1. 如图所示， 有一线密度 的无限大电流薄片置于平面上，周 围媒质为空气。试求场中各点的磁感应强度。 解： 根据安培环路定律, 在面电流两侧作一对称的环路。则 由 2. 已知同轴电缆的内外半径分别为 和 ,其间媒质的磁导率 为，且电缆 长度 ， 忽略端部效应， 求电缆单位长度的外自感。 解： 设电缆带有电流则 3. 在附图所示媒质中，有一载流为的长直导线，导线到媒质分界面的距离为。 试求载流导线单位长度受到 的作用力。 解： 镜像电流 镜像电流在导线处产生的值为 单位长度导线受到的作用力
力的方向使导线远离媒质的交界面。 4. 图示空气中有两根半径均为a ，其轴线间距离为 d 的平行长直圆柱导体，设它们单位长度上所带的电荷 量分别为和 ， 若忽略端部的 边缘效应，试求 (1) 圆柱导体外任意点p 的电场强度的电位的表达式 ； (2) 圆柱导体面上的电荷面密度与值。 解： 以y 轴为电位参考点，则 5. 图示球形电容器的内导体半径 ， 外导体内径 ，其间充有 两种电介质与， 它们的分界面的半径为。 已知与的相对 6. 电常数分别为 。 求此球形电容器的电 容。 解
6. 一平板电容器有两层介质，极板面积为,一层电介质厚度，电导率，相对介电常数，另一层电介质厚度，电导率。相对介电常数，当电容器加有电压 时，求 (1) 电介质中的电流； (2) 两电介质分界面上积累的电荷； (3) 电容器消耗的功率。 解： (1) (2) (3) 7. 有两平行放置的线圈，载有相同方向的电流，请定性画出场中的磁感应强度分布(线)。 解：线上、下对称。
对开关柜局部放电原因及其处理分析 摘要：本文首先对开关柜局部放电进行概述，对局部放电的种类特点进行总结，对局部放电检测技术进行分析，对局部放电分析技术进行探讨，以期对于我国电力系统设备技术水平的提高，起到一定的促进作用。 关键词：开关柜；局部放电；原因；处理；检测； 1、引言 现阶段，我国电力系统对于电能的质量提出越来越高的要求，不仅要确保供电稳定可靠，而且供电的安全性也是重要要求。电力系统中，金属封闭开关设备得到广泛应用，因此开关柜运行的是否稳定可靠是重中之重，电气设备在运行的过程中由于受到高温、电压、振动以及其他化学作用，将会使得其绝缘性能降低，会产生局部放电现象，同时又会加速绝缘的恶化情况，会给电力系统造成较大的经济损失。因此，对电力系统开关柜局部放电原因及其处理方法进行分析和探讨，具有重要意义。然而，对开关柜局部放电现象进行检测的效率还不是很高，需要提高对状态数据的管理方法。本文对有关开关柜局部放电原因及其处理进行分析和探讨，不足之处，敬请指正。 2、开关柜局部放电综述 开关柜的绝缘系统中，每一各部位的电厂强度都有所不同，假如某一个区域电场强度过大，能够击穿场强，那么就会导致这片区域出现放电现象，然而施加电压的导体之间没有出现放电过程，也就是说放电没有击穿绝缘系统，我们把这种现象称之为局部放电。在绝缘介质中，电场分布、绝缘电气物理性能会对局部放电的条件产生一定的影响，往往是高电场强度和低电压强度的条件下容易出现局部放电现象，尽管局部放电不会贯通性击穿绝缘，但是肯定会对电介质产生影响。因此，局部放电是电气系统中的安全隐患，破坏的具体过程呈现出一定的特点，长期而又缓慢，往往局部放电的特点和绝缘特性是成正比进行的，从局部放电的特点可以对绝缘的损坏程度进行分析，一定程度上也可以利用绝缘损坏程度
浅谈局部放电检测在开关柜中的应用 发表时间：2019-11-25T11:31:51.227Z 来源：《基层建设》2019年第24期作者：王英郑江丽任毅孟祥海茹世豪 [导读] 摘要：供配电系统的安全运行对工业企业来说至关重要，特别是大型石化企业对供电的可靠性、连续性和安全性要求更高。 国网山西省电力公司晋城供电公司 摘要：供配电系统的安全运行对工业企业来说至关重要，特别是大型石化企业对供电的可靠性、连续性和安全性要求更高。工厂配电网络中的设备运行可靠性直接关系到整个工厂生产能否安全稳定，进而直接影响到企业的经济效益。随着经济的快速发展，科技水平的不断进步，工厂对供电的需求和可靠性要求也越来越高。开关柜在工厂配电网络中广泛应用，其安全运行对供电可靠性起举足轻重的作用。因此及时发现开关柜早期绝缘缺陷，保证供电安全可靠性对整个工厂的安全高效生产和效益增长都有着十分重要的意义。 关键词：开关柜；局部放电；在线检测 1. 局部放电检测技术概述 对于局部放电检测技术而言，它主要可分为四种类型。 1.1紫外线检测技术 在外绝缘局部放电的情况下，由于击穿的影响放电点附近气体会有电离产生，而气体种类与放射光波的频率存在一定关系，电离后产生的氮离子发射的光谱则会落于紫外光波段。此时，借助特殊仪器接收紫外信号，利用可见光图像叠加与成像处理，即可确定电晕的位置与强度。一般，紫外检测技术属于辅助性的带电检测技术，需要与其他检测技术配合使用，从而寻找到局部放电信号，进而确定放电点的放电部位和放电程度。 1.2超声波检测技术 它主要是借助超声波传感器采集超声波信号，有效确定设备局部放电的位置及大小，其中超声波信号的频率范围应保持在20～ 200kHz。由于超声波信号属于机械振动波，不会受电气的干扰，因此可通过时差法和幅值法定位信号源。 1.3暂态地电压检测技术 一般，在针对电气设备实施局部放电的情况下，可以经由玻璃窗与开关柜的缝隙传出电磁波。当然，设备表层的金属也可传出电磁波，对地面形成持续性的暂态电压脉冲信号。在开关柜金属表层，该信号能实现传播，并通过柜门缝隙或开关柜孔洞传出，经过金属壳体外表面传到大地。该技术在实际工作中的应用，往往需要在开关柜的不同开口缝隙处装设电容耦合式传感器。要贴紧金属外壳，才能对暂态地电压信号进行检测。此外，对表征布局放电进行判断时，应以测试读数大小为依据，通过电磁波的特性定位设备内部的放电源。 1.4特高频检测技术 该技术也称之为超高频检测技术，最常见的是利用特殊的特高频传感器，针对电磁波内的特高频分量进行检测，并基于此深层次地研究或许会发生放电的地方及其具体的类型。现场开关柜的带电检测工作中常采用该技术，可通过时差法和幅值法定位放电源。 2. 开关柜中局部放电检测的技术应用 2.1应用实例 本文通过对某个变电站开关柜局部放电检测的实际过程为例进行分析。具体地，采取比较研究的方式，针对在检测开关柜局部放电过程中单一带电检测技术以及综合检测技术的不同特点，展开具体的剖析与论述。该变电站小室内采用的是6面铠装移开式金属封闭开关柜，图1为母线小室内开关柜示意图。实际运行过程中，小室内臭氧味十分重，故而发出小时内存在局部放电问题的质疑。鉴于此，分别采取综合检测技术和单一带电检测技术检测小室内的各个开关柜。 2.2具体应用 ①暂态地电压检测 利用暂态地电压检测技术检测开关柜的后下、后上、前下、前上等位置，检测结果如表1所示，其中12dB为背景噪声。由表1可知：313开关柜的最大信号为26dB，最大信号幅值为29dB，分别比背景噪声大14dB和17dB。由此可得，此开关柜或许存在放电点。
开关柜局部放电在线监测系统 技 术 资 料 福州亿森电力设备有限公司
开关柜局部放电在线监测系统简介 前言： 高压开关柜是使用极广且数量最多的开关设备。由于在设计、制造、安装和运行维护等方面存在着不同程度的问题，因而事故率比较高，在诸多性质的开关柜事故中，绝缘事故多发生于10千伏及以上电压等级，造成的后果也很严重。特别是小车式开关柜，绝缘事故率更高，而且往往一台出现事故，殃及邻柜的现象更为突出。因此，迫切需要对开关柜实行状态检修，对设备运行状况进行实时在线监测，根据设备的运行状态和绝缘的劣化程度，确定检修时间和措施，减少停电时间和事故的发生，提高电力系统运行的安全可靠性及自动化程度。 高压开关柜的绝缘故障主要表现为外绝缘对地闪络击穿，内绝缘对地闪络击穿，相间绝缘闪络击穿，雷电过电压闪络击穿，瓷瓶套管、电容套管闪络、污闪、击闪、击穿、爆炸，提升杆闪络，CT闪络、击穿、爆炸，瓷瓶断裂等。
各类绝缘缺陷发展到最终击穿，酿成事故之前，往往先经过局部放电阶段，局部放电的强弱能够及时反映绝缘状态，因此通过在线监测局部放电来判断绝缘状态是实现开关柜绝缘在线监测和诊断的有效手段。 本系统采用声电联合检测方法，即通过同时检测局部放电产生的暂态对低电压（TEV，国内俗称地电波）和超声波信号实现对开关柜绝缘状态的监测。 一、局放产生 局部放电，是绝缘介质中的一种电气放电，这种放电仅限制在被测介质中一部分且只使导体间的绝缘局部桥接，这种放电可能发生或可能不发生于导体的邻近。电力设备绝缘中的某些薄弱部位在强电场的作用下发生局部放电是高压绝缘中普遍存在的问题。虽然局部放电一般不会引起绝缘的穿透性击穿，但可以导致电介质（特别是有机电介质）的局部损坏。若局部放电长期存在，在一定条件下会导致绝缘劣化甚至击穿。对电力设备进行局部放电试验，不但能够了解设备的绝缘状况，还能及时发现许多有关制造与安装方面的问题，确定绝缘故障的原因及其严重程度。因此，对电力设备进行局部放电测试是电力设备制造和运行中的一项重要预防性试验。 基于对发生局部放电时产生的各种电、光、声、热等现
开关柜局部放电分析及处理策略研究李劲松 发表时间：2018-05-14T11:12:49.030Z 来源：《电力设备》2017年第36期作者：李劲松 [导读] 摘要：随着我国经济发展水平的不断提高，电力建设取得了显著成效，在电力设施日趋增多下，人们对电力设施安全性提出了更高要求。 （国网安徽省电力公司芜湖供电公司安徽芜湖市 241000） 摘要：随着我国经济发展水平的不断提高，电力建设取得了显著成效，在电力设施日趋增多下，人们对电力设施安全性提出了更高要求。开关柜是电力系统重要设备，对于维持电力系统供电安全及稳定有着重要意义，但受各种因素影响，开关柜容易发生局部放电故障，威胁到电力系统运行安全。为此，本文主要介绍开关柜局部放电类型，分析局部放电检测方法，依据局部放电检测结果，提出相应的处理对策。 关键词：开关柜；局部放电；检测；处理 在社会各项生产生活日趋深入下，对电力能源的需求只增不减，促使电力建设不断加快，开关柜在电力系统中的应用也日趋普遍。开关柜作为电力系统重要组成，其运行是否稳定直接影响到电力系统运行安全，一旦开关柜出现故障，将使电力设备出现损坏，造成大量电能流失，引发大面积停电，对正常生产生活造成不利于影响。通过对开关柜局部放电异常的检测，可以对设备绝缘状态充分掌握，进而明确故障根源，及时将故障隐患消除。下面将结合开关柜局部放电类型，提出几种开关柜局部放电检测方法及相应处理对策。 1.开关柜局部放电类型 因绝缘结构电场分布不均匀导致绝缘介质中局部范围内出现放电或者击穿现象就是局部放电。局部放电如不能及早发现并处理会不断侵蚀周围绝缘介质，造成整个绝缘系统功用消失。为此，开关柜局部放电重要表征就是绝缘恶化，也与绝缘材料质量及击穿过程存在一定联系。局部放电通常分为三种形式，即内部放电、表面放电及电晕。通过以下几种形式释放能量：（1）电磁形式，包括光、热、无线电波；（2）声波形式，包括声音、超声波；（3）气体形式，包括臭氧、一氧化二氮等气体。 开关柜局部放电会使高压系统组件功能降低或者消失，而电缆屏蔽层间的放电会持续很久，固体电介质失效甚至若干年后才发生，因为电介质的绝缘耐压也会降低，在强磁场下，绝缘耐压会逐渐失效。电介质材料、孔洞、半导体介质材料的界面凸起均会造成树枝化放电现象。 2.局部放电检测技术 2.1地电波检测技术 电磁波会在局部放电过程中产生在开关柜绝缘层中。开关柜的金属外壳会屏蔽大部分电磁波，而只有一小部分会通过气体绝缘开关衬垫传播出去，同时将一个地电波产生，通过金属壳体传播。检测柜内局部放电活动可以将探头放在开关柜外表面进行，地电波信号检测原理入下图所示。 图1 地电波信号检测局部放电原理 2.2超声波检测 当开关柜出现局部放电时，从能量角度上分析，可以将其看作是能量的瞬时爆发过程，电气击穿发生在空气间隙中时，会瞬间完成放电。瞬间电能会造成放电中心快速膨胀，以声波形式将瞬时膨胀结果传播出去，造成区域内气加热，一个等温区由此形成，温度比周围环境温度高，一旦气体冷却，会出现收缩，形成低频率后续波，频带较宽，范围为10Hz~15MHz，超声波是指频率超过25kHz的波段。 2.3超声波与地电波综合检测技术 当前，对于局部放电检测，电力系统广泛应用地电波检测法或者超声波检测法，但都是单一应用，超声波与地电波两种检测技术均有一定缺陷，不能对开关柜设备运行状况全面、准确检测，鉴于能量释放形式因放电类型不同而不同，导致两种检测方法灵敏度与实用性上也存在差异。为此，在对开关柜局部放电检测中，需要对两种方法综合应用，将地电波检测为主导，超声波检测为辅助。 3.开关柜局部放电分析 3.1横向比较 横向比较同一个开关室内开关柜测试结果，当某一个开关柜测试结果的测试结果与现场背景值大于其他开关柜时，可以初步判断此开
《电磁场与电磁波》试卷1 一. 填空题（每空2分,共40分） 1．矢量场的环流量有两种特性：一是环流量为0，表明这个矢量场 无漩涡流动 。另一个是环流量不为0，表明矢量场的 流体沿着闭合回做漩涡流动 。 2．带电导体内静电场值为 0 ，从电位的角度来说，导体是一个 等电位体 ，电荷分布在导体的 表面 。 3．分离变量法是一种重要的求解微分方程的方法，这种方法要求待求的偏微分方程的解可以表示为 3个 函数的乘积，而且每个函数仅是 一个 坐标的函数，这样可以把偏微分方程化为 常微分方程 来求解。 4．求解边值问题时的边界条件分为3类，第一类为 整个边界上的电位函数为已知 ，这种条件成为狄利克莱条件。第二类为已知 整个边界上的电位法向导数 ，成为诺伊曼条件。第三类条件为 部分边界上的电位为已知，另一部分边界上电位法向导数已知 ，称为混合边界条件。在每种边界条件下，方程的解是 唯一的 。 5．无界的介质空间中场的基本变量B 和H 是 连续可导的 ，当遇到不同介质的分 界面时，B 和H 经过分解面时要发生 突变 ，用公式表示就是 12()0n B B ?-=，12()s n H H J ?-=。 6．亥姆霍兹定理可以对Maxwell 方程做一个简单的解释：矢量场的 旋度 ，和 散度 都表示矢量场的源，Maxwell 方程表明了 电磁场 和它们的 源 之间的关系。 二．简述和计算题（60分） 1．简述均匀导波系统上传播的电磁波的模式。（10分） 答：（1）在电磁波传播方向上没有电场和磁场分量，即电场和磁场完全在横平面内，这种模式的电磁波称为横电磁波，简称TEM 波。 （2）在电磁波传播方向上有电场和但没有磁场分量，即磁场在横平面内，这种模式的电磁波称为横磁波，简称TM 波。因为它只有纵向电场分量，又成为电波或E 波。 （3）在电磁波传播方向上有磁场但没有电场分量，即电场在横平面内，这种模式的电磁波称为横电波，简称TE 波。因为它只有纵向磁场分量，又成为磁波或M 波。 从Maxwell 方程和边界条件求解得到的场型分布都可以用一个或几个上述模式的适当幅相组合来表征。 2．写出时变电磁场的几种场参量的边界条件。（12分） 解：H 的边界条件 12()s n H H J ?-= E 的边界条件
开关柜局部放电检测典型案例
10KV开关柜局部放电检测案例汇编 前言： 10kV开关柜内部局部放电的种类很多，主要分为内部放电和表面放电两种，目前主要采用的非介入方式、带电检测的方法主要为超声波检测和暂态地电压（TEV）两种检测方式，对于一些放电，我们可以同时侦测到超声波信号和TEV 信号，而另一些放电情况我们只能检测到两种信号中的一种，因此在实际使用中，我们应该以这两种检测方式互为补充，才能够更好的检测到所有的局部放电情况。 暂态地电压检测原理： 局部放电暂态地电压（Transient Earth Voltages）技术是局部放电检测的一种新方法，近年来在国内外得到了较快发展，并在电力设备如GIS、同步电机、变压器、电缆等的检测中得到了应用。暂态地电压（Transient Earth Voltages）具有外界干扰信号少的特点，因而检测系统受外界干扰影响小，可以极大的提高电气设备局部放电检测，特别是在线检测的可靠性和灵敏度。用于高压开关柜在线监测有明显
的优点，因此这一测量技术发展很快，已在英国和法国的几个400kV变电站中取得经验。德国一些大学对此技术很感兴趣，经过多年的努力，英国EA公司已经收集了一万多条涵盖所有不同型号的高压设备的暂态地电压（TEV）的数据库，对柜体内器件（如CT、PT）、母线连接处、支持绝缘子表面及开断装置进行了试验验证。到目前为止，该技术已经在世界多国应用，各国的研究均表明，暂态地电压（Transient Earth Voltages）的在线监测有很好的前景。对于国内，早期对高压开关柜可靠性的重视度不够，此技术在国内发展较慢，但由于该技术越来越多的得到国内认可，北京、上海、广州等大城市已经开始应用，并且取得了良好的效果。 当高压电气设备发生局部放电时, 放电电量先聚集在与放电点相邻的接地金属部分, 形成电流脉冲并向各个方向传播。对于内部放电,
1.麦克斯韦的物理意义：根据亥姆霍兹定理，矢量场的旋度和散度都表示矢量场的源。麦克斯韦方程表明了电磁场和它们的源之间的全部关系：除了真实电流外，变化的电场（位移电流）也是磁场的源；除电荷外，变化的磁场也是电场的源。 1. 写出非限定情况下麦克斯韦方程组的微分形式，并简要说明其物理意义。 2.答非限定情况下麦克斯韦方程组的微分形式为,,0,D B H J E B D t t ρ????=+ ??=-??=??=??，(3分)（表明了电磁场和它们的源之间的全部关系除了真实电流外，变化的电场（位移电流）也是磁场的源；除电荷外，变化的磁 场也是电场的源。 1.简述集总参数电路和分布参数电路的区别： 2.答：总参数电路和分布参数电路的区别主要有二：（1）集总参数电路上传输的信号的波长远大于传输线的几何尺寸；而分布参数电路上传输的信号的波长和传输线的几何尺寸可以比拟。（2）集总参数电路的传输线上各点电压（或电流）的大小与相位可近似认为相同，无分布参数效应；而分布参数电路的传输线上各点电压（或电流）的大小与相位均不相同，呈现出电路参数的分布效应。 1.写出求解静电场边值问题常用的三类边界条件。 2.答：实际边值问题的边界条件可以分为三类：第一类是整个边界上的电位已知，称为“狄利克莱”边界条件；第二类是已知边界上的电位法向导数，称为“诺依曼”边界条件；第三类是一部分边界上电位已知，而另一部分上的电位法向导数已知，称为混合边界条件。 1.简述色散效应和趋肤效应。 2.答：在导电媒质中，电磁波的传播速度（相速）随频率改变的现象，称为色散效应。在良导体中电磁波只存在于导体表面的现象称为趋肤效应。 1.在无界的理想媒质中传播的均匀平面波有何特性？在导电媒质中传播的均匀平面波有何特性？ 2. 在无界的理想媒质中传播的均匀平面波的特点如下：电场、磁场的振幅不随传播距离增加而衰减，幅度相差一个实数因子η（理想媒质的本征阻抗）；时间相位相同；在空间相互垂直，与传播方向呈右手螺旋关系，为TEM 波。 在导电媒质中传播的均匀平面波的特点如下：电磁场的振幅随传播距离增加而呈指数规律衰减；电、磁场不同相，电场相位超前于磁场相位；在空间相互垂直，与传播方向呈右手螺旋关系，为色散的TEM 啵。 1. 写出时变电磁场在1为理想导体与2为理想介质分界面时的边界条件。 2. 时变场的一般边界条件 2n D σ=、20t E =、2t s H J =、20n B =。 (或矢量式2n D σ=、20n E ?=、 2s n H J ?=、20n B =) 1. 写出矢量位、动态矢量位与动态标量位的表达式,并简要说明库仑规范与洛仑兹规范的意义。 2. 答矢量位,0B A A =????=；动态矢量位A E t ??=-?- ?或A E t ??+=-??。库仑规范与洛仑兹规范的作用都 是限制A 的散度，从而使A 的取值具有唯一性；库仑规范用在静态场，洛仑兹规范用在时变场。 1. 简述穿过闭合曲面的通量及其物理定义 2. s A ds φ=??? 是矢量A 穿过闭合曲面S 的通量或发散量。若Ф> 0，流出S 面的通量大于流入的通量，即通 量由S 面内向外扩散，说明S 面内有正源若Ф< 0，则流入S 面的通量大于流出的通量，即通量向S 面内汇集，说明S 面内有负源。若Ф=0，则流入S 面的通量等于流出的通量，说明S 面内无源。 1. 证明位置矢量 x y z r e x e y e z =++ 的散度，并由此说明矢量场的散度与坐标的选择无关。 2. 证明在直角坐标系里计算 ，则有 ()()x y z x y z r r e e e e x e y e z x y z ? ? ?????=++?++ ?????? 3x y z x y z ???= ++=??? 若在球坐标系里计算，则 23 22 11()()()3r r r r r r r r r ????===??由此说明了矢量场的散度与坐标的选择无关。 1. 在直角坐标系证明0A ????= 2.
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910363724.5 (22)申请日 2019.04.30 (71)申请人 云南电网有限责任公司电力科学研 究院 地址 650217 云南省昆明市经济技术开发 区云大西路105号 (72)发明人 唐伟超 刘红文 王科 (74)专利代理机构 北京弘权知识产权代理事务 所(普通合伙) 11363 代理人 逯长明 许伟群 (51)Int.Cl. G01R 31/12(2006.01) (54)发明名称一种开关柜局部放电检测装置(57)摘要本申请公开一种开关柜局部放电检测装置，包括第一陶瓷电容、局放信号提取装置、带电指示装置和局放信号检测装置；局放信号提取装置包括第二陶瓷电容和局放信号提取电阻，第一陶瓷电容、第二陶瓷电容和局放信号提取电阻依次串联，局放信号检测装置与第二陶瓷电容并联；带电指示装置与局放信号提取装置并联，带电指示装置包括依次串联的电感、分压电阻和带电指示灯；预先对陶瓷电容元件进行频响特性检测，确定陶瓷电容元件的工作带宽范围为f 1-f 2，并根据所述工作带宽范围，确定出检测高频局部放电信号所需的第一陶瓷电容、第二陶瓷电容和局放信号提取电阻的取值。本申请能在带电指示灯正常工作时，防止带电指示灯对局放信号的分流， 局放检测精度高。权利要求书1页 说明书4页 附图1页CN 110161383 A 2019.08.23 C N 110161383 A
1.一种开关柜局部放电检测装置，其特征在于，包括第一陶瓷电容(1)、局放信号提取装置(2)、带电指示装置(3)和局放信号检测装置(4)；局放信号提取装置(2)包括第二陶瓷电容(21)和局放信号提取电阻(22)，第一陶瓷电容(1)、第二陶瓷电容(21)和局放信号提取电阻(22)依次串联，局放信号检测装置(4)与局放信号提取电阻(22)并联；带电指示装置 (3)与局放信号提取装置(2)并联，带电指示装置(3)包括依次串联的电感(31)、分压电阻 (32)和带电指示灯(33)；预先对陶瓷电容元件进行频响特性检测，确定陶瓷电容元件的工作带宽范围为f 1-f 2，并根据所述工作带宽范围，确定出检测高频局部放电信号所需的第一陶瓷电容(1)、第二陶瓷电容(21)和局放信号提取电阻(22)的取值。 2.根据权利要求1所述的开关柜局部放电检测装置，其特征在于，带电指示装置(3)的阻抗为Z LR ，局放信号提取装置(2)的阻抗为Z CR ，则Z LR ﹥100Z CR ，其中， Z LR ＝2πf 1L+R 2+R L 式中，f 1为陶瓷电容元件工作带宽的最小值；L为电感(31)的电感值；R 2为分压电阻(32)的电阻值；R L 为带电指示灯(33)的电阻值；C 2为第二陶瓷电容(21)的电容值；R 1为局放信号提取电阻(22)的电阻值。 3.根据权利要求1所述的开关柜局部放电检测装置，其特征在于，第一陶瓷电容(1)的输入端与开关柜单相电源线(5)连接，第一陶瓷电容(1)的输出端与第二陶瓷电容(21)的输入端之间设置有第一电连接点(6)，电感(31)的输入端与第一电连接点(6)连接，带电指示灯(33)的输出端接地。 4.根据权利要求1所述的开关柜局部放电检测装置，其特征在于，第二陶瓷电容(21)的输出端与局放信号提取电阻(22)的输入端之间设有第二电连接点(7)，局放信号提取电阻 (22)的输出端接地；局放信号检测装置(4)的输入端与第二电连接点(7)连接，局放信号检测装置(4)的输出端接地。 5.根据权利要求2所述的开关柜局部放电检测装置，其特征在于，第一陶瓷电容(1)的电容取值范围为1nf -10nf；第二陶瓷电容(21)的电容取值范围为10pf -100pf；局放信号提取电阻(22)的电阻值取值范围为0.16Ω-32Ω。 6.根据权利要求5所述的开关柜局部放电检测装置，其特征在于，电感(31)的取值范围为2mH -100mH，用于测量带宽为1MHz -10MHz局部放电信号。 7.根据权利要求1或4所述的开关柜局部放电检测装置，其特征在于，局放信号检测装置(4)与局放信号提取装置(2)之间为可拆卸连接，局放信号检测装置(4)与电能供应装置 (8)连接，电能供应装置(8)包括220V电源线或蓄电池。 权 利 要 求 书1/1页2CN 110161383 A
2009——2010学年第一学期期末考试 ?电磁场与微波技术?试卷A 一、单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题2分，共20分) 1. 静电场是( ) A. 无散场 B. 旋涡场 C.无旋场 D. 既是有散场又是旋涡场 2. 已知(23)()(22)x y z D x y e x y e y x e =-+-+- ，如已知电介质的介电常数为0ε，则自由电荷密度ρ为( ) A. B. 1/ C. 1 D. 0 3. 磁场的标量位函数的单位是( ) A. V/m B. A C. A/m D. Wb 4. 导体在静电平衡下，其内部电场强度( ) A.为零 B.为常数 C.不为零 D.不确定 5. 磁介质在外部磁场作用下，磁化介质出现( ) A. 自由电流 B. 磁化电流 C. 传导电流 D. 磁偶极子 6. 磁感应强度与磁场强度的一般关系为( ) A.H B μ= B.0H B μ= C.B H μ= D.0B H μ= 7. 极化强度与电场强度成正比的电介质称为( )介质。 A.各向同性 B. 均匀 C.线性 D.可极化 8. 均匀导电媒质的电导率不随( )变化。 A.电流密度 B.空间位置 C.时间 D.温度 9. 磁场能量密度等于( ) A. E D B. B H C. 21E D D. 2 1B H 10. 镜像法中的镜像电荷是( )的等效电荷。 A.感应电荷 B.原电荷 C. 原电荷和感应电荷 D. 不确定 二、填空题(每空2分，共20分) 1. 电场强度可表示为_______的负梯度。 2. 体分布电荷在场点r 处产生的电位为_______。 0ε0ε
开关柜局部放电的原因 开关柜在日常的运行中，起着变电输电的重要作用，而很多开关柜日常中都是露天摆放，长期日晒雨淋，受各种外部环境影响，很容易发生局部放电故障，本文就简单介绍开关柜局部放电的原因。 一、电晕放电，通常在气体包围的高压导体周围会出现电晕放电，比如高压输电线路或者高压变压器等，这些高压电气设备的高压接线端子暴露在空气中，因此发生电晕放电的机率相对较大。电晕放电体现出的是典型的、极不均匀电场的特征，也是极不均匀电场下特有的自持放电。 二、沿面放电，通常在绝缘介质表面会出现沿面放电的现象。这种局部放电的形式属于特殊的气体放电现象，电力电缆、电机绕组、绝缘套管的端部等位置比较常见沿面放电。一旦介质内部电场的强度低于电极边缘气隙的电场强度，而且介质沿面击穿电压相对较低，沿面放电就会发生在绝缘介质的表面。通常电压波形、电场的分布、空气质量、介质的表面状态、气候条件等均会对沿面放电电压产生影响，所以沿面放电体现出不稳定的特点。 三、内部放电，固体绝缘介质内部比较常见内部放电。在生产加工绝缘介质时难免存在材料与工艺缺陷的问题，导致绝缘介质内部出现内部缺陷，比如掺人少量的空气或者杂质等。一旦绝缘受到高压作用，内部缺陷就有发生局部击穿或者重复性击穿的可能。通常介质自身的特性、气隙大小、缺陷的位置与形状、气隙气体的种类等会对内部放电的发生条件产生影响。
四、悬浮电位放电，这种局部放电的形式是指高压设备中某个导体部件存在结构设计缺陷，或者其它原因导致接触不良断开，最终造成该部件位于高压电极与低压电极之间并根据其位置的阻抗比获得 分压发生放电，针对该导体部件上对地电位称其为悬浮电位。导体具有悬浮电位时，通常其附近的场强会比较集中，而且会破坏四周绝缘介质的形成。一般在电气设备内高电位的金属部件或者处于地电位的金属部件上容易发生悬浮电位放电。 开关柜的局部放电，对开关柜的日常运转有着非常不利的影响，因此店里工作者在日常的工作中，应当不断总结经验，掌握开关柜放电的基本规律，并及时精心处理，尽量减少开关柜故障发生的频率，保障供电的正常进行。
《电磁场与电磁波》试题2 一、填空题（每小题1分，共10分） 1．在均匀各向同性线性媒质中，设媒质的介电常数为ε，则电位移矢量D ?和电场E ? 满足的 方程为： 。 2．设线性各向同性的均匀媒质中电位为φ，媒质的介电常数为ε，电荷体密度为V ρ，电位 所满足的方程为 。 3．时变电磁场中，坡印廷矢量的数学表达式为 。 4．在理想导体的表面，电场强度的 分量等于零。 5．表达式()S d r A S ? ????称为矢量场)(r A ? ?穿过闭合曲面S 的 。 6．电磁波从一种媒质入射到理想导体表面时，电磁波将发生 。 7．静电场是保守场，故电场强度沿任一条闭合路径的积分等于 。 8．如果两个不等于零的矢量的点积等于零，则此两个矢量必然相互 。 9．对横电磁波而言，在波的传播方向上电场、磁场分量为 。 10．由恒定电流产生的磁场称为恒定磁场，恒定磁场是 场，因此，它可用磁矢位函数的旋度来表示。 二、简述题 （每小题5分，共20分） 11．试简述磁通连续性原理，并写出其数学表达式。 12．简述亥姆霍兹定理，并说明其意义。 13．已知麦克斯韦第二方程为S d t B l d E S C ???????-=???，试说明其物理意义，并写出方程的微 分形式。 14．什么是电磁波的极化？极化分为哪三种？ 三、计算题 （每小题10分，共30分） 15．矢量函数 z x e yz e yx A ??2+-=? ，试求 （1）A ? ?? （2）A ? ?? 16．矢量 z x e e A ?2?2-=? ， y x e e B ??-=? ，求 （1）B A ? ?- （2）求出两矢量的夹角
摘要：开关柜运行过程中，绝缘材料会受到高温、高压、油污、化学物质、振动等各方面的作用，绝缘性能不断恶化，加快了局部放电的速度，反过来局部放电又对绝缘的恶化起到推动作用。因此检测开关柜的局部放电可以有效预防故障。本文就针对该问题展开讨论，首先阐述局部放电的相关概念，总结局部放电的种类与特点，并分析局部放电的检测手段与分析技术。 在开关柜绝缘系统中，各部位的电场强度存在差异，某个区域的电场强度一旦达到其击穿场强时，该区域就会出现放电现象，不过施加电压的两个导体之间并未贯穿整个放电过程，即放电未击穿绝缘系统，这种现象即为局部放电。绝缘介质中电场分布、绝缘的电气物理性能等决定了发生局部放电的条件，一般情况下高电场强度、低电气强度的条件下容易出现局部放电。虽然局部放电通常不会贯通性的击穿绝缘，但是却可能局部损坏电介质，如果长期存在局部放电的现象，则基于特定的条件下会降低绝缘介质的电气强度。由此可见，局部放电属于电气设备中的隐患，其破坏过程体现出缓慢性、长期性的特点。通常局部放电的特性可以较好的印证绝缘缺陷，可以通过局部放电的特性来分析绝缘的局部损坏程度。很大程度上对各种局部放电特性进行综合测量，可以对产品的绝缘水平进行客观的评价。 2局部放电的种类特点 2.1电晕放电 通常在气体包围的高压导体周围会出现电晕放电，比如高压输电线路或者高压变压器等，这些高压电气设备的高压接线端子暴露在空气中，因此发生电晕放电的机率相对较大。电晕放电体现出的是典型的、极不均匀电场的特征，也是极不均匀电场下特有的自持放电 形式。很多外界因素均会对电晕起始电压产生影响，比如电极的形状、外加电压、气体密度、极间距离以及空的湿度与流动速度等等。 2.2沿面放电 通常在绝缘介质表面会出现沿面放电的现象。这种局部放电的形式属于特殊的气体放电现象，电力电缆、电机绕组、绝缘套管的端部等位置比较常见沿面放电。一旦介质内部电场的强度低于电极边缘气隙的电场强度，而且介质沿面击穿电压相对较低，沿面放电就会发生在绝缘介质的表面。通常电压波形、电场的分布、空气质量、介质的表面状态、气候条件等均会对沿面放电电压产生影响，所以沿面放电体现出不稳定的特点。 2-3内部放电 固体绝缘介质内部比较常见内部放电。在生产加工绝缘介质时难免存在材料与工艺缺陷的问题，导致绝缘介质内部出现内部缺陷，比如掺人少量的空气或者杂质等。一旦绝缘受到高压作用，内部缺陷就有发生局部击穿或者重复性击穿的可能。通常介质自身的特性、气隙大小、缺陷的位置与形状、气隙气体的种类等会对内部放电的发生条件产生影响。 2.4悬浮电位放电 这种局部放电的形式是指高压设备中某个导体部件存在结构设计缺陷，或者其它原因导致接触不良断开，最终造成该部件位于高压电极与低压电极之间并根据其位置的阻抗比获得分压发生放电，针对该导体部件上对地电位称其为悬浮电位。导体具有悬浮电位时，通常其附近的场强会比较集中，而且会破坏四周绝缘介质的形成。一般在电气设备内高电位的金属部件或者处于地电位的金属部件上容易发生悬浮电位放电。
1、 写出非限定情况下麦克斯韦方程组得微分形式,并简要说明其物理意义。 2、答非限定情况下麦克斯韦方程组得微分形式为,(3分)(表明了电磁场与它们得源之间得全部关系除了真实电流外,变化得电场(位移电流)也就是磁场得源;除电荷外,变化得磁场也就是电场得源。 1、 写出时变电磁场在1为理想导体与2为理想介质分界面时得边界条件。 2、 时变场得一般边界条件 、、、。 (或矢量式、、、) 1、 写出矢量位、动态矢量位与动态标量位得表达式,并简要说明库仑规范与洛仑兹规范得意义。 2、 答矢量位;动态矢量位或。库仑规范与洛仑兹规范得作用都就是限制得散度,从而使得取值具有唯一性;库仑规范用在静态场,洛仑兹规范用在时变场。 1、 简述穿过闭合曲面得通量及其物理定义 2、 就是矢量A 穿过闭合曲面S 得通量或发散量。若Ф> 0,流出S 面得通量大于流入得通量,即通 量由S 面内向外扩散,说明S 面内有正源若Ф< 0,则流入S 面得通量大于流出得通量,即通量向S 面内汇集,说明S 面内有负源。若Ф=0,则流入S 面得通量等于流出得通量,说明S 面内无源。 1、 证明位置矢量 得散度,并由此说明矢量场得散度与坐标得选择无关。 2、 证明在直角坐标系里计算 ,则有 若在球坐标系里计算,则 由此说明了矢量场得散度与坐标得选择无关。 1、 在直角坐标系证明 2、 ()[()()()]()()()0y x x x z z x y z x y z y y x x z z A A A A A A A e e e e e e x y z y z z x x y A A A A A A x y z y z x z x y ????????????? =++?-+-+-??????????????????=-+-+-=????????? 1、 简述亥姆霍兹定理并举例说明。 2、 亥姆霍兹定理研究一个矢量场,必须研究它得散度与旋度,才能确定该矢量场得性质。 例静电场 有源
?电磁场?试卷1 一、单项选择题 1. 静电场是( ) A. 无散场 B. 旋涡场 C.无旋场 D. 既是有散场又是旋涡场 2. 已知(23)()(22)x y z D x y e x y e y x e =-+-+-，如已知电介质的介电常数为0ε，则自由电荷密度ρ为( ) A. B. 1/ C. 1 D. 0 3. 磁场的标量位函数的单位是( ) A. V/m B. A C. A/m D. Wb 4. 导体在静电平衡下，其内部电场强度( ) A.为零 B.为常数 C.不为零 D.不确定 5. 磁介质在外部磁场作用下，磁化介质出现( ) A. 自由电流 B. 磁化电流 C. 传导电流 D. 磁偶极子 6. 磁感应强度与磁场强度的一般关系为( ) A.H B μ= B.0H B μ= C.B H μ= D.0B H μ= 7. 极化强度与电场强度成正比的电介质称为( )介质。 A.各向同性 B. 均匀 C.线性 D.可极化 8. 均匀导电媒质的电导率不随( )变化。 A.电流密度 B.空间位置 C.时间 D.温度 9. 磁场能量密度等于( ) A. E D B. B H C. 21E D D. 2 1B H 10. 镜像法中的镜像电荷是( )的等效电荷。 A.感应电荷 B.原电荷 C. 原电荷和感应电荷 D. 不确定 二、填空题(每空2分，共20分) 1. 电场强度可表示为_______的负梯度。 2. 体分布电荷在场点r 处产生的电位为_______。 3. 一个回路的自感为回路的_______与回路电流之比。 4. 空气中的电场强度5sin(2)x E e t z πβ=-V/m ，则位移电流密度d J = 。 5. 安培环路定律的微分形式是 ，它说明磁场的旋涡源是 。 6. 麦克斯韦方程组的微分形式是 ， ， ， 。 三、简答题(本大题共2小题，每小题5分，共10分) 1.写出电荷守恒定律的数学表达式，说明它揭示的物理意义。 2.写出坡印廷定理的微分形式，说明它揭示的物理意义。 四、计算题(本大题) 1.假设在半径为a 的球体内均匀分布着密度为0ρ的电荷，试求任意点的电场强度。 2.一个同心球电容器的内、外半径为a 、b ，其间媒质的电导率为σ，求该电容器的漏电电导。 3.已知空气媒质的无源区域中，电场强度100cos()z x E e e t z αωβ-=-，其中βα,为常数，求磁场强度。 0ε0ε
开关柜局部放电的检测方法 针对开关柜而言，其局部放电检测方法包括以下几种： 3.1地电波检测 在高压开关柜绝缘层中发生局部放电时会产生电磁波，而开关柜的金属外壳会将这种电磁波屏蔽掉一大部分，不过仍有小部分会通过金属壳体的接缝或者气体绝缘开关衬垫传播出去，而且还会产生一个地电波通过设备金属壳体外表面传向地下。地电波的范围通常在几毫伏直至几伏中间，而且上升时间内有几个纳秒。可以将探头设置于工作状态中的开关柜的外表面，对局部放电活动进行检测。 3.2超声波检测 其实超声波检测属于机械振动波的一种，基于能量的角度而言，局部放电的过程即为能量瞬时爆发的过程，电能通过声能、光能、热能以及电磁能的形式释放出去，电气击穿发生在空气间隙，瞬间就可以完成放电，此时电能也会在一瞬间转化为热能，放电中心的气体受到热能的作用会发生膨胀，通过声波向外传播，传播区域内气体被加热后形成一个等温区，其温度超出环境温度;等到这些气体冷却后开始收缩，则会产生后续波，后续波的频率以及强度均比较低，包含各种频率分量，有很宽的频带，超声波的频率大于20kHz。因为局部放电的区域相对较小，所以局放声源即为点声源。 3-3超高频检测法 时间变化过程中，局部放电所产生的电磁振动会产生电磁波，在固气与气体介质中，局部放电脉冲会发生非常丰富的电磁波超高频分
量，最高可达数GHz。实际应用过程中，局放信号的检测可以利用两个探头来进行，将探头检测到信号的时间顺序作为判断依据，放电源的距离较近，就会被先检测到;探头位置不断变化，可以将放电源的大致位置逐步判断出来。或者通过多个探头，将探头检测局放信号的时间差列方程组，可以求出放电源的三维空间坐标，最终确定放电源。该方法的灵敏度相对较高，且具备较强的抗干扰能力，而且开关柜上通常有接缝或者小玻璃窗，可以不用考虑该方法在完全密封条件下很难检测的要求。 3.4综合检测技术 其实无论哪种检测方法均有一定的局限性，无法将电气设备开关柜的运行状态客观、全面、真实的反映出来，还会出现误判的可能。由于放电类型能量的释放形式不同、各种检测方法的实用性与灵敏度也存在差异，所以在对开关柜局部放电检测过程中，要将上述检测手段综合应用，以地电波检测为主、超声波检测及超高频检测为辅来进行。
1. 写出非限定情况下麦克斯韦方程组的微分形式，并简要说明其物理意义。 2.答非限定情况下麦克斯韦方程组的微分形式为 ,,0,D B H J E B D t t ρ????=+??=-??=??=??v v v v v v v ，(3分)（表明了电磁场和它们的源之 间的全部关系除了真实电流外，变化的电场（位移电流）也是磁场的源；除电荷外，变化的磁场也是电场的源。 1. 写出时变电磁场在1为理想导体与2为理想介质分界面时的边界条件。 2. 时变场的一般边界条件 2n D σ=、20t E =、2t s H J =、20n B =。 (或矢量式2n D σ=v v g 、20n E ?=v v 、2s n H J ?=v v v 、20n B =v v g ) 1. 写出矢量位、动态矢量位与动态标量位的表达式,并简要说明库仑规范与洛仑兹规范的意义。 2. 答矢量位,0B A A =????=v v v ；动态矢量位A E t ??=-?-?v v 或A E t ??+=-??v v 。库仑规范 与洛仑兹规范的作用都是限制A v 的散度，从而使A v 的取值具有唯一性；库仑规范用在静态场，洛仑兹规范用在时变场。 1. 简述穿过闭合曲面的通量及其物理定义 2. s A ds φ=???v v ò 是矢量A 穿过闭合曲面S 的通量或发散量。若Ф> 0，流出S 面的通量大于流入的通量，即通量由S 面内向外扩散，说明S 面内有正源若Ф< 0，则流入S 面的通量大于流出的通量，即通量向S 面内汇集，说明S 面内有负源。若Ф=0，则流入S 面的通量等于流出的通量，说明S 面内无源。 1. 证明位置矢量x y z r e x e y e z =++r r r r 的散度，并由此说明矢量场的散度与坐标的选择
开关柜地电波局部放电定位检测仪 为确保开关柜局部放电带电检测仪的整体性能和可靠性，明确配套范围，就开关柜局部放电带电检测仪得技术参数及性能指标、质量要求、售后服务技术方案如下： 一、总体要求 1、所选设备的标准应符合中国国家及国际电工委员会IEC规定的技术要求。 2、设备的铭牌应标明制造厂家、型号、仪器名称、出厂编号等。 3、所有设备应配有中文说明书（详细的功能说明、使用操作及注意事项）。 4、设备必须保证测试准确度，仪器的工作电源必须保证测试过程的安全可靠。 5、设备中的按钮等应有明显的功能标志。 6、选用性能优良的原材料及器件，保证产品优良的技术性能及良好的使用性。 7、设备应有自我保护功能，防止如试验过程突然停电等意外情况对仪器造成的损坏。 二、需具备主要功能： 1、适用于0～220kV的开关柜局部放电的检测及定位,和带电状况，电流分辩率可达0.001mA,可测量开关柜和GIS的交流带电情况，同时可测量开关柜进线电流，测量量程可达到3000-6000A。 2、现场可快速检测开关柜局部放电状况,对放电和接地电阻值测量可达到0.001欧，可实时分析各种放电情况，同时可测量避雷器计时器的放电情况，阻性电流最低检测限≤10μA，测量范围10μA～650mA，测量精度±1%。避雷器电流最低检测限≤10μA，测量范围10μA～650mA，测量精度±1% 3、使用方便，体积小，重量轻，便于携带在线测试设备的局部放电幅度（dB）整机重量为1KG下。 4：可现场测试开关柜高、低压CT的变比和角差，判别高、低压侧的相序是否一致。 5 ：可存储10000000组现场测试数据，可与计算机通讯，并可通过RS-232端口升级软件，源程序要求提供源码。 6、对局部放电的位置进行定位。