電氣工程概論第五章高電壓與絕緣技術(shù)課件

電氣工程概論第五章高電壓與絕緣技術(shù)電氣工程概論第五章高電壓與絕緣技術(shù)1電氣工程專業(yè)導(dǎo)論2一、高電壓與絕緣技術(shù)的發(fā)展

高電壓與絕緣技術(shù)是以試驗(yàn)研究為基礎(chǔ)的應(yīng)用技術(shù)，主要研究在高電壓作用下各種絕緣介質(zhì)的性能和不同類型的放電現(xiàn)象，高電壓設(shè)備的絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，高電壓實(shí)驗(yàn)和測(cè)量的設(shè)備及方法，電力系統(tǒng)的過(guò)電壓、高電壓或大電流產(chǎn)生的強(qiáng)電場(chǎng)、強(qiáng)磁場(chǎng)或電磁波對(duì)環(huán)境的影響和防護(hù)措施，以及高電壓、大電流的應(yīng)用等。

高電壓技術(shù)對(duì)電力工業(yè)、電工制造業(yè)以及近代物理的發(fā)展（如X射線裝置、粒子加速器、大功率脈沖發(fā)生器等）都有重大影響。電氣工程專業(yè)導(dǎo)論2一、高電壓與絕緣技術(shù)的發(fā)展

高電壓與絕緣技2電氣工程專業(yè)導(dǎo)論31752年富蘭克林進(jìn)行了著名的風(fēng)箏引電實(shí)驗(yàn)1895-1896年W.K.倫琴發(fā)現(xiàn)X射線并將其用于人手骨骼影像1911年E.盧瑟福根據(jù)α粒子轟擊金箔引起散射而提出原子模型1931年范德格拉夫發(fā)明了高壓靜電起電機(jī)(a)巨型起電機(jī)（MIT網(wǎng)站）(b)小型起電機(jī)圖5-1范德格拉夫高壓靜電起電機(jī)一、高電壓與絕緣技術(shù)的發(fā)展（續(xù)）電氣工程專業(yè)導(dǎo)論31752年富蘭克林進(jìn)行了著名的風(fēng)箏引電實(shí)驗(yàn)3電氣工程專業(yè)導(dǎo)論4

高電壓是相對(duì)于低電壓而言的，對(duì)于電力系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，1kV以上至220kV稱為高壓，220kV至800kV稱為超高壓（EHV），1000kV以上稱為特高壓（UHV）。

絕緣體是相對(duì)于導(dǎo)體而言的，絕緣體電阻率很高（可達(dá)109~1022Ω.cm），通常通過(guò)的泄漏電流非常小，可以忽略不計(jì)。一、高電壓與絕緣技術(shù)的發(fā)展（續(xù)）電氣工程專業(yè)導(dǎo)論4

高電壓是相對(duì)于低電壓而言的，對(duì)于電力系統(tǒng)4電氣工程專業(yè)導(dǎo)論5一、高電壓與絕緣技術(shù)的發(fā)展（續(xù)）電氣工程專業(yè)導(dǎo)論5一、高電壓與絕緣技術(shù)的發(fā)展（續(xù)）5電氣工程概論第五章高電壓與絕緣技術(shù)課件6電氣工程專業(yè)導(dǎo)論7二、高電壓與絕緣技術(shù)的主要內(nèi)容

研究高電壓的產(chǎn)生，在高電壓下絕緣介質(zhì)及其系統(tǒng)的特性，電氣設(shè)備及絕緣，電氣系統(tǒng)過(guò)電壓及其限制措施，高電壓試驗(yàn)技術(shù)，電磁環(huán)境及電磁污染防護(hù)，以及高電壓技術(shù)的應(yīng)用等。

主要內(nèi)容可分為四部分：

①各類電介質(zhì)在高電場(chǎng)下的特性(圖5-3)；

②電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)技術(shù)；

③電力系統(tǒng)過(guò)電壓與絕緣配合；④高電壓技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用等。

電氣工程專業(yè)導(dǎo)論7二、高電壓與絕緣技術(shù)的主要內(nèi)容

研究高電壓7電氣工程專業(yè)導(dǎo)論8圖5-3實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的高壓放電現(xiàn)象二、高電壓與絕緣技術(shù)的主要內(nèi)容（續(xù)）電氣工程專業(yè)導(dǎo)論8圖5-3實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的高壓放電現(xiàn)象二、高電8電氣工程專業(yè)導(dǎo)論9二、高電壓與絕緣技術(shù)的主要內(nèi)容（續(xù)）1、高電壓的產(chǎn)生

雷電：電流達(dá)100kA，電壓達(dá)108kV，但持續(xù)時(shí)間短。

電氣工程專業(yè)導(dǎo)論9二、高電壓與絕緣技術(shù)的主要內(nèi)容（續(xù)）1、高9雷電放電過(guò)程雷電放電過(guò)程雷電放電過(guò)程雷電放電過(guò)程10雷電參數(shù)雷電活動(dòng)強(qiáng)度——雷暴日及雷暴小時(shí)雷暴日：每年中有雷電的天數(shù)。雷暴小時(shí)：每年中有雷電的小時(shí)數(shù)。年平均雷暴日不超過(guò)15的地區(qū)為少雷區(qū)；超過(guò)40的為多雷區(qū)；超過(guò)90的地區(qū)及根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)雷害特別嚴(yán)重的地區(qū)為強(qiáng)雷區(qū)。

落雷密度地面落雷密度γ

：每一個(gè)雷暴日、每平方公里對(duì)地面落雷次數(shù)。雷電參數(shù)雷電活動(dòng)強(qiáng)度——雷暴日及雷暴小時(shí)落雷密度11靜電：放電脈沖上升時(shí)間約為1~5ns，脈寬 150ns，電流峰值約1~50A。高壓發(fā)生裝置：交流高電壓發(fā)生裝置，直流 高電壓發(fā)生裝置，沖擊電壓電流發(fā)生裝置。 （圖5-5，5-6）。靜電：放電脈沖上升時(shí)間約為1~5ns，脈寬 12電氣工程專業(yè)導(dǎo)論13二、高電壓與絕緣技術(shù)的主要內(nèi)容（續(xù)）圖5-5戶外式高壓發(fā)生裝置電氣工程專業(yè)導(dǎo)論13二、高電壓與絕緣技術(shù)的主要內(nèi)容（續(xù)）圖513電氣工程概論第五章高電壓與絕緣技術(shù)課件14RRRR多級(jí)沖擊電壓發(fā)生器RfRtATT（1）充電過(guò)程：由試驗(yàn)變壓器T和高壓硅堆D構(gòu)成的整流電源，以峰值電壓經(jīng)保護(hù)電阻及充電電阻向主電容充電。（2）放電過(guò)程：當(dāng)需要啟動(dòng)沖擊電壓發(fā)生器時(shí)，可向點(diǎn)火球隙的針極送去一脈沖電壓，針極和球表面之間產(chǎn)生火花放電，引起點(diǎn)火球隙放電，各球隙相繼放電，將電容器串聯(lián)起來(lái)，對(duì)試品放電?！半娙萜鞑⒙?lián)充電，串聯(lián)放電”，這一過(guò)程由一組球隙來(lái)完成。RRRR多級(jí)沖擊電壓發(fā)生器RfRtATT（1）充電過(guò)程：由15電氣工程專業(yè)導(dǎo)論16二、高電壓與絕緣技術(shù)的主要內(nèi)容（續(xù)）圖5-66000kV沖擊電壓發(fā)生器（中國(guó)電力科學(xué)院）電氣工程專業(yè)導(dǎo)論16二、高電壓與絕緣技術(shù)的主要內(nèi)容（續(xù)）圖516Innersurge④高性能絕緣油。InsulationTechnology雷電：電流達(dá)100kA，電壓達(dá)108kV，但持續(xù)時(shí)間短。二、高電壓與絕緣技術(shù)的主要內(nèi)容（續(xù)）Testmethods:non-destructivetestanddestructivetest.InsulationTechnology2MainContentsofHighVoltageand①發(fā)電機(jī)繞組通常采用環(huán)氧粉云母帶做絕緣；但是，如已滿足最低合格值，也還不能肯定絕緣是良好的。Defenseindustry電機(jī)的絕緣等級(jí)是依據(jù)所用國(guó)內(nèi)絕緣材料的耐熱等級(jí)劃分的，分E、B、F、H級(jí)。Fig5-66000kVimpulsevoltagegeneratorFig5-9Highvoltagebleeder①Characteristicsofvariouselectricmediumsinhighfield;Theinsulationofelectricequipment:④Capacitiveequipment:casingandoil-paper,etc;測(cè)量絕緣電阻能有效地發(fā)現(xiàn)下列缺陷：總體絕緣質(zhì)量欠佳；圖5-13通用型鉗形表電氣工程專業(yè)導(dǎo)論172、高電壓絕緣與電氣設(shè)備絕緣材料：氣體，液體，固體（有機(jī)，無(wú)機(jī)）高電壓技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵是絕緣材料的研制和開(kāi)發(fā)研究重點(diǎn)：

①高壓大容量發(fā)電機(jī)的環(huán)氧粉云母絕緣體系；

②中小型電機(jī)的F、H級(jí)絕緣系列；

③高壓輸電的六氟化硫氣態(tài)介質(zhì)；

④高性能絕緣油。二、高電壓與絕緣技術(shù)的主要內(nèi)容（續(xù)）Innersurge電氣工程專業(yè)導(dǎo)論172、高電壓絕緣與電17電氣工程專業(yè)導(dǎo)論18電機(jī)為了可靠運(yùn)行在帶電部件和殼體之間需要用絕緣材料加以隔絕，而絕緣材料的使用壽命與其材料本身的絕緣等級(jí)及使用溫度有很大的關(guān)系。電機(jī)的絕緣等級(jí)是依據(jù)所用國(guó)內(nèi)絕緣材料的耐熱等級(jí)劃分的，分E、B、F、H級(jí)。允許溫升是指電機(jī)的溫度與周圍環(huán)境溫度相比升高的限度。絕緣等級(jí)使用極限溫度溫升限值E120℃75KB130℃80KF155℃105KH180℃120K電氣工程專業(yè)導(dǎo)論18電機(jī)為了可靠運(yùn)行在帶電部件18電氣工程專業(yè)導(dǎo)論19SF6氣體已有百年歷史，它是法國(guó)兩位化學(xué)家Moissan和Lebeau于1900年合成的人造惰性氣體，1940年前后，美國(guó)軍方將其用于曼哈頓計(jì)劃（核軍事）。1947年提供商用。當(dāng)前SF6氣體主要用于電力工業(yè)中。SF6氣體用于4種類型的電氣設(shè)備作為絕緣和/或滅弧:SF6斷路器及負(fù)荷開(kāi)關(guān)設(shè)備，SF6絕緣輸電管線，SF6變壓器及SF6絕緣變電站。80％用于高中壓電力設(shè)備。SF6氣體主要有如下特性：具有優(yōu)異的滅弧性能；絕緣強(qiáng)度高，在大氣壓下為空氣的3倍；熱傳導(dǎo)性能好且易復(fù)合，特別是當(dāng)SF6氣體由于放電或電弧作用出現(xiàn)離解時(shí)；可在小的氣罐內(nèi)儲(chǔ)存，這是因?yàn)槭覝叵录痈邏毫σ滓夯?。供氣方便，價(jià)格不貴且穩(wěn)定。

電氣工程專業(yè)導(dǎo)論19SF6氣體已有百年歷史，它是法國(guó)兩位化學(xué)19電氣工程專業(yè)導(dǎo)論20電氣設(shè)備的絕緣：①發(fā)電機(jī)繞組通常采用環(huán)氧粉云母帶做絕緣；②變壓器采用油-紙，樹(shù)脂和六氟化硫等；③斷路器采用空氣，油，和六氟化硫等；④電容型設(shè)備采用套管和油-紙等絕緣；⑤架空輸電線路--絕緣子和分裂導(dǎo)線；

⑥地下輸電線路--電力電纜；⑦氣體絕緣金屬封閉組合電器（圖5-7）。電氣工程專業(yè)導(dǎo)論20電氣設(shè)備的絕緣：20電氣工程專業(yè)導(dǎo)論21電氣工程專業(yè)導(dǎo)論2121電氣工程專業(yè)導(dǎo)論22二、高電壓與絕緣技術(shù)的主要內(nèi)容（續(xù)）圖5-7氣體絕緣金屬封閉組合電器

電氣工程專業(yè)導(dǎo)論22二、高電壓與絕緣技術(shù)的主要內(nèi)容（續(xù)）圖522（1）節(jié)省占用面積和空間；（2）性能好，運(yùn)行安全可靠（3）不產(chǎn)生噪聲和干擾（4）安裝工期短，維護(hù)工作量?。?）節(jié)省占用面積和空間；23電氣工程專業(yè)導(dǎo)論243、高電壓試驗(yàn)技術(shù)

隨著電力系統(tǒng)電壓等級(jí)的不斷提高，絕緣成為電氣設(shè)備中的薄弱環(huán)節(jié)。高電壓試驗(yàn)是研究擊穿機(jī)理、影響因素、電氣強(qiáng)度以及檢驗(yàn)電氣設(shè)備耐受水平的最好方法。介質(zhì)絕緣強(qiáng)度電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)：

集中性缺陷——發(fā)展速度快 1、絕緣缺陷:

分布性缺陷——演變速度慢

2、試驗(yàn)方法分為兩類：非破壞性試驗(yàn)和破壞性試驗(yàn)。

二、高電壓與絕緣技術(shù)的主要內(nèi)容（續(xù)）電氣工程專業(yè)導(dǎo)論243、高電壓試驗(yàn)技術(shù)二、高電壓與絕緣技術(shù)的24電氣工程專業(yè)導(dǎo)論25非破壞性試驗(yàn)：在較低電壓下或其他不會(huì)損壞絕緣的方法來(lái)檢測(cè)絕緣，判斷絕緣狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能的劣化現(xiàn)象。絕緣電阻測(cè)量——兆歐表；直流泄漏電流測(cè)量；介質(zhì)損失（損耗）角測(cè)量——西林電橋；局部放電測(cè)量。電氣工程專業(yè)導(dǎo)論25非破壞性試驗(yàn)：在較低電壓下或其他不會(huì)損壞25絕緣電阻

絕緣電阻是一切電介質(zhì)和絕緣結(jié)構(gòu)的絕緣狀態(tài)最基本的綜合性特性參數(shù)。由于電氣設(shè)備中大多采用組合絕緣和層式結(jié)構(gòu)，故在直流電壓下均會(huì)有明顯的吸收現(xiàn)象，使外電路中出現(xiàn)一個(gè)隨時(shí)間而衰減的吸收電流。絕緣電阻絕緣電阻是一切電介質(zhì)和絕緣結(jié)構(gòu)的絕緣狀態(tài)最基26（4）中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中弧光過(guò)電壓Keypointofhighvoltagetechnologydevelopment:researchanddevelopmentofinsulationmaterials;高電壓試驗(yàn)是研究擊穿機(jī)理、影響因素、電氣與一般電力變壓器比較，試驗(yàn)變壓器有以下特點(diǎn)：電機(jī)的絕緣等級(jí)是依據(jù)所用國(guó)內(nèi)絕緣材料的耐熱等級(jí)劃分的，分E、B、F、H級(jí)。Aviationindustry高壓發(fā)生裝置：交流高電壓發(fā)生裝置，直流 高電壓發(fā)生裝置，沖擊電壓電流發(fā)生裝置。年平均雷暴日不超過(guò)15的地區(qū)為少雷區(qū)；Highvoltagetesttechnology分壓器一般是指不帶測(cè)量?jī)x表的“分壓器體”，如配有普通電壓表、專用電壓表、多功能峰值表或記錄儀等，則可稱為：高壓分壓器測(cè)量系統(tǒng)、千伏表等。1、產(chǎn)生：系統(tǒng)中對(duì)斷路器的操作而帶來(lái)的過(guò)電壓。④高性能絕緣油。圖5-13通用型鉗形表③Circuitbreaker:air,oil,SF6,etc;二、高電壓與絕緣技術(shù)的主要內(nèi)容（續(xù)）InsulationTechnology絕緣良好的發(fā)電機(jī)，泄漏電流值較小，且隨電壓呈線性上升，如曲線1所示；分壓器是高電壓試驗(yàn)中必備的測(cè)量設(shè)備，它能將高電壓轉(zhuǎn)換為可用普通電壓表測(cè)量的安全低電壓。地面落雷密度γ：每一個(gè)雷暴日、每平方公里對(duì)地面落雷次數(shù)。絕緣電阻測(cè)量——兆歐表對(duì)于不均勻試品的絕緣，如果絕緣狀況良好，則吸收現(xiàn)象明顯，值遠(yuǎn)大于1；如果絕緣嚴(yán)重受潮，由于Ig大增，Ia迅速衰減，Ka值接近于1。（4）中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中弧光過(guò)電壓絕緣電阻測(cè)量——兆歐表對(duì)于27

測(cè)量絕緣電阻能有效地發(fā)現(xiàn)下列缺陷：總體絕緣質(zhì)量欠佳；絕緣受潮；兩極間有貫穿性的導(dǎo)電通道；絕緣表面情況不良。測(cè)量絕緣電阻不能發(fā)現(xiàn)下列缺陷：絕緣中的局部缺陷：如非貫穿性的局部損傷、含有氣泡、分層脫開(kāi)等；絕緣的老化。測(cè)量絕緣電阻能有效地發(fā)現(xiàn)下列缺陷：28

不論是絕緣電阻的絕對(duì)值或是吸收比都只是參考性的。如不滿足最低合格值，則絕緣中肯定存在某種缺陷；但是，如已滿足最低合格值，也還不能肯定絕緣是良好的。有些絕緣，特別是油浸的或電壓等級(jí)較高的絕緣，即使有嚴(yán)重缺陷，用兆歐表測(cè)得的絕緣電阻值、吸收比，仍可能滿足規(guī)定要求，這主要是因?yàn)檎讱W表的電壓較低的緣故。

不論是絕緣電阻的絕對(duì)值或是吸收比都只是參考性的29

測(cè)量泄漏電流從原理上來(lái)說(shuō)，與測(cè)量絕緣電阻是相似的，但它所加的直流電壓要高得多，能發(fā)現(xiàn)用兆歐表所不能顯示的某些缺陷，具有自己的某些特點(diǎn)。

直流泄漏電流測(cè)量泄漏電流從原理上來(lái)說(shuō)，與測(cè)量絕緣電阻是相似30

測(cè)量泄漏電流相比測(cè)量絕緣電阻可使用較高的電壓。泄漏電流能夠發(fā)現(xiàn)一些尚未完全貫通的集中性缺陷。這是因?yàn)橐环矫婕釉谠嚻飞系闹绷麟妷阂日讱W表的工作電壓高得多，故能發(fā)現(xiàn)兆歐表所不能發(fā)現(xiàn)的某些缺陷，另一方面，這時(shí)施加在試品上的直流電壓是逐漸增大的，這樣就可以在升壓過(guò)程中監(jiān)視泄漏電流的增長(zhǎng)動(dòng)向。

泄漏電流的測(cè)量

測(cè)量泄漏電流相比測(cè)量絕緣電阻可使用較高的電壓。31電氣工程專業(yè)導(dǎo)論32直流泄漏電流測(cè)量電氣工程專業(yè)導(dǎo)論32直流泄漏電流測(cè)量32某設(shè)備絕緣的泄漏電流曲線

曲線1：絕緣良好；曲線2：絕緣受潮；曲線3：絕緣中有未貫通的集中性缺陷；曲線4：絕緣有擊穿的危險(xiǎn)某設(shè)備絕緣的泄漏電流曲線

曲線1：絕緣良好；曲線2：絕緣受潮33發(fā)電機(jī)的泄漏電流變化曲線

絕緣良好的發(fā)電機(jī)，泄漏電流值較小，且隨電壓呈線性上升，如曲線1所示；如果絕緣受潮，電流值變大，但基本上仍隨電壓線性上升，如曲線2所示；發(fā)電機(jī)的泄漏電流變化曲線絕緣良好的發(fā)電機(jī)，泄34

曲線3表示絕緣中已有集中性缺陷，應(yīng)盡可能找出原因加以消除；如果在電壓尚未到直流耐壓試驗(yàn)電壓的1／2時(shí)，泄漏電流就已急劇上升，

如曲線4所示，那么這臺(tái)發(fā)電機(jī)在運(yùn)行電壓下(不必出現(xiàn)過(guò)電壓)就可能會(huì)發(fā)生擊穿。

發(fā)電機(jī)的泄漏電流變化曲線

曲線3表示絕緣中已有集中性缺陷，應(yīng)盡可能找出原因加以35局部放電測(cè)量局部放電測(cè)量36Thunderstormelectricity：currentcanbe100kA,voltagecanbe108kV,shortdurationtime.二、高電壓與絕緣技術(shù)的主要內(nèi)容（續(xù)）SF6氣體主要有如下特性：（1）節(jié)省占用面積和空間；3HighVoltageNewTechnologyand2、高電壓絕緣與電氣設(shè)備有些絕緣，特別是油浸的或電壓等級(jí)較高的絕緣，即使有嚴(yán)重缺陷，用兆歐表測(cè)得的絕緣電阻值、吸收比，仍可能滿足規(guī)定要求，這主要是因?yàn)檎讱W表的電壓較低的緣故。曲線3表示絕緣中已有集中性缺陷，應(yīng)盡可能找出原因加以消除；Keypointofhighvoltagetechnologydevelopment:researchanddevelopmentofinsulationmaterials;InsulationTechnology電氣工程概論第五章高電壓與絕緣技術(shù)圖5-12數(shù)字式局部放電檢測(cè)系統(tǒng)2MainContentsofHighVoltageand允許溫升是指電機(jī)的溫度與周圍環(huán)境溫度相比升高的限度。Itstudiestheperformanceofinsulationmediumanddifferenttypesofdischargephenomena,insulationstructuredesignofhighvoltageequipment,thedevicesandmethodsofhighvoltageexperimentandmeasurement,theeffectsofhighfield,intensemagneticfield,andelectromagneticfieldproducingbyovervoltage,highvoltageandlargecurrentofpowersystem,andprotectivemeasuresonenvironment,theapplicationofhighvoltageandlargecurrent,etc.lightningrodandlightningarrester可在小的氣罐內(nèi)儲(chǔ)存，這是因?yàn)槭覝叵录痈邏毫σ滓夯?。二、高電壓與絕緣技術(shù)的主要內(nèi)容測(cè)量絕緣電阻不能發(fā)現(xiàn)下列缺陷：絕緣中的局部缺陷：如非貫穿性的局部損傷、含有氣泡、分層脫開(kāi)等；高電壓試驗(yàn)是研究擊穿機(jī)理、影響因素、電氣電氣工程專業(yè)導(dǎo)論37Thunderstormelectricity：curre37電氣工程概論第五章高電壓與絕緣技術(shù)課件38電氣工程專業(yè)導(dǎo)論39介質(zhì)損失（損耗）角電氣工程專業(yè)導(dǎo)論39介質(zhì)損失（損耗）角39介質(zhì)損失（損耗）角測(cè)量電氣工程專業(yè)導(dǎo)論40介質(zhì)損失（損耗）角測(cè)量電氣工程專業(yè)導(dǎo)論4040西林電橋的基本原理西林電橋的基本原理41電氣工程專業(yè)導(dǎo)論42破壞性試驗(yàn)：在各種較高電壓下進(jìn)行的試驗(yàn)，也稱為耐壓試驗(yàn)。目的在于考核絕緣的電氣強(qiáng)度雷電沖擊耐壓試驗(yàn)；交、直流耐壓試驗(yàn)；操作沖擊耐壓試驗(yàn)。電氣工程專業(yè)導(dǎo)論42破壞性試驗(yàn)：在各種較高電壓下進(jìn)行的試驗(yàn)，42電氣工程專業(yè)導(dǎo)論43電氣工程專業(yè)導(dǎo)論4343電氣工程概論第五章高電壓與絕緣技術(shù)課件44電氣工程專業(yè)導(dǎo)論45二、高電壓與絕緣技術(shù)的主要內(nèi)容（續(xù)）

高電壓試驗(yàn)設(shè)備

圖5-9高電壓分壓器

分壓器是高電壓試驗(yàn)中必備的測(cè)量設(shè)備，它能將高電壓轉(zhuǎn)換為可用普通電壓表測(cè)量的安全低電壓。其測(cè)量準(zhǔn)確性、直觀性及使用方便性是傳統(tǒng)測(cè)量高電壓采用的靜電電壓表、測(cè)量球隙等所無(wú)法比擬的。

分壓器一般是指不帶測(cè)量?jī)x表的“分壓器體”，如配有普通電壓表、專用電壓表、多功能峰值表或記錄儀等，則可稱為：高壓分壓器測(cè)量系統(tǒng)、千伏表等。電氣工程專業(yè)導(dǎo)論45二、高電壓與絕緣技術(shù)的主要內(nèi)容（續(xù)）452.電容分壓器C2C1U1U2交流電容分壓器分壓器高壓臂分壓器低壓臂分壓器的分壓比是常數(shù)，即不應(yīng)隨被測(cè)電壓的波形、頻率、幅值、周圍大氣條件、安裝地點(diǎn)的變化而改變。此外，分壓器的接入應(yīng)不影響電壓波形和幅值。（1）分布式電容分壓器，它的高壓臂有多個(gè)電容器元件串聯(lián)組裝而成，要求每個(gè)元件盡可能為純電容，介質(zhì)損耗和電感盡可能小。（2）集中式電容分壓器，它的高壓臂使用一個(gè)氣體介質(zhì)的高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器。對(duì)于電容分壓器低壓臂電容C2，要求電容量較大而承受的電壓較低，因此應(yīng)采用高穩(wěn)定度、低損耗、低電感量的云母、聚苯乙烯等介質(zhì)的電容器。電容量根據(jù)分壓比和低壓儀表的量程確定。2.電容分壓器C2C1U1U2交流電容分壓器分壓器分壓器46絕緣材料：氣體，液體，固體（有機(jī)，無(wú)機(jī)）⑦Impulsehighvoltagetest;二、高電壓與絕緣技術(shù)的主要內(nèi)容（續(xù)）InsulationTechnology雷暴日：每年中有雷電的天數(shù)。

研究高電壓的產(chǎn)生，在高電壓下絕緣介質(zhì)及其系統(tǒng)的特性，電氣設(shè)備及絕緣，電氣系統(tǒng)過(guò)電壓及其限制措施，高電壓試驗(yàn)技術(shù)，電磁環(huán)境及電磁污染防護(hù)，以及高電壓技術(shù)的應(yīng)用等。communicationFig5-5Outdoorhighvoltagegenerationdevice2MainContentsofHighVoltageand2MainContentsofHighVoltageand絕緣良好的發(fā)電機(jī)，泄漏電流值較小，且隨電壓呈線性上升，如曲線1所示；1DevelopmentofHighVoltageandInsulationTechnology由于電氣設(shè)備中大多采用組合絕緣和層式結(jié)構(gòu)，故在直流電壓下均會(huì)有明顯的吸收現(xiàn)象，使外電路中出現(xiàn)一個(gè)隨時(shí)間而衰減的吸收電流。InsulationTechnology有些絕緣，特別是油浸的或電壓等級(jí)較高的絕緣，即使有嚴(yán)重缺陷，用兆歐表測(cè)得的絕緣電阻值、吸收比，仍可能滿足規(guī)定要求，這主要是因?yàn)檎讱W表的電壓較低的緣故。2、試驗(yàn)方法分為兩類：非破壞性試驗(yàn)和破壞性試驗(yàn)。Thoughthedeliveredpowerwasonly200kW,itbegantheapplicationindistributionprojectofhighvoltagetechnology.ResonancesurgeSF6氣體主要有如下特性：3HighVoltageNewTechnologyandApplicationinVariousFields電氣工程專業(yè)導(dǎo)論47

圖5-11高壓試驗(yàn)變壓器作用1、產(chǎn)生工頻高壓試驗(yàn)電壓2、作為直流高壓和沖擊高壓設(shè)備的電源變壓器3、產(chǎn)生操作波試驗(yàn)電壓特點(diǎn)與一般電力變壓器比較，試驗(yàn)變壓器有以下特點(diǎn)：（1）變壓器的容量不大（2）變壓器一般為單相油浸式（3）由于變壓器連續(xù)工作時(shí)間短，不需要散熱裝置（4）絕緣裕度較低，不需考慮變壓器受大氣或內(nèi)部過(guò)電壓的影響（5）工頻輸出電壓高，可達(dá)到幾百到幾千KV絕緣材料：氣體，液體，固體（有機(jī)，無(wú)機(jī)）電氣工程專業(yè)導(dǎo)論4747電氣工程專業(yè)導(dǎo)論48二、高電壓與絕緣技術(shù)的主要內(nèi)容（續(xù)）圖5-12數(shù)字式局部放電檢測(cè)系統(tǒng)圖5-13通用型鉗形表電氣工程專業(yè)導(dǎo)論48二、高電壓與絕緣技術(shù)的主要內(nèi)容（續(xù)）圖548電氣工程專業(yè)導(dǎo)論49二、高電壓與絕緣技術(shù)的主要內(nèi)容（續(xù)）

電氣設(shè)備診斷及在線監(jiān)測(cè)

對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)和各種特性測(cè)量，了解其特征，評(píng)估設(shè)備狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，稱為電氣設(shè)備診斷技術(shù)（DiagnosticTechnique）

電氣工程專業(yè)導(dǎo)論49二、高電壓與絕緣技術(shù)的主要內(nèi)容（續(xù)）49電氣工程專業(yè)導(dǎo)論50二、高電壓與絕緣技術(shù)的主要內(nèi)容（續(xù)）4、電力系統(tǒng)過(guò)電壓及其保護(hù)

電力系統(tǒng)過(guò)電壓雷電（大氣）過(guò)電壓內(nèi)部過(guò)電壓暫態(tài)過(guò)電壓操作過(guò)電壓直擊雷過(guò)電壓感應(yīng)雷過(guò)電壓工頻過(guò)電壓諧振過(guò)電壓常用過(guò)電壓限制措施：

裝避雷針、避雷器，調(diào)整線路參數(shù)，裝設(shè)并聯(lián)電抗器、靜止無(wú)功補(bǔ)償器，在操作斷路器觸頭上裝設(shè)并聯(lián)電阻，以及用快速繼電保護(hù)減小工頻電壓升高及其持續(xù)時(shí)間等。電氣工程專業(yè)導(dǎo)論50二、高電壓與絕緣技術(shù)的主要內(nèi)容（續(xù)）4、50電氣工程專業(yè)導(dǎo)論51工頻過(guò)電壓

工頻過(guò)電壓在暫時(shí)過(guò)電壓中的重要性：它是確定超高壓遠(yuǎn)距離輸變電設(shè)備絕緣水平的重要依據(jù)，其幅值影響保護(hù)電器的工作條件和保護(hù)效果。它的持續(xù)時(shí)間影響設(shè)備絕緣及運(yùn)行性能，并且長(zhǎng)線中的操作過(guò)電壓是在工頻過(guò)電壓的基礎(chǔ)上振蕩產(chǎn)生的。在超高壓輸電系統(tǒng)中，工頻電壓升高應(yīng)當(dāng)受到相當(dāng)?shù)闹匾暋．a(chǎn)生原因：長(zhǎng)線電容效應(yīng)、不對(duì)稱接地和突然甩負(fù)載。采取措施：傳統(tǒng)的方法是使用同步補(bǔ)償機(jī)或并聯(lián)電抗器，近年來(lái)的發(fā)展了靜止無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，各有優(yōu)缺點(diǎn)。電氣工程專業(yè)導(dǎo)論51工頻過(guò)電壓

工頻過(guò)電壓在暫時(shí)過(guò)電壓中的重51電氣工程專業(yè)導(dǎo)論52諧振過(guò)電壓一、產(chǎn)生諧振過(guò)電壓的原因：由于系統(tǒng)中存在著大量的電容電感元件，在系統(tǒng)進(jìn)行操作或發(fā)生故障時(shí)，這些電容電感元件可能形成各種不同自振頻率的振蕩回路，在外電源的作用下發(fā)生諧振現(xiàn)象，造成某些元件上出現(xiàn)諧振過(guò)電壓。二、諧振過(guò)電壓的特點(diǎn)：是一種穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象，存在的時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)電氣設(shè)備絕緣的危害大。三、諧振的類型：由于系統(tǒng)中的電阻電容元件可以認(rèn)為是線性的，而電感則可能是線性的、非線性的或作周期性變化的，按電感的類型不同，諧振分為1、線性諧振2、參數(shù)諧振3、鐵磁諧振電氣工程專業(yè)導(dǎo)論52諧振過(guò)電壓一、產(chǎn)生諧振過(guò)電壓的原因：由于52電氣工程概論第五章高電壓與絕緣技術(shù)課件53電氣工程專業(yè)導(dǎo)論54操作過(guò)電壓1、產(chǎn)生：系統(tǒng)中對(duì)斷路器的操作而帶來(lái)的過(guò)電壓。

其過(guò)電壓倍數(shù)K的大小和持續(xù)時(shí)間與電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，斷路器的性能，系統(tǒng)的接線方式及運(yùn)行操作方式有關(guān)。K一般為3～42、類型：（1）空載線路合閘過(guò)電壓（2）切除空載線路過(guò)電壓（3）切除空載變壓器過(guò)電壓（4）中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中弧光過(guò)電壓電氣工程專業(yè)導(dǎo)論54操作過(guò)電壓1、產(chǎn)生：系統(tǒng)中對(duì)斷路器的操作54電氣工程概論第五章高電壓與絕緣技術(shù)課件55電氣工程專業(yè)導(dǎo)論56電氣工程專業(yè)導(dǎo)論56562MainContentsofHighVoltageand不論是絕緣電阻的絕對(duì)值或是吸收比都只是參考性的。Testmethods:non-destructivetestanddestructivetest.Fig5-3HighvoltagedischargeinlaboratoryInsulationTechnology與一般電力變壓器比較，試驗(yàn)變壓器有以下特點(diǎn)：①各類電介質(zhì)在高電場(chǎng)下的特性(圖5-3)；（2）性能好，運(yùn)行安全可靠如不滿足最低合格值，則絕緣中肯定存在某種缺陷；目的在于考核絕緣的電氣強(qiáng)度3HighVoltageNewTechnologyandApplicationinVariousFields

主要內(nèi)容可分為四部分：Electrostatic：therisingtimeofdischargepulseisabout1~5ns,pulsewidthis150ns,currentpeakcurrentisabout1~50A.cm),andthepassedleakagecurrentissosmallthatcanbeneglected.Highvoltagetesttechnology

絕緣體是相對(duì)于導(dǎo)體而言的，絕緣體電阻率很高（可達(dá)109~1022Ω.電機(jī)的絕緣等級(jí)是依據(jù)所用國(guó)內(nèi)絕緣材料的耐熱等級(jí)劃分的，分E、B、F、H級(jí)。2MainContentsofHighVoltageand④高電壓技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用等。雷暴小時(shí)：每年中有雷電的小時(shí)數(shù)。電氣工程專業(yè)導(dǎo)論57

2MainContentsofHighVoltag57電氣工程專業(yè)導(dǎo)論58二、高電壓與絕緣技術(shù)的主要內(nèi)容（續(xù)）5、防雷及防雷設(shè)備

避雷針與避雷器圖5-14氧化鋅避雷器電氣工程專業(yè)導(dǎo)論58二、高電壓與絕緣技術(shù)的主要內(nèi)容（續(xù)）5、58電氣工程專業(yè)導(dǎo)論59三、高電壓新技術(shù)及其在各領(lǐng)域的應(yīng)用1、等離子體技術(shù)2、激光3、液電效應(yīng)4、靜電技術(shù)及其應(yīng)用5、環(huán)保應(yīng)用6、在材料、冶金及加工中的應(yīng)用7、在照明技術(shù)中的應(yīng)用電氣工程專業(yè)導(dǎo)論59三、高電壓新技術(shù)及其在各領(lǐng)域的應(yīng)用1、等59電氣工程專業(yè)導(dǎo)論60Thankyou！That'sall電氣工程專業(yè)導(dǎo)論60Thankyou！That'sall60電氣工程專業(yè)導(dǎo)論615.1DevelopmentofHighVoltageandInsulationTechnology5.2MainContentsofHighVoltageandInsulationTechnology5.3HighVoltageNewTechnologyandApplicationinVariousFieldsChapter5HighVoltageandInsulationTechnology電氣工程專業(yè)導(dǎo)論615.1DevelopmentofH61電氣工程專業(yè)導(dǎo)論625.1DevelopmentofHighVoltageandInsulationTechnology

Highvoltageandinsulationtechnologyisanapplicationtechnologybasingonexperimentresearch.Itstudiestheperformanceofinsulationmediumanddifferenttypesofdischargephenomena,insulationstructuredesignofhighvoltageequipment,thedevicesandmethodsofhighvoltageexperimentandmeasurement,theeffectsofhighfield,intensemagneticfield,andelectromagneticfieldproducingbyovervoltage,highvoltageandlargecurrentofpowersystem,andprotectivemeasuresonenvironment,theapplicationofhighvoltageandlargecurrent,etc.

Highvoltagetechnologyhasgreateffectsonpowerindustry,electrotechnicalmanufacturingindustryandthedevelopmentofmodernphysics(e.g.Xraydevice,particleacceleratorandlargepowerpulsegenerator,etc).電氣工程專業(yè)導(dǎo)論625.1DevelopmentofH62電氣工程專業(yè)導(dǎo)論635.1DevelopmentofHighVoltageandInsulationTechnology1752Franklinmadethefamouskiteelectricalpenetrationexperiment1895-1896RoentgendiscoveredXrayanduseditinhandskeletonimage1911E.Rutherfordintroducedatommodelaccordingtoscatteringcausedbyαparticlebombardingthegoldenfoil1931VandeGraaffinventedhighvoltageelectrostaticelectrifier(a)Giantelectrifier（MIT

web）(b)SmallelectrifierFig.5-1VandeGraaffhighvoltageelectrostaticelectrifier電氣工程專業(yè)導(dǎo)論635.1DevelopmentofH63電氣工程專業(yè)導(dǎo)論645.1DevelopmentofHighVoltageandInsulationTechnology

Highvoltageisacomparativevalue.Topowersystem,highvoltageisbetween1kVand220kV,extrahighvoltage(EHV)isbetween220kV

and800kV,ultrahighvoltage(UHV)isgreaterthan1000kV.

Insulatoriscorrespondingwithconductor.Theresistivityisveryhigh(109~1022Ω.cm),andthepassedleakagecurrentissosmallthatcanbeneglected.電氣工程專業(yè)導(dǎo)論645.1DevelopmentofH64電氣工程專業(yè)導(dǎo)論655.1DevelopmentofHighVoltageandInsulationTechnologyAsatechnologysciencecloselyrelatedtonationaleconomy,thehighvoltagetechnologydevelopswiththeneedofdistributionprojectandhighvoltageequipments.In1891,Germanybuiltthe175kmlong,15.2kVthree-phaseACdistributionline.Thoughthedeliveredpowerwasonly200kW,itbegantheapplicationindistributionprojectofhighvoltagetechnology.

Fig5-2Highvoltagepowertransmission

電氣工程專業(yè)導(dǎo)論655.1DevelopmentofH65電氣工程專業(yè)導(dǎo)論665.2MainContentsofHighVoltageandInsulationTechnology

Studythegenerationofhighvoltage,theperformanceofinsulationmediumanditssysteminhighvoltage,electricalequipmentandinsulation,overvoltageandrestrictionmeasurementinelectricsystem,highvoltagetesttechnique,electromagneticenvironmentandelectromagneticpollutionprotection,applicationofhighvoltagetechnology,etc.

Maincontents:

①Characteristicsofvariouselectricmediumsinhighfield;

②Electricequipmentinsulationtesttechnology;

③Theovervoltageandinsulationcoordinationinpowersystem;

④Applicationofhighvoltagetechnologyinvariousfields.電氣工程專業(yè)導(dǎo)論665.2MainContentsof66電氣工程專業(yè)導(dǎo)論675.2MainContentsofHighVoltageandInsulationTechnologyFig5-3Highvoltagedischargeinlaboratory電氣工程專業(yè)導(dǎo)論675.2MainContentsof67電氣工程專業(yè)導(dǎo)論685.2MainContentsofHighVoltageandInsulationTechnology1.Thegenerationofhighvoltage

Thunderstormelectricity：currentcanbe100kA,voltagecanbe108kV,shortdurationtime.

Electrostatic：therisingtimeofdischargepulseisabout1~5ns,pulsewidthis150ns,currentpeakcurrentisabout1~50A.(Fig5-4)

Highvoltagegenerationdevice:AChighvoltagegenerationdevice,DChighvoltagegenerationdevice,impulsevoltageorcurrentgenerationdevice.(Fig5-5,5-6)電氣工程專業(yè)導(dǎo)論685.2MainContentsof68電氣工程專業(yè)導(dǎo)論695.2MainContentsofHighVoltageandInsulationTechnologyFig5-4Highvoltageelectrostatic

電氣工程專業(yè)導(dǎo)論695.2MainContentsof69電氣工程專業(yè)導(dǎo)論705.2MainContentsofHighVoltageandInsulationTechnologyFig5-5Outdoorhighvoltagegenerationdevice電氣工程專業(yè)導(dǎo)論705.2MainContentsof70電氣工程專業(yè)導(dǎo)論715.2MainContentsofHighVoltageandInsulationTechnologyFig5-66000kVimpulsevoltagegenerator電氣工程專業(yè)導(dǎo)論715.2MainContentsof71電氣工程專業(yè)導(dǎo)論725.2MainContentsofHighVoltageandInsulationTechnology2.Highvoltageinsulationandelectricequipment

Insulationmaterials:gas,liquid,solid(organic,inorganic);

Keypointofhighvoltagetechnologydevelopment:researchanddevelopmentofinsulationmaterials;

Theinsulationofelectricequipment:

①Generator:epoxymicapapertape;

②Transformer:oil-paper,resin,SF6,etc;

③Circuitbreaker:air,oil,SF6,etc;

④Capacitiveequipment:casingandoil-paper,etc;

⑤Overheadtransmissionline:insulator;

⑥Undergroundtransmissionline:powercable;

⑦GaslnsulatedSwitchgear----GIS(Fig5-7).電氣工程專業(yè)導(dǎo)論725.2MainContentsof72電氣工程專業(yè)導(dǎo)論735.2MainContentsofHighVoltageandInsulationTechnologyFig5-7GIS

電氣工程專業(yè)導(dǎo)論735.2MainContentsof73電氣工程專業(yè)導(dǎo)論745.2MainContentsofHighVoltageandInsulationTechnology3.Highvoltagetesttechnology

Withtheincreaseofthevoltagelevelinpowersystem,insulationbecomesaweaklinkinelectricequipment.Highvoltagetestisthebestwaytostudythepunctureprinciple,influencingfactors,electricintensityandthedurationlevelofelectricequipment.MediuminsulationintensityElectricequipmentinsulationtest

Testmethods:non-destructivetestanddestructivetest.

Maincontentsoftest:

①Themeasurementofinsulationresistanceandabsorptance; ②Themeasurementofleakagecurrent; ③Themeasurementofpartialdischarge; ④Colorspectrumanalysisofinsulatingoil; ⑤Line-frequencyACwithstandvoltagetest; ⑥D(zhuǎn)Cwithstandvoltagetest; ⑦Impulsehighvoltagetest; ⑧Onlinemonitoringtechniqueofelectricequipment,etc.

電氣工程專業(yè)導(dǎo)論745.2MainContentsof74電氣工程專業(yè)導(dǎo)論755.2MainContentsofHighVoltageandInsulationTechnologyFig5-8Ball-gapdischargetest

電氣工程專業(yè)導(dǎo)論755.2MainContentsof75電氣工程專業(yè)導(dǎo)論765.2MainContentsofHighVoltageandInsulationTechnology

HighvoltagetestequipmentFig5-9Highvoltagebleeder

Fig5-11HighvoltagetestingtransformerFig5-10Highvoltagevoltmeter電氣工程專業(yè)導(dǎo)論765.2MainContentsof76高壓發(fā)生裝置：交流高電壓發(fā)生裝置，直流 高電壓發(fā)生裝置，沖擊電壓電流發(fā)生裝置。(a)巨型起電機(jī)（MIT網(wǎng)站）2MainContentsofHighVoltageand④Capacitiveequipment:casingandoil-paper,etc;Aviationindustry高壓發(fā)生裝置：交流高電壓發(fā)生裝置，直流 高電壓發(fā)生裝置，沖擊電壓電流發(fā)生裝置。2、高電壓絕緣與電氣設(shè)備2MainContentsofHighVoltageand絕緣電阻是一切電介質(zhì)和絕緣結(jié)構(gòu)的絕緣狀態(tài)最基本的綜合性特性參數(shù)。發(fā)電機(jī)的泄漏電流變化曲線（2）放電過(guò)程：當(dāng)需要啟動(dòng)沖擊電壓發(fā)生器時(shí)，可向點(diǎn)火球隙的針極送去一脈沖電壓，針極和球表面之間產(chǎn)生火花放電，引起點(diǎn)火球隙放電，各球隙相繼放電，將電容器串聯(lián)起來(lái)，對(duì)試品放電。EnvironmentprotectionapplicationMaincontentsoftest:④Colorspectrumanalysisofinsulatingoil;3HighVoltageNewTechnologyandApplicationinVariousFieldsDefenseindustryInsulationTechnology“電容器并聯(lián)充電，串聯(lián)放電”，這一過(guò)程由一組球隙來(lái)完成。雷電活動(dòng)強(qiáng)度——雷暴日及雷暴小時(shí)圖5-5戶外式高壓發(fā)生裝置電氣工程專業(yè)導(dǎo)論775.2MainContentsofHighVoltageandInsulationTechnologyFig5-12DigitalpartialdischargetestingsystemFig5-13Generalclip-onmeter高壓發(fā)生裝置：交流高電壓發(fā)生裝置，直流 77電氣工程專業(yè)導(dǎo)論785.2MainContentsofHighVoltageandInsulationTechnology

Electricequipmentdiagnosisandonlinemonitoring

Electricequipmentdiagnostictechnique:testandvariouscharacteristicsmeasurement,understandofdistinctions,evaluationoftheequipmentstatus,discoveryofthefailuresintime.電氣工程專業(yè)導(dǎo)論785.2MainContentsof78電氣工程專業(yè)導(dǎo)論795.2MainContentsofHighVoltageandInsulationTechnology4、PowersystemovervoltageandprotectionPowersystemovervoltageLightning(aerosphere)surgeInnersurgeTransientsurgeSwitchingsurgeStraightlinethundersurgeInductivethundersurgeLine-frequencyvoltageincreaseResonancesurgeStandardovervoltagerestrictionmethod:

Fixlightningarrester,adjustlineparameters,loadparallelreactorandSVC,loadparallelresistanceinoperatingcircuitbreakercontactor,decreasetheliftingofline-frequencyvoltageanddurationtimeusingtherapidrelayprotection.電氣工程專業(yè)導(dǎo)論795.2MainContentsof79電氣工程專業(yè)導(dǎo)論805.2MainContentsofHighVoltageandInsulationTechnology5.Lightningprotectionandequipment

lightningrodandlightningarresterFig5-14ZnOarrester電氣工程專業(yè)導(dǎo)論805.2MainContentsof80電氣工程專業(yè)導(dǎo)論815.3HighVoltageNewTechnologyandApplicationinVariousFields1.Plasmatechnique2.Laserpowergeneration3.Hydro-electriceffect4.Electrostatictechniqueandapplication5.Environmentprotectionapplication6.Applicationsinmaterial,metallurgyandmedical7.Applicationinlighteningtechnique電氣工程專業(yè)導(dǎo)論815.3HighVoltageNew81電氣工程專業(yè)導(dǎo)論825.3HighVoltageNewTechnologyandApplicationinVariousFields

plasmaprocessingtechniqueTextileindustryPapermanufacturingindustryWastedisposalcommunicationPhotologyindustryAviationindustryDefenseindustryAutomotiveindustryComputerindustryBiologicalmedicalFig5-15Applicationoflowtemperatureplasmatechnique電氣工程專業(yè)導(dǎo)論825.3HighVoltageNew82電氣工程概論第五章高電壓與絕緣技術(shù)電氣工程概論第五章高電壓與絕緣技術(shù)83電氣工程專業(yè)導(dǎo)論84一、高電壓與絕緣技術(shù)的發(fā)展

高電壓與絕緣技術(shù)是以試驗(yàn)研究為基礎(chǔ)的應(yīng)用技術(shù)，主要研究在高電壓作用下各種絕緣介質(zhì)的性能和不同類型的放電現(xiàn)象，高電壓設(shè)備的絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，高電壓實(shí)驗(yàn)和測(cè)量的設(shè)備及方法，電力系統(tǒng)的過(guò)電壓、高電壓或大電流產(chǎn)生的強(qiáng)電場(chǎng)、強(qiáng)磁場(chǎng)或電磁波對(duì)環(huán)境的影響和防護(hù)措施，以及高電壓、大電流的應(yīng)用等。

高電壓技術(shù)對(duì)電力工業(yè)、電工制造業(yè)以及近代物理的發(fā)展（如X射線裝置、粒子加速器、大功率脈沖發(fā)生器等）都有重大影響。電氣工程專業(yè)導(dǎo)論2一、高電壓與絕緣技術(shù)的發(fā)展

高電壓與絕緣技84電氣工程專業(yè)導(dǎo)論851752年富蘭克林進(jìn)行了著名的風(fēng)箏引電實(shí)驗(yàn)1895-1896年W.K.倫琴發(fā)現(xiàn)X射線并將其用于人手骨骼影像1911年E.盧瑟福根據(jù)α粒子轟擊金箔引起散射而提出原子模型1931年范德格拉夫發(fā)明了高壓靜電起電機(jī)(a)巨型起電機(jī)（MIT網(wǎng)站）(b)小型起電機(jī)圖5-1范德格拉夫高壓靜電起電機(jī)一、高電壓與絕緣技術(shù)的發(fā)展（續(xù)）電氣工程專業(yè)導(dǎo)論31752年富蘭克林進(jìn)行了著名的風(fēng)箏引電實(shí)驗(yàn)85電氣工程專業(yè)導(dǎo)論86

高電壓是相對(duì)于低電壓而言的，對(duì)于電力系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，1kV以上至220kV稱為高壓，220kV至800kV稱為超高壓（EHV），1000kV以上稱為特高壓（UHV）。

絕緣體是相對(duì)于導(dǎo)體而言的，絕緣體電阻率很高（可達(dá)109~1022Ω.cm），通常通過(guò)的泄漏電流非常小，可以忽略不計(jì)。一、高電壓與絕緣技術(shù)的發(fā)展（續(xù)）電氣工程專業(yè)導(dǎo)論4

高電壓是相對(duì)于低電壓而言的，對(duì)于電力系統(tǒng)86電氣工程專業(yè)導(dǎo)論87一、高電壓與絕緣技術(shù)的發(fā)展（續(xù)）電氣工程專業(yè)導(dǎo)論5一、高電壓與絕緣技術(shù)的發(fā)展（續(xù)）87電氣工程概論第五章高電壓與絕緣技術(shù)課件88電氣工程專業(yè)導(dǎo)論89二、高電壓與絕緣技術(shù)的主要內(nèi)容

研究高電壓的產(chǎn)生，在高電壓下絕緣介質(zhì)及其系統(tǒng)的特性，電氣設(shè)備及絕緣，電氣系統(tǒng)過(guò)電壓及其限制措施，高電壓試驗(yàn)技術(shù)，電磁環(huán)境及電磁污染防護(hù)，以及高電壓技術(shù)的應(yīng)用等。

主要內(nèi)容可分為四部分：

①各類電介質(zhì)在高電場(chǎng)下的特性(圖5-3)；

②電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)技術(shù)；

③電力系統(tǒng)過(guò)電壓與絕緣配合；④高電壓技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用等。

電氣工程專業(yè)導(dǎo)論7二、高電壓與絕緣技術(shù)的主要內(nèi)容

研究高電壓89電氣工程專業(yè)導(dǎo)論90圖5-3實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的高壓放電現(xiàn)象二、高電壓與絕緣技術(shù)的主要內(nèi)容（續(xù)）電氣工程專業(yè)導(dǎo)論8圖5-3實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的高壓放電現(xiàn)象二、高電90電氣工程專業(yè)導(dǎo)論91二、高電壓與絕緣技術(shù)的主要內(nèi)容（續(xù)）1、高電壓的產(chǎn)生

雷電：電流達(dá)100kA，電壓達(dá)108kV，但持續(xù)時(shí)間短。

電氣工程專業(yè)導(dǎo)論9二、高電壓與絕緣技術(shù)的主要內(nèi)容（續(xù)）1、高91雷電放電過(guò)程雷電放電過(guò)程雷電放電過(guò)程雷電放電過(guò)程92雷電參數(shù)雷電活動(dòng)強(qiáng)度——雷暴日及雷暴小時(shí)雷暴日：每年中有雷電的天數(shù)。雷暴小時(shí)：每年中有雷電的小時(shí)數(shù)。年平均雷暴日不超過(guò)15的地區(qū)為少雷區(qū)；超過(guò)40的為多雷區(qū)；超過(guò)90的地區(qū)及根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)雷害特別嚴(yán)重的地區(qū)為強(qiáng)雷區(qū)。

落雷密度地面落雷密度γ

：每一個(gè)雷暴日、每平方公里對(duì)地面落雷次數(shù)。雷電參數(shù)雷電活動(dòng)強(qiáng)度——雷暴日及雷暴小時(shí)落雷密度93靜電：放電脈沖上升時(shí)間約為1~5ns，脈寬 150ns，電流峰值約1~50A。高壓發(fā)生裝置：交流高電壓發(fā)生裝置，直流 高電壓發(fā)生裝置，沖擊電壓電流發(fā)生裝置。 （圖5-5，5-6）。靜電：放電脈沖上升時(shí)間約為1~5ns，脈寬 94電氣工程專業(yè)導(dǎo)論95二、高電壓與絕緣技術(shù)的主要內(nèi)容（續(xù)）圖5-5戶外式高壓發(fā)生裝置電氣工程專業(yè)導(dǎo)論13二、高電壓與絕緣技術(shù)的主要內(nèi)容（續(xù)）圖595電氣工程概論第五章高電壓與絕緣技術(shù)課件96RRRR多級(jí)沖擊電壓發(fā)生器RfRtATT（1）充電過(guò)程：由試驗(yàn)變壓器T和高壓硅堆D構(gòu)成的整流電源，以峰值電壓經(jīng)保護(hù)電阻及充電電阻向主電容充電。（2）放電過(guò)程：當(dāng)需要啟動(dòng)沖擊電壓發(fā)生器時(shí)，可向點(diǎn)火球隙的針極送去一脈沖電壓，針極和球表面之間產(chǎn)生火花放電，引起點(diǎn)火球隙放電，各球隙相繼放電，將電容器串聯(lián)起來(lái)，對(duì)試品放電?！半娙萜鞑⒙?lián)充電，串聯(lián)放電”，這一過(guò)程由一組球隙來(lái)完成。RRRR多級(jí)沖擊電壓發(fā)生器RfRtATT（1）充電過(guò)程：由97電氣工程專業(yè)導(dǎo)論98二、高電壓與絕緣技術(shù)的主要內(nèi)容（續(xù)）圖5-66000kV沖擊電壓發(fā)生器（中國(guó)電力科學(xué)院）電氣工程專業(yè)導(dǎo)論16二、高電壓與絕緣技術(shù)的主要內(nèi)容（續(xù)）圖598Innersurge④高性能絕緣油。InsulationTechnology雷電：電流達(dá)100kA，電壓達(dá)108kV，但持續(xù)時(shí)間短。二、高電壓與絕緣技術(shù)的主要內(nèi)容（續(xù)）Testmethods:non-destructivetestanddestructivetest.InsulationTechnology2MainContentsofHighVoltageand①發(fā)電機(jī)繞組通常采用環(huán)氧粉云母帶做絕緣；但是，如已滿足最低合格值，也還不能肯定絕緣是良好的。Defenseindustry電機(jī)的絕緣等級(jí)是依據(jù)所用國(guó)內(nèi)絕緣材料的耐熱等級(jí)劃分的，分E、B、F、H級(jí)。Fig5-66000kVimpulsevoltagegeneratorFig5-9Highvoltagebleeder①Characteristicsofvariouselectricmediumsinhighfield;Theinsulationofelectricequipment:④Capacitiveequipment:casingandoil-paper,etc;測(cè)量絕緣電阻能有效地發(fā)現(xiàn)下列缺陷：總體絕緣質(zhì)量欠佳；圖5-13通用型鉗形表電氣工程專業(yè)導(dǎo)論992、高電壓絕緣與電氣設(shè)備絕緣材料：氣體，液體，固體（有機(jī)，無(wú)機(jī)）高電壓技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵是絕緣材料的研制和開(kāi)發(fā)研究重點(diǎn)：

①高壓大容量發(fā)電機(jī)的環(huán)氧粉云母絕緣體系；

②中小型電機(jī)的F、H級(jí)絕緣系列；

③高壓輸電的六氟化硫氣態(tài)介質(zhì)；

④高性能絕緣油。二、高電壓與絕緣技術(shù)的主要內(nèi)容（續(xù)）Innersurge電氣工程專業(yè)導(dǎo)論172、高電壓絕緣與電99電氣工程專業(yè)導(dǎo)論100電機(jī)為了可靠運(yùn)行在帶電部件和殼體之間需要用絕緣材料加以隔絕，而絕緣材料的使用壽命與其材料本身的絕緣等級(jí)及使用溫度有很大的關(guān)系。電機(jī)的絕緣等級(jí)是依據(jù)所用國(guó)內(nèi)絕緣材料的耐熱等級(jí)劃分的，分E、B、F、H級(jí)。允許溫升是指電機(jī)的溫度與周圍環(huán)境溫度相比升高的限度。絕緣等級(jí)使用極限溫度溫升限值E120℃75KB130℃80KF155℃105KH180℃120K電氣工程專業(yè)導(dǎo)論18電機(jī)為了可靠運(yùn)行在帶電部件100電氣工程專業(yè)導(dǎo)論101SF6氣體已有百年歷史，它是法國(guó)兩位化學(xué)家Moissan和Lebeau于1900年合成的人造惰性氣體，1940年前后，美國(guó)軍方將其用于曼哈頓計(jì)劃（核軍事）。1947年提供商用。當(dāng)前SF6氣體主要用于電力工業(yè)中。SF6氣體用于4種類型的電氣設(shè)備作為絕緣和/或滅弧:SF6斷路器及負(fù)荷開(kāi)關(guān)設(shè)備，SF6絕緣輸電管線，SF6變壓器及SF6絕緣變電站。80％用于高中壓電力設(shè)備。SF6氣體主要有如下特性：具有優(yōu)異的滅弧性能；絕緣強(qiáng)度高，在大氣壓下為空氣的3倍；熱傳導(dǎo)性能好且易復(fù)合，特別是當(dāng)SF6氣體由于放電或電弧作用出現(xiàn)離解時(shí)；可在小的氣罐內(nèi)儲(chǔ)存，這是因?yàn)槭覝叵录痈邏毫σ滓夯９夥奖?，價(jià)格不貴且穩(wěn)定。

電氣工程專業(yè)導(dǎo)論19SF6氣體已有百年歷史，它是法國(guó)兩位化學(xué)101電氣工程專業(yè)導(dǎo)論102電氣設(shè)備的絕緣：①發(fā)電機(jī)繞組通常采用環(huán)氧粉云母帶做絕緣；②變壓器采用油-紙，樹(shù)脂和六氟化硫等；③斷路器采用空氣，油，和六氟化硫等；④電容型設(shè)備采用套管和油-紙等絕緣；⑤架空輸電線路--絕緣子和分裂導(dǎo)線；

⑥地下輸電線路--電力電纜；⑦氣體絕緣金屬封閉組合電器（圖5-7）。電氣工程專業(yè)導(dǎo)論20電氣設(shè)備的絕緣：102電氣工程專業(yè)導(dǎo)論103電氣工程專業(yè)導(dǎo)論21103電氣工程專業(yè)導(dǎo)論104二、高電壓與絕緣技術(shù)的主要內(nèi)容（續(xù)）圖5-7氣體絕緣金屬封閉組合電器

電氣工程專業(yè)導(dǎo)論22二、高電壓與絕緣技術(shù)的主要內(nèi)容（續(xù)）圖5104（1）節(jié)省占用面積和空間；（2）性能好，運(yùn)行安全可靠（3）不產(chǎn)生噪聲和干擾（4）安裝工期短，維護(hù)工作量?。?）節(jié)省占用面積和空間；105電氣工程專業(yè)導(dǎo)論1063、高電壓試驗(yàn)技術(shù)

隨著電力系統(tǒng)電壓等級(jí)的不斷提高，絕緣成為電氣設(shè)備中的薄弱環(huán)節(jié)。高電壓試驗(yàn)是研究擊穿機(jī)理、影響因素、電氣強(qiáng)度以及檢驗(yàn)電氣設(shè)備耐受水平的最好方法。介質(zhì)絕緣強(qiáng)度電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)：

集中性缺陷——發(fā)展速度快 1、絕緣缺陷:

分布性缺陷——演變速度慢

2、試驗(yàn)方法分為兩類：非破壞性試驗(yàn)和破壞性試驗(yàn)。

二、高電壓與絕緣技術(shù)的主要內(nèi)容（續(xù)）電氣工程專業(yè)導(dǎo)論243、高電壓試驗(yàn)技術(shù)二、高電壓與絕緣技術(shù)的106電氣工程專業(yè)導(dǎo)論107非破壞性試驗(yàn)：在較低電壓下或其他不會(huì)損壞絕緣的方法來(lái)檢測(cè)絕緣，判斷絕緣狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能的劣化現(xiàn)象。絕緣電阻測(cè)量——兆歐表；直流泄漏電流測(cè)量；介質(zhì)損失（損耗）角測(cè)量——西林電橋；局部放電測(cè)量。電氣工程專業(yè)導(dǎo)論25非破壞性試驗(yàn)：在較低電壓下或其他不會(huì)損壞107絕緣電阻

絕緣電阻是一切電介質(zhì)和絕緣結(jié)構(gòu)的絕緣狀態(tài)最基本的綜合性特性參數(shù)。由于電氣設(shè)備中大多采用組合絕緣和層式結(jié)構(gòu)，故在直流電壓下均會(huì)有明顯的吸收現(xiàn)象，使外電路中出現(xiàn)一個(gè)隨時(shí)間而衰減的吸收電流。絕緣電阻絕緣電阻是一切電介質(zhì)和絕緣結(jié)構(gòu)的絕緣狀態(tài)最基108（4）中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中弧光過(guò)電壓Keypointofhighvoltagetechnologydevelopment:researchanddevelopmentofinsulationmaterials;高電壓試驗(yàn)是研究擊穿機(jī)理、影響因素、電氣與一般電力變壓器比較，試驗(yàn)變壓器有以下特點(diǎn)：電機(jī)的絕緣等級(jí)是依據(jù)所用國(guó)內(nèi)絕緣材料的耐熱等級(jí)劃分的，分E、B、F、H級(jí)。Aviationindustry高壓發(fā)生裝置：交流高電壓發(fā)生裝置，直流