高电压技术课后题答案（部分）(4)

来源：网络收集时间：2026-09-13

导读： 7-1为什么需要用波动过程研究电力系统中过电压？答：实际电力系统采用三相交流或双极直流输电，属于多导线线路，而且沿线路的电� ⒋懦『退鸷那榭鲆膊痪∠嗤虼怂骄任匏鸬サ枷呦呗肥导噬鲜遣淮嬖诘摹５

7-1为什么需要用波动过程研究电力系统中过电压？

答：实际电力系统采用三相交流或双极直流输电，属于多导线线路，而且沿线路的电场、磁场和损耗情况也不尽相同，因此所谓均匀无损单导线线路实际上是不存在的。但为了揭示线路波过程的物理本质和基本规律，可暂时忽略线路的电阻和电导损耗，假定沿线线路参数处处相同，故首先研究均匀无损单导线中的波过程。

7-2 试分析波阻抗的物理意义及其与电阻之不同点？

答：分布参数线路的波阻抗与集中参数电路的电阻虽然有相同的量纲，但物理意义上有着本质的不同：

（1）波阻抗表示向同一方向传播的电压波和电流波之间比值的大小；电磁被通过波阻抗为Z的无损线路时，其能量以电磁能的形式储存于周围介质中．而不像通过电阻那样被消耗掉。

（2）为了区别不同方向的行波，Z的前面应有正负号。

（3）如果导线上有前行波，又有反行波，两波相遇时，总电压和总电流的比值不再等于波阻抗，即

uf?ubuuf?ub??Z?Z iif?ibuf?ub（4）波阻抗的数值Z只与导线单位长度的电感L0和电容C0有关，与线路长度无关。

7-3试分析直流电势E合闸于有限长导线(长度为l，波阻为Z)的情况，末端对地接有电阻R(如图7-24所示)。假设直流电源内阻为零。

l的电压波形； 2l(2)R??时，分析末端与线路中间的电压波形；

2l(3)当R=0时，分析末端的电流波形和线路中间的电压波形。

2(1)当R=Z时，分析末端与线路中间

解：（1）当R=Z时，没有反射电压波和反射电流波，即u1b?0。则末端与线路中间电压相同，u2?u1?u1b?u1f?E，波形如下。

l的2

图(1) 末端接集中负载R=Z时的电压波形

（2）当R??时，根据折射和反射系数计算公式（7-17），??2,??1，即末端电压

U2=u2f=2E，反射电压u1b=E，线路中间

l的电压u1?u1b?u1f?2E，波形如下。 2

图(2) 末端开路时的电压波形

（3）当R=0时，根据折射和反射系数计算公式（7-17），??0,???1，即线路末端电

压U2=u2f=0，反射电压u1b=-E，线路中间i1b=?l的电压u1?u1b?u1f?0。反射电流2u1b?E???i1f。在反射波到达范围内，导线上各点电流为i1?i1f?i1b?2iif，末端ZZ?2E的电流i2?i1?。

图(3－1) 末端接地时末端的电流波形

图(3－2) 末端接地时线路中间

l2的电压波形

7-5有一直角电压波E沿波阻抗为Z＝500?的线路传播，线路末端接有对地电容C＝

O.0lμF。

(1)画出计算末端电压的彼德逊等值电路，并计算线路末端电压波形；

(2)选择适当的参数，把电容C等值为线段，用网格图计算线路末端的电压波形； (3)画出以上求得的电压波形，并进行比较。

解：（１）计算末端电压的彼德逊等值电路如图（4），线路末端电压为

u2f?2Z2E

Z?Z2

图（4）彼德逊等值电路

（２）略（３）略

7-6波在传播中的衰减与畸变的主要原因？说明冲击电晕对雷电波波形影响的原因？答：波的衰减和变形受到以下因素的影响：（1）线路电阻和绝缘电导的影响

实际输电线路并不满足无变形条件（式7-28），因此波在传播过程中不仅会衰减，同时还会变形。此外由于集肤效应，导线电阻随着频率的增加而增加。任意波形的电磁波可以分解成为不同频率的分量，因为各种频率下的电阻不同，波的衰减程度不同，所以也会引起波传播过程中的变形。

（2）冲击电晕的影响

由于电晕要消耗能量，消耗能量的大小又与电压的瞬时值有关，故将使行波发生衰减的同时伴随有波形的畸变。

冲击电晕对雷电波波形影响的原因：

雷电冲击波的幅值很高，在导线上将产生强烈的冲击电晕。研究表明，形成冲击电晕所需的时间非常短，大约在正冲击时只需0.05μs，在负冲击时只需0.01μs；而且与电压陡度的关系非常小。由此可以认为，在不是非常陡峭的波头范围内，冲击电晕的发展主要只与电压的瞬时值有关。但是不同的极性对冲击电晕的发展有显著的影响。当产生正极性冲击电晕时，电子在电场作用下迅速移向导线，正空间电荷加强距离导线较远处的电场强度，有利于电晕的进一步发展；电晕外观是从导线向外引出数量较多较长的细丝。当产生负极性电晕时，正空间电荷的移动不大，它的存在减弱了距导线较远处的电场强度．使电晕不易发展；电晕外观上是较为完整的光圈。由于负极性电晕发展较弱，而雷电大部分是负极性的，所以在过电压计算中常以负极性电晕作为计算的依据。

7-7当冲击电压作用于变压器绕组时，在变压器绕组内将出现振荡过程，试分析出现振荡的根本原因，并由此分析冲击电压波形对振荡的影响。

答：出现振荡的根本原因：由于变压器的稳态电位分布与起始电位分布不同，因此从起始分布到稳态分布，其间必有一个过渡过程。而且由于绕组电感和电容之间的能量转换，使过渡过程具有振荡性质。

冲击电压波形对振荡的影响:变压器绕组的振荡过程，与作用在绕组上的冲击电压波形有关。波头陡度愈大，振荡愈剧烈；陡度愈小，由于电感分流的影响，起始分布与稳态分布愈接近，振荡就会愈缓和，因而绕组各点的对地电位和电位梯度的最大值也将降低。此外波尾也有影响，在短波作用下，振荡过程尚未充分激发起来时，外加电压已经大大衰减，故使绕组各点的对地电位和电位梯度也较低。

第八章雷电过电压及防护

8-1试述雷电放电的基本过程及各阶段的特点。 8-3雷电过电压是如何形成的？

8-4某变电所配电构架高11m，宽10.5m，拟在构架侧旁装设独立避雷针进行保护，避雷针距构架至少5m。试计算避雷针最低高度。

8-6什么是避雷线的保护角？保护角对线路绕击有何影响？ 8-7试分析排气式避雷器与保护间隙的相同点与不同点。

8-8试比较普通阀式避雷器与金属氧化物避雷器的性能，说说金属氧化物避雷器有哪些优点？

8-10限制雷电过电压破坏作用的基本措施是什么？这些防雷设备各起什么保护作用？ 8-13为什么110kV及以上线路一般采用全线架设避雷线的保护措施，而35kV及以下线路不采用？

8-14输电线路防雷有哪些基本措施。 8-15变电所进线段保护的作用和要求是什么？ 8-20试述气体绝缘变电所防雷保护的特点和措施。 8-21什么是接地？接地有哪些类型？各有何用途？ 8-22什么是接地电阻，接触电压和跨步电压？

8-23试计算如图8-44所示接地装置的冲击接地电阻。已知垂直接地极是由6根直径为1.8cm、长3m的圆管组成，土壤电阻率为200Ω·m，雷电流为40A时冲击系数?为0.5，冲击利用系数? i为0.7。

8-24某220kV变电所，采用?型布置，变电所面积为194.5m×201.5m，土壤电阻率为300Ω·m，试估算其接地网的工频接地电阻。

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