高電壓工程基礎(chǔ)(施圍)課件第1章緒論

1、高電壓工程基礎(chǔ)第第1 1章章 緒論緒論 1.1 高壓輸電的必要性 1.2 我國電力工業(yè)的發(fā)展 1.3 電力工業(yè)對高電壓技術(shù)的促進作用 1.4 新材料和新技術(shù)在高電壓技術(shù)中的應(yīng)用 1.5 高電壓技術(shù)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用 1.6 學(xué)科領(lǐng)域高電壓工程基礎(chǔ)高電壓工程基礎(chǔ)1.1 高壓輸電的必要性高壓輸電的必要性遠距離、大容量遠距離、大容量高壓輸電高壓輸電 線損與發(fā)熱 不同截面的電纜和架空線都有其最大允許的載流量，電流過大會使線路能量損耗太大導(dǎo)致導(dǎo)線溫度過高而引發(fā)事故，所以要增大輸電容量必須提高輸電電壓。 線路電壓降 為保持用戶的電壓在合理的運行范圍之內(nèi)，對線路電壓降必須有所限制。因此從這一點出發(fā)，也只有提高

2、輸電電壓才能增大傳輸容量。 高電壓工程基礎(chǔ) 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性 1cossinIXU12sinU UPX212cossinPX U IU U 2sinUPX2maxUPX 要增大輸送功率或增大傳輸距離，都必須提高輸電電壓。對于遠距離輸電線路而言，上述三種制約因素中，最重要的約束條件是保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。 高電壓工程基礎(chǔ)交流輸電電壓等級的發(fā)展 輸電技術(shù)的百年發(fā)展史，實際上就是依靠不斷提高電壓等級來增大輸送容量和輸電距離。 高電壓工程基礎(chǔ)1.2 我國電力工業(yè)的發(fā)展我國電力工業(yè)的發(fā)展 裝機容量裝機容量 是1949年的238倍，位居世界第二位。 盡管我國電力工業(yè)發(fā)展如此迅速，但人均裝機容量僅為0.34 k

3、W，只有美國人均裝機容量的1/10左右。 為此我國電廠建設(shè)今后仍將高速發(fā)展，預(yù)計到2020年我國發(fā)電裝機容量將達900 GW950GW，但即使到那時我國的人均發(fā)電裝機容量仍低于世界平均水平。高電壓工程基礎(chǔ) 高壓輸電技術(shù)高壓輸電技術(shù) 我國輸電技術(shù)的發(fā)展電壓等級 220 330 500 750 1000出現(xiàn)年份 1943 1974 1981 2005 建設(shè)中世界輸電技術(shù)的發(fā)展電壓等級 220 380 500 750 1150出現(xiàn)年份 1926 1952 1959 1965 1985 三峽水電站 巴西伊泰普水電站裝機容量 18.2 GW 12.6 GW輸電電壓 500kV；500kV 760kV；6

4、00kV滯后！滯后！高電壓工程基礎(chǔ) 能源結(jié)構(gòu)和能源分布能源結(jié)構(gòu)和能源分布 我國交流輸電線路的一般輸送容量及輸電距離 標(biāo)稱電壓/kV110220330500750最高運行電壓/kV126252363550800輸送容量/MW10501005002001000500150010002000輸電距離/km1505030010060020010002501500500電廠類型火電水電核電其他總計裝機容量/GW324.9108.266.840.7440.7占總裝機量的73.7224.571.550.16100(1)進一步發(fā)展大容量遠距離輸電;(2)采取有效措施，減少火力發(fā)電廠的CO2的排放。 高電壓工程

5、基礎(chǔ)1.3 電力工業(yè)對高電壓技術(shù)發(fā)展的促進作用電力工業(yè)對高電壓技術(shù)發(fā)展的促進作用 新的更高電壓等級的應(yīng)用新的更高電壓等級的應(yīng)用（1）線路電暈配電網(wǎng)使用的中壓等級：配電網(wǎng)使用的中壓等級：電暈不需要專門研究解決高壓輸電線路：高壓輸電線路：這是一個需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。能量損耗電磁干擾噪聲問題。（2）電力系統(tǒng)過電壓防護配電線路：配電線路：雷電過電壓常是決定線路絕緣水平的主要因素超高壓和特高壓輸電線路：超高壓和特高壓輸電線路：操作過電壓和工頻過電壓 高電壓工程基礎(chǔ) 緊湊型輸電技術(shù)緊湊型輸電技術(shù) 緊湊型輸電線路的特點特點是取消常規(guī)線路桿塔的相間接地構(gòu)架而將三相線路置于同一塔窗中，使導(dǎo)線相間距離顯著減小

6、。 因此，與常規(guī)線路相比，緊湊型輸電線路的電感減小，電容增大，即線路的波阻抗減小，從而增大了輸電線路的自然功率，也就是說可以有效地提高線路的輸送能力。緊湊型輸電的另一個顯著優(yōu)點是線路走廊減小，因而占地減少。 高電壓工程基礎(chǔ) 靈活交流輸電技術(shù)靈活交流輸電技術(shù) 靈活交流輸電系統(tǒng)（Flexible AC Transmission System 簡寫為FACTS）是指裝有電力電子型或其它靜止型控制器以加強系統(tǒng)可控性和增大傳輸能力的交流輸電系統(tǒng)。 靜止補償器（靜止補償器（SVC）中既裝有用來提高功率因數(shù)的并聯(lián)電容器以保證重載時用戶端的電壓不致太低，又裝有并聯(lián)電抗器以降低線路輕載或空載時長線末端出現(xiàn)的工頻

7、過電壓。 SVC的電抗可從電容性到電感性按需要調(diào)節(jié)，從而使SVC安裝點的電壓保持在一定的范圍內(nèi)。 高電壓工程基礎(chǔ) 高壓直流與輕型高壓直流輸電高壓直流與輕型高壓直流輸電 高壓直流（HVDC）在遠距離輸電工程中有很大的優(yōu)勢，因為它不像交流輸電有系統(tǒng)穩(wěn)定的問題。高壓直流除了在遠距離輸電方面的優(yōu)勢外，還有其他的特殊用途，如用作兩個交流電力系統(tǒng)的互聯(lián)和實現(xiàn)海底電纜輸電等。 直流輸電系統(tǒng)中的絕緣技術(shù)和過電壓防護技術(shù)不同于交流輸電系統(tǒng)，所以高壓直流輸電的發(fā)展對高電壓技術(shù)的進步是有促進作用的。 當(dāng)輸電距離超過等價距離時直流輸電更經(jīng)濟 高電壓工程基礎(chǔ)1.4 新材料和新技術(shù)在高電壓技術(shù)中的應(yīng)用新材料和新技術(shù)在高電

8、壓技術(shù)中的應(yīng)用 新材料的應(yīng)用新材料的應(yīng)用閥式避雷器（碳化硅） 金屬氧化物避雷器（氧化鋅）粘性浸漬的油紙電纜、充油電纜交聯(lián)聚乙烯電纜 新技術(shù)的應(yīng)用新技術(shù)的應(yīng)用超導(dǎo)技術(shù)、光電技術(shù)、絕緣檢測技術(shù)等常規(guī)電纜 常溫介質(zhì)超導(dǎo)電纜 低溫介質(zhì)超導(dǎo)電纜傳輸容量/MVA 220 500 1000 線路損耗% 100 100 67 環(huán)境保護的要求環(huán)境保護的要求高電壓工程基礎(chǔ)1.5 高電壓技術(shù)中在其他領(lǐng)域的應(yīng)用高電壓技術(shù)中在其他領(lǐng)域的應(yīng)用 脈沖功率技術(shù)脈沖功率技術(shù) 脈沖功率裝置中有很多高電壓技術(shù)問題，例如Marx發(fā)發(fā)生器、氣體放電開關(guān)生器、氣體放電開關(guān)。此外，高電壓與強電流脈沖的測量高電壓與強電流脈沖的測量也是傳統(tǒng)高電壓技術(shù)中的基本內(nèi)容。 電磁兼容電磁兼容（EMC） EMC已形成一個相對獨立的技術(shù)領(lǐng)域。由于高電壓工作者熟悉消除電磁干擾的基本措施：屏蔽、接地、濾波，所以不少大學(xué)的高電壓技術(shù)專業(yè)已將EMC作為研究方向之一。 高電壓工程基礎(chǔ) 靜電技術(shù)靜電技術(shù) 靜電除塵、靜電噴涂和靜電植絨等。 放電的應(yīng)用放電的應(yīng)用 現(xiàn)代電光源，又如介質(zhì)阻擋放電已廣泛應(yīng)用于臭氧的合成、材料的表面改性和殺滅細菌，脈沖電暈放電用于煙氣的脫硫、脫硝也正在研究中。液體介質(zhì)中沖擊大電流放電產(chǎn)生的液電效應(yīng)可用于油井解堵和巖石粉碎。 脈沖電場的應(yīng)用脈沖電場的應(yīng)用 可逆性電擊穿用于克隆技術(shù)，不可逆性電擊穿用于食品工業(yè)中的滅菌。高