电气工程概论 第五章 高电压与绝缘技术

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1、电气工程概论1第第5章章 高电压与绝缘技术高电压与绝缘技术电气工程概论251 高电压与绝缘技术的发展高电压与绝缘技术的发展高电压与绝缘技术是以试验研究为基础的应用技术，主要研究在高电压作用下各种绝缘介质的性能和不同类型的放电现象、高电压设备的绝缘结构设计、高电压试验和测量的设备及方法、电力系统的过电压、高电压或大电流产生的强电场、强磁场或电磁波对环境的影响和防护措施，以及高电压、大电流的应用等。高电压技术对电力工业、电工制造业以及近代物理的发展（如X射线装置、粒子加速器、大功率脉冲发生器等）都有重大影响。电气工程概论3巨型起电机（MIT Institute Archives） 小型起电机范德格

2、拉夫高压静电起电机电气工程概论4l1kV以上至220kV称为高压（HV）；l220kV至800kV称为超高压（EHV）；l1000kV以上称为特高压（UHV）。电压等级的技术与高电压技术密切相关，维持与雷可比的高电压安全运行要有水平非常高的技术，电气绝缘担负着维持高电压长期安全的作用。电气工程概论5l1891年，在德国建造了从腊芬(Lauffen)到法兰克福长175公里、电压为15.2kV的三相交流输电线路，虽然输送功率只有200kW，但这却是高电压技术在输电工程中实际应用之先河。l电视机、霓虹灯、复印、废水废气处理、人体内结石破碎、静电防护等，无不应用了高电压技术的成果。l绝缘技术是电气领域

3、安全、稳定、可靠运行的基础，高电压下绝缘材料的开发、绝缘结构的设计和绝缘性能的试验等都是维持电力运行的基础技术，支持着电力技术的发展。l高电压与绝缘技术已成为电气工程及其自动化的一个重要分支。电气工程概论6交流发电机发出的610kV的电压，经变压器升压，通过主干输电线送到需求地附近的高压或超高压变电站，再经过降压，送到二级高压变电站或特别高压用户变电站中，然后通过二级输电线送到配电变电站中，经过配电变压器降压，为适应这一要求，必须尽可能提高输电电压，以降低损耗。电气工程概论7l输电电压等级经历了交流6、10、20、35、60、110、150、220kV的高压(HV)，287、330、400、5

4、00、735765kV的超高压(EHV)，直至1150kV的特高压(UHV)（工业试验线路）。l高压直流输电电压由100、250、400、500发展至750kV。l地下高压输电由220、275、345千伏发展到400、500千伏电缆和六氟化硫管道线路。l当前，我国的交、直流输电电压已达750kV和500kV。l“西电东送”和“北电南送”必然成为我国21世纪的送电格局，因此我国必将成为世界上少数几个发展1000kV及以上特高压（UHV）输电技术的国家之一。电气工程概论85.2 高电压与绝缘技术的主要内容高电压与绝缘技术的主要内容高电压与绝缘技术学科领域研究高电压的产生，在高电压下绝缘介质及其系统

5、的特性，电气设备及绝缘，电气系统过电压及其限制措施，高电压试验技术，电磁环境及电磁污染防护，以及高电压在技术的应用等。其主要内容可分为四部分：各类电介质在高电场下的特性，电气设备绝缘试验技术，电力系统过电压与绝缘配合，高电压技术在各个领域的应用等。电气工程概论9521 高电压的产生高电压的产生高电压可由一些物理现象自然形成，如雷电、静电等；也可以是为达到某种目的而人为产生，如高压静电起电机。电力系统一般通过高电压变压器、高压电路瞬态过程变化等产生高电压。电气工程概论10一、雷电当带电的雷云之间或雷云与大地之间出现很高的电位差时，就会发生放电，放电会产生强烈的光和热，通道温度高达15000200

6、00度，使空气急剧膨胀、震动，发出隆隆声响，形成雷闪（雷击）。雷击的电功率极大，雷电电流达100kA，雷雨云电压达1108V左右，为10010811010KW。但是，雷的能量所持续的时间非常短，平均电能在300kW.h左右。因此，把雷电转化为可利用能源的价值并不大。电气工程概论11二二 雷电的危害雷电的危害l雷电可能危害人及家畜，损坏建筑物，设备雷电可能危害人及家畜，损坏建筑物，设备和电气系统，因此需采取防护对策。和电气系统，因此需采取防护对策。l雷电对人、畜的危害来自雷电直击或雷电对人、畜的危害来自雷电直击或“跨步跨步电压电压”。当雷击中地面物体时，强大的电流。当雷击中地面物体时，强大的电流

7、使地面不同位置的电位由明显的差别，人行使地面不同位置的电位由明显的差别，人行走时两腿间将会有电压作用，这就是跨步电走时两腿间将会有电压作用，这就是跨步电压。跨步电压过高时将会危及人身安全。压。跨步电压过高时将会危及人身安全。l雷电过电压会损坏电气系统，影响吸引的正雷电过电压会损坏电气系统，影响吸引的正常运行。雷电还会危害高建筑物、通信线路、常运行。雷电还会危害高建筑物、通信线路、天线、飞机、船舶、油库等的安全。天线、飞机、船舶、油库等的安全。电气工程概论12三、静电三、静电1.静电充电2.静电放电3.静电的危害电气工程概论13四、高电压发生装置四、高电压发生装置1.交流高电压发生装置包括工频试

8、验装置、串联谐振试验装置和超低频试验装置。2.直流高电压发生装置除用于电气设备的试验，研究外，还可用作带电粒子加速器、电子显微镜、X射线机、静电除尘器等的直流高电压电源。6000kV冲击电压发生器（中国电力科学院）电气工程概论14522 高电压绝缘与电气设备高电压绝缘与电气设备一、绝缘材料及其发展一、绝缘材料及其发展1、绝缘材料的分类和性能、绝缘材料的分类和性能 绝缘材料可分气体液体固体三大类。绝缘材料可分气体液体固体三大类。 常用的气体绝缘材料有空气、氮气、六氟化硫等。常用的气体绝缘材料有空气、氮气、六氟化硫等。液体绝缘材料主要有矿物绝缘油、合成绝缘油液体绝缘材料主要有矿物绝缘油、合成绝缘油

9、(硅油、硅油、十二烷基苯、聚异丁烯、异丙基联苯、二芳基乙烷等十二烷基苯、聚异丁烯、异丙基联苯、二芳基乙烷等)两类。两类。 固体绝缘材料可分有机、无机两类。有机固体绝缘固体绝缘材料可分有机、无机两类。有机固体绝缘材料包括绝缘漆、绝缘胶、绝缘纸、绝缘纤维制品、材料包括绝缘漆、绝缘胶、绝缘纸、绝缘纤维制品、塑料、橡胶、漆布漆管及绝缘浸渍纤维制品、电工用塑料、橡胶、漆布漆管及绝缘浸渍纤维制品、电工用薄膜、复合制品和黏带、电工用层压制品等。无机固薄膜、复合制品和黏带、电工用层压制品等。无机固体绝缘材料主要有云母、玻璃、陶瓷及其制品。体绝缘材料主要有云母、玻璃、陶瓷及其制品。电气工程概论15气体绝缘金属封