1、1 氣體的絕緣特性與介質的電氣強度1-1氣體放電過程中產生帶電質點最重要的方式是什么，為什么？答: 碰撞電離是氣體放電過程中產生帶電質點最重要的方式。這是因為電子體積小，其自由行程(兩次碰撞間質點經過的距離)比離子大得多，所以在電場中獲得的動能比離子大得多。其次由于電子的質量遠小于原子或分子，因此當電子的動能不足以使中性質點電離時，電子會遭到彈射而幾乎不損失其動能；而離子因其質量與被碰撞的中性質點相近，每次碰撞都會使其速度減小，影響其動能的積累。1-2簡要論述湯遜放電理論。答: 設外界光電離因素在陰極表面產生了一個自由電子，此電子到達陽極表面時由于過程，電子總數增至個。假設每次電離撞出一個正離

2、子，故電極空間共有（1）個正離子。這些正離子在電場作用下向陰極運動，并撞擊陰極按照系數的定義，此（1）個正離子在到達陰極表面時可撞出（1）個新電子，則(-1)個正離子撞擊陰極表面時，至少能從陰極表面釋放出一個有效電子，以彌補原來那個產生電子崩并進入陽極的電子，則放電達到自持放電。即湯遜理論的自持放電條件可表達為r(-1)=1或1。1-3為什么棒板間隙中棒為正極性時電暈起始電壓比負極性時略高？答:（1）當棒具有正極性時，間隙中出現的電子向棒運動，進入強電場區，開始引起電離現象而形成電子崩。隨著電壓的逐漸上升，到放電達到自持、爆發電暈之前，在間隙中形成相當多的電子崩。當電子崩達到棒極后，其中的電子

3、就進入棒極，而正離子仍留在空間，相對來說緩慢地向板極移動。于是在棒極附近，積聚起正空間電荷，從而減少了緊貼棒極附近的電場，而略為加強了外部空間的電場。這樣，棒極附近的電場被削弱，難以造成流柱，這就使得自持放電也即電暈放電難以形成。（2）當棒具有負極性時，陰極表面形成的電子立即進入強電場區，造成電子崩。當電子崩中的電子離開強電場區后，電子就不再能引起電離，而以越來越慢的速度向陽極運動。一部份電子直接消失于陽極，其余的可為氧原子所吸附形成負離子。電子崩中的正離子逐漸向棒極運動而消失于棒極，但由于其運動速度較慢，所以在棒極附近總是存在著正空間電荷。結果在棒極附近出現了比較集中的正空間電荷，而在其后則

4、是非常分散的負空間電荷。負空間電荷由于濃度小，對外電場的影響不大，而正空間電荷將使電場畸變。棒極附近的電場得到增強，因而自持放電條件易于得到滿足、易于轉入流柱而形成電暈放電。1-4雷電沖擊電壓的標準波形的波前和波長時間是如何確定的？答：圖1-13表示雷電沖擊電壓的標準波形和確定其波前和波長時間的方法(波長指沖擊波衰減至半峰值的時間)。圖中O為原點，P點為波峰。國際上都用圖示的方法求得名義零點。圖中虛線所示，連接P點與0.3倍峰值點作虛線交橫軸于點，這樣波前時間、和波長都從算起。目前國際上大多數國家對于標準雷電波的波形規定是：， 圖1-13 標準雷電沖擊電壓波形波前時間 半峰值時間 沖擊電壓峰值

5、1-5操作沖擊放電電壓的特點是什么？答：操作沖擊放電電壓的特點：（1）U形曲線，其擊穿電壓與波前時間有關而與波尾時間無關；（2）極性效應，正極性操作沖擊的50擊穿電壓都比負極性的低；（3）飽和現象；（4）分散性大；（5）鄰近效應，接地物體靠近放電間隙會顯著降低正極性擊穿電壓。1-6影響套管沿面閃絡電壓的主要因素有哪些？答：影響套管沿面閃絡電壓的主要因素有（1）電場分布情況和作用電壓波形的影響（2）電介質材料的影響3）氣體條件的影響（4）雨水的影響1-7具有強垂直分量時的沿面放電和具有弱垂直分量時的沿面放電，哪個對絕緣的危害比較大，為什么？答：具有強垂直分量時的沿面放電對絕緣的危害比較大。電場具

6、有弱垂直分量的情況下，電極形狀和布置已使電場很不均勻，因而介質表面積聚電荷使電壓重新分布所造成的電場畸變，不會顯著降低沿面放電電壓。另外這種情況下電場垂直分量較小沿表面也沒有較大的電容電流流過，放電過程中不會出現熱電離現象，故沒有明顯的滑閃放電，因而垂直于放電發展方向的介質厚度對放電電壓實際上沒有影響。其沿面閃絡電壓與空氣擊穿電壓的差別相比強垂直分量時要小得多。第二章 液體的絕緣特性與介質的電氣強2-2如何用電介質極化的微觀參數去表征宏觀現象？答：克勞休斯方程表明，要由電介質的微觀參數（N、a）求得宏觀參數介電常數，必須先求得電介質的有效電場。（）對于非極性和弱極性液體介質，有效電場強度式中，

7、為極化強度（）。上式稱為莫索締（Mosotti）有效電場強度，將其代入克勞休斯方程式(2-11)，得到非極性與弱極性液體介質的極化方程為（）對于極性液體介質，由于極性液體分子具有固有偶極矩，它們之間的距離近，相互作用強，造成強的附加電場，洛倫茲球內分子作用的電場0，莫索締有效電場不適用。2-3非極性和極性液體電介質中主要極化形式有什么區別？答：非極性液體和弱極性液體電介質極化中起主要作用的是電子位移極化，偶極子極化對極化的貢獻甚微；極性液體介質包括中極性和強極性液體介質，這類介質在電場作用下，除了電子位移極化外，還有偶極子極化，對于強極性液體介質，偶極子的轉向極化往往起主要作用。2-5液體電介

8、質的電導是如何形成的？電場強度對其有何影響？答：液體電介質電導的形成：（）離子電導分為本征離子電導和雜質離子電導。設離子為正離子，它們處于圖中A、B、C等勢能最低的位置上作振動，其振動頻率為，當離子的熱振動能超過鄰近分子對它的束縛勢壘時，離子即能離開其穩定位置而遷移。（）電泳電導在工程中，為了改善液體介質的某些理化性能，往往在液體介質中加入一定量的樹脂，這些樹脂在液體介質中部分呈溶解狀態，部分可能呈膠粒狀懸浮在液體介質中，形成膠體溶液，此外，水分進入某些液體介質也可能造成乳化狀態的膠體溶液。這些膠粒均帶有一定的電荷，當膠粒的介電常數大于液體的介電常數時，膠粒帶正電；反之，膠粒帶負電。膠粒相對于

9、液體的電位一般是恒定的，在電場作用下定向的遷移構成“電泳電導”。電場強度的影響（）弱電場區：在通常條件下，當外加電場強度遠小于擊穿場強時，液體介質的離子電導率是與電場強度無關的常數，其導電規律遵從歐姆定律。（）強電場區：在E107V/m的強電場區，電流隨電場強度呈指數關系增長，除極純凈的液體介質外，一般不存在明顯的飽和電流區。液體電介質在強電場下的電導具有電子碰撞電離的特點。2-6目前液體電介質的擊穿理論主要有哪些？答：液體介質的擊穿理論主要有三類：（）高度純凈去氣液體電介質的電擊穿理論（）含氣純凈液體電介質的氣泡擊穿理論（）工程純液體電介質的雜質擊穿理論2-7液體電介質中氣體對其電擊穿有何影

10、響？答：氣泡擊穿觀點認為，不論由于何種原因使液體中存在氣泡時，由于交變電壓下兩串聯介質中電場強度與介質介電常數成反比，氣泡中的電場強度比液體介質高，而氣體的擊穿場強又比液體介質低得多，所以總是氣泡先發生電離，這又使氣泡溫度升高，體積膨脹，電離將進一步發展；而氣泡電離產生的高能電子又碰撞液體分子，使液體分子電離生成更多的氣體，擴大氣體通道，當氣泡在兩極間形成“氣橋”時，液體介質就能在此通道中發生擊穿。熱化氣擊穿觀點認為，當液體中平均場強達到107108V/m時，陰極表面微尖端處的場強就可能達到108V/m以上。由于場致發射，大量電子由陰極表面的微尖端注入到液體中，估計電流密度可達105A/m2以

11、上。按這樣的電流密度來估算發熱，單位體積、單位時間中的發熱量約為1013J/（s·），這些熱量用來加熱附近的液體，足以使液體氣化。當液體得到的能量等于電極附近液體氣化所需的熱量時，便產生氣泡，液體擊穿。電離化氣擊穿觀點認為，當液體介質中電場很強時，高能電子出現，使液體分子CH鍵（CC鍵）斷裂，液體放氣。2-8水分、固體雜質對液體電介質的絕緣性能有何影響？答：（）水分的影響當水分在液體中呈懸浮狀態存在時，由于表面張力的作用，水分呈圓球狀（即膠粒），均勻懸浮在液體中，一般水球的直徑約為10-210-4cm。在外電場作用下，由于水的介電常數很大，水球容易極化而沿電場方向伸長成為橢圓球，如果

12、定向排列的橢圓水球貫穿于電極間形成連續水橋，則液體介質在較低的電壓下發生擊穿。（）固體雜質的影響一般固體懸浮粒子的介電常數比液體的大，在電場力作用下，這些粒子向電場強度最大的區域運動，在電極表面電場集中處逐漸積聚起來，使液體介質擊穿場強降低。2-9如何提高液體電介質的擊穿電壓？答：工程應用上經常對液體介質進行過濾、吸附等處理，除去粗大的雜質粒子，以提高液體介質的擊穿電壓。第三章 固體的絕緣特性與介質的電氣強度3-1什么叫電介質的極化？極化強度是怎么定義的？答：電介質的極化是電介質在電場作用下，其束縛電荷相應于電場方向產生彈性位移現象和偶極子的取向現象。電介質的極化強度可用介電常數的大小來表示，

13、它與該介質分子的極性強弱有關，還受到溫度、外加電場頻率等因素的影響。3-2固體無機電介質中，無機晶體、無機玻璃和陶瓷介質的損耗主要由哪些損耗組成？答：（）無機晶體介質只有位移極化，其介質損耗主要來源于電導；（）無機玻璃的介質損耗可以認為主要由三部分組成：電導損耗、松弛損耗和結構損耗；（）陶瓷介質可分為含有玻璃相和幾乎不含玻璃相兩類，第一類陶瓷是含有大量玻璃相和少量微晶的結構，其介質損耗主要由三部分組成：玻璃相中離子電導損耗、結構較松的多晶點陣結構引起的松弛損耗以及氣隙中含水引起的界面附加損耗，tan相當大。第二類是由大量的微晶晶粒所組成，僅含有極少量或不含玻璃相，通常結晶相結構緊密，tan比第

14、一類陶瓷小得多。3-3固體介質的表面電導率除了介質的性質之外，還與哪些因素有關？它們各有什么影響？答：介質的表面電導率不僅與介質的性質有關，而且強烈地受到周圍環境的濕度、溫度、表面的結構和形狀以及表面粘污情況的影響。（）電介質表面吸附的水膜對表面電導率的影響由于濕空氣中的水分子被吸附于介質的表面，形成一層很薄的水膜。因為水本身為半導體（m），所以介質表面的水膜將引起較大的表面電流，使增加。（）電介質的分子結構對表面電導率的影響電介質按水在介質表面分布狀態的不同，可分為親水電介質和疏水電介質兩大類。a) 親水電介質：這種介質表面所吸附的水易于形成連續水膜，故表面電導率大，特別是一些含有堿金屬離子

15、的介質，介質中的堿金屬離子還會進入水膜，降低水的電阻率，使表面電導率進一步上升，甚至喪失其絕緣性能。b) 疏水電介質：這些介質分子為非極性分子所組成，它們對水的吸引力小于水分子的內聚力，所以吸附在這類介質表面的水往往成為孤立的水滴，其接觸角，不能形成連續的水膜，故很小，且大氣濕度的影響較小。（）電介質表面清潔度對表面電導率的影響表面沾污特別是含有電解質的沾污，將會引起介質表面導電水膜的電阻率下降，從而使升高。3-4固體介質的擊穿主要有哪幾種形式？它們各有什么特征？答：固體電介質的擊穿中，常見的有熱擊穿、電擊穿和不均勻介質局部放電引起擊穿等形式。（）熱擊穿熱擊穿的主要特征是：不僅與材料的性能有關

16、，還在很大程度上與絕緣結構（電極的配置與散熱條件）及電壓種類、環境溫度等有關，因此熱擊穿強度不能看作是電介質材料的本征特性參數。（）電擊穿電擊穿的主要特征是：擊穿場強高，實用絕緣系統不可能達到；在一定溫度范圍內，擊穿場強隨溫度升高而增大，或變化不大。均勻電場中電擊穿場強反映了固體介質耐受電場作用能力的最大限度，它僅與材料的化學組成及性質有關，是材料的特性參數之一。（）不均勻電介質的擊穿擊穿從耐電強度低的氣體開始，表現為局部放電，然后或快或慢地隨時間發展至固體介質劣化損傷逐步擴大，致使介質擊穿。3-5局部放電引起電介質劣化、損傷的主要原因有哪些？答：局部放電引起電介質劣化損傷的機理是多方面的，但

17、主要有如下三個方面：（）電的作用：帶電粒子對電介質表面的直接轟擊作用，使有機電介質的分子主鏈斷裂；（）熱的作用：帶電粒子的轟擊作用引起電介質局部的溫度上升，發生熱熔解或熱降解；（）化學作用：局部放電產生的受激分子或二次生成物的作用，使電介質受到的侵蝕可能比電、熱作用的危害更大。3-8試比較氣體、液體和固體介質擊穿過程的異同。答：（）氣體介質的擊穿過程氣體放電都有從電子碰撞電離開始發展到電子崩的階段。由于外電離因素的作用，在陰極附近出現一個初始電子，這一電子在向陽極運動時，如電場強度足夠大，則會發生碰撞電離，產生1個新電子。新電子與初始電子在向陽極的行進過程中還會發生碰撞電離，產生兩個新電子，電

18、子總數增加到4個。第三次電離后電子數將增至8個，即按幾何級數不斷增加。電子數如雪崩式的增長，即出現電子崩。（） 液體介質的擊穿過程a) 電擊穿理論以碰撞電離開始為擊穿條件。液體介質中由于陰極的場致發射或熱發射的電子在電場中被加速而獲得動能，在它碰撞液體分子時又把能量傳遞給液體分子，電子損失的能量都用于激發液體分子的熱振動。當電子在相鄰兩次碰撞間從電場中得到的能量大于h時，電子就能在運動過程中逐漸積累能量，至電子能量大到一定值時，電子與液體相互作用時便導致碰撞電離。b) 氣泡擊穿理論液體中存在氣泡時，由于交變電壓下兩串聯介質中電場強度與介質介電常數成反比，氣泡中的電場強度比液體介質高，而氣體的擊

19、穿場強又比液體介質低得多，所以氣泡先發生電離，使氣泡溫度升高，體積膨脹，電離進一步發展；而氣泡電離產生的高能電子又碰撞液體分子，使液體分子電離生成更多的氣體，擴大氣體通道，當氣泡在兩極間形成“氣橋”時，液體介質就能在此通道中發生擊穿。（）固體介質的擊穿過程固體電介質的擊穿中，常見的有熱擊穿、電擊穿和不均勻介質局部放電引起擊穿等形式。a) 熱擊穿當固體電介質加上電場時，電介質中發生的損耗將引起發熱，使介質溫度升高，最終導致熱擊穿。b) 電擊穿在較低溫度下，采用了消除邊緣效應的電極裝置等嚴格控制的條件下，進行擊穿試驗時出現的一種擊穿現象。c) 不均勻介質局部放電引起擊穿從耐電強度低的氣體開始，表現

20、為局部放電，然后或快或慢地隨時間發展至固體介質劣化損傷逐步擴大，致使介質擊穿。第四章 絕緣的預防性試驗4-1測量絕緣電阻能發現哪些絕緣缺陷?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現下列缺陷：總體絕緣質量欠佳；絕緣受潮；兩極間有貫穿性的導電通道；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現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

21、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的情況下僅僅調節電阻值就可以最終確定被試品電容

22、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、試品電容量和試品表面泄露的影響。4-4在現場測量tan而電橋無法達到平衡時，應考慮到什么情況并采取何種措施使電橋調到平衡?答：此時可能是處于外加電場的干擾下，應采用下列措施使電橋調到平衡：（1）加設屏蔽，用金屬屏蔽罩或網把試品與干擾源隔開；（2）采用移相電源；（3）倒相法。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。4-6綜合比

23、較本章中介紹的各種預防性試驗項目的效能和優缺點(能夠發現和不易發現的絕緣缺陷種類、檢測靈敏度、抗干擾能力、局限性等)。答：測量絕緣電阻能有效地發現下列缺陷：總體絕緣質量欠佳；絕緣受潮；兩極間有貫穿性的導電通道；絕緣表面情況不良。測量絕緣電阻不能發現下列缺陷：絕緣中的局部缺陷：如非貫穿性的局部損傷、含有氣泡、分層脫開等；絕緣的老化：因為已經老化的絕緣，其絕緣電阻還可能是相當高的。第五章 電氣絕緣高電壓試驗5-1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生高壓直流，所以試驗設備可以做得比較輕巧，適合于現場預防性試驗的要求。特別對

24、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），試驗設備可以做得體積小而且比較輕便，適合現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部的集中性缺陷或受潮，提供有關絕緣狀態的補充信息。（3）直流耐壓試驗比之交流耐壓試驗更能發現電機端部的絕緣缺陷。其原因是直流下沒有電容電流流經線棒絕緣，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，有利于發現該處絕緣缺陷。（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

25、化變質，在某種程度上帶有非破壞性試驗的性質。5-3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將輸出的被測信號送至示波器顯示波形。5-6工頻高壓試驗需要注意的問題？答：在電氣設備的工頻高壓試驗中，除了按照有關標準規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的過電壓；(2) 試驗電壓的波形畸變與改善措施。5-9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

26、方法有：分壓器-示波器；測量球隙；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。第七章 輸電線路和繞組中的波過程7-1為什么需要用波動過程研究電力系統中過電壓？答：實際電力系統采用三相交流或雙極直流輸電，屬于多導線線路，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和基本規律，可暫時忽略線路的電阻和電導損耗，假定沿線線路參數處處相同，故首先研究均勻無損單導線中的波過程。7-2 試分析波阻抗的物理意義及其與電阻之不同點？答：分布參數線路的波阻抗與集中參

27、數電路的電阻雖然有相同的量綱，但物理意義上有著本質的不同：（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中而不像通過電阻那樣被消耗掉。（2）為了區別不同方向的行波，Z的前面應有正負號。（3）如果導線上有前行波，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）波阻抗的數值Z只與導線單位長度的電感L0和電容C0有關，與線路長度無關。7-3試分析直流電勢E合閘于有限長導線(長度為，波阻為Z)的情況，末端對地接有電阻R(習題7-3圖)。假設直流電源內阻為零。 (1)當R=Z時，分析末端與線路中間的電

28、壓波形；(2)時，分析末端與線路中間的電壓波形；(3)當R=0時，分析末端的電流波形和線路中間的電壓波形。習題7-3圖解：（1）當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）當時，根據折射和反射系數計算公式（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R=0時，根據折射和反射系數計算公式（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，導線上各點電流為，末端的

29、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7-5有一直角電壓波E沿波阻抗為Z500的線路傳播，線路末端接有對地電容CO.0l。(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)選擇適當的參數，把電容C等值為線段，用網格圖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。解：（）計算末端電壓的彼德遜等值電路如圖（4），線路末端電壓為圖（4）彼德遜等值電路（）略（）略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：波的衰減和變形受到以下因素的影響：（1）線路電阻和絕緣電導的影響實際輸電線路并

30、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，導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，故將使行波發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，在導線上將產生強烈的沖擊電暈。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；而且與電壓陡度的關系非常小。由此可以認為，在不是非常陡峭的波頭

31、范圍內，沖擊電暈的發展主要只與電壓的瞬時值有關。但是不同的極性對沖擊電暈的發展有顯著的影響。當產生正極性沖擊電暈時，電子在電場作用下迅速移向導線，正空間電荷加強距離導線較遠處的電場強度，有利于電暈的進一步發展；電暈外觀是從導線向外引出數量較多較長的細絲。當產生負極性電暈時，正空間電荷的移動不大，它的存在減弱了距導線較遠處的電場強度使電暈不易發展；電暈外觀上是較為完整的光圈。由于負極性電暈發展較弱，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。7-7當沖擊電壓作用于變壓器繞組時，在變壓器繞組內將出現振蕩過程，試分析出現振蕩的根本原因，并由此分析沖擊電壓波形對振蕩的影響。

32、答：出現振蕩的根本原因：由于變壓器的穩態電位分布與起始電位分布不同，因此從起始分布到穩態分布，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換，使過渡過程具有振蕩性質。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。波頭陡度愈大，振蕩愈劇烈；陡度愈小，由于電感分流的影響，起始分布與穩態分布愈接近，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起來時，外加電壓已經大大衰減，故使繞組各點的對地電位和電位梯度也較低。第八章 雷電過電壓及防護8-1試述雷電放電的基本過程及各階段的特點。答

33、：雷電放電的基本過程包括先導放電、主放電和余輝放電三個階段。（1）先導放電階段開始產生的先導放電是跳躍式向前發展。先導放電常常表現為分枝狀，這些分枝狀的先導放電通常只有一條放電分支達到大地。整個先導放電時間約0.0050.01s，相應于先導放電階段的雷電流很小。（2）主放電階段主放電過程是逆著負先導的通道由下向上發展的。在主放電中，雷云與大地之間所聚集的大量電荷，通過先導放電所開辟的狹小電離通道發生猛烈的電荷中和，放出巨大的光和熱。在主放電階段，雷擊點有巨大的電流流過，主放電的時間極短。（3）余輝放電階段當主放電階段結束后，雷云中的剩余電荷將繼續沿主放電通道下移，使通道連續維持著一定余輝。余輝

34、放電電流僅數百安，但持續的時間可達0.030.05s。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線（圖8-4）時，電流波向線路的兩側流動，如果電流電壓均以幅值表示，則導線被擊點A的過電壓幅值為（2）感應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，會在附近線路的導線上產生過電壓（圖8-5）。在雷云放電的先導階段，先導通道中充滿了電荷，如圖

35、8-5（a）所示，這些電荷對導線產生靜電感應，在負先導附近的導線上積累了異號的正束縛電荷，而導線上的負電荷則被排斥到導線的遠端。因為先導放電的速度很慢，所以導線上電荷的運動也很慢，由此引起的導線中的電流很小，同時由于導線對地泄漏電導的存在，導線電位將與遠離雷云處的導線電位相同。當先導到達附近地面時，主放電開始，先導通道中的電荷被中和，與之相應的導線上的束縛電荷得到解放，以波的形式向導線兩側運動，如圖8-5（b）所示。電荷流動形成的電流乘以導線的波阻抗即為兩側流動的靜電感應過電壓波。8-4某變電所配電構架高11m，寬10.5m，擬在構架側旁裝設獨立避雷針進行保護，避雷針距構架至少5m。試計算避雷

36、針最低高度。解：由題意可知，=10.5+ 5=15.5m，m 分別令p=1，p=5.5/，列出以下式子 代入數值解得所以避雷針的最低高度為26.5米。8-6什么是避雷線的保護角？保護角對線路繞擊有何影響？答：避雷線的保護角指避雷線和外側導線的連線與避雷線的垂線之間的夾角，用來表示避雷線對導線的保護程度。保護角愈小，避雷線就愈可靠地保護導線免遭雷擊。8-7試分析排氣式避雷器與保護間隙的相同點與不同點。答： 避雷器類型比較異同保護間隙排氣式避雷器相同點a) 當雷電波侵入時，間隙先擊穿，雷電流經間隙泄入大地，從而保護了電氣設備；b) 過電壓消失后，保護間隙中仍有工頻續流流過，且切斷電流有限；c) 伏

37、秒特性曲線較陡，放電分散性大，與被保護設備的絕緣配合不理想，并且動作后會形成截波，對變壓器縱絕緣不利。不同點結構簡單復雜熄弧能力低高輔助設備當間隙不能自行熄弧時，將引起斷路器跳閘。為減少線路停電事故，應加裝自動重合閘裝置。排氣式避雷器動作多次后，管壁將變薄，故應裝設簡單可靠的動作指示器。應用范圍除有效接地系統和低電阻接地系統外的低壓配電系統；排氣式避雷器的滅弧能力不能符合要求的場合線路保護和發、變電所的進線段保護8-8試比較普通閥式避雷器與金屬氧化鋅避雷器的性能，說說金屬氧化鋅避雷器有哪些優點？答：由于氧化鋅閥片優異的非線性伏安特性，使金屬氧化鋅避雷器（MOA）與普通閥式避雷器相比具有以下優點

38、：（1） 保護性能好；（2）無續流；（3）通流容量大；（4）運行安全可靠。8-10限制雷電過電壓破壞作用的基本措施是什么？這些防雷設備各起什么保護作用？答：限制雷電的破壞性，基本措施就是加裝避雷針、避雷線、避雷器、防雷接地、電抗線圈、電容器組、消弧線圈、自動重合閘等防雷保護裝置。避雷針、避雷線用于防止直擊雷過電壓，避雷器用于防止沿輸電線路侵入變電所的感應雷過電壓。下面主要介紹避雷針、避雷線和避雷器的保護原理及其保護范圍。 8-13為什么110kV及以上線路一般采用全線架設避雷線的保護措施，而35kV及以下線路不采用？答：輸電線路的防雷，應根據線路的電壓等級、負荷性質和系統運行方式，并結合當地地

39、區雷電活動的強弱、地形地貌特點及土壤電阻率高低等情況，通過技術經濟比較，采用合理的防雷方式。因此，35kV線路不宜全線架設避雷線，110kV及以上線路應全線架設避雷線。8-14輸電線路防雷有哪些基本措施。答：（1）架設避雷線；（2）降低桿塔接地電阻；（3）架設耦合地線；（4）采用不平衡絕緣方式；（5）采用中性點非有效接地方式；（6）裝設避雷器；（7）加強絕緣；（8）裝設自動重合閘。8-15變電所進線段保護的作用和要求是什么？答：變電所進線段保護的作用在于限制流經避雷器的雷電流幅值和侵入波的陡度。針對不同電壓等級的輸電線路，具體要求如下：a) 未沿全線架設避雷線的35kV110kV架空送電線路，

40、應在變電所1km2km的進線段架設避雷線作為進線段保護，要求保護段上的避雷線保護角宜不超過20°，最大不應超過30°；b) 110kV及以上有避雷線架空送電線路，把2km范圍內進線作為進線保護段，要求加強防護，如減小避雷線的保護角及降低桿塔的接地電阻Ri。要求進線保護段范圍內的桿塔耐雷水平，達到表8-7的最大值，以使避雷器電流幅值不超過5kA(在330500kV級為10kA)，而且必須保證來波陡度a不超過一定的允許值。8-20試述氣體絕緣變電所防雷保護的特點和措施。答：氣體絕緣變電所(GIS)防雷保護有以下特點：（1）GIS絕緣具有比較平坦的伏秒特性。絕緣水平主要決定于雷電

41、沖擊水平，需采用性能優異的金屬氧化物避雷器加以保護。（2）GIS變電所的波阻抗一般在60100，約為架空線路的1/5，雷電侵入波從架空線路傳入GIS，折射系數較小，折射電壓也就較小，對GIS的雷電侵入波保護有利。（3）GIS變電所結構緊湊，各電氣設備之間的距離較小，避雷器離被保護設備較近，因此可使雷電過電壓限制在更低的水平。（4）GIS絕緣中完全不允許產生電暈，因為一旦產生電暈，絕緣會立即發生擊穿，這樣將會導致整個GIS變電所絕緣的破壞。因此，要求GIS過電壓保護有較高的可靠性，并且在設備的絕緣配合上要留有足夠的裕度。（5）由于GIS變電所的封閉性，所以電氣設備不會因受大氣污穢、降水等的影響而

42、降低絕緣強度。但需指出，對SF6氣體的潔凈程度和所含水分卻要求極嚴，同時對導體和內壁的光潔度也要求極高，否則絕緣強度將大幅度下降。氣體絕緣變電所(GIS)的防雷措施有以下幾點：1) 66kV及以上進線無電纜段的GIS變電所 66kV及以上進線無電纜段的GIS變電所，在GIS管道與架空線路連接處應裝設無間隙金屬氧化物避雷器(FMO1)，其接地端應與管道金屬外殼連接；2).66kV及以上進線有電纜段的GIS變電所 66kV及以上進線有電纜段的GIS變電所，在電纜與架空線路的連接處應裝設金屬氧化物避雷器(FMO1)，其接地端應與電纜的金屬外皮連接。對三芯電纜，末端的金屬外皮應與GIS管道金屬外殼連接

43、接地，如圖8-41(a)所示。對單芯電纜，末端的金屬護層應經金屬氧化物電纜護層保護器(FC)接地，如圖8-41(b)所示。8-21什么是接地？接地有哪些類型？各有何用途？答：接地指將電力系統中電氣裝置和設施的某些導電部分，經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體稱為接地極，電氣裝置、設施的接地端子與接地極連接用的金屬導電部分稱為接地線。接地按用途可分為：（1）工作接地為運行需要所設的接地，如中性點直接接地、中性點經消弧線圈、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備的安全而設的接地；（3）防雷接地為雷電保護裝置（避雷針、避雷線和避雷器等）向大地泄放雷電流而設的接地；（4）靜電接地為防止靜電對易燃油、天然氣貯罐、氫氣貯罐和管道等的危險作用而設的接地。8-22什么是接地電阻，接觸電壓和跨步電壓？答：接地裝置對地電位u與通過接地極