第五章习题和解答_高电压技术

第五章 绝缘的高压试验一、选择题1) 用铜球间隙测量高电压，需满足那些条件才能保证国家标准规定的测量不确定度？A 铜球距离与铜球直径之比不大于0.5B 结构和使用条件必须符合IEC 的规定C 需进行气压和温度的校正D 应去除灰尘和纤维的影响2) 交流峰值电压表的类型有：A 电容电流整流测量电压峰值B 整流的充电电压测量电压峰值C 有源数字式峰值电压表D 无源数字式峰值电压表3) 关于以下对测量不确定度的要求，说法正确的是：A 对交流电压的测量，有效值的总不确定度应在±3％范围内B 对直流电压的测量，一般要求测量系统测量试验电压算术平均值的测量总不确定度应不超过±4％C 测量直流电压的纹波幅值时，要求其总不确定度不超过±8％的纹波幅值D 测量直流电压的纹波幅值时，要求其总不确定度不超过±2％的直流电压平均值。

4) 构成冲击电压发生器基本回路的元件有冲击电容C1，负荷电容C2，波头电阻R1和波尾电阻R2，为了获得一很快由零上升到峰值然后较慢下降的冲击电压，应使______。

A ．C1＞＞C2、R1＞＞R2B ．C1＞＞C2、R1＜＜R2C ．C1＜＜C2、R1＞＞R2D ．C1＜＜C2、R1＜＜R25) 用球隙测量交直流电压时，关于串接保护电阻的说法，下面哪些是对的？A 球隙必须串有很大阻值的保护电阻B 串接电阻越大越好C 一般规定串联的电阻不超过500ΩD 冲击放电时间很短，不需要保护球面。

6) 电容分压器的低压臂的合理结构是______。

A 低压臂电容的内电感必须很小B 应该用同轴插头，插入低压臂的屏蔽箱C 电缆输入端应尽可能靠近电容C 2的两极。

D abc 环路线应该比较长7) 标准规定的认可的冲击电压测量系统的要求是：A 测量冲击全波峰值的总不确定度为±5％范围内B 当截断时间s T s c μμ25.0<≤时，测量冲击截波的总不确定度在±5％范围内C 当截断时间s T c μ2≥时，测量冲击电压截波的总不确定度在±4％范围内D 测量冲击波形时间参数的总不确定度在±15％范围内8)光电测量系统有哪几种调制方式：A 幅度－光强度调制（AM －IM ）B 调频－光强度调制（FM －IM ）C 数字脉冲调制D 利用光电效应二、填空题9) 交流高电压试验设备主要是指______。

10) 试验变压器的体积和重量都随其额定电压值的增加而急剧增加，试验变压器的额定容量P n 应按______来选择。

11) 在电压很高时，常采用几个变压器串联的方法，几台试验变压器串联的意思是______。

12) 如果串级数为n ，串级变压器整套设备的装置总容量W 装为______，随着串级数的增加，装置的利用率明显下降，一般串级数n ≤______。

13) 串级数为4级试的串级试验变压器的利用率η为______。

14) 试验变压器容性试品上的电压的电压升高，分为______和______。

15) 利用高压实验变压器产生操作冲击波，而不用冲击电压发生器来产生冲击波，是因为______。

16) 电力系统外绝缘的冲击高压试验通常可以采样15次冲击法，即是______。

17) 用高压静电电压表测量稳态高电压的优点是______；缺点是______。

18) 冲击电压发生器的原理是______。

19) 在冲击电压发生器的等效电路中，若考虑回路电感效应，为获得非振荡冲击波的条件是_________20) 冲击电流的试验设备的功用是______。

21) 测量冲击大电流的仪器有______和______。

22) 实验室测量冲击高电压的方法有______。

23) 影响球隙测量电压的可靠性的因素有______和______。

24) 常用的冲击电压分压器有______。

25) 为了补偿分压器的对地电容，在分压器的高压端安装一个圆伞形______。

三、计算问答题26) 一台测工频高电压的电阻分压器，额定电压为100kV （有效值），阻值为4MΩ，对地杂散电容为1000pF ，求由杂散电容引起的峰值和相位测量误差，以及在额定测量电压下热耗的功率值。

27) 压充电标准电容器有什么功用？28) 高压直流分压器的选择原则是什么？29) 35kV 电力变压器，在大气条件为 ，℃ 时做工频耐压试验，应选用球隙的球极直径为多大？球隙距离为多少？30) 怎样选择试验变压器的额定电压和额定容量？设一被试品的电容量为4000pF ，所加的试验电压有效值为400kV ，试求进行这一工频耐压试验时流过试品的电流和该试验变压器的输出功率。

31) 高压实验室中被用来测量交流高电压的方法常用的有几种？32) 在说明多极冲击电压发生器动作原理时，为什么必须强调装置对地杂散电容所起的作用？ Pa 1005.15⨯=P 27t =33)某冲击电压发生器的等效电路如图8-13所示。

已知C1为20nF，C2为2nF，阻尼电阻R d为100Ω,若要获得标准雷电冲击波形，设暂不计L的影响，请用近似公式计算R f,R t。

34)冲击电流波形有哪两类？35)对两类冲击波，中国和IEC标准怎么规定的？36)简述冲击电流发生器的基本原理。

37)名词解释：50％放电电压38)简述对冲击电压测量系统响应特性的要求。

39)测量高电压的弱电仪器常受一些电磁干扰，干扰来源主要有哪些？40)简述高电压试验时的抗干扰措施。

41)利用试验变压器产生操作冲击电压波以及电力变压器进行感应操作冲击电压波试验时，为什么波长时间T Z与铁心中的起始磁通量0φ和铁心的饱和磁通量φ相关？s42)串级倍压直流高压装置的串级数受到什么因素的制约？第五章绝缘的高压试验一、选择题1、ABCD2、ABC3、A4、B5、B6、ACD7、ABC8、ABCD二、填空题9、高电压试验变压器10、 n s n U I P ≥11、 使几台变压器高压绕组的电压相叠加12、 2)1(+n n W 3～413、 %101.0202)1n 2===+=n W W （＝装试η14、 稳态性的电压升高 瞬态性的电压升高15、冲击电压发生器产生长波前操作波时效率低，而且火花间隙中容易出现熄弧现象16、 被试品施加正、负极性冲击全波试验电压各15次，相邻两次冲击时间间隔应不小于1min17、吸收功率极小；外界电场对表的影响严重，不宜用于有风的环境。

28、电容器并联充电，串联放电29、]/(/[22121C C C C L R +≥20、研究雷闪电流对绝缘材料和结构以及防雷装置的热能或电动力的破坏作用。

21、分流器和罗戈夫斯基线圈22、球隙法，分压器－峰值电压表法，分压器－示波器法，光电测量法。

23、球面的尘污和球隙间空气游离不充分。

24、电阻分压器、电容分压器、串联阻容分压器、微分积分系统25、屏蔽环三、计算问答题26、 解：幅值误差9912.0]180/)1010001045014.32[(1180/)[(1212621=⨯⨯⨯⨯⨯⨯-=-≈-e C R A ω 相角误差82.11)6/arctan(1=≈e C R ωθ 热耗的功率值W R U P 2500104/)10100(/6232=⨯⨯== 27、由于气体介质基本上无损耗，接近于理想介质，所以由它构成的电容器的电容量不受作用电压的影响，准确而稳定。

这种电容器有良好的屏蔽，有无晕的电极，电容值不受周围环境的影响。

28、国际电工委员会规定1I 不低于0.5mA 。

一般1I 选择在0.5mA ～2mA 之间。

29、根据《规程》，35kV 电力变压器的试验电压为 因为电力变压器的绝缘性能基本上不受周围大气条件的影响，所以保护球隙的实际放电电压应为 若取 也就是说，球隙的实际放电电压等于106.9kV(最大值）。

因为球隙的放电电压与球极直径和球隙距离之间关系是在标准大气状态下得到的，所以应当把实际放电电压换算到标准大气状态下的放电电压U0即 查球隙的工频放电电压表，若选取球极直径为10cm ，则球隙距离为4cm 时，在)kV (72%8585=⨯=s U sU U )15.1~05.1(0=最大值）,kV (9.10627205.105.10=⨯⨯==s U U 最大值）,kV (7.1059.1061050289.0272730=⨯⨯+=U标准大气状态下的放电电压为105kV(最大值）。

而在试验大气状态下的放电电压为30、试验变压器高压侧电流和额定容量都主要取决于被试品的电容。

31、利用气体放电测量交流高电压，例如静电电压表；利用静电力测量交流高电压，例如静电电压表；利用整流电容电流测量交流高电压，例如峰值电压表；利用整流充电电压测量交流高电压，例如峰值电压表。

32、因为对地杂散电容引起容易高频振荡，产生冲击过电压。

33、解：s C C C C R R T f d f μ2.1)/()(24.32121=++=s C C R R T t d t μ50))((693.021=++=nF C 201=nF C 22= 解得 R f ＝103ΩR t =3179.5Ω34、第一类：电流从零值以较短的时间上升到峰值，然后以近似指数规律或强阻尼正弦波形下降到零。

第二类冲击电流波形近似为方波。

35、第一类波形，中国和IEC 标准规定了4种该类冲击波，即1μs/20μs ，4μs/10μs,8μs/20μs 和30μs/80μs 冲击电流波。

第二类规定的冲击电流波形峰值持续时间规定为500μs ，1000μs ，2000μs ，或者2000μs 与3200μs 之间。

36、由一组高压大电容量的电容器，先通过直流高压并联充电，充电时间为几十秒到几分；然后通过触发球隙的击穿，并联地对试品放电，从而在试品上流过冲击大电流。

37、球隙的冲击放电电压是有分散性的，球隙的50％放电电压是指在此电压作用下，相应的球间隙距离的放电概率为50％38、标准规定：对于认可的冲击电压测量系统，在测量波前时间为T f 的雷电标准冲击电压时，它的过冲β和部分阶跃响应时间T α 与T f 的比值，应处在图9-13中的剖面线所划的范围以内。

测量波前截断波时，除了要满足这一要求外，还规定了实验阶跃响应时间T N 和部分响应时间T α应满足另一附加要求。

即c N c T T T T 03.003.0≤≤-α。

当考虑测量雷电冲击电压时，要求它的部分响应时间ns T 30≤α，而且实验响应时间ns T N 15≤。

当考虑测量雷电冲击电压波前截波时，要求ns T 20≤α，而ns T N 10≤。

39、测量用的射频同轴电缆外皮中通过的瞬态电流引起的干扰，间隙放电时产生的空间电磁辐射，仪器电源线引入的干扰40、改善接地回线；实验室采用全屏蔽；专为应用于高压测试中的通用数字示波器及其附属设备建一小屏蔽室或屏蔽盒；分压器应置于紧靠集中接地极的地点，并以最短的连线相接；由分压器到测量仪器敷设宽度较大的金属板或金属带作为接地连线；测量电缆采取两端匹配的接线方式；测量电缆长度应尽可能短；采用双屏蔽同轴电缆，或在单屏蔽同轴电缆外再套一金属管，甚至，最大值）kV (2.1061053001050289.0'0=⨯⨯=U )(10024.54001040005021024123A fCU I ---⨯=⨯⨯⨯⨯=⨯=ππ)(96.20010232kVA fCU P =⨯=-π在双屏蔽同轴电缆外再套金属管；在测量电缆上加设共模抑制器；提高传递信号环节的信噪比。