高电压技术—绪论

1937年，美国建成了287kV输电线路，全长455km。
1952年，瑞典建成380kV输电线路。 1956年， 前苏联建成400kV线路，1959年升压为500kV线路。 1965年，加拿大建成735kV线路。 1967年，前苏联建成750kV线路。 1969年，美国建成765kV线路。 1985年，前苏联建成特高压1150kV线路，全长1228km。 20世纪90年代，日本建成了一条长达300km的1000kV输电线路。
为什么要研究“高电压绝缘” 电压等级→设备绝缘费用 缘结构。 绝缘是电气设备安全运行的薄弱环节，绝缘故障是导致设 备失效的主要原因。 高电压绝缘的主要内容 绝缘材料：研究各种绝缘材料在高电压强电场下的各种性 能、各种现象以及相应的过程、理论，尤其是绝缘击穿破 坏的过程和理论，在此基础上选择优良的绝缘材料，开发 新材料，进而大幅度提高性能。 →开发新型绝缘材料 / 新的绝
一 学科地位
日本小崎正光教授把最高品质能量形态的电 能有关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：
对高电压与绝缘技术可这样理解：电能与人 类的生存、发展有密切关系，而高电压与绝缘技 术是其中一个很重要的知识体系，它是支撑电能 应用的一根有力的支柱。
高电压绝缘技术将抓住成为梦之能源的 核聚变发电、超导应用、大陆间送电、直流系 统、电能储藏、高性能蓄电池等大量课题进一 步发展下去。
1000kV晋东南-南阳-荆门特高压交流工程 已通过国家验收
1000kV晋东南-南阳-荆门特高压交流试验示范 工程是我国首条特高压输电线路，也是世界上运行 电压最高、技术水平最先进的交流输变电工程。该 线路全长654公里，静态投资约57亿元，于2006年8 月开工建设，2009年1月投入商业运行。经过一年 多试运行后，2010年8月特高压交流输电试验示范 工程获得国家验收通过。这标志着特高压交流输电 工程从示范阶段进入大规模建设阶段。
绝缘结构（电场结构）：绝缘材料的性能并不代表 绝缘结构的性能，绝缘结构的性能才是实际设备使 用的性能，同一材料在不同的绝缘结构下其性能不 相同，研究绝缘结构是要更好地利用材料的性能。 电压形式对绝缘性能的影响：研究绝缘结构不能离 开电压形式（如工频或高频交流电压、直流电压、 冲击电压等），同样的材料、结构在不同电压形式 下绝缘性能并不相同。
相同输送容量不同电压等级交流输电走廊宽度比较 （根据我国工程实际杆塔设计数据）
降低线路损耗
长距离输电，电网损耗与电 压等级有关。电压等级越高， 损耗越低。 1000千伏交流特高压输送功 率400~500万千瓦，为500千伏 的4~5倍，理论损耗为500千伏 交流的四分之一左右。 ±800千伏直流，输送容量为 640万千瓦，为±500千伏直流 的2倍多，电阻损耗只有±500 千伏线路的39%。 不同电压等级交流输电损耗比较
增大送电距离
交流各电压等级的输电能力
电压 等级 （千伏） 110 220 330 500 750 1000 输电距离 （公里） 30～120 100～250 200～500 250～800 500～1200 1000～2000 50 90 150 246 450 线路的 单位造价 （万元/公里）
节约输电走廊
电网投资比重 电源投资比重 100% 30.6% 70% 69.4% 30% 中国
80% 60% 40%
20%
Байду номын сангаас
46.9%
44.8%
46.5%
53.1%
55.2%
53.5%
0%
美国
英国
日本
法国
1.8 1.6 1.4
中国电力工业的迅速发展
1.64 1.35
装机容量（GkW）
1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 0.06 0.07 0.09 0.14 0.32 0.22 0.51 0.95 0.793
高电压技术
主讲：杨熙 yangxi@ 合肥工业大学
教学课件
QQ账号： 3397508589 （ QQ昵称：hfut-jaxt225 ） QQ密码：jdbh225 QQ邮箱：3397508589@
绪
学科地位
论
本课程性质、任务和要求 教材及主要参考书 课程导引
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二
本课程性质、任务和要求
高电压技术是电工学科的一个重要分支， 它主要研究高电压、强电场下各种电气物理 问题。
本课程是一门重要的专业技术基础课，主要内容 包括： 电介质的电气强度 电气绝缘与高压电气试验 过电压防护与绝缘配合
在电气工程及自动化工程中具有较强的理论性、
实践性的应用价值。
可靠性的重大战略举措。
提高输送容量
8000 6000 4000 2000 0 不同电压等级交、直流输送能力比较（MW)
1000kV AC 500kV AC ±800kV DC ±660kV DC ±500kV DC
交流各电压等级的输电能力情况表
电压等级 （千伏）
110 220 330 500 750 1000
交流高压 直流高压 冲击电压
气 体 液 体 固 体
高电压的产生、测量与控制、介质放电与绝缘击穿、过电压及其 防护等构成了高电压技术学科的研究体系
高电压绝缘 高电压试验技术 电力系统的过电压与绝缘配合
三者之间的关 系？
没有可靠的绝缘，高电压高场强甚
至无法实现。高电压绝缘是高电压 工程的物理基础。
绝缘问题
直流输电 直流电压因为不能利用变压器，所以交流 输电最先得到迅速发展。 20世纪50年代中期以来，随着各方面的技 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。
国外输配电发展(直流)：

1889年，法国建成125kV直流输电线路。 1954年，瑞典建成±100kV直流输电线路。 1970年，美国建成±400kV直流输电线路。 1972年，加拿大建成±450kV直流输电线路。 1978年，南非建成±533kV直流输电线路。 1986年，巴西建成±600kV直流输电线路
特高压输电的背景与意义
国家能源资源优化配置的需求 国家电力工业发展的需求 特高压设备国产化的需求
特高压1000kV交流输电 工程、800kV直流输电工 程建设。 特高压变电站、输电线 路电力设备自主研发，实 现国产化。
我国能源资源很不平 衡，必须走远距离、 大规模输电的道路。
特高压交、直流工程 符合我国能源和电网 电源协调发展需要。
在高压输电行业中，习惯上称：
低 压 高 压 35kV以下 35kV-220kV
超高压 330kV-750kV 特高压 1000kV及以上
国外输配电发展(交流)：

1890 年，英国出现从Deptford到伦敦长达45km的10kV输电线路。 1891年，德国建成15kV的三相交流输电线路，全长170km。 1898年，美国建成33kV输电线路，全长120km。 1906年，美国建成110kV输电线路。 1912年，美国建成150kV交流输电线路。 1923年，美国建成了230kV交流输电线路。
电网发展滞后
长期以来，我国电力工业“重发轻供”，电网建设投入严重不足， 导致电网发展滞后于电源发展，我国电网投资占电力总投资的比例远 低于一些发达国家和发展中国家的水平。特别是近年来，电源建设和 投产速度加快，加剧了电网滞后的矛盾。电网优化配置资源的能力不 足，主网架薄弱、稳定水平不高、抵御事故能力不强，难以满足经济 社会发展的需要。
新能源 1%
2020年我国电源结构主要的部分仍为火电和水电
750kV 1000kV ±800kV
预计到2020年将形成以特高压同步电网为中心，联接各大煤电基地、 水电基地、核电基地、可再生能源基地，各级电网协调发展，具备大范 围、大规模、高效率的能源优化配置能力和高安全性、高可靠性、高互 动性的坚强智能电网。
通过本课程的学习，学生应达到以下要求：
获得各种电介质的绝缘特性知识 提高抗电强度的方法 了解高电压试验设备原理、试验方法 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
三 教材及主要参考书
教材：吴广宁，高电压技术，机械工业出版社，2007 参考书目： 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 邱毓昌等，高电压工程，西安交大出版社，1995 肖如泉，高电压试验工程，清华大学出版社，2001 文远芳，高电压技术，华中科技大学出版社，2001 张纬钹，何金良等，过电压防护与绝缘配合，2002
高电压技术课程的学习特点
课程定位：专业平台课 课程特点：理论性、实验性、专业性很强；
学习这门课了解一个二级学科
学习方法：重视对各种基本概念的深刻理解，更 应注重提高实践技能；直接面对现象本身，了解 工程背景。注重理论与实际的结合。 目标：掌握与高电压相关的工程问题、工程解决 方法

中国电力工业的现状与发展
高电压绝缘
绝缘是将电位不等的导体分隔开，使导体没有电气连接，从而 保持不同的电位，绝缘是电气设备结构中的重要组成部分。 绝缘和按照一定要求组成的绝缘系统（绝缘结构）是支撑高电 压的基础，电气设备只有具有经济可靠的绝缘结构，才能够可
靠的工作。绝缘是高电压技术中的核心研究内容。
具有绝缘作用的材料称为绝缘材料（电介质） 电介质按其形态分为：气体、液体、固体。 如：空气、SF6气体 矿物油 木材、纸板、陶瓷、玻璃、聚乙烯等
特高压交、直流设备 涉及我国能源安全， 必须国产化。
特高压建设的背景与意义
特高压具有长距离、大容量、低损耗、节约走 廊资源的特点，代表着当今输电技术的最高水平。 采用特高压输电，有利于更大范围内能源资源优化 配置，有利于促进电网电源协调发展，符合建设资 源节约型、环境友好型社会及创新型国家的要求， 是贯彻落实科学发展观、保障国家能源安全和电力