電氣工程概論第五章-高電壓與絕緣技術(shù)課件

1、電氣工程專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論1高電壓與絕緣技術(shù)的發(fā)展高電壓與絕緣技術(shù)的主要內(nèi)容高電壓新技術(shù)及其在各領(lǐng)域的應(yīng)用第五章 高電壓與絕緣技術(shù)電氣工程專(zhuān)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(lèi)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(zhuān)業(yè)導(dǎo)論31752年富蘭克林進(jìn)行了著名的

2、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)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(zhuān)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(chēng)為高壓，220kV至800kV稱(chēng)為超高壓（EHV），1000kV以上稱(chēng)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)1091022.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)

3、展（續(xù)）電氣工程專(zhuān)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(zhuān)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： 各類(lèi)電介質(zhì)在高電場(chǎng)下的特性(圖5-3)； 電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)技術(shù)； 電力系統(tǒng)過(guò)電壓與絕緣配合； 高電壓技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用等。 電氣工程專(zhuān)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(zhuān)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

4、，電壓達(dá)108kV，但持續(xù)時(shí)間短。 雷電放電過(guò)程雷電放電過(guò)程雷電參數(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 ：每一個(gè)雷暴日、每平方公里對(duì)地面落雷次數(shù) 。靜電：放電脈沖上升時(shí)間約為15ns，脈寬 150ns，電流峰值約150A。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）。電氣工程專(zhuān)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

5、外式高壓發(fā)生裝置RRRR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。 “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。電氣工程專(zhuān)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5-6 6000kV沖擊電壓發(fā)生器（中國(guó)電力科學(xué)院）電氣工程專(zhuān)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)

6、展的關(guān)鍵是絕緣材料的研制和開(kāi)發(fā)研究重點(diǎn)： 高壓大容量發(fā)電機(jī)的環(huán)氧粉云母絕緣體系； 中小型電機(jī)的F、H級(jí)絕緣系列； 高壓輸電的六氟化硫氣態(tài)介質(zhì)； 高性能絕緣油。二、高電壓與絕緣技術(shù)的主要內(nèi)容（續(xù)）電氣工程專(zhuān)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?chē)h(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E12075KB13080KF155105KH180120KSF6氣體已有百年歷史，它是法國(guó)兩位化學(xué)

7、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(lèi)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(zhuān)業(yè)導(dǎo)論19電氣工程專(zhuān)業(yè)導(dǎo)

8、論20電氣設(shè)備的絕緣： 發(fā)電機(jī)繞組通常采用環(huán)氧粉云母帶做絕緣； 變壓器采用油-紙，樹(shù)脂和六氟化硫等； 斷路器采用空氣，油，和六氟化硫等； 電容型設(shè)備采用套管和油-紙等絕緣； 架空輸電線路-絕緣子和分裂導(dǎo)線； 地下輸電線路-電力電纜； 氣體絕緣金屬封閉組合電器（圖5-7）。電氣工程專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論21電氣工程專(zhuān)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 （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)工作量小電氣工程專(zhuān)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

9、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(lèi)：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)）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(zhuān)業(yè)導(dǎo)論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

10、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。 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。 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

11、，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。 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 電氣工程專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論32直流泄漏電流測(cè)量

12、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)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； 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12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 局部放電測(cè)量電氣工程專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論37介質(zhì)損失（損耗）角電氣工程專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論39介質(zhì)損失（損耗）角測(cè)

13、量電氣工程專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論40西林電橋的基本原理破壞性試驗(yàn)：在各種較高電壓下進(jìn)行的試驗(yàn)，也稱(chēng)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(zhuān)業(yè)導(dǎo)論42電氣工程專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論43電氣工程專(zhuān)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(zhuān)用電壓表、多功能峰值表或記錄儀等，則可稱(chēng)為：高壓

14、分壓器測(cè)量系統(tǒng)、千伏表等。2. 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?chē)髿鈼l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。 電氣

15、工程專(zhuān)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電氣工程專(zhuān)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(zhuān)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

16、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(chēng)為電氣設(shè)備診斷技術(shù)（Diagnostic Technique） 電氣工程專(zhuān)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。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

17、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?。產(chǎn)生原因：長(zhǎng)線電容效應(yīng)、不對(duì)稱(chēng)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(zhuān)業(yè)導(dǎo)論51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

18、大。三、諧振的類(lèi)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(lèi)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(zhuān)業(yè)導(dǎo)論52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342、類(lèi)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(zhuān)業(yè)導(dǎo)論54電氣工程專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論56 電氣工程專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論57電氣工程專(zhuān)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

19、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(zhuān)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(zhuān)業(yè)導(dǎo)論60Thank you！Thats all電氣工程專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論615.1 Development of High Voltage and Insulation Technology5.2 Main Contents of High Voltage and Insulation Technology5.3 High Voltage New Technology and

20、 Application in Various FieldsChapter5 High Voltage and Insulation Technology電氣工程專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論625.1 Development of High Voltage and Insulation TechnologyHigh voltage and insulation technology is an application technology basing on experiment research. It studies the performance of insulation medium and diffe

21、rent types of discharge phenomena, insulation structure design of high voltage equipment, the devices and methods of high voltage experiment and measurement, the effects of highfield, intense magnetic field, and electromagnetic field producing by over voltage, high voltage and large current of power

22、 system, and protective measures on environment, the application of high voltage and large current, etc. High voltage technology has great effects on power industry, electrotechnical manufacturing industry and the development of modern physics (e.g. X ray device, particle accelerator and large power

23、 pulse generator, etc).電氣工程專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論635.1 Development of High Voltage and Insulation Technology1752Franklin made the famous kite electrical penetration experiment1895-1896Roentgen discovered X ray and used it in hand skeleton image1911E.Rutherford introduced atom model according to scattering caused by p

24、article bombarding the golden foil1931Van de Graaff invented high voltage electrostatic electrifier(a) Giant electrifier（MIT web）(b) Small electrifierFig.5-1 Van de Graaff high voltage electrostatic electrifier電氣工程專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論645.1 Development of High Voltage and Insulation Technology High voltage is a comp

25、arative value. To power system, high voltage is between 1kV and 220kV, extra high voltage (EHV) is between 220kV and 800kV, ultra high voltage (UHV) is greater than 1000kV.Insulator is corresponding with conductor. The resistivity is very high (1091022.cm), and the passed leakage current is so small

26、 that can be neglected.電氣工程專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論655.1 Development of High Voltage and Insulation TechnologyAs a technology science closely related to national economy, the high voltage technology develops with the need of distribution project and high voltage equipments.In 1891, Germany built the 175km long, 15.2kV

27、three-phase AC distribution line. Though the delivered power was only 200kW, it began the application in distribution project of high voltage technology. Fig 5-2 High voltage power transmission 電氣工程專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論665.2 Main Contents of High Voltage and Insulation TechnologyStudy the generation of high voltage,

28、 the performance of insulation medium and its system in high voltage, electrical equipment and insulation, over voltage and restriction measurement in electric system, high voltage test technique, electromagnetic environment and electromagnetic pollution protection, application of high voltage techn

29、ology, etc. Main contents: Characteristics of various electric mediums in highfield; Electric equipment insulation test technology; The over voltage and insulation coordination in power system; Application of high voltage technology in various fields.電氣工程專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論675.2 Main Contents of High Voltage and I

30、nsulation TechnologyFig 5-3 High voltage discharge in laboratory電氣工程專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論685.2 Main Contents of High Voltage and Insulation Technology1. The generation of high voltage Thunderstorm electricity：current can be 100kA, voltage can be 108kV, short duration time. Electrostatic：the rising time of discharge

31、pulse is about 15ns, pulse width is 150ns, current peak current is about 150A. (Fig 5-4) High voltage generation device: AC high voltage generation device, DC high voltage generation device, impulse voltage or current generation device. (Fig 5-5, 5-6)電氣工程專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論695.2 Main Contents of High Voltage and I

32、nsulation TechnologyFig 5-4 High voltage electrostatic 電氣工程專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論705.2 Main Contents of High Voltage and Insulation TechnologyFig 5-5 Outdoor high voltage generation device電氣工程專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論715.2 Main Contents of High Voltage and Insulation TechnologyFig 5-6 6000kV impulse voltage generator電氣工程專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論725.2 Main Co

33、ntents of High Voltage and Insulation Technology2. High voltage insulation and electric equipment Insulation materials: gas, liquid, solid (organic, inorganic); Key point of high voltage technology development: research and development of insulation materials; The insulation of electric equipment: G

34、enerator: epoxy micapaper tape; Transformer: oil-paper, resin, SF6, etc; Circuit breaker: air, oil, SF6, etc; Capacitive equipment: casing and oil-paper, etc; Overhead transmission line: insulator; Underground transmission line: power cable; Gas lnsulated Switchgear -GIS (Fig 5-7).電氣工程專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論735.2 Main

35、 Contents of High Voltage and Insulation TechnologyFig 5-7 GIS 電氣工程專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論745.2 Main Contents of High Voltage and Insulation Technology3. High voltage test technology With the increase of the voltage level in power system, insulation becomes a weak link in electric equipment. High voltage test is the b

36、est way to study the puncture principle, influencing factors, electric intensity and the duration level of electric equipment.Medium insulation intensityElectric equipment insulation test Test methods: non-destructive test and destructive test. Main contents of test:The measurement of insulation res

37、istance and absorptance;The measurement of leakage current;The measurement of partial discharge;Color spectrum analysis of insulating oil;Line-frequency AC withstand voltage test;DC withstand voltage test;Impulse high voltage test;Online monitoring technique of electric equipment, etc. 電氣工程專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論755.2

38、 Main Contents of High Voltage and Insulation TechnologyFig 5-8 Ball-gap discharge test 電氣工程專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論765.2 Main Contents of High Voltage and Insulation Technology High voltage test equipmentFig 5-9 High voltage bleeder Fig 5-11 High voltage testing transformerFig 5-10 High voltage voltmeter電氣工程專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論775.2

39、Main Contents of High Voltage and Insulation TechnologyFig 5-12 Digital partial discharge testing systemFig 5-13 General clip-on meter電氣工程專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論785.2 Main Contents of High Voltage and Insulation Technology Electric equipment diagnosis and online monitoring Electric equipment diagnostic technique: test and various characteristics measurement, understand of distinctions, evaluation of the equipment status, discovery of the failures in time.電氣工程專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論795.2 Main Contents of High Voltage and Insulation Technology4、Power system over voltage and