华电高电压技术3精品PPT课件
合集下载
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(全套课件)PPT课件
精选PPT课件
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
精选PPT课件
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。
精选PPT课件
3
三．中国电力系统电压等级的划分0KV， 包括：10KV，35KV，110KV，220KV
精选PPT课件
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。
精选PPT课件
11
一、 电子位移极化
E
精选PPT课件
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。
华北电力大学内部高电压技术课件高电压技术3
u / Um 1 0.9 0.3 0 0’ T1 Tc t
标准操作冲击电压波
（五） 标准操作冲击电压波 用来等效模拟电力系统中操作过电压波，一般也用非周期 性双指数波。IEC标准和我国标准规定为[见下左图]：波前时间 Tcr=250µs, 容许偏差±20%；半峰值时间T2=2500µs, 容许偏差 ±60% 。可写成250/2500µs冲击波。当在试验中上述波形不能 满足要求时，推荐采用100/2500µs 和 500/2500µs 冲击波。此外 还建议采用一种衰减震荡波[下右图]，第一个半波的持续时间 在2000～3000µs之间，极性相反的第二个半波的峰值约为第一 个半波峰值的80%
§3.3 大气条件对气隙击穿电压影响
前面介绍的不同气隙在各种电压下的击穿特性均对应于标 准大气条件和正常的海拔高度。由于大气的压力、温度、湿度 等条件都会影响空气的密度、电子自由行程长度、碰撞电离及 附着过程，所以也必然会影响气隙的击穿电压。海拔高度的影 响与此类似，随着高度的增加，空气的压力和密度均会下降。 正由于此，在不同的大气条件和海拔高度下所得出的击穿电压 实测数据都必须换算到某种标准条件下才能互相进行比较。 我国的国家标准所规定的标准大气条件为： 我国的国家标准所规定的标准大气条件为： 压力 p0 =101.3kpa（760mmHG）； （ ）； 温度 t0 =20℃ 或 T0 = 293K； ℃ ； 绝对湿度 hc =11g / m3 。
不论是在何种电压作用下，气隙的击穿电压都有 一定的分散性，即“击穿概率分布特性”。研究表 明，气隙击穿的几率分布接近正态分布，通常可以 用U50%和变异系数Z来表示。 用作绝缘的气隙，人们所关心的不仅是其U50% 击穿电压，更重要的是其耐受电压即能确保耐受而 不被击穿的电压。100%的耐受电压是很难测的（要 做无穷次的实验），工程实际中常用对应于很高耐 受几率(例如99％以上)的电压作为耐受电压。
标准操作冲击电压波
（五） 标准操作冲击电压波 用来等效模拟电力系统中操作过电压波，一般也用非周期 性双指数波。IEC标准和我国标准规定为[见下左图]：波前时间 Tcr=250µs, 容许偏差±20%；半峰值时间T2=2500µs, 容许偏差 ±60% 。可写成250/2500µs冲击波。当在试验中上述波形不能 满足要求时，推荐采用100/2500µs 和 500/2500µs 冲击波。此外 还建议采用一种衰减震荡波[下右图]，第一个半波的持续时间 在2000～3000µs之间，极性相反的第二个半波的峰值约为第一 个半波峰值的80%
§3.3 大气条件对气隙击穿电压影响
前面介绍的不同气隙在各种电压下的击穿特性均对应于标 准大气条件和正常的海拔高度。由于大气的压力、温度、湿度 等条件都会影响空气的密度、电子自由行程长度、碰撞电离及 附着过程，所以也必然会影响气隙的击穿电压。海拔高度的影 响与此类似，随着高度的增加，空气的压力和密度均会下降。 正由于此，在不同的大气条件和海拔高度下所得出的击穿电压 实测数据都必须换算到某种标准条件下才能互相进行比较。 我国的国家标准所规定的标准大气条件为： 我国的国家标准所规定的标准大气条件为： 压力 p0 =101.3kpa（760mmHG）； （ ）； 温度 t0 =20℃ 或 T0 = 293K； ℃ ； 绝对湿度 hc =11g / m3 。
不论是在何种电压作用下，气隙的击穿电压都有 一定的分散性，即“击穿概率分布特性”。研究表 明，气隙击穿的几率分布接近正态分布，通常可以 用U50%和变异系数Z来表示。 用作绝缘的气隙，人们所关心的不仅是其U50% 击穿电压，更重要的是其耐受电压即能确保耐受而 不被击穿的电压。100%的耐受电压是很难测的（要 做无穷次的实验），工程实际中常用对应于很高耐 受几率(例如99％以上)的电压作为耐受电压。
华北电力大学内部高电压技术课件
兆欧表的原理结构图
例：用兆欧表测量套管绝缘电阻
法兰
瓷体
芯柱 屏蔽环
L L
G
兆欧表
E
图5 − 1 − 2 用兆欧表测套管绝缘的 接线图
测量绝缘电阻能发现的缺陷
• • • • 总体绝缘质量欠佳 绝缘受潮 两极间有贯穿性的导电通道 绝缘表面情况不良
测量绝缘电阻不能发现的缺陷
• 绝缘中的局部缺陷 • 绝缘的老化
′ ′ ′ tgδ = (C ′ tgδ 1 + C x′tgδ 2 ) / (C x + C x′ ) x ′ ′ C x = (C x + C x′ ) / 2
磁场干扰时介损的测量 检流计正反接抗磁场干扰的原理：设无磁干扰时，两个
测量臂的数值分别为R3和C4；设存在磁干扰时，两个测量臂的数值分 别为(R3+∆R3)和(C4+∆C4)；把检流计和电桥两臂相接的两端倒换一下， 两个测量臂的数值将分别为 (R3－∆R3)和(C4－ ∆ C4)
C x = C 0 R4 / R3
故可得： tgδ = (tgδ1 + tgδ 2 ) / 2
C x = 2C x1C x 2 / (C x1 + C x 2 )
测试功效
• 有效
受潮 穿透性导电通道 气泡电离、绝缘分层、脱壳 绝缘老化劣化 绝缘油脏污、劣化
• 无效
局部损坏 小部分绝缘的老化劣化 个别绝缘弱点
当检流计正接时测得： tgδ 1 = ω (C 4 + ∆C 4 )R4 C x1 = C 0 R4 / (R3 + ∆R3 ) 当检流计反接时测得： tgδ 2 = ω (C 4 − ∆C 4 )R4 C x 2 = C 0 R4 / (R3 − ∆R3 ) 因无磁场干扰时： tgδ = ωC 4 R4
华北电力大学高电压技术课件ppt——输电线路防雷技术PPT文档共45页
华北电力大学高电压技 术课件ppt——输电线
路防雷技术
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 Nhomakorabea——马 克思
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
路防雷技术
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 Nhomakorabea——马 克思
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
高电压技术优秀课件.ppt
温度很敏感；金属中主要由外加电压决定，杂质、温度不是
主要因素
3.液体和固体电介质的γ与温度的关系：
B/ kT
Ae
温度↑ ａ．热运动加剧→离子迁移率↑→γ↑ ｂ．介质分子或杂质热离解↑→γ↑
高电压技术优秀课件
4. 固体电介质的体积电阻和表面电阻 体积电阻－电介质内部绝缘状态的真实反映 表面电阻－受介质表面吸附的水分和污秽影响 水分起着特别重要作用。 亲水性介质（玻璃、陶瓷）表面电导大 憎水性介质（石蜡、四氟乙烯、聚苯乙烯）
目前常用的主要有变压器油、电容器油、电缆油 等矿物油
二. 液体电介质的击穿理论
电击穿：认为在电场作用下，阴极上由于强场发射或热发 射出来的电子产生碰撞电离形成电子崩，最后导致液体击 穿
高电压技术优秀课件
气泡击穿：认为液体分子由电子碰撞而产生气泡，或在电 场作用下因其它原因产生气泡，由气泡内的气体放 电， 产生电和热而引起液体击穿。
液体中气泡产生的原因： • 油中易挥发的成分； • 阴极的强场发射或热发射的电子电流加热液体介质，分解
出气体； • 溶解于油中的外来气体； • 由电场加速的电子碰撞液体分子，使液体分子解离产生气
体； 1. 电极上尖的或不规则的凸起物上的电晕放电引起液体气化
高电压技术优秀课件
表面电导小
高电压技术优秀课件
三.电介质的损耗(dielectric loss) 1. 介质损耗的含义
任何电介质在电场作用下都有能量损耗，包 括由电导引起的损耗和由某些极化过程引起的损 耗。电介质的能量损耗简称介质损耗。
高电压技术优秀课件
2. 电介质的三支路等值电路
i i1i2 i3
i1
i2
u C1
无 几乎没有
高电压技术课件第3章
各种接触式调压器
3.电动发电机组： 特点：波形好、可均匀调节输出电压
适用：对试验要求较高的大型制造厂和试验基地
缺点：容性负荷较大时可能产生自励磁、投资大、运行
费用高
（三）试验变压器 一般为单相，原理与单相电力变压器相同，高低压绕组 作用：产生工频高电压，考核绝缘承受长时间工作电压及 瞬时过电压的能力 如研究：高压输电线路的气体绝缘间 隙、电晕损耗、静电感应、长串绝缘子的闪络电压、电气 设备内部绝缘中的局部放电及带电作业等；超高压及特高 压内绝缘或外绝缘的操作冲击波作用下的击穿规律及击穿 数值 产生工频试验电压 的电源 ∴工频试验变压器是 直流高压和冲击高压 试验变压器输出电压大大超过电力变压器 我国及世界多数工业发达国家最高试验变压器为2250kV, 个别国家为3000kV
1 Rx jcx Rx Z1 1 1 jcx Rx jcx
z1z4 z2z3
1 z2 jcn
实部和虚部 分别相等
z3 R3
Rx
z4
2 2 2 2 2R 4c4cn
R4 1 jc 4R 4
R 3(1 R 4c 4 )
cx
R 4cn R 3(1
①
I 2fCxU试 10
6
A
CnR4 10000 1 Cx 50 106 f R3 R3
R3可以在测tgδ时得到
② 或 S试验变压器＝IUe高压侧额定电压 CxU试 2 kVA
S
100
③ 或1kVA/1kV原则 即一般试验变压器为1A（一般干试
≮0.1A、湿试≮0.5A、大泄漏电流设备湿试≮1A、污秽
L E G
接被试品的高压导体 接被试品外壳或地 接被试品屏蔽环或屏蔽电极 消除表面电阻影响
高电压技术课件最终版
2020/3/22
第一章 气体电介质的电气性能
• 2.1 气体中带电质点的产生和消失 • 2.2 均匀电场小气隙的放电 • 2.3 均匀电场大气隙的放电 • 2.4 不均匀电场气隙的击穿 • 2.5 冲击电压下空气的击穿特性 • 2.6 提高气隙抗电强度的措施 • 2.7 沿面放电
2020/3/22
2020/3/22
汤深德放电理论
• o～a段 外加电压上升，导致气隙的电场强度上升，在自由 行程内，电子的加速度增加，使移动电子的速度加快，所 以电流增大。
• a~b段 虽然外加电压上升，但由于电子在运动中与其它中 性质点相碰撞，使电子损失能量，导致电子的移动速度趋 于饱和，所以电流几乎不随电压的变化而变化。
2020/3/22
2. 光游离
• 短波射线的光子具有很大的能量，它以光 的速度运动，当它射到中性介质h
式中h普朗克常6.数 62， 607 等 150 35 4于 J.s
－光的H 频 ） z 率（
• 紫外线，X射线，是引起光游离的主要因素 。
2020/3/22
雷电过电压的特点
• 作用时间短 • 峰值高 • 是电力系统特别是110kV及以下系统
的最危险的过电压。
2020/3/22
短时过电压
• 这是由单相接地、突然甩负荷及由 谐振引起的电力系统内部过电压。 其特点是过电压的数值一般不太高 ，由于110kV及以下的电力系统绝缘 裕度高，一般不会造成电气设备的 损坏，这种过电压却是过电压保护 装置动作条件的重要依据，在系统 设计时应对这种过电压加以限制。
2020/3/22
3. 热游离
• 在高温下，气体的质点热运动加 剧，相互碰撞而产生的游离称为 热游离。
• 只有在5000～10000K的高温下 才能产生热游离。
第一章 气体电介质的电气性能
• 2.1 气体中带电质点的产生和消失 • 2.2 均匀电场小气隙的放电 • 2.3 均匀电场大气隙的放电 • 2.4 不均匀电场气隙的击穿 • 2.5 冲击电压下空气的击穿特性 • 2.6 提高气隙抗电强度的措施 • 2.7 沿面放电
2020/3/22
2020/3/22
汤深德放电理论
• o～a段 外加电压上升，导致气隙的电场强度上升，在自由 行程内，电子的加速度增加，使移动电子的速度加快，所 以电流增大。
• a~b段 虽然外加电压上升，但由于电子在运动中与其它中 性质点相碰撞，使电子损失能量，导致电子的移动速度趋 于饱和，所以电流几乎不随电压的变化而变化。
2020/3/22
2. 光游离
• 短波射线的光子具有很大的能量，它以光 的速度运动，当它射到中性介质h
式中h普朗克常6.数 62， 607 等 150 35 4于 J.s
－光的H 频 ） z 率（
• 紫外线，X射线，是引起光游离的主要因素 。
2020/3/22
雷电过电压的特点
• 作用时间短 • 峰值高 • 是电力系统特别是110kV及以下系统
的最危险的过电压。
2020/3/22
短时过电压
• 这是由单相接地、突然甩负荷及由 谐振引起的电力系统内部过电压。 其特点是过电压的数值一般不太高 ，由于110kV及以下的电力系统绝缘 裕度高，一般不会造成电气设备的 损坏，这种过电压却是过电压保护 装置动作条件的重要依据，在系统 设计时应对这种过电压加以限制。
2020/3/22
3. 热游离
• 在高温下，气体的质点热运动加 剧，相互碰撞而产生的游离称为 热游离。
• 只有在5000～10000K的高温下 才能产生热游离。
高电压技术教学学习课件
高电压技术教学学习课件 PPT
高电压是强电领域中不可或缺的一环。本教学课件将涵盖高电压的各个方面， 让您深入了解这一知识领域。
电压和电流的基本概念
电路
电路通常由电源、导体、负载和 开关构成。电流的流动方向由正 极流向负极。
欧姆定律
描述了电阻、电流和电压之间的 关系。通过欧姆定律，我们可以 计算电路中各个元素的值。
穿戴适合的防护装备，例如手套、 护目镜、面罩等。
安全开关是高电压实验室中必要 的设备之一，能在紧急情况下切 断电源。
高电压技术的发展前景
智能电网
随着物联网技术的不断发展， 智能电网将成为未来的重要趋 势。
先进电池技术
高电压技术将会推动电池技术 的进步，使得电动汽车技术更 为先进。
新能源技术研究
高电压技术将为太阳能和风能 等新能源技术的研究提供支持。
总结
优点
缺点
高电压技术是现代社会中不可或缺的领域。 高电压技术的应用十分广泛，将在未来继续发展。
需要高强度的安全技术。 操作和维护成本较高。
高电压技术的应用领域
1
电力行业
高压输电线路和变电站是电力行业重要的组成部分。
2
医疗行业
电刀、疗效显著，已得到广泛应用。
3
航空航天行业
高电压技术在航空航天行业中广泛应用，例如静电除尘等领域。的安 全标识，以制定和遵守详细的安 全规程。
防护装备
安全开关
谷歌数据中心事故
2018年，一名电工在谷歌位于比利时的数据中心中被电死。调查发现，事故是由于电工未能 正确断电造成的。
印度高铁事故
在印度一次高铁试验中，一名工人由于意外触电而身亡。事故原因是高压电缆未能正确绝缘。
南非电网事故
高电压是强电领域中不可或缺的一环。本教学课件将涵盖高电压的各个方面， 让您深入了解这一知识领域。
电压和电流的基本概念
电路
电路通常由电源、导体、负载和 开关构成。电流的流动方向由正 极流向负极。
欧姆定律
描述了电阻、电流和电压之间的 关系。通过欧姆定律，我们可以 计算电路中各个元素的值。
穿戴适合的防护装备，例如手套、 护目镜、面罩等。
安全开关是高电压实验室中必要 的设备之一，能在紧急情况下切 断电源。
高电压技术的发展前景
智能电网
随着物联网技术的不断发展， 智能电网将成为未来的重要趋 势。
先进电池技术
高电压技术将会推动电池技术 的进步，使得电动汽车技术更 为先进。
新能源技术研究
高电压技术将为太阳能和风能 等新能源技术的研究提供支持。
总结
优点
缺点
高电压技术是现代社会中不可或缺的领域。 高电压技术的应用十分广泛，将在未来继续发展。
需要高强度的安全技术。 操作和维护成本较高。
高电压技术的应用领域
1
电力行业
高压输电线路和变电站是电力行业重要的组成部分。
2
医疗行业
电刀、疗效显著，已得到广泛应用。
3
航空航天行业
高电压技术在航空航天行业中广泛应用，例如静电除尘等领域。的安 全标识，以制定和遵守详细的安 全规程。
防护装备
安全开关
谷歌数据中心事故
2018年，一名电工在谷歌位于比利时的数据中心中被电死。调查发现，事故是由于电工未能 正确断电造成的。
印度高铁事故
在印度一次高铁试验中，一名工人由于意外触电而身亡。事故原因是高压电缆未能正确绝缘。
南非电网事故
高压教材第三篇课件
Z Z
nZ
n 1
U bb
I
Z n 1
2U 0 n
U bb
2U 0
IZ
2U 0 n
由此可知：变电所母线上接的线路数越多，则母线上的过电 压越低，在变电所的过电压防护中对此应有所考虑。当n=2时， Ubb=U0，相当于Z2 =Z1的情况，没有折、反射现象。
彼德逊法则的适用范围：
➢入射波必须是沿一条分布参数线路传输过来
第四节 波在多导线系统中的传播
实际的输电线路都是多导线系统。这时每根导线都处于沿 某根或若干根导线传播的行波所建立起来的电磁场中，因而都 会感应出一定的电位。这种现象在过电压计算中具有重要的实 际意义，因为作用在任意两根导线之间绝缘上的电压就等于这 两根导线之间的电位差，所以求出每根导线的对地电压是必要 的前提。
f2 ( x vt )]
i' i"
u f1(x vt)是一个任意形状并以速度v朝着x的正方
向运动的电压波──电压前行波；
u f2 (x vt)是一个以速度v朝着x的负方向运动的电
压波──电压反行波。
i
1 Z
[
f1(x
vt)]
i
1 Z
[
f2
(
x
v
t)]
是电流前行波； 是电流反行波。
电压波的符号只取决于它的极性,而与电荷的运动 方向无关；电流波的符号不但与相应的电荷符号有 关，而且也与电荷的运动方向有关。
为了说明这种“同一系统中存在两种不同速度”的现象， 不妨用下面的“准备行进的一支长队列”作一比喻。
◆ 两种不同的速度： 如图6-3所示，当队列整备完毕、发令者发出“起步走！”
的口令时，这一口令将以声速（在通常条件下为340m/s左右） 从队首向队尾传播，先听到口令的队首成员将先向前迈步，暂 时还没有听到口令的队尾成员稍后亦将起步。但队列成员行进 的速度显然会远远小于口令的传播速度，它们是两种性质完全 不同的速度。与此相似，上述行波的传播速度v和自由电子在导 线中形成电流的移动速度也是完全不同的两种速度，不可混淆。 上例中人的行进速度对应于电子的移动速度，而口令的传播速 度才相当于波速 。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
崩头内部正、负电荷区域：电场 大大削弱，有助于发生复合过 程，发射出光子
6
2. 流注阶段
光电离、二次崩
当电子崩走完整个间隙 后，大密度的头部空间 电荷大大加强了外部的 电场，并向周围放射出 大量光子
光子引起空间光电离， 其中的光电子被主电子 崩头部的正空间电荷所 吸引，在受到畸变而加 强了的电场中，造成了 新的电子崩，称为二次 电子崩
x /cm 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 n 9 27 81 245 735 2208 6634 19930 59874
5
空间电荷畸变外电场 大大加强了崩头及崩尾的电场，削弱了崩头内正、负 电荷区域之间的电场
电子崩头部：电场明显增强，有 利于发生激励或电离现象， 当它们回复到正常状态时，放 射出光子
电场极不均匀的情况 当大曲率电极附近很小范围内已达相当数值时，间隙 中大部分区域值都仍然很小，放电达到自持放电后 ，间隙没有击穿。电场越不均匀，击穿电压和电晕起 始电压间的差别也越大
16
引入电场不均匀系数 f 表示各种结构的电场的均匀程度
f Emax Eav
Eav
U d
f<2时，稍不均匀电场 f>4后，极不均匀电场
9
在电离室中得到的初始电子崩照片 图a和图b的时间间隔为110-7秒 p=270毫米汞柱， E=10.5千伏/厘米
初始电子崩转变为 流注瞬间照片 p＝273毫米汞柱 E=12千伏/厘米
电子崩在空气中的发展速度约为1.25107cm/s
10
在电离室中得到的阳极流注发展过段的照片 正流注的发展速度约为11082108cm/s
1 击穿电压 2 电晕起始电压 3 刷状放电电压 4 过渡区域
d0 2D；d0 4D
当d<d0时；电场还比较均匀，击穿以前间隙中看不到什么放电迹象；
当d>d0时；电场已不均匀，当电场还明显低于击穿电压时，出现电晕
放电、刷状放电 ；
d0和d0 之间；过渡区域，放电过程不很稳定，击穿电压分散性很大
当d>d0 时；电晕起始电压己开始变得低于击穿电压了
对工程实践有重要意义
不利影响 ：能量损失；放电脉冲引起的高频电磁波干 扰；噪声；生化学反应引起的腐蚀作用等
有利方面：电晕可削弱输电线上雷电冲击电压波的幅 值及陡度；利用电晕放电改善电场分布， 提高击穿电压 ；利用电晕放电除尘等
19
极不均匀电场中的放电过程（短间隙）
以棒－板间隙为例
1. 非自持放电阶段
15
根据电场均匀程度和气体状态，可出现不同情况
电场比较均匀的情况 放电达到自持时，在整个间隙中部巳达到相当数值 。这时和均匀电场中情况类似
电场不均匀程度增加但仍比较均匀的情况 当大曲率电极附近达到足够数值时，间隙中很大一 部分区域也都已达相当数值，流注一经产生，随即 发展至贯通整个间隙，导致间隙完全击穿
8
正流注向阴极推进
流注头部的电离放射出大 量光子，继续引起空间光 电离。流注前方出现新的 二次电子崩，它们被吸引 向流注头部，延长了流注 通道
流注不断向阴极推进，且 随着流注接近阴极，其头 部电场越来越强，因而其 发展也越来越快
流注发展到阴极，间隙被 导电良好的等离子通道所 贯通，间隙的击穿完成， 这个电压就是击穿电压
17
特殊放电现象—电晕放电
电晕放电现象
电离区的放电过程造成。咝咝的声音，臭氧的气味， 回路电流明显增加(绝对值仍很小)，可以测量到能量 损失
脉冲现象
(a) 时间刻度T=125s (b) 0.7A电晕电流平均值 (c) 2A电晕电流平均值
18
电晕起始电压和电晕起始场强
是不均匀电场特有的自持放电形式，起始电压在原理上 可由自持放电条件求得
气体放电理论（二）
1
主要内容
气体中带电质点的产生和消失 气体放电的一般描述 均匀电场中气体击穿的发展过程 不均匀电场中气体击穿的发展过程
2
三、均匀电场中气体击穿的发展过程
（二）流注气体放电理论
工程上感兴趣的是压强较高气体的击穿，如大气 压强下空气的击穿
特点：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，并强调了空间电荷畸变电 场的作用
当棒具有正极性时
在棒极附近，积聚起正空 间电荷，减少了紧贴棒 极附近的电场，而略微 加强了外部空间的电场 ，棒极附近难以造成流 注，使得自持放电、即 电晕放电难以形成
11
自持放电条件
一旦形成流注，放电就进入了新的阶段，放 电可以由本身产生的空间光电离而自行维持， 即转入自持放电了。如果电场均匀，间隙就将 被击穿。所以流注形成的条件就是自持放电条 件，在均匀电场中也就是导致击穿的条件
12
3.流注理论对pd很大时放电现象的解释
1．放电外形 Pd很大时，放电具有通道形式
13
2．放电时间 光子以光速传播，所以流注发展速 度极快，这就可以说明pd很大时放电时间特别 短的现象。
3．阴极材料的影响 根据流注理论，维持放电自 持的是空间光电离，而不是阴极表面的电离过 程，这可说明为何很大Pd下击穿电压和阴极材 料基本无关了。
14
四、不均匀电场中气体击穿的发展过程
球间隙的工频放电电压的变动情况：
流注出现后，对周围空间内的电场有屏蔽作用 当某个流注由于偶然原因发展更快时，将抑制其它流注
的形成和发展，并且随着流注向前推进而越来越强烈 二次电子崩在空间的形成和发展带有统计性，所以火花
通道常是曲折的，并带有分枝 电子崩不致影响到邻近空间内的电场，不会影响其它电
子崩的发展，因此汤逊放电呈连续一片-辉光放电
通过大量的实验研究（主要在电离室中进行的） 说明放电发展的机理
3
电子崩阶段
空间电荷畸外电场
流注阶段
光电离形成二次电子崩，等离子体
4
1. 电子崩阶段
电子崩外形： 电子崩中的电子数： n＝ex 例如，正常大气条件下，若E＝30kV／cm，则 11cm-1，
计算得到随着电子崩向阳极推进，崩头中的电子数
1—主电子崩 2—二次电子崩
3—流注
7
正流注的形成
二次电子崩中的电子进 入主电子崩头部的正空 间电荷区（电场强度较 小），大多形成负离子 。大量的正、负带电质 点构成了等离子体，这 就是正流注
流注通道导电性良好， 其头部又是二次电子崩 形成的正电荷，因此流 注头部前方出现了很强 的电场
1—主电子崩 2—二次电子崩 3—流注
6
2. 流注阶段
光电离、二次崩
当电子崩走完整个间隙 后，大密度的头部空间 电荷大大加强了外部的 电场，并向周围放射出 大量光子
光子引起空间光电离， 其中的光电子被主电子 崩头部的正空间电荷所 吸引，在受到畸变而加 强了的电场中，造成了 新的电子崩，称为二次 电子崩
x /cm 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 n 9 27 81 245 735 2208 6634 19930 59874
5
空间电荷畸变外电场 大大加强了崩头及崩尾的电场，削弱了崩头内正、负 电荷区域之间的电场
电子崩头部：电场明显增强，有 利于发生激励或电离现象， 当它们回复到正常状态时，放 射出光子
电场极不均匀的情况 当大曲率电极附近很小范围内已达相当数值时，间隙 中大部分区域值都仍然很小，放电达到自持放电后 ，间隙没有击穿。电场越不均匀，击穿电压和电晕起 始电压间的差别也越大
16
引入电场不均匀系数 f 表示各种结构的电场的均匀程度
f Emax Eav
Eav
U d
f<2时，稍不均匀电场 f>4后，极不均匀电场
9
在电离室中得到的初始电子崩照片 图a和图b的时间间隔为110-7秒 p=270毫米汞柱， E=10.5千伏/厘米
初始电子崩转变为 流注瞬间照片 p＝273毫米汞柱 E=12千伏/厘米
电子崩在空气中的发展速度约为1.25107cm/s
10
在电离室中得到的阳极流注发展过段的照片 正流注的发展速度约为11082108cm/s
1 击穿电压 2 电晕起始电压 3 刷状放电电压 4 过渡区域
d0 2D；d0 4D
当d<d0时；电场还比较均匀，击穿以前间隙中看不到什么放电迹象；
当d>d0时；电场已不均匀，当电场还明显低于击穿电压时，出现电晕
放电、刷状放电 ；
d0和d0 之间；过渡区域，放电过程不很稳定，击穿电压分散性很大
当d>d0 时；电晕起始电压己开始变得低于击穿电压了
对工程实践有重要意义
不利影响 ：能量损失；放电脉冲引起的高频电磁波干 扰；噪声；生化学反应引起的腐蚀作用等
有利方面：电晕可削弱输电线上雷电冲击电压波的幅 值及陡度；利用电晕放电改善电场分布， 提高击穿电压 ；利用电晕放电除尘等
19
极不均匀电场中的放电过程（短间隙）
以棒－板间隙为例
1. 非自持放电阶段
15
根据电场均匀程度和气体状态，可出现不同情况
电场比较均匀的情况 放电达到自持时，在整个间隙中部巳达到相当数值 。这时和均匀电场中情况类似
电场不均匀程度增加但仍比较均匀的情况 当大曲率电极附近达到足够数值时，间隙中很大一 部分区域也都已达相当数值，流注一经产生，随即 发展至贯通整个间隙，导致间隙完全击穿
8
正流注向阴极推进
流注头部的电离放射出大 量光子，继续引起空间光 电离。流注前方出现新的 二次电子崩，它们被吸引 向流注头部，延长了流注 通道
流注不断向阴极推进，且 随着流注接近阴极，其头 部电场越来越强，因而其 发展也越来越快
流注发展到阴极，间隙被 导电良好的等离子通道所 贯通，间隙的击穿完成， 这个电压就是击穿电压
17
特殊放电现象—电晕放电
电晕放电现象
电离区的放电过程造成。咝咝的声音，臭氧的气味， 回路电流明显增加(绝对值仍很小)，可以测量到能量 损失
脉冲现象
(a) 时间刻度T=125s (b) 0.7A电晕电流平均值 (c) 2A电晕电流平均值
18
电晕起始电压和电晕起始场强
是不均匀电场特有的自持放电形式，起始电压在原理上 可由自持放电条件求得
气体放电理论（二）
1
主要内容
气体中带电质点的产生和消失 气体放电的一般描述 均匀电场中气体击穿的发展过程 不均匀电场中气体击穿的发展过程
2
三、均匀电场中气体击穿的发展过程
（二）流注气体放电理论
工程上感兴趣的是压强较高气体的击穿，如大气 压强下空气的击穿
特点：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，并强调了空间电荷畸变电 场的作用
当棒具有正极性时
在棒极附近，积聚起正空 间电荷，减少了紧贴棒 极附近的电场，而略微 加强了外部空间的电场 ，棒极附近难以造成流 注，使得自持放电、即 电晕放电难以形成
11
自持放电条件
一旦形成流注，放电就进入了新的阶段，放 电可以由本身产生的空间光电离而自行维持， 即转入自持放电了。如果电场均匀，间隙就将 被击穿。所以流注形成的条件就是自持放电条 件，在均匀电场中也就是导致击穿的条件
12
3.流注理论对pd很大时放电现象的解释
1．放电外形 Pd很大时，放电具有通道形式
13
2．放电时间 光子以光速传播，所以流注发展速 度极快，这就可以说明pd很大时放电时间特别 短的现象。
3．阴极材料的影响 根据流注理论，维持放电自 持的是空间光电离，而不是阴极表面的电离过 程，这可说明为何很大Pd下击穿电压和阴极材 料基本无关了。
14
四、不均匀电场中气体击穿的发展过程
球间隙的工频放电电压的变动情况：
流注出现后，对周围空间内的电场有屏蔽作用 当某个流注由于偶然原因发展更快时，将抑制其它流注
的形成和发展，并且随着流注向前推进而越来越强烈 二次电子崩在空间的形成和发展带有统计性，所以火花
通道常是曲折的，并带有分枝 电子崩不致影响到邻近空间内的电场，不会影响其它电
子崩的发展，因此汤逊放电呈连续一片-辉光放电
通过大量的实验研究（主要在电离室中进行的） 说明放电发展的机理
3
电子崩阶段
空间电荷畸外电场
流注阶段
光电离形成二次电子崩，等离子体
4
1. 电子崩阶段
电子崩外形： 电子崩中的电子数： n＝ex 例如，正常大气条件下，若E＝30kV／cm，则 11cm-1，
计算得到随着电子崩向阳极推进，崩头中的电子数
1—主电子崩 2—二次电子崩
3—流注
7
正流注的形成
二次电子崩中的电子进 入主电子崩头部的正空 间电荷区（电场强度较 小），大多形成负离子 。大量的正、负带电质 点构成了等离子体，这 就是正流注
流注通道导电性良好， 其头部又是二次电子崩 形成的正电荷，因此流 注头部前方出现了很强 的电场
1—主电子崩 2—二次电子崩 3—流注