发布时间 : 星期日 文章自学考试《高电压技术》习题答案更新完毕开始阅读e1e85ddea517866fb84ae45c3b3567ec112ddc21
（3）并联电容C的作用主要是降低作用在Z2上电压的波头陡度。见上述波形，侵入波波头陡度为无穷大（u1q为阶跃级电压），而经过并联电容C后，作用到Z2上电压的波头陡度已按指数规律上升，电容量越大，波头陡度越小，有利于Z1为绕组时的纵绝缘（陡度越大匝间、层间作用电压越高）。虽然串联电感也可降低侵入波的波头陡度，但由于反射电压的不同，使Z1上出现的电压值大小是不同的。采用串联电感时，Z1上出现的最大电压为u1q+ u1f|max= u1q+ u1f|t=0= u1q+ u1q=2 u1q。而采用并联电容时，Z1上出现的最大电压为u1q+ u1f|max= u1q+ u1f|t→∞= u1q+ Z1-Z2/Z1+Z2u1q=2Z1/Z1+Z2 u1q < 2u1q。对本题具体数据，采用并联电容时Z1上最大电压值为400KV，若采用串联电感时，Z1上出现的最大电压可达600KV。
4—6 地线1对地的平均高度为
h1=(6.1+1.2+12.2)-2/3×2.8=17.63m
导线2对地的平均高度为
h2=12.2-2/3×5.3=8.66
d12=(17.63-8.66)2+2.52=9.31
d12′=(17.63+8.66)2+2.52=26.41
（1）地线1的自波阻抗
Z11
导线2的自波阻抗
Z22
地线1与导线2间的互波阻抗
Z12
（2）地线1、导线2双导线系统的电压方程为
u1=Z11+Z12i2
u2=Z21i1+Z22i2
由于导线2对地绝缘，所以i2=0，则电压方程变为
u1=Z11i1
u2=Z21i1
根据耦合系数的定义，地线1对导线2的耦合系数为
K=u2/u1=Z12i1/Z11i1=Z12/Z11=0.114
4—7 在冲击电压作用下，变压器绕组要用具有分布的电感、电容和电阻电路来等值，如书P108图4—23所示（图中电阻未表示）。对于这种分布参数的电路，初始（t=0°时）电压分布（绕组各点对地点位）与稳态（t→∞时）的电压分布是不同的，所以在冲击电压作用下此等值电路必有一个从起始电压分布变为稳态电压分布的暂态过程，而由于此等值电路中既存在电感又存在电容，电阻又很小，因此这种暂态过程表现为振荡型的。
冲击电压波前部分，电压对时间的变化率很大，即使这种电压的等值频率很高，使绕组分布电容的阻抗（1/ωc）很小，而分布电感的阻抗（ωL）很大，这样起始电压基本上按电容分布，使电压分布很不均匀，绕组靠近冲击电压作用端分到的电压大，而绕组另一端分到的电压很小。当暂态过程结束而达到稳态时，电感近乎于短路，电容近乎于开路，电压按绕组的电阻均匀分布，这就是引起绕组起始电压分布与稳态电压分布不均匀的原因。
5—1 排气式避雷器由内外两个放电间隙串联组成，外间隙暴露在大气中，而内间隙置于产气管内，所以排气式避雷器又称管式避雷器。产气管由产气材料制成，这些材料遇高温会分解产生气体。排气式避雷器一端接地，另一端与被保护设备联接。当雷电过电压作用到被保护设备上，也就同时作用在排气式避雷器上，内外间隙同时击穿使雷电流经间隙流入大地从而保护了被保护设备。雷电过电压的作用时间是非常短暂的，当过电压作用结束后，排气式避雷器上的作用电压就是工频工作电压，间隙中的电弧从冲击电弧变为工频电弧，工频电弧电流（称为工频续流）就是系统在该点的短路电流。在工频电弧的高温作用下，产气管产气材料分解产生大量气体使管内压力骤增而从
喷口猛烈喷出，这对工频电弧形成强烈的纵吹作用使工频电弧经1~3个周波后，在工频续流过零时熄灭。与放电间隙相比，不同点在于排气式避雷器熄弧能力强，经1~3工频周期后在电弧电流过零时熄弧从而防止了工频短路引起跳闸，防止了供电的中断。排气式避雷器与放电间隙相同之处在于过电压引起动作后都形成截波，这对被保护设备是有绕组的设备非常不利（威胁纵绝缘）。此外由于存在外间隙，放电分散性较大。这也与放电间隙相同，所以排气式避雷器一般只作线路保护和发变电站的进线段保护。
5—2 阀式避雷器与氧化锌避雷器的工作原理相同，且都能避免在被保护设备上产生截波，但由于两者采用的非线性阀片电阻材料不同，使得两种避雷器的性能有以下的不同：
1.保护性能。由于氧化锌避雷器的发片电阻非线性更好以及一般唔放电间隙，氧化锌避雷器抑制过电压的能力要比阀式避雷器好。
2.适用范围。阀式避雷器阀片的通流容量较小。所以一般只适用于限制雷电过电压以及过电压能量较小的内部过电压（如切空载变压器过电压），而氧化锌避雷器不仅可限制雷电过电压，由于阀片通流容量大，所以也可以用以限制内部过电压（如切合空载线路过电压）；阀式避雷器动作后工频电弧的熄灭要依赖于工频续流的过零，但在直流系统中无这种过零，所以阀式避雷器就不能用于直流系统，氧化锌避雷器就不能用于直流系统，氧化锌避雷器工频续流的切断是依靠阀片电阻优良的非线性（在工频电压下电阻异常的大），所以可用于直流系统中。
3.运行环境的影响作用。阀式避雷器有放电间隙，间隙放电电压的分散性使阀式避雷器性能易受温度、湿度、气压、污秽等环境条件的影响，而氧化锌避雷器由于无放电间隙，所以不会受到这些运行环境的影响。
此外，氧化锌避雷器维护简单，省去了放电间隙定期清理。氧化锌避雷器具有各种优点，但运行过程中由于没有放电间隙隔离工频工作电压而应注意发片电阻的老化问题，所以应定期检测氧化锌避雷器的工频泄漏电流，尤其是工频泄漏电流中的阻性电流分量（其大小直接反映出阀片电阻的老化程度）
5—3 避雷器是限制过电压从而使与之相并联电气设备绝缘免受过电压作用的器件。对避雷器的第一个要求是能将过电压限制到电气设备绝缘耐受的数值，这就要求避雷器的最大残压（残压为冲击电压作用下，流过避雷器的冲击电流在避雷器上的压降）应低于设备绝缘的冲击耐压值。对于
阀式避雷器还需要保证避雷器的伏秒特性（取决于放电间隙）与被保护设备绝缘的伏秒特性有正确的配合，以免发生电气设备绝缘先于避雷器间隙放电前发生击穿。避雷器仅满足上述要求还是不够的，对避雷器的第二个要求是应在过电压作用结束后，能迅速截断随后发生的工频续流以不致于发生工频短路引起跳闸而影响正常供电。阀式避雷器与氧化锌避雷器利用阀片电阻在工频电压下电阻很大的非线性特性使工频续流能在第一次过零时就切断。第三要求是避雷器（阀式和氧化锌）还应具有一定的通流以免发生热过度而造成瓷套爆裂。表征阀式避雷器与氧化锌避雷器的电气参数有所不同：
1.阀式避雷器
冲击放电电压和残压（一般两者数值相同）是衡量限制过电压能力的参数，其数值越低对被保护设备绝缘越有利。灭弧电压是保证避雷器可靠灭弧（即截断工频续流）的参数，避雷器安装点可能出现的最高工频电压应小于灭弧电压。工频放电电压是保证阀式避雷器不在内过电压下动作的参数。体现阀式避雷器保护性能与灭弧性能的综合参数是保护比（残压与灭弧电压之比）和切断比（工频放电电压与灭弧电压之比）。
2.氧化锌避雷器
残压（雷电冲击残压、操作冲击残压、陡坡冲击残压）是衡量氧化锌避雷器对不同冲击过电压限压能力的参数。持续运行电压和额定电压是保证氧化锌避雷器可靠运行所允许的最大工频持续电压和最高工频电压（非持续性）。1mA下直流和工频参考电压是反应氧化锌避雷器热稳定性及寿命的参数。荷电率（持续运行电压峰值与参考电压之比）是表征氧化锌阀片电阻在运行中承受电压负荷的指标。
5—4 设计高h小于30m，者高度影响系数P=1，被保护物高度hx=10m,在hx下的保护范围rx=15m
若h≤2hx,（即h≤20m）
h-hx=rx
h=rx+hx=15+10=25m
（与h≤20m不符，舍去）