[精选PPT]青岛大学高电压
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高电压概述PPT课件
8
电路
电子电路---进行信号的传递分配与转换
信号处理,叫弱电电路
电力电路---实现能量的传输、分配与转
换,又叫强电电路
9
电力工程
与电能的生产、输送、分配有关的工程。 电能取代蒸汽动力--现代社会物质/精神文明技术基础 电能的输送和分配--高、低压交流电力网络实现 输电工程发展方向 (重点)
---特高压（100万伏以上）交流输电与直流输电技术
最初应材料响应实验、闪光X射线照相及模拟 核武器效应的需要而出现
35
1962年英国J.C.马丁成功将已有的Marx发生 器与传输线技术结合，产生了持续时间短达纳 秒级的高功率脉冲，开辟了这一崭新的领域
863: 王大珩 王淦昌 杨嘉墀 陈芳允
36
西安军工 研究所
随之，受控热核聚变研究、高功率粒子束、大功 率激光、定向束能武器、电磁轨道炮等的研制都 对高功率脉冲技术的发展提出了新的要求，使高 功率脉冲技术成为80年代极为活跃的研究领域之 一。
28
配电 电力系统中直接与用户相连并向 用户分配电能的环节。
将电网的输电电压降为配电电压、配电 电压通常有35～60千伏和3～10千伏等。
29
促使高电压技术发展的两大动力
高压输电线路的发展 物理学中高电压装置的研制
高压输电
30
促使输电线路电压等级提高的直接动力
①电力需求的激增—线路输送容量P=U2/Z
21
网络资源
22
理解误区
高压输电线路 高压电器 仅限于电力系统
23
课程特点
电气工程领域典型、关键技术之一 课程规模宏大---对象大、内容多 理论体系不完备、实践性很强
24
高电压界定
1000V--100KV 100KV--1000KV ≥1000KV
电路
电子电路---进行信号的传递分配与转换
信号处理,叫弱电电路
电力电路---实现能量的传输、分配与转
换,又叫强电电路
9
电力工程
与电能的生产、输送、分配有关的工程。 电能取代蒸汽动力--现代社会物质/精神文明技术基础 电能的输送和分配--高、低压交流电力网络实现 输电工程发展方向 (重点)
---特高压（100万伏以上）交流输电与直流输电技术
最初应材料响应实验、闪光X射线照相及模拟 核武器效应的需要而出现
35
1962年英国J.C.马丁成功将已有的Marx发生 器与传输线技术结合，产生了持续时间短达纳 秒级的高功率脉冲，开辟了这一崭新的领域
863: 王大珩 王淦昌 杨嘉墀 陈芳允
36
西安军工 研究所
随之，受控热核聚变研究、高功率粒子束、大功 率激光、定向束能武器、电磁轨道炮等的研制都 对高功率脉冲技术的发展提出了新的要求，使高 功率脉冲技术成为80年代极为活跃的研究领域之 一。
28
配电 电力系统中直接与用户相连并向 用户分配电能的环节。
将电网的输电电压降为配电电压、配电 电压通常有35～60千伏和3～10千伏等。
29
促使高电压技术发展的两大动力
高压输电线路的发展 物理学中高电压装置的研制
高压输电
30
促使输电线路电压等级提高的直接动力
①电力需求的激增—线路输送容量P=U2/Z
21
网络资源
22
理解误区
高压输电线路 高压电器 仅限于电力系统
23
课程特点
电气工程领域典型、关键技术之一 课程规模宏大---对象大、内容多 理论体系不完备、实践性很强
24
高电压界定
1000V--100KV 100KV--1000KV ≥1000KV
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
高电压技术实验教学ppt课件
阻尼电阻：为了防止杂散电感和对地分布的杂散电容引 起高频振荡，电路中分布放置了阻尼电阻rd，一般每级 为5Ω－25Ω。若级数为n，阻尼电阻的串联总值nrd称作 为Rd。Rd也起着调节波前时间的作用，但在放电时它与 Rt会造成分压，使输出的电压有所降低。
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42
发生器电压效率 ŋ＝[C1/(C1＋C2)][Rt/(Rd＋Rt)]
减），泄漏电流稳定
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12
试验特点：
所加直流电压较高，可以发现一些兆欧表不能发现的 缺陷
直流电压逐渐升高，可观察电流与电压关系的线性度 线性刻度，能精确读取
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13
实验二 介质损耗角正切的测量
西林电桥的基本原理 存在外界电磁场干扰时的测量 测试功效 注意事项
完整编辑ppt
臂之间有电场的影响，可看
作其间有杂散电容Cs。由于 低压臂的电位很低，Cx和CN 的电容量很小，如CN一般只 有50100pF，杂散电容Cs的 引入，会产生测量误差。若
附近另有高压源，其间的杂
散电容Cs1会引入干扰电流iS， 也会造成测量误差
需要屏蔽，消除杂散电容的
影响
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西林电桥的基本回路
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26
实验四 直流高压试验
➢ 在被试品的电容量很大的场合，用工频交流高电压进行 绝缘试验时会出现很大的电容电流，这就要求工频高压 试验装置具有很大的容量，这时常用直流高电压试验来 代替工频高电压试验。
➢ 工频高电压-整流器-直流高压，倍压整流-直流高压串级 装置-更高直流电压。
Hale Waihona Puke 完整编辑ppt无效
局部损坏
小部分绝缘的老化劣化
个别绝缘弱点
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42
发生器电压效率 ŋ＝[C1/(C1＋C2)][Rt/(Rd＋Rt)]
减），泄漏电流稳定
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12
试验特点：
所加直流电压较高，可以发现一些兆欧表不能发现的 缺陷
直流电压逐渐升高，可观察电流与电压关系的线性度 线性刻度，能精确读取
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13
实验二 介质损耗角正切的测量
西林电桥的基本原理 存在外界电磁场干扰时的测量 测试功效 注意事项
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臂之间有电场的影响，可看
作其间有杂散电容Cs。由于 低压臂的电位很低，Cx和CN 的电容量很小，如CN一般只 有50100pF，杂散电容Cs的 引入，会产生测量误差。若
附近另有高压源，其间的杂
散电容Cs1会引入干扰电流iS， 也会造成测量误差
需要屏蔽，消除杂散电容的
影响
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西林电桥的基本回路
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26
实验四 直流高压试验
➢ 在被试品的电容量很大的场合，用工频交流高电压进行 绝缘试验时会出现很大的电容电流，这就要求工频高压 试验装置具有很大的容量，这时常用直流高电压试验来 代替工频高电压试验。
➢ 工频高电压-整流器-直流高压，倍压整流-直流高压串级 装置-更高直流电压。
Hale Waihona Puke 完整编辑ppt无效
局部损坏
小部分绝缘的老化劣化
个别绝缘弱点
高电压第12章PPT
K 02
cos cos( ' l )
11
12.1 工频电压升高
空载长线的电容效应
K 02
cos cos( ' l )
arctg
XS Z
空载线路终端的电压升高
★电源阻抗Xs的影响通过参数 表示出来，Xs越大，工频电压升高越严重。 ★工频电压升高的情况可能与线路长度，电源阻抗(电源容量)等情况有关， 因为电源容量越小，其阻抗越大，故计算工频电压升高时，必须计及系统可 能出现最小运行方式。
过电压 倍数 操作过电压
暂态工频过电压
稳态工频过电压
图12-1 500kV空载线路合闸时，线路首端、末端电压变化过程实测曲线 1—首端过电压；2—末端过电压
★合闸后 0.ls 前：高幅值、强阻尼的高频振荡。 ★合闸后 0.1 ~ 1.0s 内：由于发电机自动电压调整器的惯性，发电机的暂态 电势 E’d保持不变，再加上空载线路的电容效应，使电压升高， 1.0s 后， 由于发电机的自动电压调整器开始发生作用，母线电压逐渐下降。 ★在 2 ~ 3s 以后：系统进入稳定状态。
系统绝缘水平的确定却起着决定性的作用。
5
12.1 工频电压升高
12.1.1 超高压系统中工频电压升高的重要性
工频电压升高值是决定保护电器工作条件的主要依据。
• 金属氧化物避雷器：额定电压就是按照电网中工频电压升高来确
定的。
•断路器并联电阻：工频电压升高幅值越大，对断路器并联电阻热
容量的要求越高，从而给制造低值并联电阻带来困难。
通常采取以下方法加以限制：
利用并联电抗器补偿空载线路的电容效应；
利用静止补偿装置（SVC）限制工频过电压； 采用良导体地线降低输电线路的零序阻抗。
高电压技术课件优秀PPT完整PPT
Z
arctg XS Z
cos K02 cos('l )
电源容量越小，过电压越大，因此在计算工频过电压时， 应计及系统可能出现的最小运行方式，即XS 可能的最大值。
Ø 不对称短路引起的工频电压升高（A相短路为例）
UB
(a2
1)Z0 Z0
(a2 a)Z2 Z1 Z2
EA
UC
(a 1)Z0 (a2 a)Z2 Z0 Z1 Z2
Xs U1
1
l
•
U2
2
若线路末端开路，即：I2 0
可得线路首末端电压关系为
U 2U 1/cosl
Z：线路波阻抗，约300
相位系数 L0C0
0.060/km
1 4 波长谐振：线路末端电压将趋于无穷大
'l 2 l2w15k0m 0
f3160/5 060k0m 0
电源的容量的影响: 1、无限大容量（Xs=0） 2、有限大容量（Xs>0）加剧电容效应
中性点经消弧线圈接地的35 ~ 60kV系统：在过补偿状态运行时，X0 为很大的正值，单相接地时健全相电压接近线电压。
中性点经消弧线圈接地的35 ~ 60kV系统：在过补偿状态运行时，X0 为很大的正值，单相接地时健全相电压接近线电压。
12.
线性谐振条件是等值回路中的自振频率等于或接近电源频率。
采用良导体地线降低输电线路的零序阻抗
Ø 操作过电压与工频电压升高是同时发生的，因此工频电 压的升高直接影响操作过电压的幅值。
Ø 工频电压升高持续时间长，对设备绝缘及其运行性能有 重大影响。例如，可导致油纸绝缘内部游离，污秽绝缘子的 闪络、铁芯的过热、电晕等。
12.1.2 工频电压升高的原因
Ø 空载长线的电容效应
arctg XS Z
cos K02 cos('l )
电源容量越小，过电压越大，因此在计算工频过电压时， 应计及系统可能出现的最小运行方式，即XS 可能的最大值。
Ø 不对称短路引起的工频电压升高（A相短路为例）
UB
(a2
1)Z0 Z0
(a2 a)Z2 Z1 Z2
EA
UC
(a 1)Z0 (a2 a)Z2 Z0 Z1 Z2
Xs U1
1
l
•
U2
2
若线路末端开路，即：I2 0
可得线路首末端电压关系为
U 2U 1/cosl
Z：线路波阻抗，约300
相位系数 L0C0
0.060/km
1 4 波长谐振：线路末端电压将趋于无穷大
'l 2 l2w15k0m 0
f3160/5 060k0m 0
电源的容量的影响: 1、无限大容量（Xs=0） 2、有限大容量（Xs>0）加剧电容效应
中性点经消弧线圈接地的35 ~ 60kV系统：在过补偿状态运行时，X0 为很大的正值，单相接地时健全相电压接近线电压。
中性点经消弧线圈接地的35 ~ 60kV系统：在过补偿状态运行时，X0 为很大的正值，单相接地时健全相电压接近线电压。
12.
线性谐振条件是等值回路中的自振频率等于或接近电源频率。
采用良导体地线降低输电线路的零序阻抗
Ø 操作过电压与工频电压升高是同时发生的，因此工频电 压的升高直接影响操作过电压的幅值。
Ø 工频电压升高持续时间长，对设备绝缘及其运行性能有 重大影响。例如，可导致油纸绝缘内部游离，污秽绝缘子的 闪络、铁芯的过热、电晕等。
12.1.2 工频电压升高的原因
Ø 空载长线的电容效应
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
高电压技术全套ppt课件590
➢影响扩散的因素：气压越低，温度越高（密度 小），则扩散进行的越快。
➢电子扩散速度快：电子的热运动速度大，自由行 程长度也大，所以其扩散速度也要比离子快得多。
2021年4月13日12时59分
高电压技术 2015
13
第一节 带电粒子的产生和消失
二、带电粒子的产生
电离：产生带电粒子的过程称为电离（或游离)，
15
第一节 带电粒子的产生和消失
表1-1 某些气体的激励能和电离能
气体 激励能We (eV) 电离能Wi (eV) 气体 激励能We (eV) 电离能Wi (eV)
N2
6.1
15.6
CO2
10.0
13.7
O2
7.9
12.5
H2O
7.6
12.8
H2
11.2
15.4
SF6
6.8
15.6
1eV 1.602177331019 J
行程长度
e
1 r 2 N
式中 r-----气体分子的半径； N-----气体分子的密度；
由于 N p ，代入上式即得 kT
e
kT r 2 p
式中 p-----气压，Pa； T-----气温，K； k-----波尔茨曼常数，
k 1.381023 J / K
➢结论：电子的平均自由行程与气体种类、气压及温度
发生空间光电离的条件为 h Wi
或者
hc
Wi
式中 λ——光的波长，m;
c——光速 3108 m / s ；
Wi ——气体的电离能，eV。
2021年4月13日12时59分
高电压技术 2015
17
第一节 带电粒子的产生和消失
青大高电压111
波长较短的X射线，γ射线能产生光电离 可见光（400～750nm）不能使气体直接发生光电离 紫外线能使少数电离能很小的金属蒸汽发生光电离
紫外线、伦琴射线、γ 射线、宇宙射线 自然界、人为照射
外界高能辐射线
光子来源 气体放电本身
异号粒子复合成中性质点时释放出一定能量的光子 反激励：已经激励的分子或原子回到常态
与电离相反的 物理过程
–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，还原为分子的过程。
–是带电质点在接近时通过电磁力的相互作用完成。
复合时把电离时吸取的电离能通过光辐射（光子）形式 放出，这种光辐射在一定条件下又可能成为导致光电离 的因素
复合过程要阻碍放电的发展，但在一定条件下又可因复 合时的光辐射加剧放电的发展。
x
气体的总分子数
图1-1 不同温度下空气和SF6气体的热电离程度
（2）光电离：由光辐射引起气体分子电离的过程
在光照射下,光子能量传给气体粒子，游出自由电子 由光电离而产生的自由电子称为光电子 必要条件：光子的能量大于气体粒子的电离能
hf ≥ W i
hc
Wi
h：普朗克常数； C：光速 f：光频率； λ ：光波长；
气体分子密度越大，其中质点的平均自由行程越 小。（对于同一种气体，其分子密度和该气体的密度成
正比）
1.1.1 带电质点的产生（电离的过程）
由于空气中存在来自空间的辐射，气体会发生 微弱的电离而产生少量的带电质点。
正常状态下气体的电导很小，空气还是性能 优良的绝缘体；
在出现大量带电质点的情况下，气体才会丧 失绝缘性能。 气体中带电质点的来源：
一切电介质的电气强度都是有限的，超过某 种限度，电介质就会丧失其原有的绝缘性能， 甚至演变成导体
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