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高电压工程第二版答案,林福昌

第一章高电压技术概述

(1)高电压技术是电力工程中的重要分支，主要研究电压在数万伏乃至百万伏以上的技术问题。随着电力工业的快速发展，高电压技术在电网的输电、配电、发电及电力系统保护等领域扮演着至关重要的角色。据必威体育精装版统计，全球高压输电线路的总长度已超过1000万公里，其中许多线路的电压等级高达±800kV。例如，中国的高压直流输电技术已实现跨越长江、黄河等大江大河，极大提升了远距离输电的效率和安全性。

(2)高电压技术的研究内容包括高电压产生、传输、分配、使用及防护等。在高电压的产生方面，常见的设备有高压发生器、高压变压器和高压开关等。例如，高压发生器在实验室中用于产生高压脉冲，其电压可达到数百万伏。而在高压传输方面，超高压输电线路是实现大容量、长距离输电的关键。据统计，超高压输电线路的输电容量是同电压等级普通输电线路的5到10倍，可以大大减少输电损耗。

(3)高电压技术的应用广泛，不仅包括电力系统的正常运行，还包括故障诊断和预防。在电力系统运行中，高电压设备需要承受长时间的高电压作用，因此对其绝缘性能有严格的要求。例如，高压输电线路的绝缘子需要承受长期的风雨、温度变化等因素的影响，其设计寿命通常要求在30年以上。在故障诊断方面，高电压技术可以用于检测设备绝缘状况，预防故障发生。如利用超声波检测技术，可以实时监测高压设备的绝缘状况，提前发现潜在的故障隐患。

第二章高电压设备与系统

(1)高电压设备是电力系统中不可或缺的组成部分，包括高压变压器、高压开关、高压电缆和绝缘子等。这些设备的设计与制造要求极高的精确度和可靠性，以确保电力系统的安全稳定运行。例如，高压变压器是输电系统中将电压升高或降低的关键设备，其容量可达数百兆伏安。在制造过程中，变压器铁芯和绕组的精度控制至关重要，以确保变压器在运行中的效率和稳定性。

(2)高压开关设备是电力系统中实现电路通断、保护及控制的关键设备。其种类繁多，包括断路器、隔离开关、接地开关等。断路器在电力系统中承担着短路保护和过载保护的双重任务，其开断能力通常达到数十千安。例如，在特高压输电线路中，断路器的开断能力需要达到100千安以上，以确保线路在发生故障时能够迅速切断，防止事故扩大。

(3)高压电缆是输电系统中连接变电站和用户的重要环节，其种类包括电力电缆、控制电缆和通信电缆等。高压电缆的制造技术要求严格，包括绝缘材料的选用、导体结构的设计以及电缆的敷设等。例如，特高压电缆的绝缘层需要承受高达±800kV的电压，因此绝缘材料的选择和制造工艺至关重要。此外，高压电缆的敷设过程中，需要考虑地质条件、环境因素以及与其他设施的距离等因素，以确保电缆的安全运行。

第三章高电压设备绝缘与试验

(1)高电压设备的绝缘性能直接关系到电力系统的安全稳定运行。绝缘试验是评估绝缘材料性能和设备绝缘状态的重要手段。例如，在高压电缆的制造过程中，需要进行绝缘电阻测试、介质损耗角正切测试和局部放电测试等。以某特高压电缆为例，其绝缘电阻测试结果需达到10^10Ω·cm以上，以确保在长期运行中绝缘性能稳定。

(2)绝缘试验方法主要包括工频耐压测试、直流耐压测试和局部放电测试等。工频耐压测试用于检测绝缘材料在工频电压下的耐受能力，通常测试电压为额定电压的1.5倍。例如，某高压变压器在工频耐压测试中的电压为110kV，测试时间持续1小时，以确保变压器在运行中不会发生击穿现象。

(3)局部放电测试是检测绝缘材料中微小放电现象的有效方法。局部放电会导致绝缘材料劣化，甚至引发设备故障。例如，在高压开关设备的局部放电测试中，要求放电量不超过10pC（皮库仑），以保障设备的正常运行。在实际应用中，局部放电测试设备如超声波检测仪、高压脉冲电流检测仪等，能够对设备绝缘状态进行实时监测，为电力系统的安全运行提供有力保障。

第四章高电压故障与事故分析

(1)高电压故障与事故分析是电力系统安全运行的关键环节。高电压故障通常包括绝缘击穿、过电压、短路和接地故障等。在分析这些故障时，需要综合考虑设备性能、环境因素和操作过程。例如，在某次高压输电线路故障中，经过调查发现，故障原因为绝缘子老化导致局部放电，最终引发绝缘击穿。这一事故暴露了绝缘监测和维护的重要性。

(2)过电压是高电压故障的常见类型，包括操作过电压和自然过电压。操作过电压通常由系统操作不当或设备故障引起，如断路器操作、线路切换等。自然过电压则由雷电、大气过电压等自然因素引起。以某次变电站操作过电压事故为例，由于操作人员未正确执行操作规程，导致设备损坏，幸未造成人员伤亡。这起事故强调了操作规程和人员培训的重要性。

(3)短路故障是高电压系统中常见的故障类型，可分为相间短路、接地短路和两相短路。短路故障会导致电流急剧增大，可能引发设