究均勻無損單導(dǎo)線中的波過程。7-2 試分析波阻抗的物

4、理意義及其與電阻之不同點?答:分布參數(shù)線路的波阻抗與集中參數(shù)電路的電阻雖然有相同的量綱,但物理意義上有著本質(zhì)的不同:(1)波阻抗表示向同一方向傳播的電壓波和電流波之間比值的大??;電磁被通過波阻抗為Z的無損線路時,其能量以電磁能的形式儲存于周圍介質(zhì)中而不像通過電阻那樣被消耗掉。(2)為了區(qū)別不同方向的行波,Z的前面應(yīng)有正負號。(3)如果導(dǎo)線上有前行波,又有反行波,兩波相遇時,總電壓和總電流的比值不再等于波阻抗,即(4)波阻抗的數(shù)值Z只與導(dǎo)線單位長度的電感L0和電容C0有關(guān),與線路長度無關(guān)。7-3試分析直流電勢E合閘于有限長導(dǎo)線(長度為l,波阻為Z)的情況,末端對地接有電阻R(如圖7-24所示)。

5、假設(shè)直流電源內(nèi)阻為零。解:(1)當(dāng)R=Z時,沒有反射電壓波和反射電流波,即。則末端與線路中間的電壓相同,波形如下。圖(1) 末端接集中負載R=Z時的電壓波形(2)當(dāng)時,根據(jù)折射和反射系數(shù)計算公式(7-17),即末端電壓U2=u2f=2E,反射電壓u1b=E,線路中間的電壓,波形如下。圖(2) 末端開路時的電壓波形(3)當(dāng)R=0時,根據(jù)折射和反射系數(shù)計算公式(7-17),即線路末端電壓U2=u2f=0,反射電壓u1b=-E,線路中間的電壓。反射電流i1b=。在反射波到達范圍內(nèi),導(dǎo)線上各點電流為,末端的電流。圖(31) 末端接地時末端的電流波形圖(32) 末端接地時線路中間的電壓波形7-4母線上接

6、有波阻抗分別為Z1、Z2、Z3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。解:當(dāng)無窮長直角波沿線路Z1達到母線后,在線路Z1上除、外又會產(chǎn)生新的行波、,因此線路上總的電壓和電流為設(shè)線路Z2為無限長,或在線路Z2上未產(chǎn)生反射波前,線路Z2上只有前行波沒有反行波,則線路Z2上的電壓和電流為同理,線路Z3上的電壓和電流為然而母線上只能有一個電壓電流,因此其左右兩邊的電壓電流相等,即,因此有將,代入上式得,線路Z3出現(xiàn)的折射波線路Z1出現(xiàn)的反射波7-6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?答:波的衰減和變形受

7、到以下因素的影響:(1)線路電阻和絕緣電導(dǎo)的影響實際輸電線路并不滿足無變形條件(式7-28),因此波在傳播過程中不僅會衰減,同時還會變形。此外由于集膚效應(yīng),導(dǎo)線電阻隨著頻率的增加而增加。任意波形的電磁波可以分解成為不同頻率的分量,因為各種頻率下的電阻不同,波的衰減程度不同,所以也會引起波傳播過程中的變形。(2)沖擊電暈的影響由于電暈要消耗能量,消耗能量的大小又與電壓的瞬時值有關(guān),故將使行波發(fā)生衰減的同時伴隨有波形的畸變。沖擊電暈對雷電波波形影響的原因:雷電沖擊波的幅值很高,在導(dǎo)線上將產(chǎn)生強烈的沖擊電暈。研究表明,形成沖擊電暈所需的時間非常短,大約在正沖擊時只需0.05,在負沖擊時只需0.01;

8、而且與電壓陡度的關(guān)系非常小。由此可以認為,在不是非常陡峭的波頭范圍內(nèi),沖擊電暈的發(fā)展主要只與電壓的瞬時值有關(guān)。但是不同的極性對沖擊電暈的發(fā)展有顯著的影響。當(dāng)產(chǎn)生正極性沖擊電暈時,電子在電場作用下迅速移向?qū)Ь€,正空間電荷加強距離導(dǎo)線較遠處的電場強度,有利于電暈的進一步發(fā)展;電暈外觀是從導(dǎo)線向外引出數(shù)量較多較長的細絲。當(dāng)產(chǎn)生負極性電暈時,正空間電荷的移動不大,它的存在減弱了距導(dǎo)線較遠處的電場強度使電暈不易發(fā)展;電暈外觀上是較為完整的光圈。由于負極性電暈發(fā)展較弱,而雷電大部分是負極性的,所以在過電壓計算中常以負極性電暈作為計算的依據(jù)。7-7當(dāng)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,

9、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。答:出現(xiàn)振蕩的根本原因:由于變壓器的穩(wěn)態(tài)電位分布與起始電位分布不同,因此從起始分布到穩(wěn)態(tài)分布,其間必有一個過渡過程。而且由于繞組電感和電容之間的能量轉(zhuǎn)換,使過渡過程具有振蕩性質(zhì)。沖擊電壓波形對振蕩的影響:變壓器繞組的振蕩過程,與作用在繞組上的沖擊電壓波形有關(guān)。波頭陡度愈大,振蕩愈劇烈;陡度愈小,由于電感分流的影響,起始分布與穩(wěn)態(tài)分布愈接近,振蕩就會愈緩和,因而繞組各點的對地電位和電位梯度的最大值也將降低。此外波尾也有影響,在短波作用下,振蕩過程尚未充分激發(fā)起來時,外加電壓已經(jīng)大大衰減,故使繞組各點的對地電位和電位梯度也較低。7-8說

10、明為什么需要限制旋轉(zhuǎn)電機的侵入波陡度。答:在直接與電網(wǎng)架空線連接方式下,雷電產(chǎn)生的沖擊電壓直接從線路傳到電機,對電機的危害性很大,需采取限制侵入波陡度的保護措施,使得侵入電機的沖擊電壓的波頭較平緩,匝間電容的作用也就相應(yīng)減弱。8-3雷電過電壓是如何形成的?答:雷電過電壓的形成包括以下幾種情況。(1)直擊雷過電壓a.雷直擊于地面上接地良好的物體(圖8-3)時,流過雷擊點A的電流即為雷電流i。采用電流源彼德遜等值電路,則雷電流沿雷道波阻抗下來的雷電入射波的幅值I0=I/2,A點的電壓幅值。b.雷直擊于輸電線路的導(dǎo)線(圖8-4)時,電流波向線路的兩側(cè)流動,如果電流電壓均以幅值表示,則導(dǎo)線被擊點A的過

11、電壓幅值為(2)感應(yīng)雷過電壓雷云對地放電過程中,放電通道周圍空間電磁場急劇變化,會在附近線路的導(dǎo)線上產(chǎn)生過電壓(圖8-5)。在雷云放電的先導(dǎo)階段,先導(dǎo)通道中充滿了電荷,如圖8-5(a)所示,這些電荷對導(dǎo)線產(chǎn)生靜電感應(yīng),在負先導(dǎo)附近的導(dǎo)線上積累了異號的正束縛電荷,而導(dǎo)線上的負電荷則被排斥到導(dǎo)線的遠端。因為先導(dǎo)放電的速度很慢,所以導(dǎo)線上電荷的運動也很慢,由此引起的導(dǎo)線中的電流很小,同時由于導(dǎo)線對地泄漏電導(dǎo)的存在,導(dǎo)線電位將與遠離雷云處的導(dǎo)線電位相同。當(dāng)先導(dǎo)到達附近地面時,主放電開始,先導(dǎo)通道中的電荷被中和,與之相應(yīng)的導(dǎo)線上的束縛電荷得到解放,以波的形式向?qū)Ь€兩側(cè)運動,如圖8-5(b)所示。電荷流動

12、形成的電流乘以導(dǎo)線的波阻抗即為兩側(cè)流動的靜電感應(yīng)過電壓波。8-5設(shè)某變電所的四支等高避雷針,高度為25m,布置在邊長為42m的正方形的四個頂點上,試繪出高度為11m的被保護設(shè)備,試求被保護物高度的最小保護寬度。解:略8-9試述金屬氧化鋅避雷器的特性和各項參數(shù)的意義。答:金屬氧化物避雷器電氣特性的基本技術(shù)指標(biāo):(1) 額定電壓避雷器兩端允許施加的最大工頻電壓有效值,與熱負載有關(guān),是決定避雷器各種特性的基準參數(shù)。(2) 最大持續(xù)運行電壓允許持續(xù)加在避雷器兩端的最大工頻電壓有效值,決定了避雷器長期工作的老化性能。(3) 參考電壓避雷器通過lmA工頻電流阻性分量峰值或者lmA直流電流時,其兩端之間的工

13、頻電壓峰值或直流電壓,通常用U1mA表示。從該電壓開始,電流將隨電壓的升高而迅速增大,并起限制過電壓作用。因此又稱起始動作電壓,也稱轉(zhuǎn)折電壓或拐點電壓(4) 殘壓放電電流通過避雷器時兩端出現(xiàn)的電壓峰值。包括三種放電電流波形下的殘壓,避雷器的保護水平是三者殘壓的組合。(5)通流容量表示閥片耐受通過電流的能力。(6)壓比MOA通過波形為820的標(biāo)稱沖擊放電電流時的殘壓與其參考電壓之比。壓比越小,表示非線性越好,通過沖擊放電電流時的殘壓越低,避雷器的保護性能越好。(7)荷電率MOA的最大持續(xù)運行電壓峰值與直流參考電壓的比值。荷電率愈高,說明避雷器穩(wěn)定性能愈好,耐老化,能在靠近“轉(zhuǎn)折點”長期工作。(8

14、)保護比標(biāo)稱放電電流下的殘壓與最大持續(xù)運行電壓峰值的比值或壓比與荷電率之比。保護比越小,MOA的保護性能越好。8-21什么是接地?接地有哪些類型?各有何用途?答:接地指將電力系統(tǒng)中電氣裝置和設(shè)施的某些導(dǎo)電部分,經(jīng)接地線連接至接地極。埋入地中并直接與大地接觸的金屬導(dǎo)體稱為接地極,電氣裝置、設(shè)施的接地端子與接地極連接用的金屬導(dǎo)電部分稱為接地線。接地按用途可分為:(1)工作接地為運行需要所設(shè)的接地,如中性點直接接地、中性點經(jīng)消弧線圈、電阻接地;(2)保護接地電氣裝置的金屬外殼、配電裝置的構(gòu)架和線路桿塔等,由于絕緣損壞有可能帶電,為防止其危及人身和設(shè)備的安全而設(shè)的接地;(3)防雷接地為雷電保護裝置(避雷針、避雷線和避雷器等)向大地泄放雷

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