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高电压技术第六章讲解

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高电压技术课件 第六章 电气设备绝缘试验(二)

高电压技术课件 第六章 电气设备绝缘试验(二)
（a）决定波前时间； （b）决定半峰值时间
二、冲击电压发生器的基本原理
如需更高的冲击电压，可采用多级的冲击电压发生器。
多级冲击电压发生器工作原理：其工作原理概括起来 说就是利用多级电容器并联充电，然后通过球隙串联 放电，从而产生高幅值的冲击电压。
发明人：产生较高电压的冲击发生器多级回路，首先 由德国人E.马克思（E.Marx）提出，为此他于1923年 获得专利，被称为马克思回路
第六章 电气设备绝缘试验（二）
工频高压试验 直流高压试验 雷电冲击高压试验 操作冲击高压试验
§6-1 工频高压试验
工频耐压试验是在电气设备上施加规定的工 频试验电压并保持一定的时间，以考验绝缘 能否耐受该试验电压的作用。
工频高压试验能有效发现绝缘中危险的集中 性缺陷，是检验电气设备绝缘强度最有效和 最直接的方法。
冲击电压的一般表达式：
u2= U1[exp（-t/τ1）- exp（-t/τ2）]
时间常数：τ1和τ2 1.2/50μs的雷电波：τ1＞＞τ2
u2由两个指数分量相加构成 波前时间Tf由较小的时间常数τ2决定； 半峰值时间Tt由相对大得多的时间常数τ1决定
冲击电压的产生
冲击电压发生器的基本回路 (a)低效率回路 (b)高效率回路
T3的容量为S T2的容量为2S T1 的容量为3S
n级串级装置的容量利用率
可见，随着试验变压器串接台数的增加，利用 率降低，实际中，串接的试验变压器台数一般 不超过三台。
§6-2 直流高压试验
➢ 在被试品的电容量很大的场合，用工频交流高
电压进行绝缘试验时会出现很大的电容电流，这 就要求工频高压试验装置具有很大的容量，这时 常用直流高电压试验来代替工频高电压试验。 ➢ 工频高电压-整流器-直流高压，倍压整流-直流 高压串级装置-更高直流电压。

高电压技术-第六章讲解

高电压技术-第六章讲解

v
1 L0 C0

1
r r
0
0
波速度只和线路的绝缘材料有关，和线路的材质、几何结构、对地 距离等都无关，甚至和绝缘的几何结构也无关 架空线中的波速度接近光速，290~300m/uS， 电缆变化很大，一般在150～265m/uS，交联聚乙烯160左右
架空线路和电缆波速度和波阻抗的特性（2）
限制短路电流的电抗线圈，载波通信的高频扼流线圈、耦合电容等
利用彼得逊法则，建立等值电路和微分方程。 解微分方程获得电压电流
（通过电感和旁过电容形式相同）
无限长直角波旁过电容（1）
A点电压为：
2 z2 z1 z 2
2 z 2u0 u A (t ) (1 e z1 z2

t c
即初始值为0，按指数规律增加到Z1直接和Z2决定的值
但电感、旁过电容后产生的反射电压波形却完全相反：
电感反射波为正，增加入射线路过电压； 电容反射波为负，减小入射线路过电压 电容将电场能量转为磁场能量 电容效果好
电流行波穿越电感和电容后，如何？
用图解法求节点电压
适用于带非线性元件（如避雷器）和入射波为任意形状的情况 图的右半部分：做非线性电阻的伏安曲线uR=f(i)，导线波阻抗上的电压 降iZ，以及二者之和（uR+iZ） 左半平面做2倍入射电压曲线2u’(t) 从2u’(t)任一点a作水平线与（uR+iZ）交于b，再垂直与uR交于C，再水 平与a点垂直线交于d。 依次类推。
波阻抗表示为
L0 1 Z C0 2
r 2hp ln r 0 r
0
和绝缘材料有关外，和线路的几何结构、对地距离等也有关 架空线路：一般单根导线 z≈500Ω 分裂导线z≈300Ω

高电压技术_自考复习重点总结

高电压技术_自考复习重点总结

第二章液体和固体电介质的绝缘特性电子式极化:电介质中的带电质点在电场作用下沿电场方向作有限位移。

夹层式极化：由两层或多层不同材料组成的不均匀电介质，叫做夹层电介质。

电介质的电导:介质在电场作用下,使其内部联系较弱的带电粒子作有规律的运动形成电流，即泄漏电流.这种物理现象称为电导。

“吸收现象”:固体电介质在直流电压作用下，观察到电路中的电流从大到小随时间衰减,最终稳定于某一数值,称为“吸收现象”。

吸收电流:有损极化所对应的电流，即夹层极化和偶极子极化时的电流，它随时间而衰减。

泄漏电流:绝缘介质中少量离子定向移动所形成的电导电流,它不随时间而变化.绝缘电阻:介质的电阻R=U/I是随时间而变化的。

通常以到达稳定的泄漏电流的电阻作为介质的绝缘电阻。

介质损耗角正切tgδ衡量材料本身在电场损耗能量并转变为热能的一个宏观的物理参数称之为介质损耗角正切。

绝缘的老化：固体和液体介质在长期运行过程中会发生一些物理和化学变化，导致其机械和电气性能的劣化。

1、提高液体电介质击穿电压的措施（1）过滤（2）防潮（3）脱气（4）覆盖层（5）绝缘层（6）屏障2、2.固体电介质的击穿影响因素(1).电压作用时间(2).电场均匀程度与介质厚度(3).电压种类(4).电压作用的累积效应(5).受潮3、提高固体电介质击穿电压的措施(1).改进制造工艺:尽可能清除介质中的杂质,可以通过精选材料、改善工艺、真空干燥、加强浸渍等方法。

(2).改进绝缘设计:尽可能使电场均匀(3).改善运行条件:注意防潮、尘污，加强散热冷却4、电介质绝缘老化的原因(1)局部放电老化 (2)热老化 (3)机械力的作用 (4)环境的影响5、为什么用介质损耗角的正切tgδ来表示介损答：由于:(1).P值与试验电压U的高低等因素有关;(2).tgδ是与电压、频率、绝缘尺寸无关的量，而仅取决于电介质的损耗特性。

(3)tgδ可以用高压电桥等仪器直接测量.所以表征介损用介质损失角的正切tgδ来表示，而不是用有功损耗P来表示.第3章电气设备绝缘试验耐压试验(破坏性试验):试验所加电压等价于或高于设备运行中可能受到的各种电压.1、西林电桥测量时的两种接线正接线适用：体积小，重量轻反接线适用：体积大，重量大，外壳接地2、西林电桥测量时防止外界电磁场对电桥的干扰措施有哪些？（1）加设屏蔽(消除电容的影响) （2）采用移相电源（3）倒相法3、西林电桥测量时注意事项有哪些(1)电桥本体必须加以屏蔽(2)被试品和标准无损电容器连到电桥本体的引线也要使用屏蔽导线(3)电桥本体接地良好(4)反接法时,三根引线处于高压,必须悬空(5)能分开测的试品尽量分开测(6)应保持试品表面干燥(7)试品设备有绕阻时,应首尾短接起来试验变压器得特点电压等级比电力变压器更高、容量不大，仅单相；工作在电容性负荷下；允许发生短时短路；工作时间短；漏磁通较大；温度比较低、无散热要求；绝缘裕度小工频高电压的测试方法有哪些用静电电压表测量工频电压的有效值用球隙进行测量工频电压的幅值用电容分压器配用低压仪表用电压互感器测量.直流高压的获得有：半波整流回路，倍压整流回路，串接直流发生器。

高电压技术(6~9章)PPT精讲课件

高电压技术(6~9章)PPT精讲课件

（2）四支及以上分解为三支针来求
▪ 二、避雷线的保护范围
▪
▪ （一）单根避雷线
▪ （1） 当hx ≥ h/2时
▪
rx=0.47(h-hx)p
▪ （2） 当hx<h/2
▪ rx=(1.5h-2hx)p
（二）两根等高避雷线 ho =h-D/4P
▪ 220~330kV保护角200 ▪ 500kV保护角不大于150 ▪ 1000kV 三根避雷线
心部分的则为负离子
▪ （2）水滴分裂起电 ▪ （3）5~10km高度主要是正电荷云层，1~5km主要是负电荷云层。
▪ 3.雷云对地放电 ▪ （1） 下行雷，上行雷 ▪ （2）雷云对地放电三个阶段 ▪ （3）闪电，雷声 ▪ 4.防雷知识（补充）
▪ 第二节 雷电放电的计算模型和雷电参数 ▪ 一、计算模型 ▪ 1.雷电流：定义 ▪ 2.等值电路
▪
输电线路防雷性能优劣主要用耐雷水平及雷击跳闸率来衡量。
▪ 第一节 输电线路的感应雷过电压
▪ 一、感应雷过电压的产生
▪ 当雷击线路附近大地时，由于雷电通道周围空间电磁场的急剧变化，会在线 路上产生感应雷过电压，它包括静电分量和电磁分量。
▪ 在先导放电阶段，正电荷将被吸引到最靠近先导通道的一段导线上， 称为束缚电荷，导线上的负电荷则被排斥而向两侧运动，经由线路泄 漏电导和系统中性点进入大地。
▪ 3．起始动作电压 ▪ 4．残压 ▪ 5．压比：残压与起始动作电压的比值。1.6~2.0 ▪ 6．荷电率：指持续运行电压幅值与起始动作电压的比值。阀片上电
压负荷程度的一个参数。45%~75%或更大。
第五节 接地装置
▪ 电气装置需要接地的部分与大地的连接是靠接地装置来实现的， 它由接地极和接地引下线组成。

高电压技术-6章

高电压技术-6章

v朝着x的负方向运动的电压反行波。
电压波的符号只取决于它的极性,而与电 荷的运动方向无关；电流波不但与相应的电 荷符号有关，而且也与电荷的运动方向有关。
式中
v Z
' "
1 ； L0C0
L0 C0
；
u f1 ( x vt)； u f 2 ( x vt)； u i ； Z ' u " i 。 Z
0
以节点B上的电压为例，参照图6-22中的网格图， 以入射波U 0 到达A点的瞬间作为时间的起算点 （t=0），则节点B在不同时刻的电压为： 当0 t 时，uB 0
uB 1 2U 0 当 t 3 时，
u 当3 t 5 时，
B
1 2 (1 1 2 )U 0
0
f
一、折射系数和反射系数
' ' u i1 入射波 1，
' ' u i2 折射波 2 ，
" " i1 反射波 u1 ，
A点的折、反射电压如下
u
' 2
2Z 2 ' ' u1 u1 Z1 Z 2
Z 2 Z1 ' u1 Z1 Z 2
' u1
" u1
α－电压折射系数β－电压反射系数 二者之间有如下关系 1+β= α 随 Z1 与 z2 的数值而异，α和β之值在下面的范 围内变化
1 2 1 0
1
2 2
1
0
2 和反射系数 1 ， 2 的计算式如下 折射系数 1 ，
1
1
2Z 0 Z1 Z 0
2Z 0 ， 2 Z0 Z2

高电压技术习题与答案复试必备讲解

高电压技术习题与答案复试必备讲解

第一章 气体放电的基本物理过程一、选择题1)流注理论未考虑 ______ 的现象。

A .碰撞游离 B .表面游离 C .光游离 D .电荷畸变电场 2)先导通道的形成是以 _____ 的出现为特征。

A .碰撞游离 B .表面游离 C .热游离 D .光游离 3)电晕放电是一种 ______ 。

A .自持放电B .非自持放电 C .电弧放电 D .均匀场中放电 4) 气体内的各种粒子因高温而动能增加，发生相互碰撞而产生游离的形式称为 ______ 。

A.碰撞游离B.光游离C.热游离D.表面游离5) _____ 绝缘子具有损坏后“自爆”的特性。

A.电工陶瓷B.钢化玻璃C.硅橡胶D.乙丙橡胶6) 以下哪个不是发生污闪最危险的气象条件？A.大雾B.毛毛雨C.凝露D.大雨7) 污秽等级II 的污湿特征：大气中等污染地区，轻盐碱和炉烟污秽地区，离海岸盐场3km~10km 地区，在污闪季节中潮湿多雾但雨量较少，其线路盐 密为 _______ mg/cm 。

A. <0.03B.>0.03~0.06C.>0.06~0.10D.>0.10~0.25 8) 以下哪种材料具有憎水性？A.硅橡胶B.电瓷C.玻璃 D 金属、填空题9)气体放电的主要形式： _____ 、 _______ 、 _____ 、 _____ 、 ______ 10)根据巴申定律，在某一 PS 值下，击穿电压存在 _____ 值。

11)在极不均匀电场中，空气湿度增加，空气间隙击穿电压 一 12)流注理论认为，碰撞游离和 ______ 是形成自持放电的主要因素。

13)工程实际中，常用棒一板或 ______ 电极结构研究极不均匀电场下的击穿特 性。

三、计算问答题21) 简要论述汤逊放电理论。

22) 为什么棒一板间隙中棒为正极性时电晕起始电压比负极性时略高?14)15)16)17)18)19) 20) 气体中带电质子的消失有 ______ 、复合、附着效应等几种形式 对支持绝缘子，加均压环能提高闪络电压的原因是 沿面放电就是沿着 表面气体中发生的放电< 标准参考大气条件为：温度 t o =20C ，压力 b 。

国家电考试高电压技术6(国考试)

国家电考试高电压技术6(国考试)
㈠ 高压试验变压器特点： ⑴试验变压器的绝缘裕度小。 ⑵容量小。 ⑶体积小。
⑷试验变压器连续运行时间不长，发热较轻，因而不需要 复杂的冷却系统，但由于试验变压器的绝缘裕度小、散 热条件差，所以一般在额定电压或额定功率下只能做短 时运行。
⑸与电力变压器相比，试验变压器的漏抗较大，短路电流 较小，因而可降低绕组机械强度方面的要求，节省费 用。
T1-第1级试验变压器；1－T1的低压绕组；2－T2的高压绕组；3－累接绕组 T2-第2级试验变压器；4－T2的低压绕组；5－T2的高压绕组；AV-调压器； TO-被试品；Z－绝缘支柱
二、工频高压试验的基本接线图
T
A
Lf
~ AV
V PV1
Cf
R1 R2 PV2 TO (Cx) KV
F
图6-2 工频高压试验的基本接线图
LOGO
—球隙电阻；
P1、P2—测压绕组输出端子；P3、P4—低压绕组测压端子；
P5—分压输出端子
第二节 直流高电压试验
如果被试品的电容量很大，用工频交流高电 压进行绝缘试验时会出现很大的电容电流，这就 要求工频高压试验装置具有很大的容量，但一般 很难做到，这时常用直流高电压试验来代替工频 高电压试验。
高压试验室中通常采用将工频高电压经高压 整流器而变换成直流高压，利用倍压整流原理制 成的直流高压串级装置来产生更高的直流试验电 压。
合上电源后，各级电容 上的电压由下而上逐渐增 大，理想情况可获得空载输 出电压等于2nUm(n为级数)
C
C
输
出
C
C
C
C
~ 图6-6 串级直流高压
发生器原理图
第三节 冲击高压试验
1、雷电冲击高压试验
雷电冲击耐压考验电力设备承受雷电过电 压的能力。只在制造厂进行本项试验，因为试 验会造成绝缘的积累效应，所以在规定的试验 电压下只施加3次冲击。 国家标准规定额定电压≥220kV，容≥120MVA 的变压器出厂时应进行本项试验。

高电压技术优秀课件.ppt

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温度很敏感；金属中主要由外加电压决定，杂质、温度不是
主要因素
3.液体和固体电介质的γ与温度的关系：
B/ kT
Ae
温度↑ ａ．热运动加剧→离子迁移率↑→γ↑ ｂ．介质分子或杂质热离解↑→γ↑
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4. 固体电介质的体积电阻和表面电阻 体积电阻－电介质内部绝缘状态的真实反映 表面电阻－受介质表面吸附的水分和污秽影响 水分起着特别重要作用。 亲水性介质（玻璃、陶瓷）表面电导大 憎水性介质（石蜡、四氟乙烯、聚苯乙烯）
目前常用的主要有变压器油、电容器油、电缆油 等矿物油
二. 液体电介质的击穿理论
电击穿：认为在电场作用下，阴极上由于强场发射或热发 射出来的电子产生碰撞电离形成电子崩，最后导致液体击 穿
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气泡击穿：认为液体分子由电子碰撞而产生气泡，或在电 场作用下因其它原因产生气泡，由气泡内的气体放 电， 产生电和热而引起液体击穿。
液体中气泡产生的原因： • 油中易挥发的成分； • 阴极的强场发射或热发射的电子电流加热液体介质，分解
出气体； • 溶解于油中的外来气体； • 由电场加速的电子碰撞液体分子，使液体分子解离产生气
体； 1. 电极上尖的或不规则的凸起物上的电晕放电引起液体气化
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表面电导小
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三.电介质的损耗(dielectric loss) 1. 介质损耗的含义
任何电介质在电场作用下都有能量损耗，包 括由电导引起的损耗和由某些极化过程引起的损 耗。电介质的能量损耗简称介质损耗。
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2. 电介质的三支路等值电路
i i1i2 i3
i1
i2
u C1
无 几乎没有

高电压技术复习资料讲解

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1 工频高电压试验
工频高电压的产生 通常采用高压试验变压器或其串级装置来产生。
对电缆、电容器等电容量较大的被试品，可采用
串联谐振回路来获得试验用的工频高电压。
工频高压装置是高压试验室中最基本的设备，也
是产生其他类型高电压的设备基础部件。
高压试验变压器的特点 试验变压器本身应有很好的绝缘，但绝缘裕度 小，试验过程中要严格限制过电压。 试验变压器容量一般不大 外观上的特点：油箱本体不大而其高压套管又 长又大。 试验变压器与连续运行时间不长，发热较轻， 因而不需要复杂的冷却系统。 漏抗大，短路电流较小，可降低机械强度方面 的要求,节省制造费用。
静电电压表
静电电压表测交流时为其电压有效值,测带脉动的直 流时近似为其平均值。 静电电压表不能用于测量冲击电压。 静电电压表的内阻很高，在测量时几乎不会改变被测 试样上的电压 大气中工作的高压静电电压表量程上限在50250kV;SF6气体中可达500-600kV。更高的电压需配合分 压器使用

在直流高压下，局部放电较弱，不会加快有采 购绝缘材料的分解或老化变质，一定程度具有非 破坏性试验的性质。 直流电压下，绝缘内的电压分布由电导决定， 因而与交流运行电压下的电压分布不同，所以交 流电气设备的绝缘考验不如交流耐压试验那样接 近实际。

3 冲击高电压试验
研究电气设备在运行中遭受雷电过电压和操作过电 压的作用时的绝缘性能。
基本原理:并联充电，串联放电
内绝缘冲击耐压试验
电气设备内绝缘的雷电冲击耐压试验采用三次 冲击法，即对被试品施加三次正极性和三次负极 性雷电冲击试验电压。（1.2/50us全波）。 对变压器和电抗器类设备的内绝缘，还要进行 雷电冲击截波（1.2/2～/2-5us)耐压试验,其对绕 组绝缘(特别是纵绝缘)的考验往往更加严格。

高电压技术讲义

高电压技术讲义

高电压技术发展趋势
智能化 智能电网和数字化转型
数据分析 大数据应用和分析
可再生能源 与可再生能源的集成
环保节能 环保与节能技术创新
高电压技术未来展望
随着电力系统的不断发展和社会需求的增加，高电压技术将继续担当重要 角色。未来的高压电网将更加智能化和可靠，支持更多可再生能源的接入， 同时也会注重环保和节能。
THANKS
感谢观看
高电压技术的重要性
能源传输和转换 发挥重要作用
推动科技进步 重要推动作用
提高电力系统效率 关键意义
提高系统稳定性 不可或缺
高电压技术的应用领域
电力输配电系统
01 主要应用领域
电力电子设备
02 广泛应用范围
高压设备
03 技术要求高
高电压技术的基本原理
电场概念
电场强度 电势差 电场线
配电系统结构
开关设备 变压器 电容器
定期维护和保养措施
定期巡检线路 清理杆塔及绝缘子
高电压输电线路技术的未来趋势
智能电网中的应用前景
01 高压输电线路智能化发展方向
城市化发展中的挑战与机遇
02 如何在城市中布设高压输电线路
可再生能源接入的创新方向
03 高压输电线路在可再生能源传输中的角色
总结
高电压输电线路技术的发展不仅涉及传统设备的优化，还需要结合新技术 的应用，以适应未来能源发展的需求。监测与维护工作的重要性不容忽视， 只有及时发现并处理问题，才能保障高压输电线路的稳定运行。
新能源领域应用前景
01 太阳能、风能、核能
智能电网发展机遇
02 智能化、信息化、互联互通
电气设备创新方向
03 节能环保、智能化设计、高效耐用

高电压技术讲义(超全讲解)

高电压技术讲义(超全讲解)

高电压技术总目录第1讲绪论第2讲气体放电理论(一)第3讲气体放电理论(二)第4讲气隙的击穿特性第5讲电介质电气性能(一)第6讲电介质电气性能(二)第7讲固体电介质的击穿特性第8讲液体电介质的击穿特性第9讲绝缘诊断与绝缘试验第10讲高电压试验设备第11讲波沿线路传导第12讲输电线路防雷技术第13讲防雷装置第14讲输电线路防雷技术第15讲内部过电压概论一、世界电压等级的发展与提高高压电网向特高压电网发展的历程z1875年，法国巴黎建成世界上第一座发电厂，标志着世界电力时代的到来z1891年，在德国劳芬电厂安装了世界第一台三相交流发电机：它发出的三相交流电通过第一条13.8kV输电线将电力输送到远方用电地区，使电力既用于照明，又用于动力，从而开始了高压输电的时代z1879年，中国上海公共租界点亮了第一盏电灯。

1882年，第一家电业公司—上海电气公司成立。

100多年来，输电电压由最初的13.8kV逐步发展到20，35，66，110，134，220，330，345，400，500，735，750，765，1000kV高压电网向特高压电网发展的历程z输电电压一般分高压、超高压和特高压。

高压（HV）：35~220kV；超高压（EHV）：330 ~750kV；特高压（UHV）：1000kV及以上高压直流（HVDC）：±600kV及以下特高压直流（UHVDC）：±600kV以上，包括±750kV和±800kVz1908年，美国建成了世界第一条110kV输电线路；经过15年，于1923年，第一条230kV线路投入运行；1954年建成第一条345kV线路。

从230kV电压等级到345kV电压等级经历了31年。

在345kV投运15年后，1969年建成了765kV线路高压电网向特高压电网发展的历程z1952年，瑞典建成世界上第一条380kV超高压线路z1965年，加拿大建成世界第一条735kV超高压线路z1952年，前苏联建成第一条330kV线路；1956年建成400kV 线路；1967年建成750kV线路。

高电压技术课件最终版

高电压技术课件最终版

当棒为负极性时，初崩直接 由棒极向外发展。先经过强 场区，后来的路程中场强愈 来愈弱，这就使电子崩的发 展比棒为正极性时不利得多。 初崩留下的正空间电荷显然 增强了负棒极附近的电场， 却削弱了气隙深处的空间电 场，使负流注的向前发展受 到抑制。击穿同一间隙所需 的电压要高得多。
三、棒板电极的极性效应
二．气隙击穿电压的理论计算
均匀电场小气隙击穿电压的计算公式为：
——气体的相对密度； ——电子所在点的气体的电场强度。 S ——极板之间的距离(cm)。 ——汤申德第三游离系数 A、B——均为与气体性质有关的常数，对空气： A=109．61／kPa，B＝2738.40kV／kPa；
由此看出，气隙的击穿电压不仅与气 隙的大小有关，还与气隙的中性质点的 密度有关，且是二者乘积的函数，这个 规律称为巴申定律。 因为它的曲线与在此公式推导出 （1890年）的前一年（1889年）由巴申 通过实验得出，所以此规律被命名为巴 申定律。同时气隙的击穿电压还与阴极 材料有关。
气体压力提高后， 气体的密度加大， 减少了电子的平均 自由行程，从而削 弱了碰撞游离的过 程。 如高压空气 断路器和高压标准 电容器等。
三、高真空的采用
气体间隙中压力很低时，电子的平均 自由行程已增大到极间空间很难产生 碰撞游离的程度。如真空电容器、真 空断路器等。
第三节均匀电场大气隙的放电
一、汤申德理论的不足
没有考虑到空间电荷对电场的畸变作用 没有考虑到光子在放电过程中的作用
二、流注放电理论
1. 2.
正流注 负流注
空间电荷对电场的畸变作用：
正流注的形成
+ + + + + + ++ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + ++ + + + -- + - + -+ + + ++ + + + + + + + + + + + + + + + + + + ++ ++ + + + + + - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

高电压技术讲稿课件

高电压技术讲稿课件

PART 02
高电压产生与传输
高电压产生原理
高电压产生
高电压产生通常依赖静电感应原 理，通过电场中积累大量电荷， 产生较高电位差，从而形成高电
压。
高电压产生设备
高电压产生设备通常包括静电发生 器、高压电源等，些设备能够产生 高达数万伏甚至更高电压。
高电压产生方式
高电压产生方式多种，如电容器放 电、感应起电、摩擦起电等，同产 生方式适同应场景。
研究雷电形成机制、雷电防护技术、接技 术等，保障电力系统安全运行。
高电压技术未发展趋势
更高电压等级
随着电力需求增长，未高电 压技术将向更高电压等级发 展，如1000kV级交流 ±800kV级直流输电等。
智能化与自动化
高电压技术未将更加注重智 能化自动化应如智能传感器 、智能监测与诊断、自动化 控制等技术。
2023-2026
ONE
KEEP VIEW
高电压技术讲稿课件
REPORTING
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• 高电压技术概述 • 高电压产生与传输 • 高电压设备与系统 • 高电压技术工程应 • 高电压技术挑战与解决方案 • 高电压技术前沿研究与展望
PART 01
高电压技术概述
高电压技术定与特点
总结词
PART 05
高电压技术挑战与解决方 案
高电压设备安全性挑战与解决方案
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
安全性挑战
高电压设备可能引发电击、火 灾等安全事故，员设备造成威
胁。
安全防护措施
设置安全防护装置，如防护罩 、隔离栏等，防止员接近高电 压设备。
绝缘设计
采高质量绝缘材料先进绝缘结 构设计，提高设备安全性能。

高电压技术教学大纲

高电压技术教学大纲

《高电压技术》教学大纲课程名称：高电压技术适用班级：2017级电气工程及其自动化（专升本函授）；2017级电气工程及其自动化（专升本）辅导教材：《高电压技术》常美生主编中国电力出版社一、本课程的地位、任务和作用《高电压技术》是电气工程及自动化专业的一门重要专业必选课，是一门理论性和实践性都很强的课程。

本课程的任务是使学生了解和掌握电气设备在高电压作用下绝缘电气性能的基本知识和高电压试验的基本技术；了解和掌握过电压的基本理论和过电压的保护方法，为今后从事高电压工程领域的研究和技术工作打下必要的专业基础。

二、本课程的相关课程先修课程主要有：《工程电磁场》、《电路分析》等。

三、本课程的基本内容及要求第一章绪论内容：电介质的极化、电导与损耗。

要求：掌握电介质的极化；了解质的介电常数；掌握电介质的电导和损耗。

第二章气体放电的基本物理过程内容：气体中带电质点的产生和消失；气体放电过程的一般描述；均匀电场气隙的击穿；不均匀电场气隙的击穿。

要求：了解带电粒子的产生和消失及电子崩；了解自持放电条件，掌握气体放电的汤逊理论和流注理论；熟悉不均匀电场中的放电过程及电晕放电；掌握沿面放电及污闪。

第三章气体介质的电气强度内容：气隙的击穿时间；气隙的伏秒特性；气隙的击穿电压；提高气隙击SF气体的电气特性。

穿电压的方法；6要求：了解气体介质的电气强度的影响因素；掌握提高气体介质电气强度的方法。

第四章液体和固体介质的电气特性内容：固体、液体电介质击穿的机理；影响固体、液体电介质击穿电压的因素；提高固体、液体电介质击穿电压的方法。

要求：了解固体与液体介质的击穿和老化；掌握提高击穿电压的方法。

第五章电气设备绝缘预防性试验内容：绝缘预防性试验；在线监测和故障诊断技术概述。

要求：掌握绝缘电阻与吸收比的测量、泄漏电流的测量及介质损耗角正切的测量。

第六章绝缘的高电压试验内容：工频高压试验；直流高压试验；冲击电压发生器基本原理。

要求：掌握工频高压试验基本内容；冲击电压发生器基本原理；直流高压试验基本内容。

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(五)气体绝缘变电所防雷保护的特点
全封闭SF6气体绝缘变电所(GIS)的特点： • 1)GIS绝缘的伏秒特性很平坦，其绝缘水平主要取决 于雷电冲击水平。采用氧化锌避雷器； • 2)GIS结构紧凑，被保护设备与避雷器相距较近，比 常规变电所有利； • 3)GIS的同轴母线筒的波阻抗小，过电压幅值和陡度 都显著变小，对变电所的进行波防护有利； • 4)GIS内绝缘电场结构不均匀，易击穿，要求防雷保 护措施更加可靠、在绝缘配合中留有足够的裕度。
二、阀式避雷器保护作用的分析
装设阀式避雷器是变电所对入侵雷电过电压波进行防 护的主要措施，它的保护作用主要是限制过电压波的 幅值。但是还需要有“进线段保护”与之配合。 阀式避雷器的保护作用基于三个前提： 1)它的伏秒特性与被保护绝缘的伏秒特性有良好的 配合 2)它的伏安特性应保证其残压低于被保护绝缘的冲 击电气强度 3)被保护绝缘必须处于该避雷器的保护距离之内。
(1)在同一电压等级的电气设备中，以旋转电机的冲 击电气强度为最低，这是因为：
1）电机具有高速旋转的转子，因此电机只能采用固体介 质，而不能象变压器那样可以采用固体—液体介质组合 绝缘。电机的额定电压、绝缘水平都不可能太高； 2）在制造过程中，电机绝缘容易受到损伤，绝缘内 易出现空洞或缝隙，在运行过程中容易发生局部放电， 导致绝缘劣化； 3）电机绝缘的运行条件最为残酷，要受到热、机械 振动、空气中的潮气、污秽、电气应力等因素的联合 作用，老化较快； 4）电机绝缘结构的电场比较均匀，其冲击系数接近 于1，因而在雷电过电压下的电气强度是最薄弱的一 环。
• (五)消弧线圈 • 能使雷电过电压所引起来的一相对地冲击闪络不 转变成稳定的工频电弧，即大大减小建弧率和断路 器的跳闸次数。 • (六)管式避雷器 • 仅用作线路上雷电过电压特别大或绝缘薄弱点的 防雷保护。它能免除线路绝缘的冲击闪络，并使建 弧率降为零。 • (七)不平衡绝缘 • 一回路的三相绝缘子片数少于另一路的三相。 • (八)自动重合闸 • 线路绝缘不会发生永久性的损坏或劣化。
绝缘冲击耐压水平应满足： U w(i ) Uis U
阀式避雷器的保护距离：
lmax K
U w( i ) U is 2a '
K为变电所出线修正系数 避雷器具体安装点选择原则：“确保重点、兼顾一 般”。在诸多的变电设备中，需要确保的重点无疑 是主变压器，应尽可能把阀式避雷器装得离主变压 器近一些。
(三)自耦变压器的防雷保护
高压侧进波时，应在中压断路器 QF2的内侧装设一组阀式避雷器 （图8-14中的FV2）进行保护。 中压侧进波时，在高压断路器 QF1的内侧也应装设一组避雷器 （图8-14中的FV1）进行保护。
当中压侧接有出线时，还应 在AA′之间再跨接一组避雷器 （图8-14中的FV3）。
四、变电所防雷的几个具体问题
(一)变电所防雷接线
进线段提高耐雷性能的保护措施： 1)在进线保护段内，避雷线的保护角不宜超过20°。 2)采取措施以保证进线段的耐雷水平。
(二)三相绕组变压器的防雷保护 高压侧有雷电过电压波时，通过绕组间的静电耦合 和电磁耦合，低压侧出现一定过电压。在任一相低 压绕组加装阀式避雷器。
小 结
变电所的直击雷防护设计内容主要是选择避雷针的支数、 高度、装设位置、验算它们的保护范围、防雷接地装置设 计等。对于独立避雷针，则还有一个验算它对相邻配电装 置构架及其接地装置的空气间距及地下距离的问题。 装设阀式避雷器是变电所对入侵雷电过电压波进行防护 的主要措施，但是还需要有“进线段保护”与之配合。 进线段的作用：1）雷电过电压波在流过进线段时因冲 击电晕而发生衰减和变形，降低了波前陡度和幅值；2） 限制流过避雷器的冲击电流幅值
第八章 电力系统防雷保护
• 电力系统的防雷保护包括了线路、变电所、发电厂 等各个环节。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第一节 架空输电线路防雷保护
输电线路耐雷性能的若干指标
线路雷害事故发展过程及防护措施
线路耐雷性能的分析计算
一条100km长的架空输电线路在一年中遭到数十次雷击。 线路的雷击事故在电力系统总的雷害事故中占有很大的 比重。
i it ig
ig 为流经避雷线的电流。 it 为流经杆塔的电流，
线路绝缘子串上所受到的雷电过电压包括四个分量：
1、杆塔电流it在横担以下的塔身电感La和杆塔冲击 接地电阻Ri上造成压降，使横担具有一定的对地电位
ua di ( Ri i La ) dt
线路杆塔分流系数
2、塔顶电压utop沿着避雷线传播而在导线上感应出 来的电压u1。与上一分量ua相似，杆塔电流it造成的 塔顶电位
线路的雷害事故往往只导致电网工况的短时恶化； 变电所的雷害事故就要严重得多，往往导致大面 积停电。变电设备得内绝缘水平往往低于线路绝 缘，而且不具有自恢复功能，一旦发生击穿，后 果十分严重。变电所的防雷保护与输电线路相比， 要求更严格、措施更严密、可靠。
变电所中出现的雷电过电压的两个来源： • 1)雷电直击变电所； • 2)沿输电线入侵的雷电过电压波。
• （二）降低杆塔接地电阻 • 提高线路耐雷水平和减少反击概率的主要措施。 杆塔的工频接地电阻一般为10～30Ω。 • （三）加强线路绝缘 • 增加绝缘子串中的片数、改用大爬距悬式绝缘子、 增大塔头空气间距等等，但有相当大的局限性。一 般优先采用降低杆塔接地电阻的办法来提高线路耐 雷水平。 • （四）耦合地线 • 作为一种补救措施，具有一定的分流作用和增大 导地线之间的耦合系数，因而能提高线路的耐雷水 平和降低雷击跳闸率。
一、输电线路耐雷性能的若干指标
每100km线路的年落雷次数N
b 4h N Td 10
[次/(100km.年)]
为地面落雷密度 b为两根避雷线之间的距离；h为避雷线的平均对地高度 Td为雷暴日数
1、耐雷水平（ I ）
耐雷水平是指雷击线路时，其绝缘尚不至于发生闪络 的最大雷电流幅值或能引起绝缘闪络的最小雷电流幅 值，单位为kA。 我国标准规定的各级电压线路应有的耐雷水平值见 表8-1
一、变电所的直击雷保护
必须装设避雷针或避雷线对直击雷进行保护。按安 装方式的不同，避雷针分为独立避雷针和构架避雷 针两类。注意对绝缘水平不高的35kV以下的配电装 置，构架避雷针容易导致绝缘闪络(反击)。 变电所的直击雷防护设计内容主要是选择避雷针 的支数、高度、装设位置、验算它们的保护范围、 应有的接地电阻、防雷接地装置设计等。对于独 立避雷针，则还有一个验算它对相邻配电装置构 架及其接地装置的空气间距及地下距离的问题。
2、雷击跳闸率（ n ）
雷击跳闸率是指在雷暴日数Td＝40的情况下、100km的 线路每年因雷击而引起的跳闸次数，其单位为“次 /(100km· 40雷暴日)”．实际线路长度L不是100km，雷 暴日数也不正好是40时必须换算到某一相同的条件下 (100km，40雷暴日)，才能进行比较。 但是雷电流超过了线路耐雷水平，只会引起冲击闪络， 只有在冲击闪络之后还建立工频电弧，才会引起线路 跳闸。 由冲击闪络转变成稳定工频电弧的概率为建弧率 ( ),它与沿绝缘子串或空气间隙的平均运动电压 梯度有关。可由下式求得 (4.5E 0.75 14) 102
(一)从限制进波陡度的要求来确定应有的进线段长度
所需的进线段长度
lp U 0.008 U a ( 0 .5 ) hc
U－行波的初始幅值，kV hc－进线段导线的平均对地高度，m （二）计算流过避雷器的冲击电流幅值 I
I FV 2U 50% nU R Z
FV
UR－阀式避雷器的残压，kV n－变电所母线上接的线路总条数
(四)变压器中性点的保护
110kV及以上的中性点有效接地系统 1、中性点为全绝缘时，一般不需采用专门的保护。 但在变电所只有一台变压器且为单路进线的情况下， 仍需在中性点加装一台与绕组首端同样电压等级的避 雷器。 2、当中性点为降级绝缘时，则必须选用与中性点绝 缘等级相当的避雷器加以保护，同时注意校核避雷器 的灭弧电压 35kV及一下的中性点非有效接地系统 变压器的中性点都采用全绝缘，一般不设保护装置。
为了防止避雷针对构架发生 反击，其空气间距S1应满足 下式要求 S U
1 A
E1
为了防止避雷针接地装置与 变电所接地网之间因土壤击 穿而连在一起，地下距离S2 亦应满足下式要求 S U
2 B
E2
E1、E2 分别为空气间隙平均冲击击穿场强和土壤平均冲
击击穿场强。
用下面两个公式校核独立避雷针的空气间距和地中 距离 s2 0.3Ri s1 0.2Ri 0.1h
小 结
通常采用耐雷水平和雷击跳闸率来表示一条线路的耐 雷性能和所采用防雷措施的效果。 输电线路常采用避雷线、降低杆塔接地电阻、加强线 路绝缘等措施来进行防雷。 可按雷击点的不同把线路的落雷分为三种情况：绕击 导线、雷击档距中央的避雷线和雷击杆塔。
第二节 变电所的防雷保护
变电所的直击雷保护 阀式避雷器保护作用的分析 变电所的进线段保护 变电所防雷的几个具体问题
utop ( Ri i Lt di ) dt
u1 kutop
3、雷击塔顶而在导线上产生的感应雷击过电压
u
' i (c)
ui ( c ) (1
hg hc
k0 )
ui ( c ) - 无避雷线时的感应雷击过电压 k0 - 导、地线间的几何耦合系数
4、线路本身的工频电压u2
作用在绝缘子串上的合成电压 uli ua u1 ui' (c) u2
• 被保护绝缘与避雷器 之间的电压差 U ， 可以利用图8-7中的 接线图来确定。
被保护绝缘与避雷器间的电气距离 l 越大、进波陡度 a或a′越大，电压差值 U 也就越大。
阀式避雷器动作以后有一个不大的电压降，然后保持 残压水平，由于被保护设备与避雷器间有距离，致使 电压波产生振荡，接近冲击截波，因此对于变压器类 电力设备来说，往往采用2us截波冲击耐压值作为他们 的绝缘冲击耐压水平。