哈工大高电压技术绪论

绝缘老化（在高电压与长期工作 运行的环境中绝缘性能的下降）
研究的出发点：如何将电力系统绝缘确定在既经 济又可靠的水平
高电压技术在未来将随着特高压、核聚变发 电、超导应用、大陆间输送电、直流系统、电能 储藏、高性能蓄电池等大量新兴课题进一步发展 下去。
二 本课程性质、任务和要求
高电压技术是电力工程学科的一个重要 分支，它主要研究高电压、强电场下的各种 电气物理问题。
三 主要参考书
➢文远芳，高电压技术，华中科技大学出版社，2001 ➢吴广宁，高电压技术，机械工业出版社，2007
➢肖如泉，高电压试验工程，清华大学出版社，2001 ➢赵智大，高电压技术，中国电力出版社，1999 ➢小崎正光，高电压与绝缘技术，科学出版社，2001 ➢张纬钹，何金良等，过电压防护与绝缘配合，2002
输送容量（MW）
10-20 100-500 200-800 1000-1500 2000-2500
输送距离（km）
50-150 100-300 200-600 150-850 500以上
我国的发电一次能源主要分布西部地区， 而电力消费主要集中在中、东部和南部 地区。西电东送、南北互供，发展全国 联网是解决我国能源分布与电力消费矛 盾的重要措施。并将形成北、中、南三 个输电通道。
高电压技术
（高电压与绝缘技术）
工程上把 1000伏及以 上的交流供电电压称为高电 压。高电压技术所涉及的高 电压类型有直流电压、工频 交流电压和持续时间为毫秒 级的操作过电压、微秒级的 雷电过电压、纳秒级的核致 电磁脉冲等。
20世纪以来，随着电能应用的日益广 泛，电力系统所覆盖的范围越来越大，传 输的电能也越来越多，这就要求电力系统 的输电电压等级不断提高。电网电压等级 经历了低压、高压、超高压和特高压几个 发展阶段；
本课程是一门重要的专业技术课，主要内容包括：
➢高压电气绝缘 ➢高压电气试验 ➢电力系统过电压及其保护
在电力工程中具有较强的理论性、实践性的应用 价值。
通过本课程的学习，应达到以下要求：
➢获得各种电介质的绝缘特性知识 ➢学会提高抗电强度的方法 ➢掌握波过程的基本理论 ➢具有分析计算供电系统中大气过电压、操作过 电压的能力 ➢学会限制各种过电压的措施 ➢理解供电系统中绝缘配合的原则
四 课程导引
➢电能与电力系统 电能是现代社会中最重要、最方便的能源。
电能具有许多优点，如： ✓可以方便地转化为其他形式的能量。 如：机械能、热能、光能、化学能等； ✓输送和分配易于实现； ✓应用规模灵活。
电力工业作为 能源工业的主力而 受到极大重视，在 发达国家的能源消 费比例中，电能占 一多半。
电力系统的构成
电厂
升压 变电站
降压
输电网 变电站
箱式
配电网 变电站 用户
➢电ห้องสมุดไป่ตู้等级的发展与提高
• 美国最早于1882年在珍珠街 发电厂开始发电，仅用于照 明
• 从十九世纪末到二十世纪五 十年代，电压直线上升
• 从二十世纪六十年代后，电 压上升更快
• 采用750KV电压等级的有美、 苏、日、德、英、法、加、 意、中等国家
• AEP （ 美 国 电 力 公 司 ） 和 ASEA（瑞典通用电力公司） 联合对2000KV进行了试验， 技术上没有问题，二十世纪 七 十 年 代 就 有 1500~2000KV 线路和变电所的初步设计
电力的大容量和远距离传输、促使电压等级的不断提 高。100年来世界上的输电电压提高了100倍。
在高压输电网中，输电电压一般分为： ➢高 压：35kV-220kV ➢超高压：330kV-750kV ➢特高压：1000kV及以上
在配电网中，配电电压一般分为：
➢低 压：0.4kV及以下 ➢中 压：3kV-35kV
我国特高压的发展：2003年12月，国家电网公 司成立特高压电网工程领导小组，2008年底建成了 第一个试验示范工程，山西晋东南-河南南阳-湖北 荆门，2009年1月开始正式运行。
• 需：七条双回线 走廊宽度为 降低线路损耗 1200KV电压等级
221.5
m
• 提高输送功率需：仅用一条单回线 走廊宽度为 91.5 m
• 提高输送距离即：可提高单位走廊宽度不输同送电容压量等级线损
• 节省线路走廊
不同电压等级传输能量曲线
输电电压与输送容量、输送距离的范围
输电电压（kV）
110 220 330 500 750
高电压技术研究领域 的知名教授—日本小崎正 光教授把最高品质能量形 态的电能有关的知识和技 术体系称为电气－电子工 程学，它可理解为图示的 三柱组成的体系：
研究高电压技术，目的是为了解决电力系统中过电 压与绝缘这一对矛盾。
电力系统绝缘所 面临的危害
过电压（受到雷电过电压、操作 过电压和谐振过电压的作用）
高电压、高场强下的特殊问题
➢绝缘问题 没有可靠的绝缘，高电压高场强甚至无法
实现。在一定的电压形式下，必须选择合理的 绝缘材料，并设计合理的绝缘结构。
研究高电压、高场强下绝缘问题的目的
与高电压相对应的绝缘问题
提高电压等级的技术依据：
三相线损 △P = 3I2R
其中I =
P
3U cos
;
R
=
SS
△P
∝
PP22
U 22S
R：导线电阻
：导线电阻率
：导线长度
S：导线截面积 P：传输功率 U：线路电压
提高电压等级可以实现大功率、远距离的输送电力
提高电压的效果例如：输送750万千伏安容量的电力
345KV电压等级
60年代以来，为了适应大城市电力负 荷日益增长的需要，以及克服城市架空输 电线路走廊用地的困难，地下高压电缆输 电发展迅速；为减少变电所占地面积和保 护城市环境，全封闭气体绝缘组合电器 (GIS)得到越来越广泛的应用。
绪论
➢学科地位 ➢本课程性质、任务和要求 ➢教材及主要参考书 ➢课程导引
一 学科地位
目前世界上其他国家还没有1000kV的输电工程 在商业运行，我国的特高压输电是世界上电压等级 最高的、技术最先进的。
20世纪50年代中期以来，随着个方面技术的进 步，直流输电的优越性逐步得到体现，许多国家又 逐步开始发展直流输电。
我国多条远距离的西电东送线路即为直流输电 线路。目前，我国正在进行世界上最高电压等级 ±800kV的直流输电工程建设。