自考02653高电压技术考试大纲（2019年版）
湖南 省高 等教 育自 学考 试课 程考 试大 纲高电压技术 （课程代码：02653） 湖南省教育考试院组编 2019 年 6 月高等教育自学考试课程考试大纲课程名称：高电压技术课程代码：02653
第一部分
课程性质与目标
一、课程性质与特点
高电压技术是高等教育自学考试电力系统及其自动化（本科）专业的专业核心课程。它是研究电气设备的绝缘及其运行问题的学科。作为从事电力系统的设计、 安装、调试及运行的工程技术人员，都会遇到属于高电压技术一类的问题，因此它是电力系统及其自动化专业（独立本科段）必修的专业课程之一，也是从事电力系统的专业人员必须掌握的专业知识，从而确定了本课程在该专业考试计划中的重要地位。本课程具有与其他专业课不同的完整的理论体系，但又是一门实践性很强的技术学科。因此，学习本课程对考生的基础理论、基本知识和实践经验、技能都有较好地培养和锻炼。
二、课程目标与要求
课程目标：
1．较系统地掌握电气设备绝缘的基本特性。
2．较系统地掌握波过程的基础理论、电力系统中雷电过电压和主要内部过电压产生机理及防护措施、正确理解电力系统绝缘配合的基本概念。
3．掌握电力设备绝缘试验的原理和方法。
课程要求：
1．本课程的基本任务之一是解决电气设备在高电压下的绝缘问题，因此必须系统地掌握电气设备绝缘结构基本特性，掌握电介质的主要电气特性，了解电介质在高电压作用下的放电现象、影响因素和提高其抗电强度的措施。
2．在掌握波过程等理论基础上，要求掌握电力系统中雷电过电压和主要内部过电压的产生机理和影响因素。对过电压的各种保护装置和防雷接线是按有关规程规定的，是电力系统中采用的行之有效的措施，应掌握它们的工作原理和使用方法。
3．研究各种电气设备绝缘的抗电强度和检验其耐受过电压的水平的主要手段是电气试验。本课程要求掌握各种试验设备和测量仪表的工作原理、试验目的、 条件和方法，并通过高压试验，能分析和处理试验中的各种现象，提高实践技能。
三、与本专业其他课程的关系
本课程是电力系统及其自动化专业的一门主要专业课程。本课程的先修课程有：高等数学、工程数学、电工原理、电磁场、电机学、电子技术基础、电力系统分析、发电厂电气主系统等。
本课程要求考生具有较好的数学和电路及电磁场知识，同时具有一定的电机学、电子技术等方面的知识。
第二部分
考核内容与考核要求气体的绝缘特性本章介绍了气体（尤其是空气）绝缘介质在高电压作用下由绝缘变成导体（即发生击穿）的规律，并对气体介质的击穿电压在低气压短间隙的均匀电场中进行了定量的分析与计算，在不均匀电场或高气压下的击穿电压进行了定性的分析。
气体的绝缘理论是高电压绝缘的基础，要求着重理解和掌握气体放电的基本规律、汤逊理论和巴申定理。不均匀电场中的放电和沿面放电是本章的重点，流注理论是本章的难点。
（一） 气体介质中带电质点的产生与消失（重点）识记：1. 游离的概念
2. 游离的形式
理解： 带电质点消失的过程（二） 均匀电场中气体间隙的放电特性（重点）识记：1. 汤逊理论的自持放电条件并理解其意义
2. 游离的形式
理解：1. 应用巴申定律
2. 流注理论
应用： 用汤逊理论来分析低气压、短间隙中的气体放电现象（三）不均匀电场中气隙的放电特性（重点）
理解：1. 不均匀电场中气隙放电特性
2. 不均匀电场中气隙放电的极性效应，并加以解释应用：用流注理论来分析低气压、不均匀电场间隙中的气体放电现象（四） 雷电冲击电压下气隙的击穿特性（重点）识记：1. 雷电冲击电压的标准波形
2. 放电时延及 50％冲击放电电压的概念及冲击系数的概念理解： 伏秒特性及其实用意义操作冲击电压下气隙的击穿电压（次重点）
理解：1. 操作冲击电压波形
2. 操作冲击 50％放电电压大气条件对气体间隙击穿电压的影响（次重点）
理解： 大气压力 P 、温度t ℃、湿度 f 、海拔高度 H 对气体间隙放电电压的影响应用： P 、t 、 f 和 H 对气体间隙放电电压影响的计算（七）提高气体间隙绝缘强度的方法（重点）识记：提高气体间隙绝缘强度的途径和措施气体中的沿面放电（重点）识记： 1. 界面电场分布的三种典型情况
2. 套管的沿面放电过程和提高套管沿面放电电压的措施
3. 绝缘子串上的电压分布和改善绝缘子串电压分布的措施理解：1. 均匀电场中的沿面放电
2. 受潮及污秽时绝缘子的沿面放电本章介绍了液体和固体电介质的击穿和老化，以及电介质的极化、电导和损耗。液体电介质的击穿机理和固体电介质的三种击穿形式是分析影响击穿电压的因素和提高击穿电压的依据。对于极化、电导、损耗的概念以及三个对应物理量应着重予以理解。介质在直流电压下的吸收现象以及在交流电压下的须予以掌握。对于夹层极化，需重点理解。
（一）电介质的极化（重点）识记：1. 电介质的极化、介电系数
2. 极化的四种形式以及它们的特点电介质的电导（重点）识记：绝缘电阻，泄漏电流，表面泄漏电流，表面绝缘电阻，电导率（电阻率)
理解：1. 电介质电导的特性
2. 电介质在直流电压下的吸收现象并能据此分析试验中的一些现象电介质的损耗（重点）识记：1. 电介质损耗及其包含的三种损耗
2.
的含义，影响的因素
应用：电介质在交流电压下的等值电路和介质损耗功率 P 的计算公式液体电介质的击穿（重点）识记： 提高液体电介质击穿电压的措施理解：变压器油击穿的“小桥”理论，并据此分析影响击穿电压的各因素固体电介质的击穿（重点）识记：固体电介质击穿的三种形式及其特点理解：影响击穿的因素和提高击穿电压的措施电介质的老化（重点）识记： 电老化和热老化的基本概念和特点理解：固体电介质绝缘材料的耐热等级及其含义本章介绍了电气设备的绝缘试验中常用的高压试验装置及测试仪器的原理与方法。电气设备绝缘试验是保证电气设备安全、可靠工作的检验手段。试验的目的是为了及早发现绝缘缺陷，减少事故，确保电气设备安全、可靠的运行。
要求着重理解和掌握各种试验方法的原理、试验方法、判断标准以及试验时测试数据的分析和判断。
绝缘电阻和吸收比的测量（重点）识记：1. 兆欧表的原理和测绝缘电阻的方法
2. 吸收比的概念，测量方法和通过测量吸收比可发现绝缘的何种缺应用： 如何通过测试的数据判断绝缘是否有缺陷（二）介质损失角正切的测量（次重点）
理解：1. QSI 型电桥原理
2. 干扰的产生与消除方法应用： QSI 型电桥测的接线和方法局部放电的测量（次重点）
理解：局部放电的测量原理应用：局部放电测量的方法工频耐压试验（次重点）识记：工频耐压试验的接线，接线中各元件的名称和作用理解：1. “容升现象”
2. 工频试验变压器的特点，其串接方法应用：试验方法（五）直流泄漏电流及直流耐压试验（次重点）
理解：直流泄漏电流试验的特点应用： 直流泄漏电流试验的接线、各元件的名称和作用、测量的方法（六）冲击高压试验（次重点）
理解：1. 冲击电压发生器的工作原理
2. 多极冲击电压发生器产生冲击电压的过程线路与绕组的波过程是分析和计算大气过电压的理论基础，要求着重理解和掌握波过程的物理概念及波动方程通解的物理意义，这也是本章的难点和重点。
线路的波过程只有在理解的基础上才能熟练地分析和计算多种条件下的传输规律，其内容包括端接储能元件后的折、反射规律和多次折，反射规律，学习时可多做些计算题以利熟练掌握。要掌握平行多导线的耦合系数和电晕对导线上波过程的影响。变压器绕组的波过程在掌握单绕组波过程基本规律基础上能定性地分析三绕组不同接线下的波过程。要领会变压器的入口电容。
（一）波过程的基本概念（重点）
理解：1. 波过程
2. 波阻抗、波速、电磁场能量应用：波动方程通解（二）行波的折射和反射（重点）
理解： 彼德逊法则
应用：电压波折、反射系数的含义和表达式，在线路末端开路或短路条件下电压、电流波的折、反射结果及其波形图（三）行波通过串联电感和并联电容（次重点）
应用：1. 用彼德逊法则推导出无穷长直角电压波投射到串联电感和并联电容的折、反射波情况，并分析波形变化情况
2. 利用电压波通过串联电感和并联电容变化情况应用到电器设备的保护和计算（四）行波的多次折、反射（一般）
理解：串联三导线典型参数配合时的波过程应用：1. 用网格法计算波的多次折、反射的方法
2. 串联三导线在不同参数下的波过程计算
（五）平行多导线的耦合系数（一般）识记：自波阻抗和互波阻抗应用： 二平行导线之间的耦合系数和平行多导线之间的耦合系数含义和计
（六）冲击电晕的影响（一般）识记： 冲击电晕对导线间的耦合系数、导线的波阻抗和波形的影响
（七）绕组中的波过程（一般）识记：定性分析三相变电压绕组中性点不接地的星型接线和三角形接线波过程，对中性点电压及绕组上的最大电压的影响理解：1. 绕组末端接地和绕组末端开路时绕组的稳态电压分布情况
2. 绕组中电压从初始分布到稳态分布的振荡过程
3. 冲击电压在绕组间的传递应用：1. 绕组末端接地和绕组末端开路对无穷长直角波到达绕组瞬间（t=0)，绕组上各点的对地电位分布
2. 最大电位包络线及其计算公式变压器的入口电容（次重点）识记：变压器入口电容的含义及表达式应用：变压器入口电容的计算通过本章学习，要求掌握雷电的主要参数：雷电流、雷暴日、地面落雷密度和输电线路落雷次数。理解防雷设备避雷针（线）的保护作用原理，以及掌握它的保护范围的计算，并能加以应用。掌握避雷器的分类和它们的作用原理。着重掌握阀型避雷器和氧化锌避雷器的结构与元件的作用原理。掌握阀型避雷器的主要电气参数。理解防雷接地的作用和它的计算表达式。学习中要通过计算实例，掌握避雷针的保护范围计算。学习避雷器结构时，最好能通过实物对照，便于掌握和理解。
（一）雷电的电气参数（次重点）识记：1. 雷电流的定义和它的三个参数：幅值、波头和波长
2. 雷暴日、雷暴小时、地面落雷密度和输电线路落雷次数（二）避雷针和避雷线（重点）
理解：避雷针（线）的保护作用及其原理应用：对单支避雷针的保护范围能计算和应用避雷器（次重点）识记： 1. 避雷器的保护作用
2. 对避雷器的基本要求
3. 氧化锌避雷器的特点、优点理解：1. 保护间隙的作用原理和它的优缺点
2. 阀式避雷器（普通型、磁吹型）的结构与元件的作用原理、工作原理和主要电气参数（四）防雷接地（重点）识记：接地电阻、接地装置冲击系数、冲击利用系数应用：防雷接地装置电阻估算方法通过本章学习，要求掌握雷击塔顶和绕击这两种过电压的耐雷水平和雷击跳闸率的计算，并熟悉输电线路的防雷措施。学习时注意计算方法的推导过程，以便理解和掌握计算公式。在计算时要注意每一个参数的单位。
输电线路防雷性能指标（次重点）识记：耐雷水平和雷击跳闸率输电线路的感应雷过电压。（重点）
理解：感应雷过电压形成输电线路的直击雷过电压和耐雷水平（重点）
理解：雷击避雷线档距中央时，雷击点的最高电位和导、地线间的距离应用：1. 雷击有（无）避雷线的杆塔塔顶时的过电压和耐雷水平计算
2. 雷直击于导线时，过电压和耐雷水平计算(四）
输电线路的雷击跳闸率（一般）识记：建弧率、击杆率、保护角、绕击率应用：1. 有（无）避雷线线路雷击跳闸率的计算
2. 通过实例（35—220kV 输电线路）应用输电线路的耐雷水平和雷击跳闸率的计算输电线路的防雷措施（重点）
理解：线路防雷的基本保护措施，并领会其保护原理通过本章学习，掌握防止雷直击于发电厂、变电所设备的原理和方法；理解雷电波沿输电线路入侵发电厂和变电所时，用避雷器保护的原理；掌握变电所的进线段和变压器、旋转电机的防雷保护。学习时要弄清防雷保护接线中，每一个元器件的保护作用原理，并查阅有关规程规定，加以领会和理解。
发电厂、变电所的直击雷保护。（重点）识记：保护原则理解：1. 安装独立避雷针的适用范围及安装须知
2. 安装构架避雷针的适用范围及安装须知变电所的侵入波保护（重点）识记：变电所中变压器距避雷器的最大允许电气距离理解：阀式避雷器的保护原理变电所的进线段保护（重点）
理解：35kV 及以上变电所的典型保护接线及各元件的保护作用原理应用：变电所的进线段保护作用原理，并进行简单计算变电所防雷保护的几个具体问题（次重点）识记：1. 三绕组变压器的防雷保护方法
2. 自耦变压器的防雷保护方法
3. 35～60kV 变压器中性点一般不需防雷保护的原因理解：1. 全绝缘和分级绝缘
2. 110kV 及以上电网中保护中性点不接地变压器的防雷方案旋转电机的防雷保护（次重点）识记：旋转电机防雷保护的几个特点理解：直配电机防雷措施和元器件的工作原理气体绝缘变电所的防雷保护（一般）
理解：1. 60kV 及以上进线无电缆的 GIS 变电所防雷保护接线
2. 60kV 及以上进线有电缆的 GIS 变电所防雷保护接线通过本章学习，要求领会电力系统中内过电压与工频过电压的基本概念，掌握内过电压和工频过电压的分类及特点，对由空载线路电容效应引起的工频过电压，能分析其产生原因，并能针对各影响因素来进行量化的分析与解释。内过电压的基本概念。（重点）识记：1. 什么是内过电压
2. 内过电压的分类理解：影响内过电压大小的因素。内过电压的大小，内过电压倍数 K工频过电压的分类（重点）识记：1. 工频过电压的定义
2. 工频过电压的分类理解：为什么对工频过电压应予以重视，尤其是在超高压系统中空载线路电容效应引起的工频过电压（次重点）识记：工频过电压的限制措施应用：1. 用等值电路与相量图分析这种工频过电压的产生原因
2. 工频过电压的电压分布规律，并能就线路长度、电源容量对过电压大小的影响进行定性的分析。能解释为什么双端电源线路断路器操作应遵循一定的操作顺序本章要求领会并简要地掌握各种操作过电压产生的基本原因，影响过电压大小的因素以及限压措施。理解各种操作过电压产生的物理过程，这是本章中的难点。
操作过电压的一般特性（次重点）识记：1. 什么是操作过电压，操作过电压的产生原因
2. 操作过电压的基本特点间歇电弧接地过电压（次重点）
2. 过电压产生的物理过程
3. 影响过电压大小的主要因素应用：分析消弧线圈对这种过电压的限制原理，表征消弧线圈限压作用的量化指标，能解释为什么消弧线圈一般采用过补偿运行空载线路分闸过电压（一般）
2. 过电压产生的物理过程
3. 影响过电压大小的主要因素应用：限制这种过电压的主要措施，对于断路器并联电阻的限压措施，应能掌握操作的顺序，能分析限压的原理空载线路合闸过电压（一般）
理解：1. 过电压产生原因，合闸后的暂态过程，计划性合闸与自动重合闸两种不同情况下过电压数值的不同
2. 过电压产生的物理过程
3. 影响过电压大小的主要因素应用：限制这种过电压的主要措施，对于断路器并联电阻的限压措施，应能掌握操作的顺序，能分析限压的原理切除空载变压器过电压（一般）识记：影响过电压大小的影响因素与限压措施
2. 过电压产生的物理过程本章要求了解谐振过电压的基本概念及其特点，理解并领会铁磁谐振产生的物理过程，并以此为基础具体分析解释常见的几种铁磁谐振过电压的形成、特点。
谐振过电压的基本概念（次重点）识记：1. 什么是谐振过电压；基波谐振过电压、高次谐波谐振过电压与分次谐波谐振过电压
2. 三种谐振的基本情况理解：谐振过电压对电力系统的影响铁磁谐振（次重点）识记：1. 铁磁谐振
2.铁磁谐振的几个主要特点理解：铁磁谐振产生的物理过程，铁磁谐振产生的条件应用：用“小扰动”法分析何为稳定工作点，何为不稳定工作点，发生铁磁谐振时的“反倾”现象几种常见的谐振过电压（一般）识记：限制这种过电压的措施理解：电磁式电压互感器饱和引起的谐振过电压的产生过程，并能定性地予以分析解释本章要求了解并掌握绝缘配合、绝缘水平与试验电压的基本概念、电气设备试验电压的确定过程，了解线路绝缘水平确定的过程。
绝缘配合、绝缘水平与试验电压的基本概念（重点）识记：1. 什么是绝缘配合、绝缘水平和试验电压
2. 过电压保护原则对绝缘水平的影响理解：1. 为什么要进行绝缘配合
2. 1min 工频耐压试验电压是如何定出的
第三部分
有关说明与实施要求
一、考核的能力层次表述大纲在
“考核知识点与考核要求”中，提出了三个能力层次要求：“识记”、“理解”、“应用”。其含义是：
“识记”：能知道有关的名词、概念、知识的意义，并能正确认识和表述。
“理解”：在识记的基础上，能全面把握基本概念，基本原理，能掌握有关概念和原理的区别与联系。
“应用”：在理解的基础上，能用学过的
一、二个知识点，分析和解决简单的问题
。能用学过的多个知识点，综合分析和解决较复杂的问题。
二、教材
1．指定教材：
高电压技术（第三版），张一尘，北京：中国电力出版社，2019 年
2．参考教材：
（1）高电压技术（第四版），沈其工，北京：中国电力出版社，2012 年
（2）高电压技术（2000 年版），张一尘（编组：全国高等教育自学考试指导委员会组编），中国电力出版社，2000 年
三、
自学方法指导
本课程是电力系统及其自动化专业安排在较后学习的专业课程，应该说考生在学习能力方面已经得到一定的锻炼，对学习的特点和要求也应该初具掌握。因此，本大纲的“自学方法指导”着重强调以下几点：
1．在阅读某一章教材之前，首先应搞清楚有关这一章的考核知识点、学习目的与要求、重点、难点以及对各知识点的能力层次要求和考核要求，以便在阅读教材时，做到心中有数、有的放矢。
2．本课程第一章，在介绍气体放电的物理过程中，叙述了气体放电的两个理论，概念新、名词多，多数考生会感到生疏、学习困难，因此希望考生能反复阅读几遍，并且把一些新名词列出来，做些笔记。如果对有些概念仍然模糊不清，不能理解时，可将其暂时搁置，继续后面几章的学习，不要因此停步不前。
3．本课程的第四章，主要讲述波的理论，这是过电压计算的理论基础。考生在理论上未弄懂时，不要急于做计算练习题。必须对波动方程的意义、波速、波阻抗、折、反射系数等的概念弄清以后，便可通过计算练习题来加深理解，并达到运用自如的目的。
4．对实践性很强的高电压试验，应弄清各种试验的目的、原理方法、线路图、设备测量方法等项内容。对在实验中可能产生的一些现象，能用学过的知识加以分析，对有些现象尚不够清楚时，可以在以后自己动手做的实验中， 加以仔细观察。
5．本课程第八～第十章，内部过电压的机理分析是一个难点。考生可能会感到困难，学习时要善于抓住它们的共性和特性，要善于总结出规律性的特点，这样才能理解深刻，不易忘记。
6．本课程除了具有一定的理论性外，更具有较强的实践性。要求通过实验的手段，对一些课程内容很好地吸收、理解和巩固，要自己动手接线，要善于观察各种现象，并善于把学到的理论知识进行分析。实验实践不考，实验手段的理论知识属于考试范围。
7．各章节后面的习题是便于考生理解、消化和巩固所学知识、培养分析、解决问题的重要环节，因此必须学完有关章节，并有所理解的基础上，再做习题。做习题时，要求步骤清楚、结果正确、画图清晰、书写整洁，切勿草率了事，并尽可能独立完成。
四、对社会助学的要求
1．应熟知考试大纲对课程提出的总要求和各章的知识点。
2．应掌握各知识点要求达到的能力层次，并深刻理解对各知识点的考核目标。
3．辅导时，应以考试大纲为依据，指定的教材为基础，不要随意增删内容，以免与大纲脱节。
4．辅导时，应对学习方法进行指导。提倡“认真阅读教材，刻苦钻研教材，主动争取帮助，依靠自己学通”的方法。
5．辅导时，要注意突出重点，对考生提出的问题，不要有问即答，要积极启发引导。
6．注意对考生能力的培养，特别是对自学能力的培养，要引导考生逐步学会独立学习，在自学过程中善于提出问题，分析问题，解决问题的能力。
7．要使考生了解试题的难易与能力层次高低两者不完全是一回事，在各个能力层次中存在不同难度的试题。
8．本课程共
2.5 学分，建议总课时
45 学时，其中助学课时分配如下：
章次 内容 学时 气体的绝缘特件合 计
五、关于命题考试的若干规定
1．本大纲各章所提到的内容和考核目标都是考试内容，试题覆盖到章，适当突出重点。
2．试卷中对不同能力层次的试题比例大致是；“识记”为 15％，“理解”为30％，“应用”为 55％。
3．试题难度适度适中，易、中等、难为 3：4：3。
4．试题类型一般分为:单项选择题、填空题、名词解释、问答题、计算题和综合应用题六种类型。
5．考试采用闭卷考试，考试时间 150 分钟，采用百分制评分，60 分为及格。
六、题型示例（样题）
一、单项选择题
（本大题共█小题，每小题█分，共█分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其选出并将“答题卡” 上的相应字母涂黑。错涂、多涂或未涂均无分。
1．一般情况下，独立避雷针至配电装置的空气距离应大于A．3m B．5m C．7m D．9m
2．绝缘干燥时，其吸收比 K 应大于A．1 B．1.3 C．1.6 D．1.9
3．对中性点不接地星形绕组，当冲击波同时三相入侵时，中性点的电压可达到入侵电压的A．2 倍 B．4 倍 C．6 倍 D．8 倍
二、填空题
（本大题共█小题，每小题█分，共█分）
1．不均匀电场区别于均匀电场的两个明显特征是、 。
2．输电线路防雷性能的优劣，主要有两个指标来衡量一是，二是 。
三、名词解释
（本大题共█小题，每小题█分，共█分）
1．有效电子
2．自持放电
3．雷电流
四、问答题
（本大题共█小题，每小题█分，共█分）
1．阀式避雷器的火花间隙为什么采用多个小间隙相串联?
2．产生切空线过电压的原因是什么?有哪些限制措施?
3．画出被试品一极接地的直流泄漏试验的接线图，并说明各元件的名称和作用。
五、计算题
（本大题共█小题，每小题█分，共█分）
1．有四支等高避雷针 A、B、C、D，其位置如附图 2 所示，ABCD 所围面积内被保护物体高为 15m，为保护此物体免遭直击雷侵袭，四针高为多少米?
2．附图 3 线路末端为短路状态时，试画出线路中点的电压和电流波形。
六、
应用题（本大题共█小题，每小题█分，共█分）
1．参考附图 4，试规划 2×125MW 凝汽式火力发电机的防雷保护（包括线路保护、变电所保护、发电机保护，应注明配置防雷设备的型号、位置及接地电阻值）。
