《高电压绝缘技术》
高电压与绝缘技术概述PPT课件
在 日 常 生 活 中，随 处都可 以看到 浪费粮 食的现 象。也 许你并 未意识 到自己 在浪费 ，也许 你认为 浪费这 一点点 算不了 什么
高压电气设备
变压器
电容性设备
电力电缆
发电机
GIS ···
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三相线损 △P = 3I2R
其中I =
P 3U cos
;
R=
l S
△P =
P2 l U 2 S cos2
P2l U2S
R：导线电阻
：导线电阻率
l：导线长度
S：导线截面积
P：传输功率
U：线路电压
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高压电网向特高压电网发展的历程
中国， 1949年新中国成立后，按电网发展统一电压等级， 逐渐形成经济合理的电压等级系列：
1952年，用自主技术建设了110kV输电线路，逐渐形成 京津唐110kV输电网； 1954年，建成丰满至李石寨220kV输电线路，随后继续 建设辽宁电厂至李石寨，阜新电厂至青堆子等220kV线 路，迅速形成东北电网220kV骨干网架； 1972 年建成330kV 刘家峡— 关中输电线路，全长534km， 随后逐渐形成西北电网330kV骨干网架； 1981年建成500kV姚孟—武昌输电线路，全长595km。
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高电压绝缘技术
一填空1.过电压：雷电过电压：指设备遭受雷击或设备附近发生雷击而感应产生的过电压内部过电压：指电力系统中由于操作、事故、改变接线等引起的过电压。
2.高电压能否可靠运行的两个方面：1.外施电压下设备绝缘结构中的电场强度分布情况2.绝缘结构本身耐受电压的能力3.分析绝缘结构的击穿电压时，不仅要考虑绝缘距离，而且还要考虑电场不均匀程度的影响。
4.对于同样距离的间隙，电场越不均匀，通常击穿电压越低。
电气设备中的电场大多为不均匀电场。
为了充分利用绝缘材料，提高绝缘结构的击穿电压，必须设法减小电场的不均匀程度。
5.电场的调整：采取措施改善电场分布，降低局部过高的场强，以提高绝缘结构的整体介电强度。
措施：一：改变电极形状：1.增大电极曲率半径 2.改善电极边缘 3.使电极具有最佳外形二：改善电极间电容分布： 1.加屏蔽环 2.增设中间电极6.间隙中气体放电的现象：辉光放电，电晕放电，刷状放电，火花放电，电弧放电7.表面电离：气体放电中阴极发射电子的过程。
金属表面电离的几种形式如下：1.正离子碰撞阴极2.光电效应3.场致发射4.热电子放射8.流注理论认为电子碰撞电离及空间光电离是维持自持放电的主要因素。
9.一般认为当pd>200(cm.133Pa)时，空气中放电就将由汤姆逊形式过渡为流注形式。
10.极不均匀电场长间隙放电，先导放电从时序上包含几个小的放电过程：电离---》新的流注----》先导不断伸长11.线路绝缘子按结构不同分为：针式（6~10kv），悬式和瓷横担三类。
12.套管的电场具有什么特点？套管是一种典型的电场具有强垂直介质表面分量的绝缘结构，表面电压分布很不均匀，在中间法兰边缘处电场十分集中，很易从此处开始电晕及滑闪放电。
同时，法兰和导杆间的电场也很强，绝缘介质易被击穿。
13.绝缘子的电气性能：干闪络电压，湿闪络电压，污秽闪络电压。
机械强度：拉伸负荷，弯曲负荷，扭转负荷对绝缘子的基本要求是：有足够的电绝缘强度，能承受一定的机械负荷，能经受不利的环境的大气作用。
《高电压绝缘技术》第3章
高电压与绝缘技术专业培训课程2009年7月23日高电压绝缘技术High Voltage Insulation Technology U n i v e r s i t y n J i a o t o n g 西安交通大学高电压技术教研室© 2009 X i ’a 丁卫东wdding@ 029********y r i g h t 029-********第三章：气体中的沿面放电和高压绝缘子Xi’an Jiaotong University 《高电压绝缘技术》绝缘子的性能要求和材料绝缘子在电力系统中的作用：机械上相互连接，电气上相互绝缘高压绝缘子的分类：(1)绝缘子：用作导电体和接地体之间的绝缘和固定连接。
如隔离开关中用于固定触头的支柱绝缘子等。
(2)瓷套用作电器内绝缘的容器，并使内绝缘免遭周围环境因素的影响。
如电压互感器的瓷套等。
(3)套管：用作导电体穿过电器外壳、接地隔板或墙壁的绝缘部件。
如Xi’an Jiaotong University 《高电压绝缘技术》变压器绕组的出线套管等。
瓷套管以瓷作为主要绝缘，电容套管、充油套管则以瓷套作为外绝缘。
绝缘子的电气性能和机械性能有足够的电绝缘强度；能承受一定的机械负荷；能经受不利的环境和大气作用。
电气性能•干闪络电压：表面清洁、干燥的绝缘子的闪络电压。
是户内绝缘子的主要性能。
•湿闪络电压：表面洁净的绝缘子在淋雨时的闪络电压。
国标对人造雨水的规定：体积电阻率100±5Ω⋅m(20°C时)，雨1015mm/min滴细小均匀，降雨量为1.0-1.5mm/min，降雨方向与水平面近似为45°。
•污秽闪络电压表面脏污的绝缘子在受潮情况下的闪络电压。
目前常用爬电距离来衡量绝缘子在污秽和受潮条件下的绝缘能力。
Xi’an Jiaotong University 《高电压绝缘技术》机械性能•拉伸负荷：如悬挂输电线的绝缘子受重力和导线拉力的作用。
电气工程概论高电压与绝缘技术课件
高电压设备的绝缘检测与维护
01
02
பைடு நூலகம்
03
定期检测
按照规定的周期对高电压 设备进行绝缘检测，及时 发现并处理存在的隐患。
预防性维护
采取一系列预防措施，如 保持设备清洁、定期更换 绝缘材料等，以降低设备 发生故障的风险。
应急处理
在设备出现故障时，采取 紧急措施，如切断电源、 释放残余电荷等，以保障 人员和设备安全。
通过直接对设备施加高电压来检测设备的耐压水平，是常用的试 验方法。需要使用高压电源、变压器、调压器等设备。
冲击试验
模拟雷电过电压等瞬态冲击过程，对设备进行耐压检测。需要使用 冲击电压发生器、脉冲电流发生器等设备。
介质损耗角正切值试验
通过测量绝缘材料的介质损耗角正切值，评估其绝缘性能。需要使 用高压电桥、介质损耗角测量仪等设备。
04
电力系统中的高电压与绝 缘问题
电力系统中的过电压现象及其防护
过电压现象
过电压是指电力系统在特定条件下所 出现的超过正常工作电压的异常电压 升高现象。
过电压的分类
过电压防护措施
为防止过电压对电力系统的危害，应 采取一系列防护措施，包括安装避雷 器、限制操作过电压和改善设备绝缘 等。
根据产生原因，过电压可分为雷电过 电压、操作过电压和暂时过电压等。
对策
为减少对环境的负面影响，应采取一系列环保措施，如使用环保型绝缘材料、回收废弃物、减少能源消耗等。同 时，应加强设备的维护和保养，防止油渍泄漏等污染物排放。
感谢观 看
THANKS
绝缘检测的基本原理与技术
1 2 3
电场法 利用电场测量技术，通过测量绝缘材料的电场分 布，评估其绝缘性能。需要使用电场测量仪等设 备。
《高电压与绝缘技术》
荆楚理工学院2024年秋季学期《高电压与绝缘技术》期末考试共30 道题总分100分返回1、单选题电解质损耗的大小用（）表示。
4分A相对电介质B电介质电导C电介质极化D介质损失角正切标准答案：D2、单选题流注理论未考虑（）的现象。
4分A碰撞电离B表面电离C光电离D电荷畸变电场标准答案：B3、单选题下列表述中，对波阻抗描述不正确的是( )。
4分A波阻抗是前行波电压与前行波电流之比B对于电源来说波阻抗与电阻是等效的C线路越长，则波阻抗越大D波阻抗的大小与线路的几何尺寸有关标准答案：C4、单选题随着电压频率的增加,极性介质的介电常数( )。
4分A增加B1减小C先增后减D先减后增标准答案：B5、单选题不均匀的绝缘试品，如果绝缘严重受潮，则吸收比K将（）4分A远大于1B远小于1C约等于1D不易确定标准答案：C6、单选题载流导体周围的磁场方向与产生磁场的（）有关。
4分A磁场强度B磁力线方向C电流方向D磁力线和电流方向标准答案：C7、单选题下列因素中，明显影响离子式极化的是（）4分A频率B气压C湿度D温度标准答案：D8、单选题构成冲击电压发生器基本回路的元件有冲击性主电容C1，负荷电容C2，波头电阻R1和波尾电阻R2。
为了获得一很快由零上升到峰值然后较慢下降的冲击电压，应使( )。
4分AC1C2,R1R2BC1C2,R1R2CC1C2,R1R2DC1C2,R1R2标准答案：B9、单选题电气设备的绝缘是一个重要的技术指标，是安全检查的重要内容，电气绝缘检查主要是检查绝缘是否老化破损、受潮和( )等。
4分A绝缘电阻B绝缘层厚度C设备服役年限标准答案：A10、单选题以下哪种因素与介质损失角正切无关。
（）4分A温度B外加电压C湿度D电压的频率标准答案：C11、单选题我国的规程中规定线路防雷设计用雷电流波头时间为（）。
4分A1.2μsB1.5PsC2.5μs10μs标准答案：C12、单选题下列因素中，对电介质的tanδ影响不明显的是（）4分A湿度B电源频率C表面污秽D大气压强标准答案：D13、单选题电场分布越均匀，气隙的平均击穿场强（）4分A越高B越低C相同D不确定标准答案：A14、单选题提高线路的耐雷水平和减少反击概率的主要措施是（）4分A降低杆塔接地电阻B提高杆塔接地电阻C降低系统负荷D提高系统负荷标准答案：A15、单选题气体中产生带电粒子的最重要方式是（）4分A光电离热电离C碰撞电离D电极表面电离标准答案：C16、多选题波在线路上传播，当末端短路（接地）时，以下关于反射描述错误的是（）2分A电流为0，电压增大一倍B电压为0，电流增大一倍C电流不变，电压增大一倍D电压不变，电流增大一倍标准答案：ACD17、多选题以下哪种材料不具有憎水性（）2分A硅橡胶B电瓷C玻璃D金属标准答案：BCD18、多选题气体放电现象包括（）两种现象。
高电压绝缘技术课后习题答案
第一章1.计算同轴圆柱电极的不均匀系数f ，其中导体外直径为100 mm ，外壳的直径为320 mm 。
解：d R r =-,avU E d=,max lnU E R r r=maxlnavd E rf r d E r==+其中 R=160mm ，r=50mm 。
代入上式可得f=1.89<2，所以此时电场是稍不均匀的。
2. 离地高度10m 处悬挂单根直径3cm 导线，导线上施加有效值63.5kV 工频交流电压，请计算导线表面最大场强。
若将该导线更换为水平布置的双分裂导线，两导线总截面积保持与单根导线一致，线间距离30cm ，请重新计算导线表面最大场强。
解：1)：等效成圆柱—板电极：由课本P9页可查的公式为max0.9lnU E r d r r=+，其中U=63.5kV ，d=10m ，r=1.5cm 。
代入上式可得：max5.858/E kV cm =。
2）由题意可知：2212r r ππ=，可得：1 1.060.0106r cm m ===，两导线相邻S=30cm=0.3m, 10.01060.03530.3r S == 对于二分裂导线，由课本P9页可查得公式。
所以2112max211(122)(2)lnr r U S SE H r r S+-=，其中H=10m, max 5.450/E kV cm = 3.总结常用调整电场强度的措施。
解：1）、改变电极形状①增大电极曲率半径；②改善电极边缘；③使电极具有最佳外形； 2）、改善电极间电容分布 ①加屏蔽环；②增设中间电极； 3）、利用其他措施调整电场①采用不同的电介质；②利用电阻压降；③利用外施电压强制电压分布；第二章1、解：由题意：212e e i m v eV ≥，因此：62.7510/e v m s ≥==⨯,,57.6nm i chv eV v λλ≥=≤所以。
水蒸气的电离电位为12.7eV 。
97.712.7hcnm λ≤=可见光的波长围在400-750nm ，不在可见光的围。
高电压绝缘技术
在气体间隙中形成一条导电性很高的通道，气体失去了绝缘能力，气体这种由绝缘状态突变为良好导电状态的过程，称为击穿。
反之，就可以取得绝缘的效果。
2、液体介质的击穿对液体的击穿可分为两种情况。
对于纯净的介质，其击穿强度很高。
在高电场下发生击穿的机理有各种理论，主要分为电击穿理论和气泡击穿理论，前者以液体分子由电子碰撞而发生游离为前提条件，后者则认为液体分子由电子碰撞而发生气泡，或在电场作用下因其他原因发生气泡，由气泡内气体放电而引起液体介质的热击穿。
3、固体介质的击穿固体介质的击穿电压与外施电压作用长短有密切关系，其击穿电压随电压作用时间的缩短而迅速上升到其上限——固有击穿电压。
固体介质一旦击穿后，便丧失了绝缘性能，有了固有导电通道，即使去掉外施电压，也不像气体、液体介质那样能自己恢复绝缘性能，固体介质这类绝缘称为非自恢复绝缘。
固体介质的击穿可分为电击穿、热击穿、电化学击穿。
（1）电击穿在强电场作用下，介质内的少量自由电子得到加速，产生游离碰撞，使介质中带电质点数目增多，导致击穿，这种击穿称为电击穿。
其特点是：击穿过程极短，为10-6~10-8s；击穿电压高，介质温度不高；击穿场强与电场均匀程度关系密切，与周围环境温度无关。
（2）热击穿当固体介质受到电压作用时，由于介质中发生损耗引起发热。
当单位时间内介质发出的热量大于发散的热量时，介质的温度升高。
而介质具有负的温度系数，这就使电流进一步增大，损耗发热也随之增大，最后温度过高导致绝缘性能完全丧失，介质即被击穿。
这种与热过程相关的击穿称为热击穿当绝缘原来存在局部缺陷时，则该出损耗增大，温度升高，击穿就易发生在这种绝缘局部弱点出。
热击穿的特点是：击穿与环境有关，与电压作用时间有关，与电源频率有关，还与周围媒介的热导、散热条件及介质本身导热系数、损耗、厚度等有关。
击穿需要较长时间，击穿电压较低。
（3）电化学击穿电气设备在运行了很长时间后（数十小时甚至数年），运行中绝缘受到电、热、化学、机械力作用，绝缘性能逐渐变坏，这一过程是不可逆的，称此过程为老化。
高电压与绝缘技术PPT课件
瓷套管
18
高 压 套 管 按 结 构 及 材 料 的 分 类
按结构分 按主要绝 绝缘特点 缘介质分
主要应用范围
纯瓷套管 单一绝缘套 管
树脂套管
电瓷（或有空气） 35kV及以下穿墙套管 10kV及以下电器用套管
树脂（或有空气） 组合电器用
复合绝缘套 管
充油套管 充气套管 油纸电容式
套管内为绝缘油 套管内为SF6等 油浸纸
.
几个概念
30
直击雷、感应雷过电压：雷云对地放电时，不但会使受雷电直击的 线路或设备上产生过电压，也会在雷击点附近未受雷击的线路或设 备上形成过电压，前者称为直击雷过电压，后者称为感应雷过电压。
雷区分类：少雷区（平均雷暴日不超过15的地区）；中雷区（超过 15单不超过40的地区）；多雷区（超过40但不超过90的地区）；强 雷区（超过90的地区或者根据运行经验雷害特别严重的地区）。如 海南省及雷州半岛雷电活动频繁而强烈，年平均雷暴日高达 100~133。
雷电过电压：是由雷云放电引起的电力系统供电线路以及发、变电 站的电气设备上出现远高于其正常工作电压的电压升高，亦称为大 气过电压。它不仅会危害供电线路以及各种电气设备，还会导致大 面积停电，引起重大经济损失。雷电过电压事故在电力系统事故中 占有很大的比例。
.
几个概念
29
雷暴日：在一天中只要听到雷声就算作是一个雷暴日。在我国大部 分地区一个雷暴日约为3个雷暴小时（即在一个小时内听到雷声就 算一个雷暴小时）。
纯瓷套管以电瓷为绝缘结构简单维护方便目前广泛用作35kv及以下的穿墙套管和10kv及以下的电器套管如变压器断路器等17按结构分按主要绝缘介质分绝缘特点主要应用范围单一绝缘套纯瓷套管电瓷或有空气35kv及以下穿墙套管10kv及以下电器用套管树脂套管树脂或有空气组合电器用复合绝缘套充油套管套管内为绝缘油试验变压器套管
高电压绝缘技术 第三版
高电压绝缘技术第三版
在现代电力系统中，高电压绝缘技术是一项至关重要的技术。
随着电力系统规模的扩大和电压等级的提高，对高电压绝缘技术的要求也越来越高。
为此，许多专家和学者致力于研究和改进高电压绝缘技术，以适应电力系统的需求。
《高电压绝缘技术第三版》是一本全面介绍高电压绝缘技术的书籍。
本书首先介绍了高电压绝缘的基本概念和原理，包括电介质的基本性质、绝缘材料、绝缘结构等。
然后，本书详细阐述了高电压设备的设计、制造和运行中的绝缘问题，包括变压器、发电机、断路器、电缆等设备的绝缘技术。
此外，本书还介绍了高电压测试技术，包括绝缘电阻、介质损耗、局部放电等测试方法。
第三版在保持前两版的基础上，对许多章节进行了修订和更新，以反映最新的研究成果和技术进展。
同时，第三版还增加了一些新的章节，涵盖了高电压绝缘技术的一些新领域，如特高压输电、新能源并网等。
这些新增内容使得第三版更加全面和实用。
总之，《高电压绝缘技术第三版》是一本全面介绍高电压绝缘技术的书籍，具有很高的实用价值和学术价值。
对于从事高电压绝缘技术研究和应用的专家和工程师来说，是一本不可或缺的参考书籍。
公共基础知识高电压与绝缘技术基础知识概述
《高电压与绝缘技术基础知识概述》一、引言高电压与绝缘技术是电气工程领域中的一个重要分支，它主要研究高电压下的电气绝缘和放电现象，以及如何设计、制造和维护高电压设备，以确保电力系统的安全可靠运行。
随着电力工业的不断发展和对电能质量要求的提高，高电压与绝缘技术的重要性日益凸显。
本文将对高电压与绝缘技术的基础知识进行全面的阐述与分析，包括基本概念、核心理论、发展历程、重要实践和未来趋势。
二、基本概念1. 高电压高电压是指电压等级较高的电气量，通常在数千伏以上。
高电压的产生主要有以下几种方式：- 电力变压器升压：通过变压器将低电压升高到高电压，以满足远距离输电的需要。
- 静电感应：利用静电感应原理产生高电压，如静电起电机。
- 电磁感应：通过电磁感应原理产生高电压，如高压互感器。
2. 绝缘绝缘是指阻止电流通过的材料或结构。
在高电压环境下，绝缘材料的性能至关重要，它必须能够承受高电压的作用而不发生击穿或漏电现象。
绝缘材料主要分为以下几类：- 气体绝缘：如空气、六氟化硫等。
气体绝缘具有良好的绝缘性能和散热性能，但需要密封容器来保持其绝缘性能。
- 液体绝缘：如变压器油、电容器油等。
液体绝缘具有较好的绝缘性能和散热性能，但需要注意防火和防爆。
- 固体绝缘：如绝缘纸、绝缘橡胶、绝缘塑料等。
固体绝缘具有较高的机械强度和耐热性能，但绝缘性能相对较差。
3. 击穿击穿是指绝缘材料在高电压作用下失去绝缘性能，电流通过绝缘材料的现象。
击穿分为以下几种类型：- 电击穿：在强电场作用下，绝缘材料中的自由电子被加速，与分子发生碰撞，产生电离，导致绝缘材料失去绝缘性能。
- 热击穿：在高电压作用下，绝缘材料中的电流会产生热量，使绝缘材料温度升高。
如果热量不能及时散发，绝缘材料的温度会不断升高，最终导致绝缘材料失去绝缘性能。
- 电化学击穿：在高电压作用下，绝缘材料中的杂质会发生电离，产生电化学腐蚀，导致绝缘材料失去绝缘性能。
三、核心理论1. 电场理论电场理论是高电压与绝缘技术的基础理论之一。
高电压技术》课程习题及参考答案
《高电压技术》课程习题及参考答案绪论1.现代电力系统的特点是什么？答：机组容量大；输电容量大，距离长；电网电压达到750KV的特高压；高压绝缘和系统过电压的问题愈显突出。
2.高电压技术研究的内容是什么？答：（1）高压绝缘及高压试验方法（2）系统过电压的产生及防护第1章高电压绝缘1.电介质的电气性能有哪些？答：电介质的电气性能包括极化，电导，损耗，击穿。
2.固体介质击穿有哪些类型？各有什么特点？答：固体介质击穿类型有：电击穿，热击穿，电化学击穿电击穿：击穿电压很高，过程快，与设备的温度无关；热击穿：击穿过程较长，击穿电压不高，与环境温度和介质自身品质有关；电化学击穿：设备运行时间很长，在电、热、化学的作用下，绝缘性能已经较差，可能在不高的电压下击穿。
3.什么是绝缘子的污闪？防止污闪的措施有哪些？答：污秽的绝缘子在毛毛雨或大雾时发生的闪络，称为污闪。
防止污闪的措施有：定期清扫绝缘子；在绝缘子表面上涂一层憎水性的防尘材料；增加绝缘子片数或使用防污绝缘子。
第2章高电压下的绝缘评估及试验方法1.表征绝缘劣化程度的特征量有哪些？答：耐电强度，机械强度，绝缘电阻，介质损失角正切，泄漏电流等2.绝缘缺陷分哪两类？答：绝缘缺陷分为：集中性和分布性两大类。
3.绝缘的预防性试验分哪两类？答：非破坏性（绝缘特性）试验和破坏性试验两类。
4.电介质的等值电路中，各个支路分别代表的物理意义是什么？答：纯电容支路代表无损极化，电容支路代表有损极化，纯电阻支路代表电导支路。
5.测量绝缘电阻的注意事项有哪些？答：1）被试品的电源及对外连接线应折除，并作好安全措施2）对被试品充分放电3）兆欧表的转速保持120转/ 分4）指针稳定后读数5）对于大电容量试品，应先取连接线，后停表。
6）测试后对被试品放电7）记录当时的温度和湿度。
6.试比较几种基本试验方法对不同设备以及不同的绝缘缺陷的有效性和灵敏性。
答：测量绝缘电阻能反映集中性和分布性的缺陷，适用任何设备；测量泄漏电流能更灵敏地反应测绝缘电阻所发现的缺陷；测量介质损失角正切能发现绝缘整体普遍劣化及大面积受潮。
《高电压绝缘技术(第二版)》课后题答案中国电力出版社
高电压绝缘技术（第二版） 课后答案第二章 1、解：由题意：212e e i m v eV ≥，因此：62.7510/evm s ≥==⨯,,57.6n mi ch v e V v λλ≥=≤所以。
水蒸气的电离电位为12.7eV 。
97.712.7hcnm λ≤= 可见光的波长范围在400-750nm ，不在可见光的范围。
2、解：1942232212.5 1.6103()12.5,,9.661810()233 1.3810i i i w w O eV w KT T K K --⨯⨯⨯=====⨯⨯⨯ 气体的绝对温度需要达到96618K 。
3、解：由/0()n n eλλλ-=知100220023300344000:(1)63.2%2:()23.3%23:()8.6%34:() 3.1%n n e n n n een n n ee n n n een λλλλλλλλλλλλλλλλλλλλλ--------=-=-=-=-=-=-=-=4、解：对于带电粒子有：-6326321313=10cm /,10(10).1(.)dNs N s cm s cm dtρρ-----=-=-⨯=-，即31(.)s cm内减少一对离子，即离子的平均寿命为1S 。
5、解：由于电流QIt=，可知 197112110211.610105810/=2J =1.610/cm I Q eN J A cm s ts tsJ A --====⨯⨯⨯=⨯⨯考虑到正负离子，所以 6、解：由题意知：电场强度不变。
又因为：12d d 01020,,a a ad II e I e I I e ===I1122d I I α=所以ln （-d ）， 11212lnln107.6750.3I I cm d d α-===- 1810107.6750.119193.810 1.1101.610 1.610ad I n e e -⨯--⨯===⨯⨯⨯⨯⨯ 7、解:00(1)i daxaxadii i n n n n en e dx eα====-⎰有题意可知：n8、解 ：根据题意设：极间距离为d,0c n n n ∆单位时间内阴极单位面积产生的电子外电离因数下阴极单位面积产生的电子新增离子数0,,()ad ic c a c n n n n n n e n n n aαγ=+∆=+∆=- 可得到达阳极的电子总数为：00(1)(1),11ad ad i c aadn n e e n n n n eαγγαγγγ++-+==++-9、解：由公式可得：/1lnb Bpd U Apde γ-=，可得：/2507600.1/46008.57600.153.08910bpd U bApdee eeγ--⨯⨯--⨯⨯⨯-===⨯当d=1.0cm,31.6bU kV =时,/2507601/316008.5760171.35910bpd U bApdeeee γ--⨯⨯--⨯⨯⨯-===⨯10、解：min 11ln2.718ln 0.025()0.687(133)14.6ae pd cm p Aγ⨯===⋅,m i n m i n()3650.687250.755b U B p d V=⨯=⨯= 11、解：假设在P 气压下，两间隙的放电电压相等，即12()()f pd f pd =查图2-12的曲线可知120.25,0.1pd pd ==时，两间隙的放电电压大约相等，此时p=0.025[133pa]，所以当210.025[133]d d p pa >时，先放电；p<0.025[133pa]时，先放电12、解：由题意可知：60/,6010600/,E UV cm E V cm E p d==⨯==又可得：120.6 1.21,2600/600/kV kV d cm d cm V cm V cm====12211211200111ln (ln ln )(2.4 1.2) 1.221I I I cm d d I d d I I α-==-=-=---110.12[133]cm Pa Pα--=1.274011.00108008ad I e e I γ--⨯-=-=-=⨯1ln1ln ,7.697,6007.6974618r ad d cm U Ed V r a=====⨯=13、解：由公式2220[()],,=4X r E QA B A B E p p x απεε=-其中为常数。
《高电压绝缘技术》第8章
高电压与绝缘技术专业培训课程2009年7月23日高电压绝缘技术High Voltage Insulation TechnologyU n i v e r s i t y n J i a o t o n g 西安交通大学高电压技术教研室 ©9 200X i ’a 丁卫东wdding@ 029********y r i g h t 029-********第八章：高压套管和高压互感器绝缘Xi’an Jiaotong University 《高电压绝缘技术》高压套管概述高压套管用于高压导体穿过与其电位不同的物1体(墙壁或电力设备金属箱壳)，起绝缘和机械支持作用*。
2例如，用以把电流引入或引出变压器、电容器、3断路器或其他电力设备的金属箱壳的电器用套管，用于穿过墙壁(或阀厅)的穿墙套管等。
Õ交流1100kV 油浸纸电容式变压器套管示意图1－均压环；2－油枕；3－上瓷套；4－连接套45筒；5－下瓷套；6－均压球*《电气电子绝缘技术手册》编委会.电气电子绝缘技术手册[M].北京:机械工业出版社,2008.Xi’an Jiaotong University 《高电压绝缘技术》6[M].北京:机械工业出版社, 2008.高压套管是强垂直分量与切线分量同时存在的情况的典型代表。
Xi’an Jiaotong University 《高电压绝缘技术》以高压套管为代表的强垂直分量与切线分量同时存在的情况下，滑闪放电常常从法兰的边缘处开始。
当沿面距离较长时，套管的沿面闪络电压U f 比棒形绝缘子低很多。
0−起晕电压kV/1006.145.05C U c ×=滑闪放电kV/1036.144.04C U −×=起始电压0r c Xi’an Jiaotong University 《高电压绝缘技术》当外施电压高到出现刷状放电时，放电长度1()/c l U U k =−在工频电压下，k 1在空气或油中分别为5kV/mm 或12.8kV/mm 。
高电压与绝缘技术
高电压技术在核能领域的应用
01
02
03
核能发电
高电压技术用于核能发电 系统，确保核反应堆的正 常运行和电力输出。
核能研究
高电压技术为核能研究提 供实验平台，支持核能科 学的发展。
核能安全
高电压技术用于核能安全 监测，保障核设施的安全 运行和防止核事故发生。
高电压技术在风能领域的应用
风力发电
高电压技术用于风力发电 系统的并网和输电，提高 风电场的发电效率和稳定 性。
总结词
随着科技的不断进步，高电压技术的发展趋势包括高 压直流输电、超高压交流输电、脉冲功率技术等方向 。
详细描述
随着科技的不断进步，高电压技术的发展趋势也在不断 变化。目前，高压直流输电、超高压交流输电、脉冲功 率技术等方向是高电压技术研究的热点。其中，高压直 流输电具有输送功率大、线路损耗小、稳定性高等优点 ，被广泛应用于长距离输电和海底电缆输电等领域；超 高压交流输电可以提高输电效率、减小线路损耗，也是 未来输电技术的重要发展方向；脉冲功率技术则在高能 量密度、高速度武器等领域具有广泛的应用前景。
高电压与绝缘技术
• 高电压技术概述 • 高电压绝缘技术 • 高电压设备与系统 • 高电压技术在电力系统中的应用 • 高电压技术在能源领域的应用 • 高电压与绝缘技术的挑战与未来发展
01
高电压技术概述
高电压的定义与特点
总结词
高电压是指相对于地而言的较高的电压，其特点包括高电场强度、高能量密度 等。
预防性维护
定期进行绝缘性能测试，及时发现潜 在的绝缘故障。
运行环境监测
监测运行环境的温度、湿度、污染物 等，确保运行环境良好。
设备维护与更新
定期对设备进行维护，及时更换老化 或损坏的绝缘部件。
高电压绝缘相关技术分析及应用
高电压绝缘相关技术分析及应用一、引言高电压绝缘技术是电力系统中非常重要的一部分，它的主要作用是将高压电场与接地电场隔离开来，保护人员和设备的安全。
在电力系统中，高电压绝缘技术主要应用于输电线路、变电站、绝缘子以及其他高压设备中。
本文将从高电压绝缘技术的原理、材料、结构以及应用进行分析，旨在帮助读者更好地了解高电压绝缘技术，并且掌握其在实际工程中的应用。
二、高电压绝缘技术原理高电压绝缘技术的原理主要是通过构建电场分布，将高压电场与接地电场隔离开来，防止电荷漏失和放电。
在电力系统中，一般会使用绝缘体将高压导线或设备与地面隔开，以防止电压产生过电位，造成设备损坏或人身伤害。
绝缘体的主要原理是将电场均匀分布在其表面上，使得绝缘体内部的电场强度保持在安全范围内。
绝缘体的选择、加工及安装都对其绝缘性能有着重要影响。
1. 玻璃纤维增强塑料（FRP）玻璃纤维增强塑料（FRP）是一种具有优异绝缘性能的绝缘材料，它主要由玻璃纤维和树脂组成。
FRP具有优良的机械性能、耐腐蚀性能、耐热性能和电绝缘性能，因此被广泛应用于电力系统中的绝缘子、支架、横担等组件上。
FRP还具有重量轻、易加工成型等优点，使得它能够适用于复杂的电力设备结构中。
2. 玻璃钢3. 硅橡胶硅橡胶具有优异的耐高温、耐老化、耐候性和电绝缘性能，因此被广泛应用于高电压绝缘技术中。
在电力系统中，硅橡胶主要应用于绝缘子、电缆终端等零部件上，以保护设备免受电压的影响。
硅橡胶材料还具有良好的机械性能和耐化学腐蚀性能，使得其能够适用于不同的电力设备中。
1. 悬垂式绝缘子悬垂式绝缘子是一种常见的绝缘子类型，它主要应用于输电线路中。
悬垂式绝缘子的主要结构由绝缘子串、绝缘子帽、金属脚等组成，其中绝缘子串是由多个绝缘子单元串联而成的。
其主要作用是将导线与地面隔开，防止电压沿表面泄漏或放电。
3. 电缆终端电缆终端是一种应用于高压电缆系统的重要部件，其主要结构由绝缘子、接地开关、引出电缆等组成。
《高电压绝缘技术》第5章V2
高电压与绝缘技术专业培训课程2009年7月23日高电压绝缘技术High Voltage Insulation TechnologyU n i v e r s i t yn J i a o t o n g 西安交通大学高电压技术教研室©9 200X i ’a 丁卫东wdding@029********y r i g h t 029-********第五章：六氟化硫气体绝缘Xi’an Jiaotong University 《高电压绝缘技术》引言SF 6气体绝缘的优点体积小0.1 MPa 下，SF 6的绝缘强度是空气的大约3倍高压导体全部封闭在金属外壳内敞开式变电站(72 kV-1200 A, 2×15 MV A)替代为金属封闭式组合电器之后Xi’an Jiaotong University 《高电压绝缘技术》可靠性高平均无故障时间：400-1000年/间隔•4001000•寿命：35-50年•不受恶劣环境因素(如台风、盐碱、地震等)的影响•无火灾隐患•不污染环境、对居民友好体积小、可靠性高•适用于征地困难的地区•维护工作量小•寿命长，全寿命造价低Xi’an Jiaotong University 《高电压绝缘技术》SF 6的物理化学特性SF 6由卤族元素中最活泼的元素氟(F)原子与硫(S)原子结合而成，其分子结构是六个F 原子处于顶点位置而S 原子处于中心位置的-10正八面体，S 和F 以共价键联结，键距1.58×10m 。
①无毒性②化学稳定性好Xi’an Jiaotong University 《高电压绝缘技术》③密度约为空气的5倍在高寒地区，必须考虑GIS的断路器部分SF6气体液化的问题。
通常，通过加热断路器或者采用SF6-N2混合气体作为灭弧介质Xi’an Jiaotong University 《高电压绝缘技术》解决液化问题。
SF 6气体的分解SF6气体分解物的负面影响•HF腐蚀金属、影响操作机构的工作，与含硅材料反应。
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《高电压绝缘技术》学习包第一章气体的绝缘特性一、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,气体从少量电符会突然产生大量的电符,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子核的束博而形成自由电子和正离子(3)游离的方式a.碰撞游离b.光游离c.热游离d.金属表面游离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：: 气体原子（或分子）的游离能 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:普朗克常数ν:光的频率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：K:波茨曼常数i W m ≥221υi W i W h ≥νi W KT ≥23T:绝对温度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(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二.气体放电的两个理论1.汤逊放电理论.适用条件:均匀电场,低气压,短间隙(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(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(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:(5)巴申定律a.表达式:P:气体压力 S:极间距离b.均匀电场中几种气体的击穿电压与ps 的关系)(PS f U F =1)1(=-S e αγ2.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b.按汤逊理论,击穿过程与阴极材料有关,然而在大气压力下的空气隙中击穿电压与阴极材料无关.c.按汤逊理论,气体放电应在整个间隙中均匀连续地发展,但在大气中击穿会出现有分枝的明亮细通道(2).理论要点:认为电子碰撞游离及空间光游离是维持自持放电的主要因素,流注形成便达到了自持放电条件,它强调了空间电符畸变电场的作用和热游离的作用.(3)放电简单流程图:有效电子(经碰撞游离)-----电子崩(畸变电场)-----发射光子(在强电场作用下)-----产生新的电子崩(二次崩)-----形成混质通道(流注)-----由阳极向阴极(阳极注)或由阴极向阳极(阴极流注)击穿.三.不均匀电场中气隙的放电特性1.电晕放电一定电压作用下,在曲率半径小的电极附近发生局部游离,并发出大量光辐射,有些像日月的晕光,称为电晕放电.电晕起始场强开始出现电晕时电极表面的场强电晕起始场强开始出现电晕时电极表面的场强电晕起始场强开始出现电晕时电极表面的场强2.极性效应(1).正棒---负板分析：a.由于捧极附近积聚起正空间电荷，削弱了电离，使电晕放电难以形成，造成电晕起始电压提高。
b.由于捧极附近积聚起正空间电荷在间隙深处产生电场加强了朝向板极的电场，有利于流注发展，故降低了击穿电压(2).负棒---正板分析：a.捧附近正空间电荷产生附加电场加强了朝向棒端的电场强度，容易形成自持放电，所以其电晕起始电压较低。
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-----负板负捧-----正板电晕起始高低间隙击穿压低高四.雷电冲击电压下气隙的击穿特性1.标准波形几个参数波头时间T1：T1=(1.2 30%)μs波长时间T2: T2=(50 20%) μs标准波形符 表示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(2).统计时延t s通常把电压达间隙的静态击穿电压开始到间隙中出现第一个有效电子为止所需的时间(3).放电形成时延tf从第一个有效电子到间隙完成击穿所需的时间(4).放电时延tLtL=ts+tf气体间隙在冲击电压作用下击穿所需全部时间：t=t1+ts+tf其中：ts+tf 就是放电时延tL3. 50%冲击放电电压U50%放电概率为50%时的冲击放电电压50%冲击放电电压与静态放电压的比值称为绝缘的冲击系数β4. 伏秒特性(1) 定义同一波形、不同幅值的冲击电压下，间隙上出现的电压最大值和放电时间的关系曲线(2) 曲线求取方法 sμ50/2.1±0%50U U =β(3) 电场均匀程度对曲线的影响不均匀电场由于平均击穿电场强度较低,而且流注总是从强场区向弱场区发展,放电速度受到电场分布的影响,所以放电时延长,分散性大,其伏秒特性曲线在放电时间还相当大时,便随时间之减小而明显地上翘,曲线比较陡. 均匀或稍不均匀电场则相反,由于击穿时平均场强较高,流注发展较快,放电时延较短,其伏秒特性曲线较平坦.五. 大气条件对气体间隙击穿电压的影响大气条件大气压力 P0=101.3kpa温度湿度 f0=11g/m32. 相对密度的影响 相对密度d d=0.289----当d 在0.95到1.05之间时,空气间隙的击穿电压U 与d 成正比U= dU03. 湿度的影响(1). 均匀或稍不均匀电场湿度的增加而略有增加,但程度极微,可以不校正(2). 极不均匀电场由于平均场强较低,湿度增加后,水分子易吸附电子而形成质量较大的负离子,运动速度,减慢游离能力大大降低,使击穿电压增大.因此需要校正.4. 高度的影响C020随着高度增加,空气逐渐稀薄,大气压力及空气相对密度下降,间隙的击穿电压也随之下降.U=ka U0六. 提高气体间隙绝缘强度的方法七. 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(1). 改变电极形状(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2. 削弱游离因素的措施(1). 采用高气压(2). 采用高真空(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。
八. 气体中的沿面放电10001.11H k -=α1. 什么叫沿面放电沿着固体介质表面的气体发生的放电沿面放电电压通常比纯空气间隙的击穿电压要低2. 界面电场分布的三种典型情况气体介质与固体介质的交界称为界面(1). 固体介质处于均匀电场中,且界面与电力线平行;(2). 固体介质处于极不均匀电场中,且电力线垂直于界面的分量比平行于界面的分量大得多;类似套管(3). 固体介质处于极不均匀电场中,且电力线平行于界面的分量以垂直于界面的分量大得多.类似支持绝缘子3. 均匀电场中的沿面放电其放电特点:(1).放电发生在沿着固体介质表面,且放电电压比纯空气间隙的放电电压要低. 其原因a. 固体介质与电极表面没有完全密合而存在微小气隙,或者介面有裂纹.b.介质表面不可能绝对光滑,使表面电场不均匀.c.介质表面电阻不均匀使电场分布不均匀d.介质表面易吸收水分,形成一层很薄的膜,水膜中的离子在电场作用下向两极移动,易在电极附近积聚电荷,使电场不均匀4. 极不均匀电场具有强法线分量时的沿面放电(套管型)(1) 放电发展特点a电晕放电 b. 线状火花放电 c. 滑闪放电d. 闪络放电(2) 影响沿面放电因素分析等值电路图a.固体介质厚度越小，则体积电容越大，沿介质表面电压分布越不均匀，其沿面闪络电压越低；b.同理，固体介质的体积电阻越小，沿面闪络电压越低c.固体介质表面电阻减少，可降低沿面的最大电场强度，从而提高沿面闪络电压(3).提高沿面闪络电压措施a.减少套管的体积电容。
如增大固体介质厚度，加大法兰处套管的外经b.减少绝缘的表面电阻。
如在套管近法兰处涂半导体漆或半导体釉5.极不均匀电场具有强切线分量时的沿面放电(支柱绝缘子型)由于电极本身的形状和布置己使电场很不均匀，故介质表面积聚电荷使电压重新分布不会显著降低沿面闪络电压，为了提高沿面闪络电压，一般从改进电极形状，如采用屏蔽罩和均压环6. 绝缘子串的电压分布000分析结果a.绝缘子片数越多，电压分布越不均匀b.靠近导线端第一个绝缘子电压降最高，易产生电晕放电。
在工作电压下不允许产生电晕，故对330kv及以上电压等级考虑使用均压环7. 绝缘子表面污秽时的沿面放电户外绝缘子，会受到工业污秽或自然界盐碱、飞尘等污染，在干燥时，由于污秽尘埃电阻很大，绝缘子表面泄漏电流很小，对绝缘子安全运行无危险；但下雨时，绝缘子表面容易冲掉，而大气湿度较高，或在毛毛雨、雾等气候下，污秽尘埃被润湿，表面电导剧增，使绝缘子的泄漏电流剧增，降低闪络电压8.防止绝缘子的污闪，应采取措施(1).对污秽绝缘子定期或不定期进行清洗(2). 绝缘子表面涂一层憎水性防尘材料(3).加强绝缘和采用防污绝缘子(4).采用半导体釉绝缘子习题与答案一、选择题1) 流注理论未考虑 的现象。
A ．碰撞游离B ．表面游离C ．光游离D ．电荷畸变电场2) 先导通道的形成是以 的出现为特征。
A ．碰撞游离B ．表面游离C ．热游离D ．光游离3) 电晕放电是一种 。
A ．自持放电B ．非自持放电C ．电弧放电D ．均匀场中放电4) 气体内的各种粒子因高温而动能增加，发生相互碰撞而产生游离的形式称为 。
A.碰撞游离B.光游离C.热游离D.表面游离5) ______型绝缘子具有损坏后“自爆”的特性。
A.电工陶瓷B.钢化玻璃C.硅橡胶D.乙丙橡胶6) 以下哪个不是发生污闪最危险的气象条件？A.大雾B.毛毛雨C.凝露D.大雨7) 污秽等级II 的污湿特征：大气中等污染地区，轻盐碱和炉烟污秽地区，离海岸盐场3km~10km 地区，在污闪季节中潮湿多雾但雨量较少，其线路盐密为 2/cm mg 。