高电压工程
《高电压工程》习题答案完整版
《高电压工程》习题答案第一章1. 解释绝缘电阻、吸收比、泄漏电流、tan δ的基本概念。
为什么可以用这些参数表征绝缘介质的特性?绝缘电阻：电介质的电阻率很大，只有很小的泄漏电流（一般以μA 计）流过电介质，对应的电阻很大，称为绝缘电阻。
绝缘电阻是电气设备和电气线路最基本的绝缘指标。
绝缘电阻值的大小常能灵敏的反映绝缘情况，能有效地发现设备局部或整体受潮和脏污，以及绝缘击穿和严重过热老化等缺陷。
吸收比：吸收比K 定义为加上直流电压后60s 与15s 时的绝缘电阻值之比。
即ss R R K 1560=。
若绝缘良好，比值相差较大；若绝缘裂化、受潮或有缺陷，比值接近于1，因此绝缘实验中可以根据吸收比K 的大小来判断绝缘性能的好坏。
泄漏电流：流过电介质绝缘电阻的纯阻性电流，不随时间变化，称为泄漏电流。
泄漏电流实际上就是电气线路或设备在没有故障和施加电压的作用下，流经绝缘部分的电流，因此，它是衡量电器绝缘性好坏的重要标志之一。
tan δ ：介质损耗因数是在交流电压作用下，电介质中电流的有功分量与无功分量的比值。
即CR I I =δtan 。
tan δ是反映绝缘介质损耗大小的特征参数。
2. 为什么一些电容量较大的设备如电容器、电力电缆等经过直流高压实验后，要用接地棒将其两极间短路放电长达5-10min?因为容型设备的储存电荷较多，放电实质是一个RC电路，等效的公式为U（1-e T），其中时间常数T=R*C ，电容越大，放电的时间越长。
为了操作安全以及不影响下一次试验结果，因此要求电容要充分放电至安全程度，时间长达5-10min。
3. 试比较气体、液体、固体电介质的击穿场强大小及绝缘恢复特性。
固体电介质击穿场强最大，液体电介质次之，气体电介质最小；气体电介质和液体电介质属于自恢复绝缘，固体电介质属于非自恢复绝缘。
4. 何谓电介质的吸收现象?用电介质极化、电导过程的等值电路说明出现此现象的原因。
为什么可以说绝缘电阻是电介质上所加直流电压与流过电介质的稳定体积泄漏电流之比?（1）一固体电介质加上直流电压U，如图1-1a所示观察开关S1合上之后流过介质电流i的变化情况。
高电压工程与绝缘
高电压工程与绝缘在现代社会中，高电压工程与绝缘技术是电力系统运行中至关重要的一部分。
高电压工程涉及到电力输电、变电和配电等方面，而绝缘技术则是保证电力系统安全可靠运行的关键。
本文将探讨高电压工程与绝缘的相关知识，从理论到实践，逐步深入。
一、高电压工程的意义高电压工程主要涉及电力输送和分配过程中的电压变换和电压升高。
电力系统的信号需要在长距离间传送，因此必须将电压升高以减小输送的电流损耗。
此外，高电压能够提高电流的输送能力，使得电力系统能够满足不同功率需求。
因此，高电压工程对于电力系统的稳定运行和经济效益具有重要作用。
二、绝缘技术的意义绝缘技术是保证高电压系统安全运行的关键环节。
在高电压工程中，电力设备可能会面临高压、高频、高温等极端工作环境，需要具备良好的绝缘性能，以防止漏电、击穿和火灾等事故的发生。
绝缘技术的应用不仅能够提高电力设备的可靠性和安全性，还能降低电力系统维护和运行成本。
三、高电压工程中的绝缘材料在高电压工程中，绝缘材料的选择和使用非常重要。
常见的绝缘材料包括瓷瓶、橡胶、塑料、纸张等。
这些材料具备较高的绝缘性能，能够有效地隔离电流和电场。
此外，高压绝缘材料还需要满足耐高温、抗湿度和耐久性等要求，以适应复杂的工作环境。
近年来，随着科学技术的进步，新型绝缘材料的研发与应用成为研究的热点之一。
四、高电压与绝缘技术的应用领域高电压工程与绝缘技术的应用领域非常广泛。
它们不仅广泛应用于电力系统和电力设备，还应用于电子、通信、航天、医疗等领域。
例如，在电力输电中，高压输电线路能够实现远距离输电；在电子设备中，高压电源可用于驱动高压电子器件。
此外，高电压工程与绝缘技术还应用于电力负荷分析、故障诊断、设备监测等方面，为电力系统的运维和管理提供技术支持。
五、高电压工程与绝缘技术的发展趋势随着能源需求的不断增长和电力系统的不断扩大，高电压工程与绝缘技术面临着新的挑战和机遇。
未来的发展趋势主要包括以下几个方面：首先，高电压工程将呈现向超高电压领域发展的趋势，以提高能源远距离输送的能力；其次，绝缘技术将注重环境友好型材料的应用，以减少对环境的污染；最后，高电压与绝缘技术将与智能电网、可再生能源等领域相结合，以推动电力系统的智能化和可持续发展。
高电压工程施工教材pdf
高电压工程施工教材pdf 第一章高电压工程概述1.1 高电压工程的定义和分类1.2 高电压工程的重要性和应用领域1.3 高电压工程的相关法规和安全规范第二章高电压工程施工前的准备工作2.1 施工前的规划和设计2.2 施工前的现场勘察和测量2.3 施工前的材料和设备准备2.4 施工前的人员培训和安全教育第三章高电压工程施工中的安全措施3.1 电气安全规范和操作流程3.2 高电压设备的绝缘检验和维护3.3 施工现场的安全管理和应急预案3.4 高电压工程施工中的个人防护措施第四章高电压工程施工中的技术要点4.1 高压电缆的敷设和连接4.2 高压开关设备的安装和调试4.3 高压变压器的安装和运行4.4 高压绝缘子的选型和安装第五章高电压工程施工中的质量控制5.1 施工过程中的质量检验和监控5.2 高电压设备的调试和试运行5.3 施工结束后的验收和交付第六章高电压工程施工中的技术创新和发展趋势6.1 高电压工程施工中的新技术应用6.2 高电压工程施工中的节能减排措施6.3 高电压工程施工中的智能化管理和运维6.4 高电压工程施工中的国际化合作和交流结语参考文献附录：高电压工程施工案例分析高电压工程施工教材第一章高电压工程概述1.1 高电压工程的定义和分类高电压工程是指在电力系统中所涉及到的电压等级较高的设备和工程，一般包括220kV 及以上的变电站、输电线路、以及相关的设备和材料。
根据电压等级的不同，高电压工程可分为超高压、特高压、和高压工程。
1.2 高电压工程的重要性和应用领域高电压工程在电力系统中起着至关重要的作用，它直接关系到电能的输送和分配，对于保障电网的稳定运行和电力供应的可靠性具有重要意义。
高电压工程的应用领域包括城市供电、工业生产、交通运输、以及农村电气化等方面。
1.3 高电压工程的相关法规和安全规范在高电压工程施工中，需要遵守国家相关的法规和安全规范，例如《电力工程施工管理条例》、《高压线路施工及作业安全规程》等。
高电压工程与绝缘技术
高电压工程与绝缘技术电子与电气工程是一门涉及电力、电子、通信和自动化等领域的学科，它在现代社会中起着至关重要的作用。
其中，高电压工程与绝缘技术是电气工程领域中的重要分支，它们在电力传输、电器设备以及电力系统的稳定性方面都具有重要的意义。
高电压工程主要研究电力系统中的高电压现象及其相关的技术问题。
在电力传输过程中，为了减小传输损耗，我们通常需要将电压升高。
然而，高电压也带来了一系列的问题，如电弧放电、电晕放电和绝缘击穿等。
高电压工程的目标就是研究高电压现象的产生机理，以及如何有效地控制和消除这些问题。
绝缘技术是高电压工程中的重要组成部分，它主要研究如何提高电气设备和电力系统的绝缘性能。
在电力系统中，绝缘材料起到了隔离电流、防止电能泄漏的作用。
然而，由于电力系统中存在高电压和复杂的电磁环境，绝缘材料往往会受到各种外界因素的影响，导致绝缘性能下降。
因此，绝缘技术的研究旨在提高绝缘材料的耐电压能力、耐热性能以及抗电弧击穿能力，以确保电力系统的安全稳定运行。
在高电压工程与绝缘技术的研究中，人们经常会遇到电弧放电现象。
电弧放电是指在高电压作用下，电流在两个电极之间通过气体或绝缘介质时产生的放电现象。
电弧放电不仅会导致电力系统的能量损耗，还会对设备和人员的安全造成威胁。
因此，研究电弧放电的机理和控制方法成为高电压工程与绝缘技术的重要课题之一。
除了电弧放电，电晕放电也是高电压工程中的一个重要问题。
电晕放电是指当电压达到一定值时，空气或绝缘介质表面会出现电晕现象。
电晕放电不仅会导致能量损耗，还会引起电磁干扰和噪声。
因此，研究电晕放电的机理和控制方法对于提高电力系统的效率和可靠性具有重要意义。
绝缘击穿是指当电压达到一定值时，绝缘材料内部会发生电流爆破现象，导致绝缘失效。
绝缘击穿不仅会导致电力系统的故障，还会对设备和人员的安全造成严重威胁。
因此，研究绝缘击穿的机理和控制方法对于提高电气设备的安全性和可靠性至关重要。
在高电压工程与绝缘技术的研究中，人们通常会采用一系列的实验和数值模拟方法。
高电压工程教学大纲
高电压工程教学大纲一、课程概述本课程主要介绍高电压工程的基本概念、原理与应用。
通过学习本课程，学生将了解高电压工程的相关知识，培养其对高电压设备和系统的设计、运行和维护能力。
二、教学目标1.掌握高电压工程的基本概念和原理；2.理解高电压设备和系统的设计原则；3.学会高电压工程的实验操作和安全措施；4.提高学生解决实际高电压问题的能力。
三、教学内容1.高电压工程基础知识–高电压的定义和分类–高电压的产生与测量–高电压绝缘材料与绝缘性能–高电压工程常用设备和仪器2.高电压设备与系统–高电压设备的分类与特点–高压绝缘子的种类和选型–高电压开关设备–高电压电缆和隔离开关3.高电压实验与安全–高电压实验室安全规范–高电压实验常用设备和仪器–高电压实验的基本操作技巧–高电压实验中的安全措施4.高电压工程应用–高电压在电力系统中的应用–高压输电线路的设计与运行–高电压工程在工矿企业中的应用–高电压工程在科研领域中的应用四、教学方法1.理论教学：通过课堂讲解和案例分析，讲解高电压工程的基本概念和原理。
2.实验教学：通过高压实验室的实验操作，让学生掌握高电压实验的基本技巧和安全措施。
3.讨论与交流：组织学生进行小组讨论和案例分析，促进学生思维的开展和知识的探索。
4.实践教学：组织学生进行实地考察和项目实践，培养学生解决实际问题的能力。
五、考核方式1.平时成绩：包括课堂参与、作业完成情况、实验操作等。
2.期中考试：对学生的理论知识进行考核。
3.期末考试：综合考察学生对高电压工程的理论和实际应用能力。
4.实验报告：对实验操作的规范性和实验结果的分析进行评价。
六、参考教材1.《高压工程基础》高电压工程学教研组编著2.《高电压工程实验指导》高电压工程实验教研组编著3.《高电压技术与设备》刘正宜等编著4.《高压开关设备与技术》吴明龙等编著七、教学资源1.高压实验室：提供高压实验所需设备和仪器。
2.实践基地：开展实地考察和项目实践。
高电压工程答案（清华大学版）
高电压工程答案（清华大学版）高电压工程课后答案1.1空气作为绝缘的优缺点如何？答：优点：空气从大气中取得，制取方便，廉价，简易，具有较强的自恢复能力。
缺点：空气比重较大，摩擦损失大，导热散热能力差。
空气污染大，易使绝缘物脏污，且空气是助燃物当仿生电流时，易烧毁绝缘，电晕放电时有臭氧生成，对绝缘有破坏作用。
1.2为什么碰撞电离主要是由电子而不是离子引起？答：由于电子质量极小，在和气体分子发生弹性碰撞时，几乎不损失动能，从而在电场中继续积累动能，此外，一旦和分子碰撞，无论电离与否均将损失动能，和电子相比，离子积累足够造成碰撞电离能量的可能性很小。
1.5负离子怎样形成，对气体放电有何作用？答：在气体放电过程中，有时电子和气体分子碰撞，非但没有电离出新电子，碰撞电子反而别分子吸附形成了负离子，离子的电离能力不如电子，电子为分子俘获而形成负离子后电离能力大减，因此在气体放电过程中，负离子的形成起着阻碍放电的作用。
1.7非自持放电和自持放电主要差别是什么？答：非自持放电必须要有光照，且外施电压要小于击穿电压，自持放电是一种不依赖外界电离条件，仅由外施电压作用即可维持的一种气体放电。
1.13电晕会产生哪些效应，工程上常用哪些防晕措施？答：电晕放电时能够听到嘶嘶声，还可以看到导线周围有紫色晕光，会产生热效应，放出电流，也会产生化学反应，造成臭氧。
工程上常用消除电晕的方法是改进电极的形状，增大电极的曲率半径。
1.14比较长间隙放电击穿过程与短间隙放电放电击穿过程各有什么主要特点？答：长时间放电分为先导放电和主放电两个阶段，在先导放电阶段中包括电子崩和流注的形成和发展过程，短间隙的放电没有先导放电阶段，只分为电子崩流注和主放电阶段。
2.1雷电放电可分为那几个主要阶段？答：主要分为先导放电过程，主放电过程，余光放电过程。
2.4气隙常见伏秒特性是怎样制定的？如何应用伏秒特性？答：制定的前提条件是①同一间隙②同一波形电压③上升电压幅值。
高电压工程施工规范
高电压工程施工规范一、总则1.1 本规范适用于新建、改建、扩建的高电压电力工程施工，包括交流电压110kV 及以上和直流电压±800kV及以上的输电线路、变电站、换流站等工程。
1.2 高电压工程施工应遵守国家法律法规、行业标准和本规范的要求，确保工程质量、安全、进度和投资控制目标的实现。
1.3 高电压工程施工应充分考虑地形、地貌、气候、环保、土地利用等因素，合理选择线路路径和工程方案。
1.4 高电压工程施工应积极采用新技术、新设备、新材料和新工艺，提高工程质量和效益。
二、施工准备2.1 施工前应编制详细的施工组织设计，明确施工内容、施工方法、施工进度、安全措施等。
2.2 施工前应进行现场勘查，了解工程所在地的人文、地理、气候等情况，制定相应的施工措施。
2.3 施工前应办理相关手续，包括工程设计文件审查、施工许可、临时用地、环境保护等。
2.4 施工前应对施工人员进行技术培训和安全教育，确保施工人员了解工程特点、施工方法和安全要求。
三、施工材料和设备3.1 施工材料应符合国家标准和行业规定，具有出厂合格证和检测报告。
3.2 施工设备应具备有效的检验合格证书，确保设备安全可靠。
3.3 施工设备和材料应按照施工组织设计的要求及时到位，确保施工进度。
四、施工质量控制4.1 施工过程中应严格按照设计文件和施工规范的要求进行，确保工程质量。
4.2 施工过程中应加强质量检查和验收，对不符合质量要求的部分应立即整改。
4.3 施工过程中应做好工程记录和资料整理，为工程验收和运行维护提供依据。
五、施工安全管理5.1 施工过程中应严格遵守安全生产法律法规，建立健全安全生产责任制。
5.2 施工过程中应做好安全防护措施，包括施工现场的安全警示、防护设施、个人防护等。
5.3 施工过程中应定期进行安全检查和隐患排查，及时消除安全隐患。
5.4 施工过程中应做好应急预案，确保在突发情况下能够迅速有效地进行处置。
六、施工进度和投资控制6.1 施工过程中应按照施工组织设计的要求控制施工进度，确保工程按时完成。
电气工程中的高电压工程和绝缘技术
电气工程中的高电压工程和绝缘技术电气工程是研究电力的产生、传输、分配和应用的科学和技术。
在电力系统中，高电压工程和绝缘技术是两个关键领域。
本文将深入探讨这两个方面的重要性、应用和挑战。
一、高电压工程高电压工程是电力系统中重要的分支领域，主要研究和应用于高电压电力设备和系统。
在实际应用中，高电压通常被定义为超过1000伏的电压。
高电压工程有助于电力系统的传输和分配，同时也挑战着人们在电力系统设计和运行中所面临的安全和可靠性问题。
在高电压工程中，有几个关键的概念需要掌握。
首先是绝缘。
由于高电压会产生强大的电场，因此绝缘材料和绝缘系统的设计和应用是至关重要的。
其次是放电现象。
高电压下，绝缘材料可能会失去绝缘性能，导致电晕放电、击穿放电等现象的发生。
此外，高电压还带来了电磁场和电磁辐射等问题，需要进行深入的研究和控制。
高电压工程在电力系统中有多个重要的应用。
首先是输电线路。
高电压可以减少输电线路的电流，降低线路损耗和成本，提高输电效率。
其次是变电站。
变电站是电力系统中的关键环节，起到电能传输和系统稳定的作用。
高电压技术可以提高变电站的效率和可靠性。
此外，在工业领域和航天航空等领域，高电压也有广泛的应用。
然而，高电压工程也面临着一系列挑战。
首先是安全性。
由于高电压的危险性，必须采取一系列安全措施来确保工程人员的安全。
其次是可靠性。
高电压设备和系统的可靠性对于电力系统的安全和稳定至关重要。
此外，高电压技术的发展还面临着经济性和环境友好性等方面的要求。
二、绝缘技术绝缘技术是电气工程中的关键技术之一。
它涉及到绝缘材料、绝缘结构和绝缘系统的研究和应用。
绝缘技术的主要目的是防止电力设备和系统中的电能泄漏和电击，并确保电力系统的安全和可靠性。
在绝缘技术中，绝缘材料是关键因素之一。
常见的绝缘材料包括橡胶、塑料、纸、油等。
不同的绝缘材料具有不同的特性和应用范围。
例如，橡胶适用于低压绝缘，而油是高压绝缘中常用的材料。
绝缘材料的选择和应用需要考虑到电压级别、环境条件和安全要求等因素。
高电压工程基础完整重点
1、小桥理论：工程用液体电介质中含有气体、水分和聚合物等杂质，这些杂质的介电常数和电导与油本身的响应参数不相同，这就必然会在这些杂质附近造成局部强电场。
在电场力的作用下，这些杂质很容易沿电场方向极化定向，并排列称杂质小桥，如果杂质小桥贯穿于两电极之间，由于组成小桥的纤维及水分的电导较大，发热增加，促使水分汽化，形成气泡小桥连通两级，导致油的击穿。
即使杂质小桥尚未贯通两级，但在各段杂质小桥的端头，其电场强度也会增大很多，使该处的油发生电离而分解出气体，使小桥中气泡增多，促使电离过程增强，最终也将出现气泡小桥连通两级而使油击穿。
由于这种击穿依赖于小桥的形成，所以也称此为解释变压器油热击穿的所谓小桥理论。
采用极间障：在油间隙中也可以设置极间障来提高油隙的击穿电压。
用电工厚纸板或胶布层压板做成，形状可以使平板或圆通，厚度通常为2~7mm。
作用：阻隔杂质小桥的形成；在不均匀电场中利用极间障一侧所聚集的均匀分布的空间电荷使极间障另一侧油隙中的电场变得比较均匀，从而提高油隙的击穿电压。
2、提高气隙击穿电压的方法：改善电场分布；采用绝缘屏障；采用高气压；采用高抗电强度的气体；采用高真空。
在气隙中放置形状适当、位置合适、能有效阻拦带电粒子运动的绝缘屏障能有效地提高气隙的击穿电压。
在棒板间隙中放置一块与电场力线相垂直的薄片固体绝缘屏障，则棒极附近由电晕放电产生的与棒极同号的空间电荷在向板极方向运动中即被屏障所阻拦而聚集其上，并由于同性电荷之间的相斥力使其比较均匀地分布在屏障上，这些空间电荷削弱了棒极与屏障间的电场，提高了其抗电强度，这时虽然屏障与板极之间的电场强度增大了，但其间的电场已变得接近于两平行板间的均匀电场，因此提高了其抗电强度，使整个气隙的击穿电压得到提高。
带有绝缘屏障的气隙的击穿电压与屏障的位置有很大关系。
屏障与棒极距离等于气隙距离的1/5-1/6时击穿电压提高得最多。
当棒极为正时可达无屏障时的2~3倍，但棒极为负时只能略微提高气隙的击穿电压，而且棒极为负时屏障远离棒极，击穿电压反而会比无屏障时还要低。
高电压工程基础
第一章电介质的定义及作用：电介质通常称为绝缘介质或绝缘材料，在高电压工程中被广泛地用来将不同电位的导体以及导体与地之间隔离开来，使其保持各自的电位。
电介质的电气特性：极化特性：相对介电常数εr电导特性：电导率γ损耗特性：介质损耗因数tgδ击穿特性：击穿电场强度Eb。
极化：在外加电场的作用下，电介质中的正、负电荷将沿着电场方向作有限的位移或者转向的现象。
（1）电子式极化：在外加电场E的作用下，介质原子中的电子运动轨道将相对于原子核发生弹性位移，原子的正、负电荷作用中心不再重合，形成电矩。
存在于一切物质中；极化所需的时间极短；具有弹性，没有损耗；温度对电子式极化影响不大。
（2）离子式极化：在离子式结构的电介质中当有外电场作用时，正、负离子沿电场方式产生相对位移，使平均偶极矩不再为零，电介质呈现极化。
是弹性极化；极化过程所需的时间很短；无损；温度对此极化存在一定影响。
（3）偶极子极化：在极性分子结构的电介质中，其分子中的正、负电荷中心永不重合，每个极性分子都是偶极子，具有一定的电矩。
当有外加电场作用时，原先排列杂乱的偶极子将沿电场方向转动，作较有规则的排列，从而对外显示出电极性。
转向极化，非弹性；极化所需的时间较长；εr在低温下先随温度的升高而增加，以后当热运动变得强烈时，εr又随温度上升而减小，电源频率增加，εr减小，有损。
（4）空间电荷极化：电介质中存在一些可以迁徙的电子或离子，因而在电场作用下这些带电质点将会发生移动，并聚积在电极附近的介质界面上，形成客观的空间电荷积累，这种极化称为空间电荷极化。
空间电荷极化进行比较缓慢，而且需要消耗能量，属于有损极化。
在电场距离较低的交变电场中容易发生这种极化，而在高频电场中，由于带电质点来不及移动，使这种极化难以发生。
（5）夹层极化：夹层极化是多层电介质组成的复合绝缘中产生的一种特殊的空间电荷极化。
初始电压按介电常数反比分配，稳态电压按电导率反比分配。
电荷要重新分配，这样在两层介质的交界面处会积累电荷，这种极化形式称夹层极化。
高电压工程在环境保护上的应用
高电压工程在环境保护上的应用随着人类工业化进程的加快，环境污染问题日益严重，环境保护已经成为社会发展不可或缺的问题之一。
而在这个问题面前，高电压工程技术发挥着越来越重要的作用，这种技术不仅可以改善环境，还可以控制有害物质的排放，推动环境保护事业的发展。
一、高电压工程技术的定义高电压工程技术是一种应用特别高的电压和电场进行控制、测试和应用的技术。
其基本原理是在高电场下，原本不稳定的物理状态变为了稳定的状态，从而达到控制和改善环境目的。
二、高电压工程技术在污水处理中的应用在污水处理中，高电压工程技术可以通过电解的方式，将水中的有机物质和无机盐离子从水中分离出来。
这种过程净化污水，达到回收水资源的目的。
在这个过程中，高电压技术可以提高水的能量，促进水中化学反应的进行，从而有效地分离出污染物。
此外，高电压技术还可以改善水质，减少水中氨氮和氮氧化物的浓度，从而达到理想的环保效果。
三、高电压工程技术在空气净化中的应用在空气净化方面，高电压工程技术可以通过电离的方式，将空气中的氧分子、水分子和其他分子离子化，促使空气中的颗粒物聚集成球形颗粒，从而促进颗粒物的沉降和过滤。
这种过程常被应用于空调等设备的空气净化。
通过高压离子的作用，可以快速、高效地净化空气，从而改善室内空气质量，提高人们的身体健康水平。
四、高电压工程技术在垃圾焚烧中的应用在垃圾焚烧过程中，高电压工程技术可以通过离子化喷射技术，改变垃圾中化学物质的形态结构，促进垃圾燃烧反应的进行。
同时，在发电过程中，高电压技术还可以提高发电效率，增加发电量，减少二氧化碳的排放，从而达到更好的环境保护效果。
五、高电压工程技术对环保事业的贡献高电压工程技术在环保事业中的应用，已经促进了环保事业的发展。
通过高电压技术的应用，可以降低污染物的排放量、减少能源消耗，确保环保事业的可持续发展。
在确保经济发展的同时，该技术对减少环境污染的影响具有重要作用，使社会领域得到了更好的发展。
高电压工程基础第二版教学设计
高电压工程基础第二版教学设计引言高电压工程是电力工程中的一个重要学科，涉及电力系统中的一些高压、大电流技术，例如高压直流输电技术、高压断路器技术、变压器绝缘技术等等。
本教学设计是基于高电压工程基础第二版的教材，旨在帮助学生理解这些技术的原理和应用。
教学内容第一章高电压技术基础本章主要介绍高电压技术的基本概念、基本理论和基本技术。
包括高电压概念、高电压通用处理方法、高电压场的数学描述、电介质的基本概念和主要特性。
第二章高电压实验基础本章主要介绍高电压实验的基本理论和实验方法。
包括高电压实验室、高电压加强技术、高电压实验技术和实验安全。
第三章绝缘材料和器件本章主要介绍绝缘材料和器件的分类、性能及其应用。
包括绝缘材料的物理性质和电学特性、常用绝缘材料的分类和特性、绝缘材料的应用、绝缘材料的老化和损坏等。
第四章高压直流输电技术本章主要介绍高压直流输电技术的原理、特点、设备和应用。
包括双极、换流站、直流输电线路取代交流输电线路、高压直流输电技术的经济与环保效益等。
第五章高压断路器和电流互感器本章主要介绍高压断路器和电流互感器的原理、结构、性能和应用。
包括高压断路器的分类、动稳定性和故障处理、电流互感器的分类、性能和应用等。
第六章变压器的基本原理和技术本章主要介绍变压器的基本原理、结构、性能和应用。
包括变压器的基本原理、常用变压器的分类、变压器的电磁学、热学等问题、变压器的应用和事故处理。
教学方法本教学设计主要采用讲授、实验、课堂讨论、授课案例等多种教学方法，使学生能够全面掌握所学知识并能够运用于实际工作中。
其中高电压实验是学习高电压技术不可或缺的一部分，我们将安排多次高压实验，让学生亲身体验高电压技术的实际应用和安全操作。
教学评价教学评价包括考试、实验报告、小组课堂讨论、授课案例等多种评价方式，通过这些方式可以评价学生对所学知识的理解和掌握程度，评估教学的效果并进行必要的改进。
结语高电压工程基础是电力工程中一个重要的领域，我们希望通过本教学设计，让学生能够掌握高电压工程的基本理论和应用技术，为日后的工作做好充分准备。
《高电压工程》课程教学大纲(本科)
《高电压工程》课程教学大纲课程编号：08187111课程名称：高电压工程英文名称：High Voltage Engineering课程类型：学科基础课程要求：必修学时/学分：32/2 （讲课学时：28 实验学时：4 上机学时：0）适用专业：电气工程及其自动化一、课程性质与任务高电压工程是电气工程及其自动化专业的学科基础课。
主要任务是使学生掌握气体、液体和固体电介质的电气特性，特别是绝缘特性和击穿原理，目的是开展绝缘结构设计；掌握试验电压的产生和测量，试验方法，目的是开展高电压试验；掌握过电压的产生、发展及特点，对绝缘的破坏，目的是开展对过电压的防护。
本课程在理论、实践能力培养方面，着重设计、构思，使学生在解决高电压技术问题方面获得能力。
二、课程与其他课程的联系由于输电线路、电力系统中的所有高压电气设备都存在高电压问题，因此本课程是电气工程及其自动化专业大学阶段必须学习的，后续课程是本专业的所有专业课；先修课程是数学、大学物理、电路理论、电磁场理论。
三、课程教学目标1.学习高电压知识，其目的之一是将高等数学、工程数学、电路、电磁场理论等用于分析系统和设备绝缘的电场分布，进而进行绝缘结构的优化设计。
（支撑毕业要求1.3）2.学习高电压知识，能够针对电力系统或电气设备绝缘结构这一系统的、复杂的工程技术问题，选择和设计可行性方案，而且这个方案决定着系统或设备的总体结构和尺寸。
因此，也决定着小型化能否实现，决定着美观与否；能够从环保、经济等方面合理地选择绝缘材料开发设计经济、技术指标高的绝缘结构。
（支撑毕业要求11.3）3.学习高电压知识，能够了解、理解电介质的理化特性，能够针对复杂绝缘工程技术问题，采用环境、社会可持续发展的电介质，采用人工合成的绝缘材料，减少石油产品的使用。
（支撑毕业要求11.3）4.学习高电压知识，能够了解电气工程领域，特别是高电压与绝缘技术领域研究、应用概况，发展趋势与热点问题；能够开阔国际视野，能够运用本国语言、外国语言开展跨文化背景下的学术、技术沟通和交流；通过撰写实验报告等教学环节的训练，能够撰写学术技术报告，设计文稿，能够培养口头表达或回应能力。
高电压工程课件
间的全部电容为
CCaCCggCCbb CaCb
•高电压工程
•20
高电压工程基础
如果电极间加上瞬时值为u的交变电压，当介 质的tanδ很小时，则Cg上分配到的电压瞬时值为
ug
u Cb Cg Cb
•高电压工程
•21
高电压工程基础
当ug随u增加达 到气隙放电电压Ug时， 气隙发生放电，放电
Cg每次放电时，其放电电荷量为：
Q rC gC C aa C C bb(U gU r)(C gC b)(U gU r)
Qr称为真实放电量，但由于Cg、Cb和Ca实际上都 是无法测定的，所以Qr也无法测定。
•高电压工程
•25
高电压工程基础
由于气隙放电使气隙上电压下降 U =Ug﹣Ur，必引 起Cb上的电压增加 U。随着Cb上电压的增加，需要补
式中 A——比例常数
单位时间内散出的热量Q2：
Q2 (tto)S
σ——散热系数；
S ——散热面积。
介质的发热和散热与温度的关系
•高电压工程
•6
高电压工程基础
热击穿的主要特点： 1）击穿电压随环境温度的升高呈指数规律
下降； 2）击穿电压直接与介质的散热条件相关。 ➢ 介质厚度 ➢ 加压时间 ➢ 电压频率或介损
（约大一个数量级）。
•高电压工程
•31
高电压工程基础
二、气泡击穿理论
不论由于何种原因使液体中存在气泡时，由
于在交变电压下两串联介质中电场强度与介质介
电常数成反比，气泡中的电场强度比液体介质高，
而气体的击穿场强又比液体介质低得多，所以总
是气泡先发生电离，这又使气泡的温度升高，体
《高电压工程》课件
在高压输电线路的设计与建设中，需要考虑线路路径选择，尽量避开不良地质、水文和 气象条件等因素，以确保线路的安全稳定运行。同时，还需要进行气象条件评估，确定 线路的最大风速、覆冰厚度等参数，以选择合适的导线与杆塔。此外，还需要考虑线路
的电气性能和机械性能，以满足输电要求和提高线路的可靠性。
高压电机与变压器的设计与制造
《高电压工程》PPT 课件
目 录
• 高电压工程概述 • 高电压的产生与传输 • 高电压的绝缘与防护 • 高电压的测量与试验技术 • 高电压工程的应用实例
01
高电压工程概述
高电压的定义与特点
要点一
总结词
高电压是指电压等级较高的电能，通常在30kV及以上的电 压。它具有较高的能量密度、较低的电场强度和较小的电 流密度等特点。
耐压试验
对电气设备施加高于其额定电 压一定倍数的电压，检验其绝 缘性能。
局部放电试验
检测电气设备在长期工作电压 下是否存在局部放电现象，评 估其绝缘性能。
介质损耗试验
通过测量绝缘材料的介质损耗 因数，评估其绝缘性能。
高电压试验的安全防护措施
01
试验前进行安全检查， 确保试验设备、仪器和 场地符合安全要求。
高电压传输需要采取特殊的绝 缘措施，以防止电击和设备损 坏。
高电压传输的效率受到传输距 离和负载阻抗的影响，需要采 取相应的措施进行优化。
高电压传输的设备与设施
高电压传输需要使用变压器、电 容器、避雷器等设备进行电压变
换和保护。
高电压传输线路需要采用特殊的 绝缘材料和结构，以确保安全可
靠。
高电压传输设施需要采取严格的 维护和管理措施，确保设备正常
间接测量法：通过测量与高电压相关 的参数，如电流、电容、电感等，再 换算得到高电压值。
高电压工程基础知识单选题100道及答案解析
高电压工程基础知识单选题100道及答案解析1. 以下哪种放电形式属于自持放电？（）A. 电晕放电B. 辉光放电C. 火花放电D. 汤逊放电答案：D解析：汤逊放电是自持放电的一种。
2. 均匀电场中，击穿电压与间隙距离的关系是（）A. 成正比B. 成反比C. 无关D. 平方成正比答案：A解析：在均匀电场中，击穿电压与间隙距离成正比。
3. 电介质的极化形式不包括（）A. 电子式极化B. 离子式极化C. 偶极子极化D. 电磁式极化答案：D解析：电介质的极化形式主要有电子式极化、离子式极化、偶极子极化。
4. 以下哪种因素会使液体电介质的击穿电压升高？（）A. 水分B. 杂质C. 温度升高D. 压力增大答案：D解析：压力增大能使液体电介质的击穿电压升高。
5. 衡量绝缘性能的重要指标是（）A. 电阻B. 电容C. 电导D. 介电常数答案：C解析：电导是衡量绝缘性能的重要指标。
6. 不均匀电场中，放电总是从（）开始。
A. 电场强度最大处B. 电场强度最小处C. 电极边缘D. 电极中心答案：C解析：不均匀电场中，放电通常从电极边缘开始。
7. 雷电冲击电压下，击穿通常发生在（）A. 波前B. 波尾C. 波峰D. 整个波过程答案：A解析：雷电冲击电压下，击穿多发生在波前。
8. 提高气体间隙击穿电压的有效方法是（）A. 增大间隙距离B. 减小间隙距离C. 改善电场分布D. 降低气压答案：C解析：改善电场分布是提高气体间隙击穿电压的有效方法。
9. 绝缘子的污闪过程不包括（）A. 积污B. 受潮C. 烘干D. 局部电弧发展答案：C解析：绝缘子污闪过程包括积污、受潮、局部电弧发展。
10. 以下哪种电介质的相对介电常数最大？（）A. 真空B. 空气C. 云母D. 陶瓷答案：C解析：云母的相对介电常数较大。
11. 冲击系数是指（）A. 冲击电压与工频电压之比B. 工频电压与冲击电压之比C. 冲击电流与工频电流之比D. 工频电流与冲击电流之比答案：A解析：冲击系数是冲击电压与工频电压之比。
高电压工程(完整版)1讲解
方法：
理论分析：电介质物理；电路；电磁场；电力系统分析 试验研究:特别重要 实践检验 计算机仿真:
绪论
六、本课程主要内容和任务
本课程的主要内容分为三大部分： 第一篇：电介质的电气强度 各类绝缘介质的特性及其放电机理 第二篇：电气设备绝缘试验 第三篇：电力系统过电压与绝缘配合 第四篇：新输电系统所推进的高电压技术（自学） 本课程主要任务： 1、研究各类绝缘介质的特性及其放电机理，掌握高电压绝缘的基础理论知识； 2、掌握基本的高电压测量与试验技术； 3、熟悉电力系统过电压产生的机理和防护措施；学会正确处理电力系统中过电 压与绝缘之间的矛盾；理解电力系统绝缘配合的基本原则。
二、高压输电的必要性
输电线路的传输容量受以下三个因素的制约: (1)线损和发热 传输损耗正比于I2R (2)线路电压降
绪论
(3)电力系统稳定 在静态稳定的极限状态下, 线路输送功率的极限值
2 UN Pmax 0.85 X
绪论
减小线路损耗、提高输电容量的途径：提高输电电压 输电电压等级的不断提高→促进高电技术的发展 高压输电的发展趋势：
5、高电压技术人才的缺乏。
绪论
四、高电压技术在其他领域的应用
1、大功率脉冲技术 2、电磁兼容EMC (Electromagnetic Compatibility) 3、静电技术 4、放电的广泛应用
绪论
五、研究高电压技术的目的和方法
研究对象：
电力系统中的绝缘和过电压问题
目的：实现绝缘与高电压的合理配合，保证电力系统的安全稳定运行，提
绪论
3、20世纪七、八十年代中期前苏联、美国和日本都已建成1000kV及以上 特高压输电线路并取得了多年的运行经验。 我国2006年开工建设的 “晋东南－南阳－荆门特高压示范工程”于2009年1月正式投运，标志 着我国在远距离、大容量、低损耗特高压输电核心技术和设备国产化上 取得重大突破。
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本课程在专业培养目标中的定位与课程目标按照清华大学电机系教育改革对不同层次课程的定位，专业基础课定位于掌握二级学科主要基础。
“高电压工程”作为“电气工程及其自动化”大专业的主要专业基础课之一，也是电气工程一级学科下面五个二级学科之一的高电压与绝缘技术学科的唯一一门公共基础课，是学生掌握“高电压与绝缘技术”二级学科基础知识的主要渠道，是强电类课程中最典型的强电课程，是电机系学生知识结构中十分重要、而且非常有特色的一门课。
结合清华大学研究型大学的具体情况，本课程一方面着力于培养学生坚实的“高电压工程与绝缘技术”这一二级学科的基本知识和能力，另一方面注意在课堂和研究实践的环节将学科的学术前沿和研究动态结合进来，并给学生提供基本的科研训练，力求能使学生具备学科的扎实基础和基本科研素养。
在教学实践中，力求兼顾基本概念和实际应用两部分，在介绍清楚基本物理概念和物理过程的基础上，加入实际应用和前沿课题的介绍，并依托清华大学高电压实验室开设教学实验加深学生感性认识和理解，提高学生动手能力。
在教学中特别突出了学生主动探索知识的教学方式。
知识模块顺序及对应的学时本课程采用多元化的组织形式。
（1）以课堂教学为主体。
共36学时。
作为一门电气工程学科最重要的专业基础课，重点抓课堂教学是必须的环节。
在课堂上，采用三位主讲教师轮流授课的方式，每位教师讲授固定的章节。
教师将学科的最新科研成果、学术前沿和基础知识传授结合起来，采用PPT讲稿、教学模具、现场图片、实验录像等多种方式，充分利用清华大学较好的多媒体教学环境，力争在课堂上做到集传授知识，又使学生了解学科概貌和前沿。
并针对高电压工程这一学科的特殊性，使学生对高压工程实验和运行的现场情况也有一定的了解。
对于电压工程课程的知识，采用基础理论（气体放电过程、空气绝缘特性、高压外绝缘及沿面放电、液体和固体电介质）——高电压工程设备及诊断（绝缘监测和诊断、高压实验设备、传输线波过程）——实际应用（雷电过电压、操作过电压的防护）这样的知识模块顺序来安排课程。
（2）开设丰富的高电压实验。
共8学时。
高电压工程学科和实验是紧密联系在一起的。
本课程结合课程教师自行设计的拥有专利权的四合一教学实验系统以及其他在实际科研中应用的实验系统，开设了八个实验，每个实验都有拥有博士学位的青年教师进行指导，并采取一位教师指导一个2-4人小组的方法，使学生能最大限度地学习实验技能，培养科研素质。
其中学生在学习环节中必做实验一个，必选实验一个，并鼓励学生完成更多的实验或在教师的指导下自主设计和进行实验。
（3）组织学生进行项目训练报告。
共16学时。
在教学当中，结合电力工业的迅速发展，结合新技术的应用，设置了大量的项目训练内容。
目前项目训练的题库中已有200多道专题题目供选择，项目训练涉及的专题，在教科书上并无现成答案，需要学生大量查阅资料，通过自己的理解和探索，给出一篇论文来回答。
通过项目训练这个环节，大大拓宽了课程范围，使学生接触前沿知识，启发和培养了学生的探索和求知兴趣，培养了学生利用所学知识综合进行分析和解决问题的能力，同时培养了学生的科技论文的总结和写作能力。
（4）组织现场实践。
共4学时。
结合高电压工程的学科和工程背景，教师会在每届学生上课期间组织学生参观实际的高压变电站、高压实验现场。
高压设备生产现场等，使学生能在现场学习和印证知识，了解学科的工程背景。
本课程除了每周3学时的教师授课时间外，还每周设立了教师答疑时间，在固定的时间段，给学生进行课程答疑和进行学术讨论。
另外，结合项目训练报告，每双周设立项目训练报告交流课堂，鼓励学生将项目训练报告的内容采用电子课件的方式进行口头报告，并展开课堂讨论和教师点评，这也很好地锻炼了学生的口头表达能力，培养了本课程的研究型学习的氛围。
课程的重点、难点及解决办法1．课程的重点、难点1）气体放电过程的分析重点：低气压下均匀电场自持放电的汤逊理论和巴申定律，高气压下均匀电场自持放电的流注理论，高气压下不均匀电场气体击穿的发展过程。
难点：汤逊理论，空间电荷对电场的畸变，流注的形成，均匀电场中的自持放电条件。
2）不同电压形式下空气的绝缘特性重点：持续作用电压下空气的绝缘特性，雷电冲击电压下空气的绝缘特性，操作冲击下空气的绝缘特性。
难点：稍不均匀场的概念，50%放电电压，冲击系数与伏秒特性，雷电和操作放电电压波形的特点和区别。
3）高压外绝缘及沿面放电重点：大气条件绝对空气间隙放电的影响，绝缘子的沿面放电，绝缘子污秽的影响。
难点：大气条件的校正，海拔高度对放电电压的影响，强垂直分量条件下的沿面放电，绝缘子。
4）液体、固体电介质的电气性能重点：液体、固体电介质的极化、电导与损耗，液体电介质的击穿，固体电介质的击穿。
难点：电介质的极化原理、液体电介质的击穿理论、小桥理论、固体电介质的击穿过程。
5）绝缘监测和诊断重点：绝缘电阻和泄露电流的测量，介质损耗角正切的测量，局部放电的测量。
难点：三电极法，西林电桥，局部放电的校正原理和方法。
6）冲击高电压及大电流的产生重点：冲击电压发生器放电回路的分析，冲击大电流的产生。
难点：冲击电压发生器的基本原理。
7）冲击高电压的测量重点：球隙放电法测量冲击电压，测量冲击电压的分压器。
难点：球隙放电法。
8）传输线的波过程重点：波阻抗，波的折射、反射与衰减、变形。
难点：波阻抗的概念和相关理论，线路中波的折反射分析与计算。
9）雷电过电压及其防护重点：雷电参数，防雷保护的基本措施，架空输电线路的雷电过电压。
难点：架空输电线路感应过电压的原理，雷击跳闸过程。
10）操作过电压及其防护重点：空载线路合闸过电压，切除空载电流过电压，切除空载变压器过电压，绝缘配合的基本概念和方法。
难点：线路过电压基本理论和分析，绝缘配合方法。
2．解决方法1）对于高电压工程中的基本放电理论、基本物理过程进行“从无到有”的讲述过程，从面对的问题出发，引导学生思维，沿着学科理论发展的历史过程进行讲授和分析，和学生一起面对问题，一起解决，由浅入深，培养学生学习兴趣。
2）注意理论联系实际，结合现场图片、视频以及实测的科学数据、实际生产中应用的电力设备等，如线路、杆塔的图片、雷电放电波形的视频和测量数据、高压绝缘子设备等，给学生以实际的感受，增加教学效果。
2）设立课程实验教学网站，在网站上建立和完善教学媒体库，给学生提供课后的多媒体教学资料。
4）针对本课程较深的实践背景，设计紧密结合生产时间的练习题目或练习项目，使学生在实际解决工程问题的过程中进行课程必要的计算和分析过程，而不是简单重复地进行习题训练，加深了学生对知识的理解，增加了学生的应用和实践能力，取得了良好的效果。
5）结合电力工业的迅速发展，结合新技术的应用，设置了大量的项目训练内容。
目前项目训练的题库中已有200多道专题题目供选择，项目训练涉及的专题，在教科书上并无现成答案，需要学生大量查阅资料，通过自己的理解和探索，给出一篇报告论文。
通过项目训练，培养了学生利用所学知识综合进行分析和解决问题的能力，同时培养了学生的科技论文的总结和写作能力。
6）每双周设立“项目训练报告课堂”，让学生对完成的项目训练报告进行发表，教师和其他学生听取报告、提出问题，进行讨论。
通过这种方式，培养了课堂上的科学交流和研究气氛，锻炼了学生的表达能力，并使学生和老师之间有更好的沟通和互动。
7）在课堂讲授之外，安排多个必做和选做实验作为学生自己直接动手的实践环节。
学生可以根据自己的兴趣在提供选做实验中进行选择，提高了实验效果。
8）课程教师在学术方面都是科研骨干，在课堂传授知识的过程中，将一定的学术前沿内容引进教学，增加了课堂的容量和科学趣味，使得课程具有良好的前沿性和时代性，广受学生欢迎。
实践教学的设计思想与效果高电压工程这一课程是和实际的生产、科研紧密结合在一起的。
要使学生在学习好理论知识的同时，对高电压生产环节、应用环节有较强的概念和动手能力。
而高电压工程的实验又有其特殊性，就是高电压实验的危险性和严谨性。
针对这些问题，本课程结合211工程和985工程的建设资金，建立了高电压试验技术、电介质材料与绝缘技术、强电磁环境技术、脉冲功率技术、电磁生物技术 5个国内领先的教学科研平台，另外，高电压实验室还自行设计了四合一（交流、直流、冲击、截波）多功能高电压教学核心实验系统，并已申请专利。
通过这些实验平台，将教学和科研结合，努力使学生拥有国内最好、国际一流水平的学习、实验环境。
目前共开设4个实验，1个必做，3个选做，“空气间隙放电”为必做实验，“局部放电测量”、“电晕电流测量”和“介质损耗因数测量”为选做实验。
由于具备了多功能教学实验装置和各种测量手段，因此也向学生开放了很多其他实验内容，为学有余力的同学们提供更多的实验机会。
可以开设的实验包括：（1）工频高压的产生和测量实验目的：1.掌握高压工频试验变压器的原理与结构。
2.掌握高压试验变压器的接线与操作。
3.掌握交流高压的几种测量方法：测量绕组、静电电压表、高压交流分压器。
（2）直流高压的产生和测量实验目的：1.掌握直流高压的产生方法。
2.掌握串级直流高压发生器的接线与操作。
3.掌握直流高压的几种测量方法：静电电压表、电阻分压器。
（3）冲击高压的产生和测量以及冲击耐受实验实验目的:1.熟悉冲击电压发生器的线路、元件及整体结构。
2.掌握冲击电压发生器的操作使用。
3．掌握冲击电压的幅值和波形测量方法，学习数字存储示波器的操作与使用。
（4）冲击电压下空气间隙的放电实验目的：1.了解冲击电压下空气间隙放电的原理和过程。
2.掌握不同空气间隙的伏秒特性测量方法。
（5）绝缘子工频干、湿闪络电压的测定实验目的：1.学习测量绝缘子干、湿闪络电压的方法2.观察绝缘子放电现象3.分析绝缘子结构对湿闪电压的影响（6）气体放电实验：实验目的：1.加深对气体放电的机理的了解。
2.了解不同的电极形状（球-球、棒-板）间隙在不同电压下的放电情况。
（7）冲击电流的测量实验目的：1.了解冲击电流发生器的元件、线路及整体结构。
2.掌握冲击电流发生器试验步骤及放电同步调节。
3.了解冲击电流数据采集系统工作原理，掌握使用方法。
（8）空间电荷测量实验目的：1.了解空间电荷的产生机理和对绝缘的影响。
2.掌握空间电荷的测量方法。
（9）树老化及绝缘缺陷模拟试验实验目的：1.了解树老化的机理及不同发展阶段的特点。
2.掌握树老化的测量方法。
3.加深对绝缘老化的认识。
（10）高电压抗干扰分析实验实验目的：1.了解高压测量中干扰的来源和传播路径。
2.掌握高压测量中干扰的抑制方法。
通过丰富的高电压实验训练，使学生对课程的内容有更深刻的理解，并在实践能力上得到了很大的加强。
也有很多学生由此产生很大的兴趣，基于我们的平台，在实验辅导教师的帮助下进行了科研上的探索，取得了很好的效果。