高電壓技術(shù)：0緒論

1、緒論高電壓技術(shù)學(xué)科地位 本課程性質(zhì)、任務(wù)和要求 本課程內(nèi)容 教材及主要參考書 一 學(xué)科地位 日本小崎正光教授把最高品質(zhì)能量形態(tài)的電能有關(guān)知識(shí)和技術(shù)體系稱為電氣電子工程學(xué)，它可理解為圖示的三柱組成的體系： 學(xué)科地位對(duì)高電壓與絕緣技術(shù)可這樣理解：電能與人類的生存、發(fā)展有密切關(guān)系，而高電壓與絕緣技術(shù)是其中一個(gè)很重要的知識(shí)體系，它是支撐電能應(yīng)用的一根有力的支柱。 高電壓絕緣技術(shù)將抓住成為夢(mèng)之能源的核聚變發(fā)電、超導(dǎo)應(yīng)用、大陸間送電、直流系統(tǒng)、電能儲(chǔ)藏、高性能蓄電池等大量課題進(jìn)一步發(fā)展下去。二 本課程性質(zhì)、任務(wù)和要求 高電壓技術(shù)是電工學(xué)科的一個(gè)重要分支，它主要研究高電壓、強(qiáng)電場(chǎng)下各種電氣物理問(wèn)題。本課程是

2、一門重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，主要內(nèi)容包括高壓電氣絕緣高壓電氣試驗(yàn) 電力系統(tǒng)過(guò)電壓及其保護(hù)在電氣工程及自動(dòng)化工程中具有較強(qiáng)的理論性、實(shí)踐性的應(yīng)用價(jià)值。 通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)達(dá)到以下要求：獲得各種電介質(zhì)的絕緣特性知識(shí) 提高抗電強(qiáng)度的方法 了解高電壓試驗(yàn)設(shè)備原理、試驗(yàn)方法 掌握波過(guò)程的基本理論 具有分析計(jì)算供電系統(tǒng)中大氣過(guò)電壓、操作過(guò)電壓的能力 學(xué)會(huì)限制各種過(guò)電壓的措施 理解供電系統(tǒng)中絕緣配合的原則 三 本課程內(nèi)容包括自學(xué)、課堂、實(shí)驗(yàn)三大部分。 四 教材及主要參考書 教材：邱毓昌等，高電壓工程，西安交大出版社，1995High voltage engineering / M. S. Naidu a

3、nd V. Kamaraju參考書目小崎正光，高電壓與絕緣技術(shù)，科學(xué)出版社，2001趙智大，高電壓技術(shù)，中國(guó)電力出版社， 1999肖如泉，高電壓試驗(yàn)工程，清華大學(xué)出版社，2001 文遠(yuǎn)芳，高電壓技術(shù)，華中科技大學(xué)出版社，2001 張緯鈸，何金良等，過(guò)電壓防護(hù)與絕緣配合，2002 Jos Arrillaga 的High Voltage Direct Current Transmission Khalil Denno 的High Voltage Engineering in Power Systems 五 課程導(dǎo)引電能與電力系統(tǒng) 電能是現(xiàn)代社會(huì)中最重要、最方便的能源。電能具有許多優(yōu)點(diǎn)，如： 可以方

4、便地轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。 如： 機(jī)械能、熱能、光能、化學(xué)能等； 輸送和分配易于實(shí)現(xiàn)； 應(yīng)用規(guī)模靈活。動(dòng)力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)和電力網(wǎng)示意圖如下圖所示：圖0-1 動(dòng)力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)和電力網(wǎng)示意圖高壓輸電的發(fā)展過(guò)程1890 英國(guó)出現(xiàn)從Deptford到倫敦長(zhǎng)達(dá)45km的10kV輸電線路1891 德國(guó)出現(xiàn)從Lauffen到法蘭克福長(zhǎng)達(dá)170km的15kV三相輸電線路電力工業(yè)作為能源工業(yè)的主力而受到極大重視，在發(fā)達(dá)家的能源消費(fèi)比例中，電能占一多半。 電力的大容量和遠(yuǎn)距離傳輸，促使電壓等級(jí)的不斷提高。100年來(lái)世界上的輸電電壓提高了100倍。目前我國(guó)最高電壓等級(jí)為750kV。在高壓輸電行業(yè)中，習(xí)慣上稱：低

5、壓 35kV以下 高 壓 35kV-100kV 超高壓 100kV-1000kV 特高壓 1000kV以上 （直流800kV）直流輸電 直流電壓因?yàn)椴荒芾米儔浩?，所以交流輸電最先得到迅速發(fā)展。20世紀(jì)50年代中期以來(lái)，隨著各方面的技術(shù)的進(jìn)步，直流輸電的優(yōu)越性逐步得到體現(xiàn)，許多國(guó)家又逐步開始發(fā)展直流輸電。我國(guó)多條遠(yuǎn)距離的西電東送線路即為直流輸電線路。中國(guó)電力工業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展1980年以來(lái)我國(guó)發(fā)電量平均以9%的年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)。2002年我國(guó)年發(fā)電量已達(dá)16000億千瓦時(shí)。1996年底我國(guó)發(fā)電設(shè)備裝機(jī)容量已達(dá)2.3億kW，居世界第二位，2002年達(dá)3.53億kW。我國(guó)各大電網(wǎng)現(xiàn)有的變電及配電電壓等級(jí)

6、為:交流：500kV，220kV，110kV，(66kV)35kV，10kV 直流：正負(fù)500kV 西北電網(wǎng)電壓等級(jí)為330kV，220kV，100kV，35kV，10kV 目前正在著手西北地區(qū)750kV輸變電工程的設(shè)計(jì)、實(shí)施 目前正在著手南方電網(wǎng)800kV直流輸變電工程的設(shè)計(jì)、實(shí)施 高電壓、高場(chǎng)強(qiáng)下的特殊問(wèn)題絕緣問(wèn)題 沒有可靠的絕緣，高電壓高場(chǎng)強(qiáng)甚至無(wú)法實(shí)現(xiàn)。在一定的電壓形式下，必須選擇合理的絕緣材料，設(shè)計(jì)合理的絕緣結(jié)構(gòu)。高電壓實(shí)驗(yàn)問(wèn)題 高電壓技術(shù)是一門工程性很強(qiáng)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)是必不可少的。高電壓試驗(yàn)面臨諸如以下問(wèn)題：如何產(chǎn)生高壓？ 如何對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行高壓試驗(yàn)？ 如何測(cè)量高壓？如何對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)

7、行分析，判斷絕緣狀況過(guò)電壓保護(hù)問(wèn)題 電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致比工作電壓高得多的電壓產(chǎn)生，如：自然界的雷擊、電力系統(tǒng)本身操作導(dǎo)致的操作過(guò)電壓等。為了保護(hù)電力系統(tǒng)中的電力設(shè)備，必須研究： 各種過(guò)電壓的特點(diǎn)及形成條件各種保護(hù)裝置及其保護(hù)特性電壓、絕緣、保護(hù)三者之間的絕緣配合電磁環(huán)境問(wèn)題 電磁兼容：高電壓高場(chǎng)強(qiáng)下各種電磁干擾信號(hào)更強(qiáng)，電磁兼容問(wèn)題也更加突出。生態(tài)效應(yīng)：研究強(qiáng)電場(chǎng)、強(qiáng)磁場(chǎng)下對(duì)生物生活環(huán)境的影響高電壓下特殊現(xiàn)象及其應(yīng)用高電壓學(xué)科的特有現(xiàn)象可以舉出很多，其中一些已得到應(yīng)用，并有很好的發(fā)展前景，已成為國(guó)內(nèi)外廣泛開展研究的方向。靜電技術(shù)及應(yīng)用 利用靜電技術(shù)人們制成靜電除塵器，其除塵效率達(dá)99%以上。液電效應(yīng)及應(yīng)用 液電效應(yīng)是液體電介質(zhì)在高電壓、大電流放電時(shí)伴隨產(chǎn)生的力、聲、光、熱等效應(yīng)的總稱。利用此原理可以制成碎石機(jī)、鑄件清砂裝置等，已得到廣泛應(yīng)用。線爆技術(shù)及應(yīng)用 強(qiáng)大的電流通過(guò)金屬線時(shí)，會(huì)使金屬線熔化、氣化、爆炸，可以對(duì)難熔金屬、難鍍材料噴涂，也可用線爆來(lái)模擬高空核爆炸或地下核爆炸。脈沖功率技術(shù)及應(yīng)用 脈沖功率技術(shù)在許多高科技領(lǐng)域、尖端武器領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，目前脈沖功率