最新1.高电压技术前言及第一章讲稿(1)PPT课件
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高电压技术前言及PPT课件
ν:光的频率
-
15
热游离 气体在热状态下引起的游离过程称为热游离
产生热游离的条件：
3 2
KT
Wi
K:波茨曼常数
T:绝对温度
-
16
金属表面游离
电子从金属电极表面逸出来的过程 称为表面游离
-
17
(4)去游离 a.扩散 带电质点从高浓度区域向低浓度区域运动. b.复合 正离子与负离子相遇而互相中和还原成中性原子 c.附着效应 电子与原子碰撞时,电子附着原子形成负离子
自持放电条件可表达为:
(eS 1)1
-
23
(5)巴申定律 a.表达式:
UF f(PS)
P:气体压力 S:极间距离
-
24
b.均匀电场中几种气体的击穿电压与ps的关系
-
25
2.流注理论 (1).在ps乘积较大时,用汤逊理论无法解释的几种现象 a.击穿过程所需时间,实测值比理论值小10--100倍
负捧-----正板 低
间隙击穿电压
低
高
-
33
四.雷电冲击电压下气隙的击穿特性
1.标准波形
-
34
几个参数
波头时间T1：T1=(1.2 30%)μs 波长时间T2: T2=(50 20%) μs
标准波形通常用符号 1.2/50s 表示
-
35
2.放电时延 (1).间隙击穿要满足二个条件
a.一定的电压幅值 b.一定的电压作用时间
-
11
变压器相间绝 缘以气体作为绝 缘材料
-
12
2.带电质点的产生与消失
(1) 激发 原子在外界因素作用下,其电子跃迁到能量较高的状态
(2)游离 原子在外界因素作用下,使其一个或几个电子脱离原
高电压技术第一章-PPT课件
第一章 电介质的极化、电导和损耗
夹层式极化:使夹层电介质分界面上出现电 荷积聚的过程。由于夹层极化中有吸收电 荷，故夹层极化相当于增大了整个电介质 的等值电容。 夹层式极化的特点：极化过程缓慢;是非弹 性的;只有在直流电压下或低频电压作用下 ，极化才能呈现出来，有能量损耗。
第一章 电介质的极化、电导和损耗
第一章 电介质的极化、电导和损耗
第一章 电介质的 极化、 电导和损耗
• 要求
熟悉电介质在电场作用下的极化、电 导和损耗等物理现象，以及它们在工程上 的合理应用。
第一章 电介质的极化、电导和损耗
知识点 ● 电介质的极化、电导和损耗的概念 ● 各类电介质的极化、电导和损耗的特 点 ● 相对介电常数εr ● 电介质的等值电路 ● 介质损失角正切tanδ ● 电介质极化、电导和损耗在工程上的 意义
定义：无外电场时对外不显电性。外电场 作用下由于电子发生相对位移而发生极 化。 特点：极化过程时间极短，约10-14～10-15 s ；极化是弹性的，无能量损耗；与电源 频率、温度无关。
第一章 电介质的极化、电导和损耗
图1－2 离子式极化示意图
定义：发生于离子结构的电介质中。正常 对外不呈现极性，在外电场作用下正、 负离子偏移其平衡位置，使介质内正、 负离子的作用中心分离，介质对外呈现 极性。 特点：时间极短，约10-12～10-13s；极化是 弹性的，无能量损耗；极化程度与电源 频率无关，随温度升高而略有增加。
第一章 电介质的极化、电导和损耗
相对介电常数εr
它是表征电介质在电场作用下极化程度 的物理量
εr的值由电介质的材料 决定，并且与温度、频 率等因素有关。
第一章 电介质的极化、电导和损耗
第一章 电介质的极化、电导和损耗
高电压技术课件ppt
总结词
高电压技术经历了多个阶段，从最初的直流输 电到现代的特高压交流输电，其技术水平和应用范围 不断得到提升和拓展。未来，随着新能源、智能电网 等领域的快速发展，高电压技术将继续向更高电压等 级、更远距离输电、更高效节能等方向发展。同时， 随着科技的不断进步，高电压技术还将与其他领域的 技术进行交叉融合，产生更多的创新应用。
应急预案制定
制定详细的高电压安全事故应急预案，明确应急组织、救援程序 和救援措施。
应急演练和培训
定期进行应急演练和培训，提高工作人员应对高电压安全事故的能 力和意识。
及时救援和处理
一旦发生高电压安全事故，应迅速启动应急预案，采取有效措施进 行救援和处理，以减少人员伤亡和财产损失。
06 实践案例分析
高电压设备的绝缘测试与维护
绝缘测试
为了确保高电压设备的安全运行，必 须定期进行绝缘测试。常见的绝缘测 试方法包括耐压测试、介质损耗测试 、局部放电测试等。
维护与检修
高电压设备的运行过程中，应定期进 行维护和检修，及时发现和处理设备 存在的隐患和缺陷，保证设备的正常 运行。
高电压的电磁场与电磁屏蔽
高电压技术在电力系统中的作用
总结词
高电压技术在电力系统中的作用
详细描述
高电压技术在电力系统中扮演着至关重要的角色。通过高压输电，可以大幅度提高输电效率，降低线损，减少能 源浪费。同时，高电压也是电力系统稳定运行的重要保障，能够有效地解决电力供需矛盾，保障电力系统的安全 稳定运行。
高电压技术的发展历程与趋势
某地区高电压输电线路的设计与优化
总结词
考虑地理环境、气象条件、线路长度等 因素，采用先进的输电技术，优化设计 高电压输电线路。
VS
详细描述
高电压技术(全套课件)
高电压技术
信息工程学院电气教研室
绪论
一．内容与范畴
高电压技术是电工学科的一个重要分支，它涉及到 数学、物理、化学、材料等基础学科，主要研究高电压 （强电场）下的各种电气物理问题。20世纪60年代以来， 高电压技术一直不断吸收其他学科尤其是新科技领域的 成果，促进自身发展；也促进了电力传输、大功率脉冲 技术、激光技术、核物理等科技领域的发展，显示出强 大的活力。
四.重点和难点
课程的重点包括： 汤逊理论和流注理论等气体放电的基本理论、电场
型式及其与击穿特性的关系、液体和固体电介质的 绝缘特性； 绝缘特性的测量方法、电气设备的高电压试验设备及 原理； 线路和绕组中的波过程、电力系统中的过电压及其防 护、绝缘配合。
课程的难点是：
汤逊、流注气体放电理论的理解； 电介质的极化、电导和损耗的物理概念及其工
当不存在外电场时，电子云的 中心与原子核重合，此时电矩为 零．当外加一电场，在电场力的 作用下发生电子位移极化．当外 电场消失时，原子核对电子云的 引力又使二者重合，感应电矩也 随之消失。
电场中的所有电介质内都存在 电子位移极化。
二、离子位移极化
在由离子结合成的电介质内，外电场的作用除促使
各个离子内部产生电子位移极化外还产生正、负离子相对位移而
二 .课程内容
第一篇 各类电介质在高电场下的特性 教学内容：气体放电的基本物理过程；气体介质的 气强度；液体和固体介质的电气特性。
第二篇 电气设备绝缘试验技术 教学内容：电气设备绝缘预防性试验；绝缘的高电压 试验。
第三篇 电力系统过电压与绝缘配合 教学内容：输电线路和绕组中的波过程；雷电放电与 防雷保护装置；电力系统的防雷保护；内部过电压； 电力系统绝缘配合。
信息工程学院电气教研室
绪论
一．内容与范畴
高电压技术是电工学科的一个重要分支，它涉及到 数学、物理、化学、材料等基础学科，主要研究高电压 （强电场）下的各种电气物理问题。20世纪60年代以来， 高电压技术一直不断吸收其他学科尤其是新科技领域的 成果，促进自身发展；也促进了电力传输、大功率脉冲 技术、激光技术、核物理等科技领域的发展，显示出强 大的活力。
四.重点和难点
课程的重点包括： 汤逊理论和流注理论等气体放电的基本理论、电场
型式及其与击穿特性的关系、液体和固体电介质的 绝缘特性； 绝缘特性的测量方法、电气设备的高电压试验设备及 原理； 线路和绕组中的波过程、电力系统中的过电压及其防 护、绝缘配合。
课程的难点是：
汤逊、流注气体放电理论的理解； 电介质的极化、电导和损耗的物理概念及其工
当不存在外电场时，电子云的 中心与原子核重合，此时电矩为 零．当外加一电场，在电场力的 作用下发生电子位移极化．当外 电场消失时，原子核对电子云的 引力又使二者重合，感应电矩也 随之消失。
电场中的所有电介质内都存在 电子位移极化。
二、离子位移极化
在由离子结合成的电介质内，外电场的作用除促使
各个离子内部产生电子位移极化外还产生正、负离子相对位移而
二 .课程内容
第一篇 各类电介质在高电场下的特性 教学内容：气体放电的基本物理过程；气体介质的 气强度；液体和固体介质的电气特性。
第二篇 电气设备绝缘试验技术 教学内容：电气设备绝缘预防性试验；绝缘的高电压 试验。
第三篇 电力系统过电压与绝缘配合 教学内容：输电线路和绕组中的波过程；雷电放电与 防雷保护装置；电力系统的防雷保护；内部过电压； 电力系统绝缘配合。
《高电压技术一》PPT课件
2、在电场的作用下，电介质中出现的电气现象： 弱电场——电场强度比击穿场强小得多 如：极化、电导、介质损耗等。 强电场——电场强度等于或大于放电起始场 强或击穿场强： 如：放电、闪络、击穿等。
强电场下的放电、闪络、击穿等电气现象是 我们本篇所要研究的主要内容。
3、几个基本概念
击穿：在电场的作用下，电介质由绝缘状态突变为 良导电状态的过程。 放电：特指气体绝缘的击穿过程。
电气设备中常用的气体介质 ： 空气、压缩的高电气强度气体（如SF6） 纯净的、中性状态的气体是不导电的，只有气体中出现
了带电粒子（电子、正离子、负离子）后，才可能导电， 并在电场作用下发展成各种形式的气体放电现象。
辉光放 火花放电（雷闪）
电
大气压力下。
气压较低， 电源功率较小时， 电源功率很小时， 间隙间歇性击穿， 放电充满整个间隙。 放电通道细而明亮。
称为气体的电气强度，通常称之为平均击穿场强。
击穿场强是表征气体间隙绝缘性能的重要参数。
1、电介质的分类
按物质形态分：
➢气体电介质 ➢液体电介质 ➢固体电介质 其中气体最常见。气体介质同其它介质相比，具有在 击穿后完全的绝缘自恢复特性，故应用十分广泛。
按在电气设备中所处位置分：
外绝缘： 一般由气体介质（空气）和固体介质（绝缘子 ）联合构成。 内绝缘： 一般由固体介质和液体介质联合构成。
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第一节 带电粒子的产生和消失
(2)电离的四种形式
• 电子要脱离原子核的束缚成为自由电子,则必须给予其能量。能量来源的不同 带电粒子产生的方式就不同。
• 因此，根据电子获得能量方式的不同，带电粒子产生的方式可分为以下几种 。
第一节 带电粒子的产生和消失
高电压技术(全套课件)PPT课件
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6
第一篇 高电压绝缘及实验
第一章 第二章 第三章 第四章
电介质的极化、电导和损耗 气体放电的物理过程 气隙的电气强度 固体液体和组合绝缘的电气强度
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7
第一章 电介质的极化、电导和损耗
第一节 电介质的极化 第二节 电介质的介电常数 第三节 电介质的电导 第四节 电介质中的能量损耗
1.电气设备的绝缘：
①绝缘试验（固、液、气体） ——在电场作用下的电气物
理性能和击穿的理论、规律。 ②高压试验——判断、监视绝
缘质量的主要试验方法。
2.电力系统的过电压：
③过电压及其防护——过电压
的成因与限制措施。
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3
三．中国电力系统电压等级的划分0KV， 包括：10KV，35KV，110KV，220KV
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10
§1.1 电介质的极化
定义：电介质在电场作用下产生的束缚电荷的弹 性位移和偶极子的转向位移现象，称为电 介质的极化。
效果：消弱外电场，使电介质的等值电容增大。 物理量：介电常数 类型：电子位移极化； 离子位移极化；
转向极化； 空间电荷极化。
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11
一、 电子位移极化
E
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8
§1. 电介质的极化、电导和损耗
电介质有气体、固体、液体三种形态，电
介质在电气设备中是作为绝缘材料使用的。一切电介质
在电场的作用下都会出现极化、电导和损耗等电气物理
现象。
电介质的电气特性分别用以下几个参数来
表示：即介电常数εr，电导率γ（或其倒数——电阻率
ρ），介质损耗角正切tgδ，击穿场强 E，它们分别反
映了电介质的极化、电导、损耗、抗电性能。
高电压技术第一章课件.ppt
• 这些电离强度和发 展速度远大于初始
电子崩的二次电子
崩不断汇入初崩通
道的过程称为流注。
流注条件
• 流注的特点是电离强度很大和传播速度很快， 出现流注后，放电便获得独立继续发展的能 力，而不再依赖外界电离因子的作用，可见 这时出现流注的条件也就是自持放电的条件。
• 流注时初崩头部的空间电荷必须达到某一个临界 值。对均匀电场来说，自持放电条件为：
n
n0
e
dx
0
n n0ed
• 途中新增加的电子数或正离子数应为：
n na n0 n0 (ed 1)
• 将等号两侧乘以电子的电荷qe ，即得 电流关系式：：
I I0ed I0 n0qe
一旦除去外界电离因子?
(三)自持放电与非自持放电
在I-U曲线的BC段 一旦去除外电离因素，
气隙中电流将消失。 外施电压小于U0时 的放电是 非自持放 电。
• 复合可能发生在电子和正离子之间，称 为电子复合，其结果是产生一个中性分 子；
• 复合也可能发生在正离子和负离子之间， 称为离子复合，其结果是产生两个中性 分子。
气体放电的基本理论
• 汤逊理论 • 流注理论 • 巴申定律
一 汤逊气体放电理论
1. 电子崩
• 电子崩的形成过程 • 碰撞电离和电子崩引起的电流 • 碰撞电离系数
一、带电粒子在气体中的运动
（一）自由行程长度
气体中存在电场时， 粒子进行 热运动和 沿电场定向运动
• 各种粒子在气体中运动时 不断地互相碰撞，任一粒 子在1cm的行程中所遭遇 的碰撞次数与气体分子的 半径和密度有关。
• 单位行程中的碰撞次数Z 的倒数λ
–即为该粒子的平均自由行 程长度。
二、带电粒子的产生
电子崩的二次电子
崩不断汇入初崩通
道的过程称为流注。
流注条件
• 流注的特点是电离强度很大和传播速度很快， 出现流注后，放电便获得独立继续发展的能 力，而不再依赖外界电离因子的作用，可见 这时出现流注的条件也就是自持放电的条件。
• 流注时初崩头部的空间电荷必须达到某一个临界 值。对均匀电场来说，自持放电条件为：
n
n0
e
dx
0
n n0ed
• 途中新增加的电子数或正离子数应为：
n na n0 n0 (ed 1)
• 将等号两侧乘以电子的电荷qe ，即得 电流关系式：：
I I0ed I0 n0qe
一旦除去外界电离因子?
(三)自持放电与非自持放电
在I-U曲线的BC段 一旦去除外电离因素，
气隙中电流将消失。 外施电压小于U0时 的放电是 非自持放 电。
• 复合可能发生在电子和正离子之间，称 为电子复合，其结果是产生一个中性分 子；
• 复合也可能发生在正离子和负离子之间， 称为离子复合，其结果是产生两个中性 分子。
气体放电的基本理论
• 汤逊理论 • 流注理论 • 巴申定律
一 汤逊气体放电理论
1. 电子崩
• 电子崩的形成过程 • 碰撞电离和电子崩引起的电流 • 碰撞电离系数
一、带电粒子在气体中的运动
（一）自由行程长度
气体中存在电场时， 粒子进行 热运动和 沿电场定向运动
• 各种粒子在气体中运动时 不断地互相碰撞，任一粒 子在1cm的行程中所遭遇 的碰撞次数与气体分子的 半径和密度有关。
• 单位行程中的碰撞次数Z 的倒数λ
–即为该粒子的平均自由行 程长度。
二、带电粒子的产生
《高电第1章》课件
电压。
间接测量法
通过测量与高电压相关的其他 物理量，如电流、电容、电感 等，再换算出电压值。
分压器法
使用电阻分压器将高电压降低 到可测量的范围，再通过测量 电阻上的电压来推算出高电压 。
光学测量法
利用光学原理，如光电效应、 光纤传输等，实现高电压的非
接触测量。
高电压的试验设备与技术
高电压发生器
用于产生高电压的设备，根据不同需求选择 合适的类型和规格。
高电压传输的安全措施
为了确保高电压传输的安全，需要采取一系列安全措施，如保持安全距离、加强绝缘、安 装避雷设施等。这些措施可以有效降低高电压对周围环境和人员的影响。
高电压的绝缘材料与绝缘技术
高电压的绝缘材料
高电压的绝缘材料需要具备较高的电气强度和耐老化性能等特点。常用的绝缘材 料包括陶瓷、橡胶、塑料等。这些材料在高电压环境下能够保持较好的绝缘性能 ，是高电压设备中必不可少的组成部分。
04
高电压技术涉及高电压的产生 、传输、控制和应用，具有高 能、高压、强电场等特点。
高电压的应用领域
应用领域 高电压技术在电力、能源、交通、国 防等领域有广泛应用，如高压输电、
雷电防护、脉冲功率等。
应用实例
1. 高压输电：通过高压输电线路将电 能从发电厂传输到负荷中心，减少能 量损失。
2. 雷电防护：利用高电压技术产生雷 电模拟信号，对电子设备进行测试和 保护。
指通过改变电场中的电荷分布来产生高电压，而电磁感应则是通过改变
磁场中的电流分布来产生高电压。
02
高电压产生装置
高电压产生装置通常包括静电发生器和变压器等设备。静电发生器通过
电荷分离原理产生高电压，而变压器则通过改变磁场中的电流分布来产
间接测量法
通过测量与高电压相关的其他 物理量，如电流、电容、电感 等，再换算出电压值。
分压器法
使用电阻分压器将高电压降低 到可测量的范围，再通过测量 电阻上的电压来推算出高电压 。
光学测量法
利用光学原理，如光电效应、 光纤传输等，实现高电压的非
接触测量。
高电压的试验设备与技术
高电压发生器
用于产生高电压的设备，根据不同需求选择 合适的类型和规格。
高电压传输的安全措施
为了确保高电压传输的安全，需要采取一系列安全措施，如保持安全距离、加强绝缘、安 装避雷设施等。这些措施可以有效降低高电压对周围环境和人员的影响。
高电压的绝缘材料与绝缘技术
高电压的绝缘材料
高电压的绝缘材料需要具备较高的电气强度和耐老化性能等特点。常用的绝缘材 料包括陶瓷、橡胶、塑料等。这些材料在高电压环境下能够保持较好的绝缘性能 ，是高电压设备中必不可少的组成部分。
04
高电压技术涉及高电压的产生 、传输、控制和应用，具有高 能、高压、强电场等特点。
高电压的应用领域
应用领域 高电压技术在电力、能源、交通、国 防等领域有广泛应用，如高压输电、
雷电防护、脉冲功率等。
应用实例
1. 高压输电：通过高压输电线路将电 能从发电厂传输到负荷中心，减少能 量损失。
2. 雷电防护：利用高电压技术产生雷 电模拟信号，对电子设备进行测试和 保护。
指通过改变电场中的电荷分布来产生高电压，而电磁感应则是通过改变
磁场中的电流分布来产生高电压。
02
高电压产生装置
高电压产生装置通常包括静电发生器和变压器等设备。静电发生器通过
电荷分离原理产生高电压，而变压器则通过改变磁场中的电流分布来产
高电压技术(全套课件)
◆电子崩的形成（BC段电流剧增原因）
图1-5 均匀电场中的电子崩计算
电子碰撞电离系数α：代表一个电子沿电场方 向运动1cm的行程中所完成的碰撞电离次数 平均值。
dn ndx
dn dx
n
x
n n0e0 dx
n n0e x
n n0ed
n n n0 n0 (ed 1)
◆影响碰撞电离的因素
● 除了电力工业、电工制造业外，高电压技术 目前还广泛应用于大功率脉冲技术、激光 技术、核物理、等离子体物理、生态与环 境保护、生物学、医学、高压静电工业应 用等领域。
第一篇 电介质的电气强度
第一章 气体放电的基本物理过程
第一节 带电粒子的产生和消失 第二节电子崩 第三节 自持放电条件 第四节 起始电压与气压的关系 第五节 气体放电的流注理论 第六节 不均匀电场中的放电过程 第七节 放电时间和冲击电压下的气隙击穿 第八节 沿面放电和污闪事故
《高电压技术》
绪论
● 高电压技术主要研讨高电压(强电场)下的各种电气物理问题。 ● 高电压技术的发展始终与大功率远距离输电的需求密切相关。 ● 对于电力类专业的学生来说，学习本课程的主要目的是学会正确处理电力系统中过电压与绝 缘这一对矛盾。 ● 为了说明电力系统与高电压技术的密切关系， 以高压架空输电线路的设计为例，在图 0-1中 列出了种种与高电压技术直接相关的工程问题。
在大气压和常温下,电子在空气中的平均自由行程长度的数 量级为10-5cm 。
◆ 带电粒子的运动
● 带电粒子的迁移率：该粒子在单位场强（1V/m) 下沿电场方向的漂移速度。
k v E
电子的迁移率远大于离子的迁移率
● 扩散：在热运动的过程中，粒子会从浓度较大的 区域向浓度较小的区域运动，从而使其浓度分布均 匀化的物理过程。
高电压技术讲义
高电压技术发展趋势
智能化 智能电网和数字化转型
数据分析 大数据应用和分析
可再生能源 与可再生能源的集成
环保节能 环保与节能技术创新
高电压技术未来展望
随着电力系统的不断发展和社会需求的增加，高电压技术将继续担当重要 角色。未来的高压电网将更加智能化和可靠，支持更多可再生能源的接入， 同时也会注重环保和节能。
THANKS
感谢观看
高电压技术的重要性
能源传输和转换 发挥重要作用
推动科技进步 重要推动作用
提高电力系统效率 关键意义
提高系统稳定性 不可或缺
高电压技术的应用领域
电力输配电系统
01 主要应用领域
电力电子设备
02 广泛应用范围
高压设备
03 技术要求高
高电压技术的基本原理
电场概念
电场强度 电势差 电场线
配电系统结构
开关设备 变压器 电容器
定期维护和保养措施
定期巡检线路 清理杆塔及绝缘子
高电压输电线路技术的未来趋势
智能电网中的应用前景
01 高压输电线路智能化发展方向
城市化发展中的挑战与机遇
02 如何在城市中布设高压输电线路
可再生能源接入的创新方向
03 高压输电线路在可再生能源传输中的角色
总结
高电压输电线路技术的发展不仅涉及传统设备的优化，还需要结合新技术 的应用，以适应未来能源发展的需求。监测与维护工作的重要性不容忽视， 只有及时发现并处理问题，才能保障高压输电线路的稳定运行。
新能源领域应用前景
01 太阳能、风能、核能
智能电网发展机遇
02 智能化、信息化、互联互通
电气设备创新方向
03 节能环保、智能化设计、高效耐用
1-1高电压技术-PPT课件
光子来源
（3）碰撞电离(collision ionization )
1 2 （ mv ）与质点电荷量(e)、电场强度（ E ）以 2 及碰撞前的行程( x )有关．即
电子或离子在电场作用下加速所获得的动能
1 2 mv eEx 2
(1-3)
高速运动的质点与中性的原子或分子碰 撞时，如原子或分子获得的能量等于或大于 其电离能，则会发生电离。 因此，电离条件为
返回
1.1.2 带电质点的消失
带电质点的消失可能有以下几种情况：
带电质点受电场力的作用流入电极
；
带电质点因扩散而逸出气体放电空间； 带电质点的复合。
带电质点的复合(recombination)
复合：当气体中带异号电荷的粒子相遇时，有可 能发生电荷的传递与中和，这种现象称为复合。 复合可能发生在电子和正离子之间，称为电子 复合，其结果是产生一个中性分子； 复合也可能发生在正离子和负离子之间，称为 离子复合，其结果是产生两个中性分子。
不同金属的逸出功不同，如表1-2所示：
电子从电极表面逸出所需的能量可通过下述途
径获得 ：
（1）正离子撞击阴极 （2）光电子发射 （3）强场发射 （4）热电子发射
3、气体中负离子的形成
附着：电子与气体分子碰撞时，不但有可
能引起碰撞电离而产生出正离子和新电子，也
可能发生电子附着过程而形成负离子。 负离子的形成并未使气体中带电粒子的数 目改变，但却能使自由电子数减少，因而对气 体放电的发展起抑制作用。
为此引入系数。 阴极表面电离，统称为 过程。
设外界光电离因素在阴极表面产生了一个自由电
子，此电子到达阳极表面时由于 过程，电子总数
增至 e d 个。因在对 系数进行讨论时已假设每次电
1.高电压技术前言及第一章讲稿
六. 提高气体间隙绝缘强度的方法
有两个途径: 一个是改善电场分布,使之尽量均匀; 另一个是削弱气体间隙中的游离因素.
1.
改善电场分布的措施 改变电极形状
(1).
(2).利用空间电荷对电场的畸变作用
(3).极不均匀电场中采用屏障
当屏障与棒极之间的距离约等于间隙的距离的
15%-----20%时，间隙的击穿电压提高得最多， 可达到无屏障时的2---3倍
(4).自持放电条件
a.电子的空间碰撞系数α 一个电子在电场作用下在单位行程里所发生的碰 撞游离数
b.正离子的表面游离系数γ
一个正离子到达阴极,撞击阴极表面产生游离的电 子数
自持放电条件可表达为:
(e 1) 1
综上所述，将电子磞和阴 极上的r过程作为气体自 持放电的决定因素是汤逊 理论的基础。
b.在间隙深处，正空间电荷产生的附加电场与原电 场方向相反，使放电的发展比较困难，因而击穿电 压较高。
结论： 在相同间隙下
正捧-----负板
电晕起始电压 间隙击穿电压 高
负捧-----正板
低
低
高
第四节 液体的绝缘性能
四.液体电介质的击穿特性
1.“小桥”理论(即 :“气泡”击穿理论) 变压器油的击穿主要原因,在于杂质的影响, 而杂质是水分、受潮的纤维和被游离了的 气泡等构成，它们在电场的作用下，在电 极间逐渐排列成为小桥，从而导致击穿。
真空断路器
真空电容器
(3).采用高强度气体 SF6气体属强电负性气体,容易吸附电子成为 负离子,从而削弱了游离过程.提高压力后可 相当于一般液体或固体绝缘的绝缘强度. 它是一种无色、无味、无臭、无毒、不燃的 不活泼气体，化学性能非常稳定，无腐蚀作 用。它具有优良的灭弧性能，其灭弧能力是 空气的100倍，故极适用于高压断路器中。
《高电压技术绪论》课件
高电压技术面临的挑战
高电压传输的物理限制
环境影响
随着电压等级的提高，传输过程中的电场 强度和电流密度受到物理极限的限制，如 绝缘材料的性能、设备的尺寸和重量等。
高电压传输过程中产生的电场和磁场对周 围环境和生态的影响，如电磁辐射、对通 信线路的干扰等。
安全问题
经济成本
高电压设备在运行和维护过程中存在一定 的安全风险，如设备故障、操作失误等， 可能导致人员伤亡和财产损失。
绝缘电阻和介电常数的测量
绝缘电阻的测量
01
绝缘电阻是衡量电气设备绝缘性能的重要参数，通过测量绝缘
电阻可以评估设备的绝缘状况。
介电常数的测量
02
介电常数是表征电介质材料性能的参数，通过测量介电常数可
以了解材料的电学性能。
测量方法
03
采用专门的绝缘电阻测试仪和介电常数测量仪进行测量，测试
结果需根据相关标准进行评估。
高电压技术的发展历程与趋势
总结词
高电压技术的发展历程与趋势
详细描述
高电压技术的发展历程可以追溯到19世纪末期，当时 人们开始探索和研究高压电现象和应用。随着科技的不 断进步和电力工业的快速发展，高电压技术在多个领域 得到了广泛应用。未来，随着新能源、智能电网等领域 的快速发展，高电压技术将面临更多的机遇和挑战。发 展趋势包括高压直流输电技术的进一步成熟和应用，气 体放电和等离子体技术的深入研究，以及高电压技术在 新能源和智能电网等领域的应用拓展等。
电介质中的电流和电压测量
电流测量
电流测量是高电压技术中重要的实验环节，常用的测量方法 有直接测量和间接测量。直接测量是将电流表串联在电路中 ，间接测量则是通过测量电压和电阻来计算电流。
电压测量
高电压技术讲稿课件
PART 02
高电压产生与传输
高电压产生原理
高电压产生
高电压产生通常依赖静电感应原 理，通过电场中积累大量电荷， 产生较高电位差，从而形成高电
压。
高电压产生设备
高电压产生设备通常包括静电发生 器、高压电源等，些设备能够产生 高达数万伏甚至更高电压。
高电压产生方式
高电压产生方式多种，如电容器放 电、感应起电、摩擦起电等，同产 生方式适同应场景。
研究雷电形成机制、雷电防护技术、接技 术等，保障电力系统安全运行。
高电压技术未发展趋势
更高电压等级
随着电力需求增长，未高电 压技术将向更高电压等级发 展，如1000kV级交流 ±800kV级直流输电等。
智能化与自动化
高电压技术未将更加注重智 能化自动化应如智能传感器 、智能监测与诊断、自动化 控制等技术。
2023-2026
ONE
KEEP VIEW
高电压技术讲稿课件
REPORTING
CATALOGUE
目 录
• 高电压技术概述 • 高电压产生与传输 • 高电压设备与系统 • 高电压技术工程应 • 高电压技术挑战与解决方案 • 高电压技术前沿研究与展望
PART 01
高电压技术概述
高电压技术定与特点
总结词
PART 05
高电压技术挑战与解决方 案
高电压设备安全性挑战与解决方案
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
安全性挑战
高电压设备可能引发电击、火 灾等安全事故，员设备造成威
胁。
安全防护措施
设置安全防护装置，如防护罩 、隔离栏等，防止员接近高电 压设备。
绝缘设计
采高质量绝缘材料先进绝缘结 构设计，提高设备安全性能。
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如右图所示
25
试验图形分析：
• 首先，大气中少量的正负离子存在；
• 其次，在极间加上电压后，带电离子 oa段:
分别向两极移动，形成电流；
随着电压升高，到达阳极 的带电质点数量和速度也随之 增大。
均匀电场中气体的伏安特性
ab段：
电流不再随电压的增大而 增大因为这时由外界电离因素 在极间产生的带电离子已全部 参加导电，所以电流趋于饱和 。电流密度是极小的，一般只 有10-19 A/cm2，间隙仍处于良 好的绝缘状态。
12
输电线路以气体作为绝缘材料
架空输电线 相与相之间 线路与铁塔之间
13
变压器相间绝缘以气体作为绝缘材料
变压器引出 线之间
14
液体与固体绝缘材料中的气体
15
一.气体电介质的放电特性
2.带电质点的产生
(1) 激发（激励）
原子在外界因素（电场、高温等）作用下,其电子 跃迁到能量较高的状态，但这一过程只有10-8S，非 常短暂。后回到正常状态并发射光子。
叫自持放电。电子雪崩。
27
试验图形分析：
电子在电场作用下从阴 极奔向阳极，并与中性分子 碰撞产生电离，由此产生的 新电子也加入其中，使电子 的数目迅速增加，这种迅猛 发展的碰撞电离过程被称为 电子雪崩。
均匀电场中气体的伏安特性
28
相关的概念
(1).电子崩 在电场作用下电子从阴极向阳极推进而形成的一群电子。
18
一.气体电介质的放电特性
2.带电质点的产生
（a）碰撞游离
当带电质点具有的动能积累到一定数值后，在与气 体原子（或分子）发生碰撞时，可以使后者产生游离 ，这种由碰撞而引起的游离称为碰撞游离
引起碰撞游离的条件：
1 2
m2
Wi
W i ：气体原子（或分子）的游离能
19
一.气体电介质的放电特性
2.带电质点的产生
21
一.气体电介质的放电特性
2.带电质点的产生 （d）金属表面游离 电子从金属电极表面逸出来的过程称为表面游离
22
一.气体电介质的放电特性
2.带电质点的消失
(1)去游离
a.扩散 带电质点从高浓度区域向低浓度区域运动.
b.复合 正离子与负离子相遇而互相中和还原成中性 原子
c.附着效应 电子与原子碰撞时,电子附着原子形成负 离子
6
21世纪电力发展特点:
发展智能电网（Smart Grid）
就是电网的智能化，它是建立在集成的、高速双 向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术 、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决 策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、 经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要 特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供 满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发 电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效 运行。
7
电气设备的一般特性
1. 设备可靠性随电压升高而下降 2. 设备的体积随电压升高而增大
8
电气设备的一般特性
设备
可靠性
体积
电压 9
高电压技术 张一尘 第一章
气体的绝缘特性
10
概述
➢ 气体 如绝缘气体：空气 1 用于高压电气设备绝缘的介质 ➢ 液体 如油，变压器等
➢ 固体 如绝缘子等
2 绝缘的击穿： 作用在绝缘材料上的电场强度超过某一临界值 而使其失去绝缘性能的现象。
3 气体介质的两大优点
❖ 不存在老化问题；
❖ 击穿后具有完全的绝缘自恢复特 性。
11
一.气体电介质的放电特性
1.空气在强电场下放电特性 气体在正常状态下是良好的绝缘体，在一个立方厘
米体积内仅含几千个带电粒子,但在高电压下,气体从少量 电荷会突然产生大量的电荷,从而失去绝缘能力而发生放 电现象.
一旦电压解除后,气体电介质能自动恢复绝缘状态
23
气体中带电粒子的产生与消失
中性的气体
能量 电离的方式 ➢ 激发
电离 去电离过程 ➢ 带电粒子的扩散
➢ 游离
碰撞电离 光电离
➢ 带电粒子的复合
热电离
➢ 附着效应
表面电离
24
第二节 均匀电场中气体间隙的放电特性电子崩与流注
1.汤逊放电理论（又名电子崩理论）. 适用条件:
均匀电场,低气压,短间隙 实验装置：
正常 原子
电场 高温等
激发 原子
+
正常 原子
光子
16
一.气体电介质的放电特性
2.带电质点的产生
(2) 游离 原子在外界因素作用下,使其一个或几个电子脱
离原子核的束博而形成自由电子和正离子。
中性 原子
外界能量
+
正离子 电子
17
一.气体电介质的放电特性
2.带电质点的产生
游离的方式 a.碰撞游离（电子起主要作用） b.光游离 c.热游离 d.金属表面游离
26
试验图形分析：
bc段：
电流又再随电压的增大而增 大，到达b点后，电流又重新随电 压升高而增大。间隙中出现新的 电离因素，这就是电子的碰撞电 离。
c点:电流急剧突增
均匀电场中气体的伏安特性
随着电压的升高，电流越来
越大。最后达到c点时，电流更急
剧增加到必须依靠外电路的电阻
来限制的地步。放电的这一阶段
1.高电压技术前言及第一章讲 稿(1)
高电压技术
High Voltage Technology
Teacher: 钟云
Cell Phone: 13617917378
office: 信工楼c206
Office hour:每周四上午9-12点
张一尘主编
2
前言 profile
Question time Q1.为什么巨大的电能需要通过高电压输送? Q2.高电压技术学习内容和要求
(2).非自持放电 去掉外界游离因素的作用后,放电随即停止。
(3).自持放电 不需要外界游离因素存在,放电也能维持下去。
29
电子雪崩的示意图
-
3
前言 profile
高电压技术作为工程技术中的一门学科的原因：
是因为 大功率、远距离输电
的发展而产生的
4
前言 profile
20世纪电力发展特点:
大机组 大电网 高电压
数据统计：美国 中国 Nhomakorabea俄国单机(千瓦) 120万 90万
90万
电压(千伏) 800 500
765
5
21世纪电力发展特点:
更加可靠 更加开放 更加有效 更加灵活
（b）光游离
由光辐射引起气体原子（或分子）的游离称为光游 离
产生光游离的条件： h Wi
从公式中可得出，：能量取决于光的波长
h:普朗克常数 ν:光的频率
20
一.气体电介质的放电特性
2.带电质点的产生 （c）热游离
气体在热状态下引起的游离过程称为热游离
产生热游离的条件：
3 2
KT
Wi
K:波茨曼常数
T:绝对温度
25
试验图形分析：
• 首先，大气中少量的正负离子存在；
• 其次，在极间加上电压后，带电离子 oa段:
分别向两极移动，形成电流；
随着电压升高，到达阳极 的带电质点数量和速度也随之 增大。
均匀电场中气体的伏安特性
ab段：
电流不再随电压的增大而 增大因为这时由外界电离因素 在极间产生的带电离子已全部 参加导电，所以电流趋于饱和 。电流密度是极小的，一般只 有10-19 A/cm2，间隙仍处于良 好的绝缘状态。
12
输电线路以气体作为绝缘材料
架空输电线 相与相之间 线路与铁塔之间
13
变压器相间绝缘以气体作为绝缘材料
变压器引出 线之间
14
液体与固体绝缘材料中的气体
15
一.气体电介质的放电特性
2.带电质点的产生
(1) 激发（激励）
原子在外界因素（电场、高温等）作用下,其电子 跃迁到能量较高的状态，但这一过程只有10-8S，非 常短暂。后回到正常状态并发射光子。
叫自持放电。电子雪崩。
27
试验图形分析：
电子在电场作用下从阴 极奔向阳极，并与中性分子 碰撞产生电离，由此产生的 新电子也加入其中，使电子 的数目迅速增加，这种迅猛 发展的碰撞电离过程被称为 电子雪崩。
均匀电场中气体的伏安特性
28
相关的概念
(1).电子崩 在电场作用下电子从阴极向阳极推进而形成的一群电子。
18
一.气体电介质的放电特性
2.带电质点的产生
（a）碰撞游离
当带电质点具有的动能积累到一定数值后，在与气 体原子（或分子）发生碰撞时，可以使后者产生游离 ，这种由碰撞而引起的游离称为碰撞游离
引起碰撞游离的条件：
1 2
m2
Wi
W i ：气体原子（或分子）的游离能
19
一.气体电介质的放电特性
2.带电质点的产生
21
一.气体电介质的放电特性
2.带电质点的产生 （d）金属表面游离 电子从金属电极表面逸出来的过程称为表面游离
22
一.气体电介质的放电特性
2.带电质点的消失
(1)去游离
a.扩散 带电质点从高浓度区域向低浓度区域运动.
b.复合 正离子与负离子相遇而互相中和还原成中性 原子
c.附着效应 电子与原子碰撞时,电子附着原子形成负 离子
6
21世纪电力发展特点:
发展智能电网（Smart Grid）
就是电网的智能化，它是建立在集成的、高速双 向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术 、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决 策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、 经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要 特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供 满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发 电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效 运行。
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电气设备的一般特性
1. 设备可靠性随电压升高而下降 2. 设备的体积随电压升高而增大
8
电气设备的一般特性
设备
可靠性
体积
电压 9
高电压技术 张一尘 第一章
气体的绝缘特性
10
概述
➢ 气体 如绝缘气体：空气 1 用于高压电气设备绝缘的介质 ➢ 液体 如油，变压器等
➢ 固体 如绝缘子等
2 绝缘的击穿： 作用在绝缘材料上的电场强度超过某一临界值 而使其失去绝缘性能的现象。
3 气体介质的两大优点
❖ 不存在老化问题；
❖ 击穿后具有完全的绝缘自恢复特 性。
11
一.气体电介质的放电特性
1.空气在强电场下放电特性 气体在正常状态下是良好的绝缘体，在一个立方厘
米体积内仅含几千个带电粒子,但在高电压下,气体从少量 电荷会突然产生大量的电荷,从而失去绝缘能力而发生放 电现象.
一旦电压解除后,气体电介质能自动恢复绝缘状态
23
气体中带电粒子的产生与消失
中性的气体
能量 电离的方式 ➢ 激发
电离 去电离过程 ➢ 带电粒子的扩散
➢ 游离
碰撞电离 光电离
➢ 带电粒子的复合
热电离
➢ 附着效应
表面电离
24
第二节 均匀电场中气体间隙的放电特性电子崩与流注
1.汤逊放电理论（又名电子崩理论）. 适用条件:
均匀电场,低气压,短间隙 实验装置：
正常 原子
电场 高温等
激发 原子
+
正常 原子
光子
16
一.气体电介质的放电特性
2.带电质点的产生
(2) 游离 原子在外界因素作用下,使其一个或几个电子脱
离原子核的束博而形成自由电子和正离子。
中性 原子
外界能量
+
正离子 电子
17
一.气体电介质的放电特性
2.带电质点的产生
游离的方式 a.碰撞游离（电子起主要作用） b.光游离 c.热游离 d.金属表面游离
26
试验图形分析：
bc段：
电流又再随电压的增大而增 大，到达b点后，电流又重新随电 压升高而增大。间隙中出现新的 电离因素，这就是电子的碰撞电 离。
c点:电流急剧突增
均匀电场中气体的伏安特性
随着电压的升高，电流越来
越大。最后达到c点时，电流更急
剧增加到必须依靠外电路的电阻
来限制的地步。放电的这一阶段
1.高电压技术前言及第一章讲 稿(1)
高电压技术
High Voltage Technology
Teacher: 钟云
Cell Phone: 13617917378
office: 信工楼c206
Office hour:每周四上午9-12点
张一尘主编
2
前言 profile
Question time Q1.为什么巨大的电能需要通过高电压输送? Q2.高电压技术学习内容和要求
(2).非自持放电 去掉外界游离因素的作用后,放电随即停止。
(3).自持放电 不需要外界游离因素存在,放电也能维持下去。
29
电子雪崩的示意图
-
3
前言 profile
高电压技术作为工程技术中的一门学科的原因：
是因为 大功率、远距离输电
的发展而产生的
4
前言 profile
20世纪电力发展特点:
大机组 大电网 高电压
数据统计：美国 中国 Nhomakorabea俄国单机(千瓦) 120万 90万
90万
电压(千伏) 800 500
765
5
21世纪电力发展特点:
更加可靠 更加开放 更加有效 更加灵活
（b）光游离
由光辐射引起气体原子（或分子）的游离称为光游 离
产生光游离的条件： h Wi
从公式中可得出，：能量取决于光的波长
h:普朗克常数 ν:光的频率
20
一.气体电介质的放电特性
2.带电质点的产生 （c）热游离
气体在热状态下引起的游离过程称为热游离
产生热游离的条件：
3 2
KT
Wi
K:波茨曼常数
T:绝对温度