《高電壓技術(shù)》教學(xué)大綱

《高電壓技術(shù)》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：05142061課程性質(zhì)：專(zhuān)業(yè)必修課學(xué)分：3學(xué)分學(xué)時(shí)：48學(xué)時(shí)（理論40學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)8學(xué)時(shí)）先修課程：電路、電機(jī)學(xué)、電力系統(tǒng)分析、發(fā)電廠電氣部分等后續(xù)課程：無(wú)適用專(zhuān)業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化開(kāi)課單位：電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院一、課程說(shuō)明本課程是電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)必修課。本課程主要講授高電壓與絕緣技術(shù)領(lǐng)域的氣體、固體及液體電介質(zhì)的放電過(guò)程、絕緣特性，以及影響放電的多種因素；高電壓、高場(chǎng)強(qiáng)下的絕緣特點(diǎn)，電氣設(shè)備內(nèi)絕緣與外絕緣的基本特性；多種過(guò)電壓的產(chǎn)生原理、產(chǎn)生裝置、測(cè)量方法和抗干擾措施；雷電與操作沖擊過(guò)電壓發(fā)生的原理、特點(diǎn)、防護(hù)措施，以及絕緣配合。以電氣絕緣材料及高電壓技術(shù)的最新發(fā)展，使學(xué)生了解我國(guó)在電氣工程領(lǐng)域的貢獻(xiàn)和優(yōu)勢(shì)、與世界相關(guān)行業(yè)的差距，增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感和時(shí)代緊迫感，同時(shí)增強(qiáng)學(xué)生的法治觀念、社會(huì)責(zé)任感和創(chuàng)新意識(shí)。二、課程目標(biāo)通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：使學(xué)生理解電介質(zhì)材料的低壓電氣特性及高壓放電原理，掌握常見(jiàn)電氣設(shè)備高電壓相關(guān)試驗(yàn)原理及過(guò)程，掌握一般高電壓防護(hù)裝置的使用。課程目標(biāo)2：具備較好的自學(xué)能力，能夠通過(guò)多種信息手段查閱學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，能夠?qū)Ω唠妷簩W(xué)科有較全面的認(rèn)識(shí)，掌握常見(jiàn)電氣設(shè)備需要做的各種高壓試驗(yàn)，掌握針對(duì)不同種類(lèi)過(guò)電壓的防護(hù)以及絕緣配合。課程目標(biāo)3：能夠理解“雙碳目標(biāo)”背景下高電壓應(yīng)用領(lǐng)域所面臨的復(fù)雜工程問(wèn)題及對(duì)社會(huì)、健康、安全、法律、文化的影響，培養(yǎng)具有扎實(shí)理論基礎(chǔ)，較強(qiáng)實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神、嚴(yán)謹(jǐn)工程態(tài)度的電力人，具有終身學(xué)習(xí)的能力。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《高電壓技術(shù)》課程教學(xué)目標(biāo)對(duì)電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)畢業(yè)要求的支撐見(jiàn)表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)支撐強(qiáng)度1.工程知識(shí)1.4能夠?qū)㈦姎夤こ碳捌渥詣?dòng)化專(zhuān)業(yè)知識(shí)用于復(fù)雜電氣工程問(wèn)題解決方案的比較與優(yōu)化。課程目標(biāo)1：使學(xué)生理解電介質(zhì)材料的低壓電氣特性及高壓放電原理，掌握常見(jiàn)電氣設(shè)備高電壓相關(guān)試驗(yàn)原理及過(guò)程，掌握一般高電壓防護(hù)裝置的使用。H2.問(wèn)題分析2.1能夠運(yùn)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，識(shí)別和判斷復(fù)雜電氣工程問(wèn)題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和參數(shù)。課程目標(biāo)1：使學(xué)生理解電介質(zhì)材料的低壓電氣特性及高壓放電原理，掌握常見(jiàn)電氣設(shè)備高電壓相關(guān)試驗(yàn)原理及過(guò)程，掌握一般高電壓防護(hù)裝置的使用。課程目標(biāo)2：具備較好的自學(xué)能力，能夠通過(guò)多種信息手段查閱學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，能夠?qū)Ω唠妷簩W(xué)科有較全面的認(rèn)識(shí)，掌握常見(jiàn)電氣設(shè)備需要做的各種高壓試驗(yàn)，掌握針對(duì)不同種類(lèi)過(guò)電壓的防護(hù)以及絕緣配合。M4.研究4.1能夠?qū)﹄姎夤こ滔嚓P(guān)的物理現(xiàn)象、系統(tǒng)特性進(jìn)行研究和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。課程目標(biāo)2：具備較好的自學(xué)能力，能夠通過(guò)多種信息手段查閱學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，能夠?qū)Ω唠妷簩W(xué)科有較全面的認(rèn)識(shí)，掌握常見(jiàn)電氣設(shè)備需要做的各種高壓試驗(yàn)，掌握針對(duì)不同種類(lèi)過(guò)電壓的防護(hù)以及絕緣配合。課程目標(biāo)3：能夠理解“雙碳目標(biāo)”背景下高電壓應(yīng)用領(lǐng)域所面臨的復(fù)雜工程問(wèn)題及對(duì)社會(huì)、健康、安全、法律、文化的影響，培養(yǎng)具有扎實(shí)理論基礎(chǔ)，較強(qiáng)實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神、嚴(yán)謹(jǐn)工程態(tài)度的電力人，具有終身學(xué)習(xí)的能力。H注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配1.理論部分理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配見(jiàn)表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)理論學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)1.高電壓技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用概況1.1高壓輸電的發(fā)展；1.2高電壓、高場(chǎng)強(qiáng)下的特殊問(wèn)題；1.3高電壓下的特殊現(xiàn)象及其應(yīng)用。教學(xué)要求：了解高壓輸電的發(fā)展及應(yīng)用；理解高電壓、高場(chǎng)強(qiáng)下的電氣現(xiàn)象及應(yīng)用。重點(diǎn)：高電壓、高場(chǎng)強(qiáng)下的電氣現(xiàn)象。難點(diǎn)：高電壓、高場(chǎng)強(qiáng)下的電氣特性應(yīng)用。12、32.氣體放電過(guò)程的分析2.1帶電質(zhì)點(diǎn)與氣體放電；2.2低氣壓下均勻電場(chǎng)自持放電的湯遜理論和巴申定律；2.3高氣壓下均勻電場(chǎng)自持放電的流注理論；2.4高氣壓下不均勻電場(chǎng)氣體擊穿的發(fā)展過(guò)程。教學(xué)要求：掌握帶電粒子的產(chǎn)生和消失方式；掌握氣體放電理論和巴申定律；掌握自持放電的概念與條件；掌握氣體放電過(guò)程的影響因素。重點(diǎn)：氣體放電的特點(diǎn)，各種電場(chǎng)型式下的氣體放電理論。難點(diǎn)：不均勻電場(chǎng)下的氣體放電擊穿過(guò)程。51、2、33.不同電壓形式下空氣的絕緣特性3.1電場(chǎng)分布的分析與電場(chǎng)調(diào)整；3.2持續(xù)作用電壓下空氣的絕緣特性；3.3雷電沖擊電壓下空氣的絕緣特性；3.4操作沖擊電壓下空氣的絕緣特性；3.5提高氣體間隙擊穿電壓的措施。教學(xué)要求：理解不同電壓作用下的電場(chǎng)分布特點(diǎn)；掌握不同電壓作用下的氣體擊穿特性；理解氣體電氣強(qiáng)度的影響因素及提高措施。重點(diǎn)：不同電壓型式對(duì)氣體電氣特性的作用影響及改善措施。難點(diǎn)：沖擊電壓作用下的氣體擊穿。31、2、34.高壓外絕緣及沿面放電4.1大氣條件對(duì)空氣間隙放電的影響；4.2高壓外絕緣及高壓絕緣子；4.3絕緣子的沿面放電；4.4絕緣子的雨中放電；4.5絕緣子的污穢放電。教學(xué)要求：理解空氣間隙放電的大氣影響條件；理解沿面放電的概念；理解外絕緣與內(nèi)絕緣的區(qū)別；理解不同條件下的沿面放電擊穿過(guò)程；掌握污閃及預(yù)防措施。重點(diǎn)：沿面放電理論及過(guò)程。難點(diǎn)：典型設(shè)備沿面放電過(guò)程分析。31、2、35.液體、固體電介質(zhì)的電氣性能5.1電介質(zhì)電氣性能的基本概念；5.2液體、固體電介質(zhì)的極化、電導(dǎo)與損耗；5.3液體電介質(zhì)的擊穿；5.4固體電介質(zhì)的擊穿；5.5電介質(zhì)中的空間電荷；5.6組合絕緣；5.7電介質(zhì)的其他性能。教學(xué)要求：理解介電常數(shù)等相關(guān)參數(shù)；掌握低壓作用下的極化、電導(dǎo)、介質(zhì)損耗相關(guān)概念及特點(diǎn)；掌握高壓作用下的液體、固體介質(zhì)擊穿理論及過(guò)程；理解液體、固體介質(zhì)擊穿的相關(guān)影響因素；理解組合絕緣的概念和原則。重點(diǎn)：低壓、高壓作用下的液體與固體的電氣現(xiàn)象。難點(diǎn)：介質(zhì)損耗的產(chǎn)生，組合絕艷的配合。61、2、36.絕緣預(yù)防性試驗(yàn)6.1基本概念；6.2絕緣電阻與泄漏電流的測(cè)量；6.3電介質(zhì)損耗角正切的測(cè)量；6.4局部放電的測(cè)量；6.5絕緣油中溶解氣體的色譜分析；6.6各種預(yù)防性試驗(yàn)方法的特點(diǎn)；6.7絕緣在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。教學(xué)要求：理解介質(zhì)電氣實(shí)驗(yàn)的目的和要求；掌握各種預(yù)防性實(shí)驗(yàn)的方法和分析；掌握各種耐壓實(shí)驗(yàn)的方法和分析；理解絕緣的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)應(yīng)用。重點(diǎn)：預(yù)防性實(shí)驗(yàn)和耐壓實(shí)驗(yàn)的任務(wù)和要求。難點(diǎn)：各種實(shí)驗(yàn)的測(cè)試分析。441、2、37.絕緣耐壓試驗(yàn)7.1交流高電壓試驗(yàn)；7.2直流高電壓試驗(yàn)；7.3沖擊高電壓試驗(yàn)；7.4高電壓的測(cè)量技術(shù)。教學(xué)要求：理解交流高電壓的產(chǎn)生原理；理解直流高電壓的產(chǎn)生原理；理解沖擊高電壓的產(chǎn)生原理；理解沖擊大電流的產(chǎn)生原理；掌握各種高電壓測(cè)試方法；理解高壓測(cè)試過(guò)程中的電磁干擾限制措施。重點(diǎn)：各種實(shí)驗(yàn)高壓、大電流的產(chǎn)生原理及高電壓測(cè)試方法。難點(diǎn)：直流高電壓的產(chǎn)生。341、2、38.傳輸線(xiàn)的波過(guò)程8.1波阻抗；8.2波的折射、反射與衰減、變形；8.3通過(guò)并聯(lián)電容與串聯(lián)電感的波過(guò)程。教學(xué)要求：理解行波相關(guān)概念；掌握不同環(huán)境中行波傳輸特性（折、反射）；理解實(shí)際線(xiàn)路對(duì)行波傳輸影響；掌握平行導(dǎo)線(xiàn)、多導(dǎo)線(xiàn)系統(tǒng)中的行波傳輸分析；理解并聯(lián)電容、串聯(lián)電感的行波傳輸理論分析。重點(diǎn)：線(xiàn)路的行波傳輸特性分析。難點(diǎn)：平行多導(dǎo)線(xiàn)等環(huán)境下的行波傳輸特性。61、2、39.雷電過(guò)電壓及其防護(hù)9.1雷電參數(shù)；9.2防雷保護(hù)的基本措施；9.3架空輸電線(xiàn)路的雷電過(guò)電壓；9.4發(fā)電廠、變電站的雷電過(guò)電壓及其防護(hù)。教學(xué)要求：理解雷電相關(guān)參數(shù)；掌握雷電危害方式；理解雷電過(guò)電壓的產(chǎn)生；掌握各種防雷措施。重點(diǎn)：避雷針、避雷器的選擇。難點(diǎn)：雷電過(guò)電壓的產(chǎn)生原理，不同場(chǎng)合下的防雷設(shè)計(jì)。61、2、310.操作過(guò)電壓與絕緣配合10.1高壓斷路器的分合閘；10.2空載線(xiàn)路合閘過(guò)電壓；10.3切除空載線(xiàn)路過(guò)電壓；10.4特快速瞬態(tài)過(guò)電壓；10.5操作過(guò)電壓的限制措施；10.6絕緣配合的基本概念與基本方法。教學(xué)要求：理解各種操作過(guò)電壓的形成過(guò)程；掌握系統(tǒng)內(nèi)部過(guò)電壓的限制措施。重點(diǎn)：系統(tǒng)操作過(guò)電壓的類(lèi)型及產(chǎn)生原理。難點(diǎn)：操作過(guò)電壓的產(chǎn)生與限制。31、2、3合計(jì)4082.實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配見(jiàn)表3。表3實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)1.電介質(zhì)材料性能測(cè)量實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：絕緣介質(zhì)的絕緣電阻、吸收比、泄漏電流、介質(zhì)損耗因數(shù)（tgδ）等的測(cè)量。實(shí)驗(yàn)要求：熟悉西林電橋等各種實(shí)驗(yàn)儀器裝置的使用要求。41、2、32.直流耐壓實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：測(cè)試電介質(zhì)材料（氧化鋅避雷器）的直流耐壓特性，檢測(cè)其在0.75U1mA作用下的泄漏電流。實(shí)驗(yàn)要求：熟悉直流高壓發(fā)生器使用操作要求。21、2、33.空氣間隙放電實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：測(cè)試不同電極結(jié)構(gòu)和不同氣體間隙下的氣體放電特性及實(shí)驗(yàn)高壓的測(cè)量。實(shí)驗(yàn)要求：熟悉實(shí)驗(yàn)變壓器使用操作要求。21、2、3合計(jì)8五、教學(xué)方法及手段本課程以課堂講授為主，結(jié)合討論、視頻資源共享、實(shí)驗(yàn)等教學(xué)手段完成課程教學(xué)任務(wù)和相關(guān)能力的培養(yǎng)。學(xué)生比較全面地理解各種形態(tài)電介質(zhì)在不同條件下的放電原理和特點(diǎn)，掌握常用實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)過(guò)程的基本理論和方法，熟悉各種過(guò)電壓的產(chǎn)生機(jī)理，培養(yǎng)學(xué)生思考問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力；使學(xué)生具有進(jìn)行電氣設(shè)備的絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和絕緣特性測(cè)試的初步能力。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，介紹常用設(shè)備和儀器的原理、結(jié)構(gòu)和使用維護(hù)方法以及綜合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的思路和方案設(shè)計(jì)等。采用教師講授和學(xué)生動(dòng)手操作的方法；在實(shí)驗(yàn)前學(xué)生應(yīng)復(fù)習(xí)和掌握與本實(shí)驗(yàn)有關(guān)的教學(xué)內(nèi)容、認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)；在實(shí)驗(yàn)中要嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)紀(jì)律，按操作規(guī)程使用儀器；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，按規(guī)定對(duì)儀器進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)；每完成一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，要認(rèn)真完成一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告。六、課程資源1.推薦教材：（1）方瑜等.高電壓技術(shù)(第一版)[M].北京:中國(guó)電力出版社,2021.2.參考書(shū)：（1）趙智大.高電壓技術(shù)[M].北京:中國(guó)電力出版社,2013.（2）沈其工等.高電壓技術(shù)[M].北京:中國(guó)電力出版社,2012.（3）吳廣寧.高電壓技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2014.（4）嚴(yán)璋等.高電壓絕緣技術(shù)[M].北京:中國(guó)電力出版社,2015.（5）拉溫德拉·阿羅拉等.高電壓與絕緣工程[M].上海:上海交通大學(xué)出版社,2017.（6）梁曦東.高電壓工程(第二版)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2015.3.期刊：（1）電網(wǎng)技術(shù),國(guó)家電網(wǎng)公司主辦（2）高電壓技術(shù),國(guó)家高電壓計(jì)量站,中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)主辦（3）中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)主辦（4）絕緣材料,桂林電器科學(xué)研究所主辦（5）電磁避雷器,西安電瓷研究所主辦（6）IEEETransactionsonSmartGrid,US,IEEE(InstituteofElectricalandElectronicsEngineers),電氣與電子工程師學(xué)會(huì)主辦4.網(wǎng)絡(luò)資源：（1）愛(ài)課程網(wǎng)/home/（2）精品課程網(wǎng)/七、課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐課程成績(jī)由過(guò)程性考核成績(jī)和期末考核成績(jī)兩部分構(gòu)成，具體考核/評(píng)價(jià)細(xì)則及對(duì)課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見(jiàn)表4。表4課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評(píng)價(jià)細(xì)則課程目標(biāo)123過(guò)程性考核課堂表現(xiàn)10（1）根據(jù)課堂出勤情況和課堂回答問(wèn)題情況進(jìn)行考核，滿(mǎn)分100分；（2）以平時(shí)考核成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭獭?32階段測(cè)試10（1）根據(jù)每次階段測(cè)試（不少于3次）答題情況單獨(dú)評(píng)分，滿(mǎn)分100分；（2）每次測(cè)試單獨(dú)評(píng)分，取各次階段測(cè)試成績(jī)的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績(jī)；（3）以階段測(cè)試最終成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)。√√√532實(shí)驗(yàn)10（1）根據(jù)每個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)操作完成情況和實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量單獨(dú)評(píng)分，滿(mǎn)分100分；（2）每次實(shí)驗(yàn)單獨(dú)評(píng)分，取各次實(shí)驗(yàn)成績(jī)的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績(jī)；（3）以實(shí)驗(yàn)成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)。√√√532作業(yè)10（1）主要考核學(xué)生對(duì)各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿(mǎn)分100分；（2）每次作業(yè)單獨(dú)評(píng)分，取各次成績(jī)的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績(jī)；（3）以作業(yè)成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭獭?32期末考核60（1）卷面成績(jī)100分，以卷面成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)；（2）主要考核電介質(zhì)的放電過(guò)程、絕緣特性測(cè)試，高電壓、高場(chǎng)強(qiáng)下的絕緣特點(diǎn)，電氣設(shè)備內(nèi)絕緣與外絕緣的基本特性；多種高電壓的產(chǎn)生方法、產(chǎn)生裝置、測(cè)量方法和抗干擾措施；雷電與操作沖擊過(guò)電壓發(fā)生的原理、特點(diǎn)、防護(hù)措施，以及絕緣配合等內(nèi)容；（3）考試題型為：填空題、選擇題、判斷題、簡(jiǎn)答題、計(jì)算題和分析題等?！獭獭?52510合計(jì)：100分453718八、考核與成績(jī)?cè)u(píng)定1.考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、階段測(cè)試、實(shí)驗(yàn)、作業(yè)、期末考試等方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核評(píng)價(jià)。考核基本要求：考核總成績(jī)由期末試卷成績(jī)和過(guò)程性考核成績(jī)組成。其中：期末試卷成績(jī)?yōu)?00分（權(quán)重60%），試題類(lèi)型為填空題、選擇題、判斷題、簡(jiǎn)答題、計(jì)算題和分析題等類(lèi)型，試卷中基本知識(shí)、基本理論、基本技能的試題分值不超過(guò)50%，綜合應(yīng)用題、分析題不低于50%；課堂表現(xiàn)、階段測(cè)試、實(shí)驗(yàn)、作業(yè)等過(guò)程性考核成績(jī)?yōu)?00分（權(quán)重40%）；過(guò)程性考核和考試試題分值分配應(yīng)與教學(xué)大綱各章節(jié)的學(xué)時(shí)基本成比例。2.過(guò)程性考核成績(jī)的標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程性考核方式重點(diǎn)考核內(nèi)容、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見(jiàn)表5。表5過(guò)程