电气基础问答 绝对精华8[高压试验及仪表技术问答]
盗亦有道
盗亦有道 Lv.12
2005年08月20日 16:26:45
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1、根据变压器油的色谱分析数据,诊断变压器内部故障的原理是什么?答:电力变压器绝缘多系油纸组合绝缘,内部潜伏性故障产生的烃类气体来源于油纸绝缘的热裂解,热裂解的产气量、产气速度以及生成烃类气体的不饱和度,取决于故障点的能量密度。故障性质不同,能量密度亦不同,裂解产生的烃类气体也不同,电晕放电主要产生氢,电弧放电主要产生乙炔,高温过热主要产生乙烯。故障点的能量不同,上述各种气体产生的速率也不同。这是由于在油纸等碳氢化合物的化学结构中因原子间的化学键不同,各种键的键能也不同。含有不同化学键结构的碳氢化合物有程度不同的热稳定性,因而得出绝缘油随着故障点的温度升高而裂解生成烃类的顺序是烷烃、烯烃和炔烃。同时,又由于油裂解生成的每一烃类气体都有一个相应最大产气率的特定温度范围,从而导出了绝缘油在变压器的各不相同的故障性质下产生不同组份、不同含量的烃类气体的简单判据。

1、根据变压器油的色谱分析数据,诊断变压器内部故障的原理是什么?
答:电力变压器绝缘多系油纸组合绝缘,内部潜伏性故障产生的烃类气体来源于油纸绝缘的热裂解,热裂解的产气量、产气速度以及生成烃类气体的不饱和度,取决于故障点的能量密度。故障性质不同,能量密度亦不同,裂解产生的烃类气体也不同,电晕放电主要产生氢,电弧放电主要产生乙炔,高温过热主要产生乙烯。故障点的能量不同,上述各种气体产生的速率也不同。这是由于在油纸等碳氢化合物的化学结构中因原子间的化学键不同,各种键的键能也不同。含有不同化学键结构的碳氢化合物有程度不同的热稳定性,因而得出绝缘油随着故障点的温度升高而裂解生成烃类的顺序是烷烃、烯烃和炔烃。同时,又由于油裂解生成的每一烃类气体都有一个相应最大产气率的特定温度范围,从而导出了绝缘油在变压器的各不相同的故障性质下产生不同组份、不同含量的烃类气体的简单判据。
2、为什么变压器空载试验能发现铁芯的缺陷?
答:空载损耗基本上是铁芯的磁滞损耗和涡流损失之和,仅有很小一部分是空载电流流过线圈形成的电阻损耗。因此空载损耗的增加主要反映铁芯部分的缺陷。女口硅钢片间的绝缘漆质量不良,漆膜劣化造成硅钢片间短路,可能使空载损耗增大10%~15%;穿芯螺栓、轭铁梁等部分的绝缘损坏,都会使铁芯涡流增大,引起局部发热,也使总的空载损耗增加。另外制造过程中选用了比设计值厚的或质量差的硅钢片以及铁芯磁路对接部位缝隙过大,也会使空载损耗增大。因此测得的损失情况可反映铁芯的缺陷。

3、为什么绝缘油内稍有一点杂质,它的击穿电压会下降很多?
答:以变压器油为例来说明这种现象。在变压器油中,通常含有气泡(一种常见杂质),而变压器油的介电系数比空气高2倍多,由于电场强度与介电常数是成反比的,再加上气泡使其周围电场畸变,所以气泡中内部电场强度也比变压器油高2倍多,气泡周边的电场强度更高了。而气体的耐电强度比变压器油本来就低得多。所以在变压器油中的气泡就很容易游离。气泡游离之后,产生的带电粒子再撞击油的分子,油的分子又分解出气体,由于这种连锁反应或称恶性循环,气体增长将越来越快,最后气泡就会在变压器油中沿电场方向排列成行,最终导致击穿。
如果变压器油中含有水滴,特别是含有带水分的纤维(棉纱或纸类),对绝缘油的绝缘强度,影响最为严重。杂质虽少,但由于会发生连锁反应并可以构成贯通性缺陷,所以会使绝缘油的放电电压下降很多。

4、为什么预防性试验合格的耦合电容器会在运行中发生爆炸?
答:从耦合电容器的结构可知,整台耦合电容器是由100个左右的单元件串联后组成的。就电容量而言,其变化+10%,在100个单元件如有10个以下的元件发生短路损坏,还是在允许范围之内。此时,另外90个左右单元件电容要承担较高的运行电压,这对运行中的耦合电容器的绝缘造成了极大的危害。
造成耦合电容器损坏事故的主要原因,多数是由于在出厂时就带有一定的先天缺陷。有的厂家对电容芯子烘干不好,留有较多的水分,或元件卷制后没有及时转入压装,造成元件在空气中的滞留时间太长,另外,还有在卷制中碰破电容器纸等。个别电容器由于胶圈密封不严,进入水分。此时一部分水分沉积在电容器底部,另一部分水分在交流电场的作用下将悬浮在油层的表面,此时如顶部单元件电容器有气隙,它最容易吸收水分,又由于顶部电容器的场强较高,这部分电容器最易损坏。对损坏的电容器解体后分析得知,电容器表面已形成水膜。由于表面存在杂质,使水膜迅速电离而导电,引起了电容量的漂移,介电强度、电晕电压和绝缘电阻降低,损耗增大,从而使电容器发热,最后造成了电容器的失效。所以每年的预防性试验测量绝缘电阻、介质损耗因数并计算出电容量是十分必要的。既使绝缘电阻、介质损耗因数和电容量都在合格范围内,当单元件电容器有少量损坏时,还不可能及早发现电容器内部存在的严重缺陷。, 电容器的击穿往往是与电场的不均匀相联系的,在很大程度上决定于宏观结构和工艺条件,而电容器的击穿就发生在;些弱点处。电容器内部无论是先天缺陷还是运行中受潮,都首先造成部分电容器损坏,运行电压将被完好电容器重新分配此时每个单元件上的电压较正常时偏高,从而导致完好的电容器继续损坏,最后导致电容器击穿。
为减少耦合电容器的爆炸事故发生,对运行中的耦合电容器应连续监测或带电测量电容电流,并分析电容量的变化情况。

5、为什么要对电力设备做交流耐压试验?交流耐压试验有哪些特点?
答:交流耐压试验是鉴定电力设备绝缘强度最有效和最直接的方法。 电力设备在运行中,绝缘长期受着电场、温度和机械振动的作用会逐渐发生劣化,其中包括整体劣化和部分劣化,形成缺陷。例如由于局部地方电场比较集中或者局部绝缘比较脆弱就存在局部的缺陷。各种预防性试验方法,各有所长,均能分别发现一些缺陷,反映出绝缘的状况,但其他试验方法的试验电压往往都
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盗亦有道
2005年08月20日 16:27:06
2楼
6、用双臂电桥测量电阻时,为什么按下测量电源按钮的时间不能太长?
答:双臂电桥的主要特点是可以排除接触电阻对测量结果的影响,常用于对小阻值电阻的精确测量。正因为被测电阻的阻值较小,双臂电桥必须对被测电阻通以足够大的电流,才能获得较高的灵敏度,以保证测量精度。所以,在被测电阻通电截面较小的情况下,电流密度就较大,如果通电时间过长就会因被测电阻发热而使其电阻值变化,影响测量准确性。另外;长时间通以大电流还会使桥体的接点烧结而产生一层氧化膜,影响正常测量。在测量前应对被测电阻的阻值有一估计范围,这样可缩短按下测量电源按钮的时间。

7、为什么对含有少量水分的变压器油进行击穿电压试验时,在不同的温度时分别有不同的耐压数值?
答:造成这种现象的原因是变压器油中的水分在不同温魔下的状态不同,因而形成"小桥"的难易程度不同。在0℃以下水分结成冰,油粘稠,"搭桥"效应减弱,耐压值较高。高于0℃时,油中水呈悬浮胶状,导电"小桥"最易形成,压值最低。温度升高,水分从悬浮胶状变为溶解状,较分散,不易形成导电"小桥",耐压值增高。在60~80℃时,达到大值。当温度高于80℃,水分形成气泡,气泡的电气强度油低,易放电并形成更多气泡搭成气泡桥,耐压值又下降了。

8、为什么变压器绝缘受潮后电容值随温度升而增大?
答:水分子是一种极强的偶极子,它能改变变压器中吸收电容电流的大小。在一定频率下,温度较低时,水分子呈现悬浮状或乳脂状,存在于油中或纸中,此时水分子偶极子不易充分极化,变压器吸收电容电流较小,则变压器电容值较小,
温度升高时,分子热运动使黏度降低,水分扩散并显溶状态分布在油中,油中的水分子被充分极化,使电容电流大,故变压器电容值增大。

9、何谓悬浮电位?试举例说明高压电力设备的悬浮放电现象及其危害?
答:高压电力设备中某一金属部件,由于结构上的原田运输过程和运行中造成断裂,失去接地,处于高压与低压电间,按其阻抗形成分压。而在这一金属上产生一对地电位,称之为悬浮电位。悬浮电位由于电压高,场强较集中,一般会使周围固体介质烧坏或炭化。也会使绝缘油在悬浮电位作用下分解出大量特征气体,从而使绝缘油色谱分析结果超标。 变压器高压套管末屏失去接地会形成悬浮电位放电。

10、35kV变压器的充油套管为什么不允许在无油状态下做耐压试验?但又允许做tgδ及泄漏电流试验?
答:由于空气的介电常数ε1=1,电气强度正,二30kV/cm,而油的介电常数ε2=2.2,电气强度E2可达80~120kV/cm,若套管不充油做耐压试验,导杆表面出现的场强会大于正常空气的耐受场强,造成瓷套空腔放电,电压加在全部瓷套上,导致瓷套击穿损坏。若套管在充油状态下做耐压试验,因油的电气耐受强度比空气的高得多,能够承受导杆表面处的场强,不会引起瓷套损坏,因此不允许在无油状态下做耐压试验。套管不充油可做tg8和泄漏试验,是因为测tgδ时,其试验电压U。=10kV,测泄漏电流时,施加的电压规定为充油状态下的Uexp的50%电压都比较低,不会出现导杆表面的场强大于空气的耐受电气强度的现象,也就不会造成瓷套损坏,故允许在无油状态下测量tgδ和泄漏电流。

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盗亦有道
2005年08月20日 16:27:22
3楼
11、为什么绝缘油击穿试验的电极采用平板型电极,而不采用球型电极?
答:绝缘油击穿试验用平板形成电极,是因极间电场分布均匀,易使油中杂质连成"小桥",故击穿电压较大程度上决定于杂质的多少。如用球型电极,由于球间电场强度比较集中,杂质有较多的机会碰到球面,接受电荷后又被强电场斥去,故不容易构成"小桥"。绝缘油击穿试验的目的是检查油中水分、纤维等杂质,因此采用平板形电极较好。我国规定使用直径为25mm的平板形标准电极进行绝缘油击穿试验,板间距离规定为2.5mm。

12、电流互感器二次侧开路为什么会产生高电压?
答:电流互感器是一种仪用变压器。从结构上看,它与变压器一样,有一、二次绕组,有专门的磁通路;从原理上讲它完全依据电磁转换原理,一、二次电势遵循与匝数成正比的数量关系。
一般地说电流互感器是将处于高电位的大电流变成低电位的小电流。也即是说:二次绕组的匝数比一次要多几倍,甚至几千倍(视电流变比而定)。如果二次开路,一次侧仍然被强制通过系统电流,二次侧就会感应出几倍甚至几千倍于一次绕组两端的电压,这个电压可能高达几千伏以上,进而对工作人员和设备的绝缘造成伤害。

13、为什么大型变压器测量直流泄漏电流容易发现局部缺陷,而测量tS6却不易发现局部缺陷?
答:大型变压器体积较大,绝缘材料有油、纸、棉纱等。其绕组对绕组、绕组对铁芯、套管导电芯对外壳,组成多个并联支路。当测量绕组的直流泄漏电流时,能将各个并联支路的,直流泄漏电流值反映出来。而测量tgδ时,因在并联回路中的tgδ是介于各并联分支中的最大值和最小值之间。其值的大小抉定于缺陷部分损耗与总电容之比。当局部缺陷的tgδ虽已很大时,但与总体电容之比的值仍然很小,总介质损耗因数较小,只有当缺陷面积较大时,总介质损耗因数才增大,所以不易发现缺陷。

14、劣化与老化的含义是什么?
答:所谓劣化是指绝缘在电场、热、化学、机械力、大气条件等因素作用下,其性能变劣的现象。劣化的绝缘有的是可逆的,有的是不可逆的。例如绝缘受潮后,其性能下降,但进行干燥后,又恢复其原有的绝缘性能,显然,它是可逆的。再如,某些工程塑料在湿度、温度不同的条件下,其机械性能呈可逆的起伏变化,这类可逆的变化,实质上是一种物理变化,没有触及化学结构的变化,不属于老化。
而老化则是绝缘在各种因素长期作用下发生一系列的化学物理变化,导致绝缘电气性能和机械性能等不断下降。绝缘老;化原因很多,但一般电气设备绝缘中常见的老化是电老化和热老化。例如,局部放电时会产生臭氧,很容易使绝缘材料发生臭氧裂变,导致材料性能老化油在电弧的高温作用下,能分解出碳粒,油被氧化而生成水和酸,都会使油逐渐老化。
由上分析可知,劣化涵义较广泛,而老化的涵义相对就窄一些,老化仅仅是劣化的一个方面。

15、简述如何用万用表来判断晶体管的电极和类型,并说明原因。
答:不管是PNP管还是NPN管都可等效地看成是两个反向串联的PN结。显然,对PNP管来说,基极对集电极和发射极都是反向的,而对NPN管来说都是正向的。这就是我们识别基极和判断管型的依据。
用万用表的"RXl00’’或"RXlk’’档测量各管脚间的正反向电阻,必有一管脚对其他两管脚的电阻值相近,那么这只管脚必然是基极。如果红表笔接基极,测得与其他两管脚的电阻都小,那么这只管子是PNP管;如果测得的电阻都很大,那么这只管子是NPN管。这是因为红表笔接基极,黑表笔接其他两极时,使PNP型管内的两个PN结均正偏导通,电阻均小,而使NPN管内的两个PN结均反偏截止,故电阻都很大。如果黑表笔接基极,测得与其他两管脚的电阻都小的这只管子是NPN管,测得电阻都很大的管子就是PNP管。其理由同上。 、
找到基极后,分别测基极与其余两极的正向电阻,其中阻值稍小的那个电极是集电极,另一个电极就必然是发射极了。这是因为集电结面积较大,正偏导通时电流也较大,所以电阻稍小一点。
为了证实以上判断的正确性,可通过估测晶体管电流放大系数β的方法来验证。如误将发射极当作了集电极,管子虽然不会损坏,但它的电流放大系数卢很小。

16、电动系电流表和电压表是怎样构成的?为什么它们可以测量直流和交流?
答:将电动系测量机构的定圈和动圈直接串联起来就构成了电动系电流表。将电动系测量机构的定圈和动圈直接串联后,再和附加电阻串联起来,就构成了电动系电压表。
从电动系测量机构通人直流电的工作原理来看,定圈通入电流I1,产生的磁场,作用于动圈中的电流I2,使动圈受到电磁力F的作用而发生偏转,偏转角。与两线圈电流的乘积成正比,即
α=K× I1 ×I2
如果把定圈和动圈串联,而通过一个电流J,则。就与电流J的平方成正比,因而就可测量该电流的数值。
若把两线圈中电流I1,和I2的方向同时改变,则电磁力F的方向仍保持不变,因而转动力矩的方向也不会改变。所
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盗亦有道
2005年08月20日 16:27:38
4楼
21、差动放大电路为什么能够减小零点漂移?
答:差动放大电路双端输出时,由于电路对称,故而有效地抑制了零点漂移;单端输出时,由于R,的负反馈抑制了零点漂移。所以,差动放大电路能够减小零点漂移。

22、什么叫"中性点位移"?中性点位移会给用电器带来什么危害?怎样防止其危害?
答:在三相三线制电路中,虽然三相电源是对称的,但是如果三相负载不对称,三相负载上分配的电压也不对称,使得负载的中性点与负载对称时的中性点(即电源中性点)不重合,它们之间有电位差,把这种现象称为中性点位移。
中性点位移的极端情况发生在三相三线制负载一相短路的情况下,此时短路相的电压为零,其他两相电压升高1.73倍。显然,接于这两相的用电器将不能正常工作,甚至被烧毁。
为避免造成中性点位移,首先应尽量把三相负载调整到接近平衡。更重要的是把三相三线制改为三相四线制,即在电源与负载的中性点之间用一根导线(即中线)连接起来,给不平衡负载下的不平衡电流提供一个通道。
因此,在中线上不能安装熔断器或开关,中线导线的截面积也不能选得过小。

23、简述如何用万用表来判断二极管的极性和好坏,并说明原因。
答:用万用表判断二极管的极性和好坏主要是根据它的单向导电性。
(1)判断二极管的管脚极性。
首先把万用表放在"RX100’’或"RXlk’’档,测量二极管的正反向电阻。如果二极管是好的,总会测得一大一小两个阻值。由于万用表的红表笔接表内电池的负极,黑表笔接表内电池的正极。而万用表正向偏置时,阻值较小。所以,当测得阻值较小时,黑表笔所接的电极便是二极管的正极,红表笔所接的电极是二极管的负极。
(2)判断二极管的好坏。
用万用表测二极管的正反向电阻,如果测得的正向电阻在100-1000Ω之间,反向电阻在数百千欧以上时,可认为二极管是好的,且正向电阻愈小,反向电阻愈大,二极管愈好。如果正反向电阻为无穷大,是管子内部出现了断路。如果反向电阻很小,是管子内部出现短路,此管子已失去了单向导电性。如果正反向电阻均为零,说明管子已击穿损坏。如反向电阻比正向电阻大得多,则管子质量不佳。
最后需要说明的是,因万用表各档表笔端的电压不一样,所以用不同档测出的同一管子的阻值并不相等。

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xinuren
2005年10月08日 10:37:15
5楼
你很厉害哟,大侠,受益不少,多谢你,辛苦了。支持
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2014tj
2006年12月17日 13:15:17
6楼
非常的感受谢.
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dpcumt
2008年08月20日 16:50:27
7楼
厉害啊,辛苦了。支持!
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leopard2008
2008年08月21日 17:35:02
8楼
历害,不过本人在备考基础,没看这样深,大大高啊.
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