高电压与绝缘技术概述
高电压技术与绝缘
高电压技术与绝缘高电压技术与绝缘是电力系统领域中至关重要的概念和技术，它们在确保电力设备和系统安全运行方面起着至关重要的作用。
本文将就高电压技术和绝缘的相关概念、作用和应用进行探讨。
一、高电压技术的概念与作用1. 高电压技术的概念高电压技术是电力系统中的一门技术学科，主要研究电力设备和系统中所涉及的高电压现象、高电场分布和电气绝缘等问题。
它涵盖了高压直流（High Voltage Direct Current，HVDC）、交流高压输电、变压站设备等方面的理论和应用。
2. 高电压技术的作用高电压技术的主要作用是保证电力系统的可靠运行和安全供电。
通过研究和应用高电压技术，可以提高电力系统的传输能力、降低输电损耗，实现长距离输电和电能转换等功能。
此外，高电压技术还可以促进电力系统的智能化发展，提高系统的自动化程度和控制精度。
二、绝缘的概念与种类1. 绝缘的概念绝缘是指将导体之间或导体与大地之间的电场互相隔离，防止电荷泄漏而发生导电现象的一种物理现象。
绝缘可以通过使用绝缘材料或绝缘设备来实现。
2. 绝缘的种类根据绝缘材料的不同，绝缘可以分为以下几种类型：固体绝缘、液体绝缘和气体绝缘。
固体绝缘主要包括橡胶、塑料和硅酮等材料，液体绝缘主要用于电力设备中的散热和绝缘冷却，如变压器中的绝缘油。
气体绝缘主要指的是硫化气体，用于高压开关设备和绝缘子的填充。
三、高电压技术与绝缘的应用1. 高电压技术在输电领域的应用高电压技术在输电领域发挥着重要作用。
例如，交流高压输电系统采用高电压来减少输电损耗，并能有效地降低输电线路的电流和电流密度。
此外，高压直流输电系统还能实现远距离大容量输电，通过改善电力系统的稳定性和可靠性。
2. 绝缘在电力设备中的应用绝缘在电力设备中起到了至关重要的作用。
例如，在发电变压器中，绝缘油不仅用于冷却系统，还用于绝缘变压器的线圈和绝缘子，保证设备的安全运行。
此外，绝缘材料也广泛应用于电缆、开关柜和绝缘子等设备中，以确保电力系统的正常运行和安全使用。
高电压与绝缘技术
高电压与绝缘技术一、引言高电压与绝缘技术是电力系统中的基础和关键技术之一。
电力系统的可靠性、安全性和稳定性都与高电压和绝缘技术密不可分。
本文将着重介绍高电压与绝缘技术的基本概念、应用领域、基础理论和发展趋势等方面。
二、高电压与绝缘技术的基本概念高电压是指电压高于正常工作电压的电压。
在电力系统中，通常所说的高电压是指超过110kV的电压。
高电压具有能穿透绝缘介质的能力，通常在高压设备中使用。
高压设备中的常用绝缘介质有空气、SF6、油、干式和复合材料等。
绝缘是指不导电的材料或空气和水以防止电流通过的过程。
绝缘材料是指通常用于包覆电气设备的材料，防止电流通过并保护它们的材料。
绝缘电阻是指材料或空气中阻止电流通过的程度。
绝缘水平是指绝缘抵抗的等级，一般分为高、中、低三级。
绝缘水平越高，绝缘性能就越好。
目前国际上流行的绝缘水平是IEC国际电工委员会规定的绝缘等级。
三、高电压与绝缘技术的应用领域高电压与绝缘技术的应用涉及到电力系统、电子技术、高科技制造业和航空航天等领域。
在电力系统中，高电压与绝缘技术主要应用于输电、配电、变压器、电缆、断路器、隔离开关等电气设备中。
高压设备在电网中是不可或缺的，也是电力系统中的核心设备之一。
在电子技术中，高电压与绝缘技术应用广泛，如X射线、电子显微镜、激光器和超声波成像等领域。
高压技术在电子技术中的应用主要是应用于电子管、半导体器件和高电压源等方面。
在高科技制造业中，高电压与绝缘技术的应用主要包括精密加工、纳米科技和电磁学等方面。
高电压在高科技制造业中主要用于电磁加工、粉末冶金、纳米材料的制备等领域。
在航空航天领域中，高电压与绝缘技术主要应用于航空电气设备、卫星和宇宙飞船等方面。
航空电气设备中的高压设备是保障飞机飞行安全的关键设备之一。
四、高电压与绝缘技术的基础理论高电压与绝缘技术的基础理论主要包括电场、绝缘材料、绝缘泄漏和充电效应等方面。
电场是指由电荷产生的空间中的力场。
高电压与绝缘技术的主要内容
高电压与绝缘技术的主要内容
高电压与绝缘技术主要包括以下内容：
1.高电压发生器：高电压发生器是产生高电压的设备，常用的高电压发生器有直流高压发生器、交流高压发生器和脉冲高压发生器等。
2.高电压绝缘材料：高电压绝缘材料是指能够在高电压下保持电气性能稳定的材料，如绝缘纸、绝缘漆、绝缘胶带等。
3.高电压绝缘设计：高电压绝缘设计是指在高电压设备中合理选择和布置绝缘结构，以确保设备在高电压下正常运行，同时降低电击和电弧等安全隐患。
4.高电压绝缘测试：高电压绝缘测试是通过施加高电压来检测设备的绝缘性能，常用的测试方法有耐压测试、耐久性测试和局部放电测试等。
5.高电压绝缘故障与维修：高电压设备在运行过程中可能会出现各种绝缘故障，如绝缘击穿、局部放电、绝缘老化等，需要进行及时的维修和故障诊断。
综上所述，高电压与绝缘技术主要涉及高电压发生器、高电压绝缘材料、高电压绝缘设计、高电压绝缘测试以及高电压绝缘故障与维修等方面的内容。
高电压与绝缘技术简介PPT课件
变压器电压等级/kV
110 220 330～500 合计
166 84
20
270
19
8
4
31
20 10
2
32
15
9
10
34
6
4
2
12
226 115
38
379
55 821 20 733 3 829 80 383
0.41 0.55 0.99 0.47
(1) 随着变压器电压等级的提高，故障台率明显升高，330～500 kV变压 器故障台率是110 kV的两倍以上；
p0 T
流注理论：适用于压力较高气体的击穿，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，同时考虑了空间电荷对电场的影响。
正流注：电子崩先从阴极到阳极，在阳极附近形成正、负带电质点构成的等离
子体，然后再从阳极贯穿阴极，整个间隙击穿。
负流注：电子崩尚未贯穿间隙即形成流注，流注再贯穿气隙。
流注理论与汤逊理论的比较
介电强度
均匀电场与不均匀电场
(1)采用电场不均匀系数来描述电场的不均匀程度，f=1为均匀电场，f<2
为稍不均匀电场；f>4为极不均匀电场。
f Emax
Eav
式中，Emax为最大场强；Eav=U ；U为间隙上的电压；d为电极间最
短的绝缘距离。
d
(2)根据能否维持电晕放电来区分。若不均匀到能维持电晕放电，则是极不 均匀电场；若不能维持稳定的电晕放电，一旦放电达到自持，则整个间隙 立即击穿，就称为稍不均匀电场或均匀电场。
电压的分类 持续作用电压－直流电压 工频电压 冲击电压－雷电冲击电压 操作冲击电压
均匀电场中的击穿电压 稍不均匀电场中击穿电压的估算
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
高电压与绝缘技术摘要：现阶段，我国人民生活水平逐步提高，用电覆盖范围越来越广，带动了电力企业的快速发展。
人们生产、生活、农业等方面用电需求不断增长，有利于电力行业的发展。
大量得电气设备暴露与外界环境中，在低安全条件下运行，因此绝缘技术得到广泛应用。
近几年，我国高电压绝缘技术受到电力行业人员的广泛关注，随着高电压绝缘技术的应用和发展，为电气设备提供了更科学有效的保护。
本文主要针对高电压技术与绝缘技术展开分析，并提出高电压绝缘技术的应用。
关键词：高电压技术；绝缘技术；绝缘材料；电力陶瓷一、高电压技术1、电压等级划分的基本原则和方法我国电力系统得发展与发达国家相比相对较晚，但电力系统应用范围和发展速度非常快，随着电力系统应用广泛，人们在电力方面得需求不断增加，推动电力系统向高电压方法不断发展。
电力系统电压水平的不断提高和发展是我国电力行业的长期发展规划问题，同时能够适应世界工业发展趋势的需要。
电压等级划分与配电网适应性是电力行业高速发展得重要原因，全面开发高压技术能够满足我国未来二十年到三十年社会经济发展对于电力系统高功率的要求。
一般情况下，根据未来二十年电力系统配电网中不同平均输电量以及不同输电距离的要求，以1-2个电压等级进行输送能力分析，制定不同方案中每千瓦输电成本曲线由每个成本曲线的经济平衡点或平衡面积确定更高电压标称值。
根据电力系统配电网成本曲线来确定电压水平分布是合理性，从而规划电力系统配电网高电压发展，负荷不断增加，传输容量的增加必然要求新的电压等级。
随着中国经济的快速发展，电网电压水平不断提高。
从常规电压水平到超高压、特高压的快速发展，标志着我们国家当前高电压技术的逐步发展。
2、高电压技术发展面临的问题当前我国电力系统的电压等级逐渐提高，许多专家于学者对高电压技术进行了深入研究。
高电压技术涵盖电气系统的各个方面，包括但不限于液体和固体介质的绝缘强度、高电压设备绝缘的实验方法、输电线路和变电站的防雷技术以及雷击对电气系统造成的过电压等。
高电压与绝缘技术
高电压与绝缘技术作者：宋亮来源：《城市建设理论研究》2013年第02期摘要：高电压与绝缘技术专业是一级学科电气工程专业下的二级学科，该学科主要研究高电压与绝缘的理论、测试技术、绝缘结构、过电压及其防护技术，以及它们在电力工业及新兴科学技术中的应用，对电气工程学科的发展和社会进步具有官方的影响和巨大的作用。
高电压与绝缘技术”学科其主要研究方向为：电力系统过电压与绝缘配合，电力系统接地技术，电力设备绝缘技术与绝缘材料，气体放电理论及其应用，电力设备在线监测与状态维修，高电压新技术（脉冲功率技术，等离子体应用等等）。
关键词：高电压绝缘技术绝缘材料电力系统中图分类号：TM8文献标识码：A 文章编号：随着电力工业的发展，用电量上升，输电距离增长，电力系统的最高电压等级逐步提高。
随着电压等级的提高，电气设备的的最高电压等级逐步提高。
随着电压等级的提高，电气设备的绝缘的问题越来越突出。
电力系统的安全问题电力设备的电压等级越高，其安全对电力系统的影响越大越大绝缘的经济性问题工作电压越高，花费在绝缘上的费用在设备成本中所占的比例将越大、设备的体积及质量也越大；如不采用新的技术，甚至有时将无法构成设备绝缘。
用新的技术，甚至有时将无法构成设备绝缘。
对较低电压等级的电力设备，也有研究绝缘问题，从而减少设备体积，提高设备安全性的需要。
一、研究方向：高电压与绝缘技术专业的研究方向主要有：01电力系统过电压及其保护02电力系统电磁暂态仿真技术03脉冲功率技术及应用04智能化新型电力设备05气体放电与气体绝缘技术06电力设备在线监测、故障诊断、状态评估技术 07数字测量及数字信号处理在高电压中的应用 08高电压测试新技术09高压绝缘结构及其优化10电介质理论及应用12电介质材料破坏机理及性能提高13纳米电介质结构、性能及其应用技术14电气绝缘测绘技术15电力设备在线监测及绝缘诊断16电力设备现场绝缘诊断技术17电力设备结构优化及测试新技术18电气功能材料与器件及测试技术19光电介质材料与器件20敏感材料及传感器21铁电材料的研究22空间环境绝缘测试及应用技术23电磁环境生物效应及应用24风力发电与高速电力机车；变频电机绝缘技术25高电压大电流技术及自动化26城市能源合理优化配置二、气体中的绝缘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。
高电压与绝缘技术专业方向介绍
电压等级提高与输电距离的增加，给电力 系统带来了系统运行的稳定性和可靠性等 问题。同时随着系统电压的提高，对系统 中所用的各种电气设备（如发电机、变压 器、断路器、互感器等）的安全可靠性也 提出了更高的要求，以保证系统的安全运 行。
为解决这些问题，就要研究电力系统在运 行中可能出现的电、热、化及机械等方面 的问题，而运行中的热、化及机械等方面 对系统的线路及线路中的电气设备等的影 响，最终都会对系统的电气性能及运行的 可靠性产生影响。
同时还要设法保证和提高电气绝缘（所谓 绝缘是将不同电位的导体相互隔绝开来， 使导体间没有电气连接，从而保持不同的 电位）本身的耐电能力。
由上可知，与高电压与绝缘技术的主要研 究内容就是研究各种过电压产生的原因、 过电压的数值、波形及作用时间等参数， 设法降低和限制作用在线路及电气设备上 的过电压的数值，同时研究如何保证和提 高线路及电气设备绝缘强度这两个主要方 面。
各种过电压的作用时间虽然很短（外部过 电压作用的时间为μ S级，内部过电压的作 用时间为ms或min级），但由于起数值大大 超过正常工作电压，因此对电力系统中的 线路和各种电气设备所造成的危害使得电 力系统的供电可靠性大为下降，甚至导致 线路和电气设备的损坏。
为保证电力系统的可靠运行，就有必要对 系统中可能出现的各种过电压进行深入的 研究，同时电气设备在长期工作电压（当 工作电压大于500 kV时尤其重要）作用下 的安全运行问题也需要进行深入的研究。 研究电力系统中的各种过电压，除了研究 各种过电压产生的原因外，还要搞清楚各 种过电压的数值（即大小）、波形（正弦 波或非正弦波）以及作用时间等参数，并 要设法降低或限制作用在线路和电气设备 上的过电压的数值。
【专业介绍】高电压与绝缘技术专业介绍
【专业介绍】高电压与绝缘技术专业介绍高电压与绝缘技术专业介绍一、专业概述高压与绝缘技术是电气工程一级学科下的二级学科。
本学科主要研究高压和绝缘的理论、试验技术、绝缘结构、过电压和保护技术，以及它们在电力工业和新兴科学技术中的应用。
它对电机工程学科的发展和社会进步有着官方的影响和巨大的作用。
高电压与绝缘技术专业介绍二、培养目标高压绝缘技术研究生在高压绝缘理论、电磁场和暂态过程、过电压及其保护、高压绝缘信息检测与处理等方面具有扎实扎实的理论基础和系统深入的专门知识。
了解国内外相关研究领域的学术现状和发展方向，具有独立分析和解决本学科特殊技术问题的能力；具有严谨求实的科学态度和工作作风，熟练掌握和使用计算机及相应的实验手段，熟练掌握一门外语，能熟练阅读本专业的外语资料。
高电压与绝缘技术专业介绍三、课程设置高压测试技术与实践、工程电磁场数值计算、电磁兼容性、电力系统分析、现代控制理论、现代电子测量技术与实践、智能仪器原理与设计、光电测试技术、人工智能、，专家系统与工具、强脉冲电源技术、光电传输与电介质工程、电力系统数字技术与高压测试过电压计算、高压电气设备绝缘诊断与在线监测、GIS绝缘技术与电介质理论。
高电压与绝缘技术专业介绍四、就业方向高压与绝缘技术专业研究生适合在各电厂、电气自动化部门、电力系统、电力公司、供电公司、相关电力施工企业，电气设备制造部门、电力科研院所、教育部门以及技术研发和推广机构的教学、工程技术工作和技术管理。
你也可以继续攻读博士学位或出国深造。
高电压与绝缘技术专业介绍五、就业前景目前，我国已基本进入大电网、大电厂、大机组、高压输电和高度自动化控制的新时代。
在发电装机容量不断增加的情况下，要高度重视电网建设，保持供配电协调同步发展。
加强西电东送区域电网、跨区域输电线路和输电通道建设，继续推进西电东送和南北互助，努力实现更广泛的资源优化配置，促进区域协调发展。
加强城乡配电网建设，着力解决大中城市电网配电能力不足问题，不断提高供电可靠性。
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。
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。
电气工程及其自动化专业导论-第5章 高电压与绝缘技术
电工云母 云母基复合绝缘材料绝缘性能良好。
具有较好的耐电晕性和耐热性，是电机绝缘用量最多的绝缘材料。
11 11
第5章 高电压与绝缘技术
5.2 绝缘材料
5.2.2 有机绝缘材料
图5-6 线型低密度聚乙烯与交联聚乙烯电缆
世界首个500千伏交联聚乙烯海缆（2019.舟山）
交联聚乙烯 是热塑性绝缘材料，高温下易融化，熔点较低。
硅橡胶有机外套避雷器
图5-14 硅橡胶绝缘子表面憎水性
图5-13 硅橡胶绝缘子
硅橡胶 分子主链是化学性质稳定的Si-O键结构，良好耐热和耐大气老化性、耐臭氧
老化性等类似于无机物材料的特性。
具有高弹性、憎水性等有机高分子特点，广泛用于高压线路和变电站中。
17 17
第5章 高电压与绝缘技术
5.2 绝缘材料
具有小尺寸效应﹑表面效应﹑量子尺寸效应﹑宏观量子
隧道效应和介电限域效应等基本特征。
纳米微粒和纳米固体呈现许多奇异的物理﹑化学性质。
香山科学会议
纳米绝缘材料 纳米粒子与聚合物、纳米粒子之间形成界面效应压与绝缘技术
5.1 高电压与绝缘技术的主要内容
19世纪90年代，发生了著名的交流电（Nikola Tesla）与直流电（Thomas Edison）之战，使 得两大电力巨头（General Electric Company & Westinghouse Electric Corporation）卷入了这场 “电流大战”。
通过控制分子链长短，得到不同塑性的聚乙烯绝缘材料。
具有良好的绝缘性，已应用500kV级电缆。
12 12
第5章 高电压与绝缘技术
5.2 绝缘材料
5.2.2 有机绝缘材料
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。
高电压与绝缘技术
以上内容为高电压与绝缘技术部分介绍
至此完结，Thanks
红橙黄绿青蓝紫
重点实验室。
18
19
20
学校名称
重庆大学 西安交通大学 浙江大学 华中科技大学 清华大学 哈尔滨理工大学 武汉大学 哈尔滨工业大学 华北电力大学 上海交通大学 湖南大学 天津大学 华南理工大学 山东大学 北京交通大学 西南交通大学 东南大学 沈阳工业大学 江苏大学 长沙理工大学
星级
5★ 4★ 4★ 4★ 4★ 4★ 3★ 3★ 3★ 3★ 3★ 3★ 3★ 3★ 2★ 2★ 2★ 2★ 2★ 2★
特高压输电
在我国，特高压是指±800千伏及以上的直流电 和1000千伏及以上交流电的电压等级。
世界著名工程：
前苏联1150kV工程
前苏联1000kV级交流系统的额定电压1150kV，最高电压1200kV， 是世界上已有工程中最高者。前苏联从1985年8月共建成2350km 、 1150kV输电线路和4座1150kV变电站(其中1座为升压站)。其中有 907km线路和3座150kV变电站(其中1座为升压站)从1985年～1990 年按系统额定电压1150kV运行了5年之久。
• 随着人们对电力的需求越来越高，电力分配就显得 十分重要，把轮机产生的电能输送到用户家中只能 使用线路输电，而提高电压成为了减少运输电力损 耗的最佳方法。
• 电压的提高就需要对线路和变电站的绝缘技术提出 新的要求，以保障人们的人身安全。
高压电是相对于低压而言的，对于电力系统来说， 1~220kv称为高压，而220~800kv称为超高压（EHV），1000kv 以上称为特高压（UHV）。电压等级的技术与高电压的技术密 切相关，维持高电压安全运行要有非常高的技术，电气绝缘担 负着维持高电压长期安全的作用。
高电压与绝缘技术(第一部分)
张召亮
2011.5
国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司
基本概念
电压：是指电路中两点A、B之间的电位差。 方向：规定为从高电位指向低电位的方向。 单位：国际单位制为伏特(V)，常用的单位还有毫伏(mV)、微伏(µV)、 千伏(kV)等。 分类：直流电压和交流电压。通常没有特别说明，交流电压指正弦 交流电压。 输电电压等级： 高压（HV）：10～220KV 超高压（EHV）：330～750KV 特高压（UHV）：1000KV及以上
关于防雷保护
几个概念
雷害：指由雷云放电引起的自然界普遍存在的一种自然灾害。它可 以引发森林火灾、使石油库或炸药库等易燃易爆设施起火、使建筑 物及其内部的各种现代设施（主要是各种弱点和微电子设备）受到 损坏。 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。
为了降低雷绕击导线的概率，通常330~500kV线路采用双避雷线 （保护角不同）；山区的220kV线路也采用双避雷线；平原的220kV 及110kV线路可用单避雷线。 35kV及以下的线路，因其绝缘很弱，装避雷线对限制感应雷过电压 的效果不大，所以一般不沿全线装设避雷线。 增加绝缘子片数亦可提高线路的防雷水平，但这会增加费用（包括 绝缘子和杆塔），一般不会采取这种办法。 降低杆塔的接地电阻是提高线路耐雷水平的最经济的办法。
几个概念
流动波过电压：当架空线在直击雷或感应雷作用下出现过电压时， 过电压波将沿导线向两侧传播，并伴有电流的传播。一般来说，这 些流动波过电压的幅值可达到几千千伏，当它沿导线传播到电气设 备时，必将危及电设备的绝缘。
高电压与绝缘技术概述
高压电网向特高压电网发展的历程
1985年，前苏联建成世界上第一条1150kV特高压输电线路。 从500kV电压等级到1150kV电压等级用了20年时间； 中国，1949年前，电力工业发展缓慢，输电电压按具体工 程决定，电压等级繁多：
1908年建成22kV石龙坝水电站至昆明线路； 1921年建成33kV石景山电厂至北京城的线路； 1933年建成抚顺电厂的44kV出线； 1934年建成66kV延边至老头沟线路； 1935年建成抚顺电厂至鞍山的154kV线路； 1943年建成110kV镜泊湖水电厂至延边线路。
2005年9月，中国在西北地区（青海官亭—兰州东）建成了 一条750kV输电线路，长度为140.7km。输、变电设备，除 GIS外，全部为国产。
精品
高压电网向特高压电网发展的历程
电网发展的历史表明 ： 相邻两个电压等级的级差，在一倍以上是经济合理的 新的更高电压等级的出现时间一般为15~20年； 前苏联1150kV输电线路的运行表明： 特高压输电技术和设备，经过20年的研究和开发，到20 世纪80年代中期，已达到用于实际的特高压输电工程的 要求。
精品
26
1.2 过电压-1
工作电压——即额定电压，是国家根据国民 经济的发展水平，经过技术的、经济的比较后确 定的电压。
高电压： 1、 3 、6 、10 、35 、 110 、220 kV 工作电压（kV） 超高电压： 330 、500 、750 kV
特高电压： 1000 kV 及以上
精品
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1.2 过电压-2
需：仅用一条单回线 走廊宽度为 91.5 m 即：可提高单位走廊宽度输送容量
• 节省线路走廊
不同电压等级线损
• 降低线路造价
• 长距离输电可联接地域网
高电压与绝缘技术
高电压与绝缘技术电子与电气工程是一门涉及电力系统、电子设备和电磁场等领域的学科，而高电压与绝缘技术则是电气工程中一个重要的专业领域。
在电力传输和分配、电子设备的设计与制造以及电气安全方面，高电压与绝缘技术起着至关重要的作用。
1. 高电压的概念与应用高电压通常指的是在电力系统中使用的电压等级较高的电能，通常超过1000伏特。
高电压的应用广泛，主要包括电力传输、电力分配、电力设备测试、电子设备驱动等。
在电力传输和分配中，高电压可以减少电流的损耗，提高电能的传输效率。
在电力设备测试中，高电压可以模拟电力系统中的各种故障情况，以确保电力设备的可靠性和安全性。
在电子设备驱动中，高电压可以提供足够的能量来驱动各种电子元件，实现电子设备的正常运行。
2. 绝缘技术的重要性绝缘技术是保证电力系统和电子设备安全可靠运行的关键技术之一。
在高电压环境下，绝缘材料和绝缘结构需要具备良好的绝缘性能，以防止电流的泄漏和电弧的产生。
绝缘技术主要包括绝缘材料的选择与设计、绝缘结构的优化以及绝缘性能的测试与评估等方面。
绝缘材料的选择与设计需要考虑材料的绝缘性能、耐热性能、机械强度等因素，以满足高电压环境下的要求。
绝缘结构的优化可以通过合理的结构设计和电场分布控制来提高绝缘性能。
绝缘性能的测试与评估可以通过电介质强度测试、绝缘电阻测试等方法来进行。
3. 高电压与绝缘技术的挑战在高电压与绝缘技术领域，仍然存在一些挑战需要克服。
首先，高电压环境下的电场分布不均匀性会导致绝缘材料的局部电压过高，从而引发电弧放电和绝缘破坏。
其次，高电压环境下的绝缘材料会受到电压应力和热应力的影响，导致材料的老化和劣化，降低绝缘性能。
此外，高电压设备的设计和制造需要考虑电磁兼容性、电磁辐射等问题，以确保设备的正常运行和安全性。
4. 高电压与绝缘技术的发展趋势随着电力系统的发展和电子设备的智能化，高电压与绝缘技术也在不断发展。
一方面，高电压设备的小型化和高效化是当前的发展趋势。
高电压与绝缘技术学科
高电压与绝缘技术学科高电压与绝缘技术是一门研究高电压和绝缘材料的学科，它主要研究高电压下的电气设备与绝缘材料之间的相互作用关系，以及如何提高电气设备的绝缘性能，从而保证电气设备的正常运行以及人身安全。
这门学科涉及到电力系统、电力设备、电力工程、电力传输以及电气设备制造等领域。
高电压技术主要研究高电压下的电气现象，包括电晕放电、击穿、放电等。
电晕放电是指电场强度高于气体击穿场强时，气体中出现放电现象。
击穿是指在电场作用下，气体或液体中的绝缘被击穿并出现放电现象。
放电是指电场或电压作用下，气体、液体或固体材料中出现电流流动现象。
掌握高电压下电气现象的规律对于保证电力设备的安全运行非常重要。
绝缘技术主要研究绝缘材料的性能以及如何提高绝缘材料的绝缘性能。
绝缘材料是电力设备中的重要组成部分，用于隔离导体以防止直接接触，起到保护电力设备的作用。
高压绝缘材料需要具备良好的绝缘性能，包括击穿强度、体积电阻率、介电常数等。
同时，绝缘材料还需要耐热、耐腐蚀、耐电弧等特性。
绝缘技术旨在研究和开发具有优异绝缘性能的材料，使得电力设备能够在高电压环境下安全运行。
在高电压与绝缘技术学科中，研究人员还需要了解和研究如何正确检测和评估电力设备的绝缘性能。
常用的绝缘测试方法包括表面绝缘电阻测试、局部放电测试、介电强度测试等。
通过这些测试，可以评估绝缘材料的绝缘性能，检测是否存在绝缘缺陷，进而采取相应的措施进行修复或更换。
高电压与绝缘技术还有一个重要的应用领域就是电力输电和变电站的设计和运行。
在电力系统中，往往需要将电能从发电厂输送到用户，这就需要在输电线路和变电站中使用高电压设备。
高电压与绝缘技术可以帮助设计人员选择适当的高压设备，设计合理的输电线路，以及提供必要的绝缘保护措施，确保电能传输的安全和稳定。
总之，高电压与绝缘技术是一门与电力设备和绝缘材料相关的学科，它研究高电压下的电气现象以及如何提高绝缘材料的性能。
这门学科在电力系统的可靠性和安全性方面具有重要意义，对于保证电力设备的正常运行和人身安全起到决定性作用。
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提高电压等级的技术依据：
通常按未来20~30年输电网不同的平均输送容量和不同的 平均输电距离的要求，以1～2个电压等级进行输电能力分 析，作出不同方案的每KW电力的输电成本曲线，以各成 本曲线的经济平衡点或平衡区决定更高电压的标称值。 世界各国在选择 345kV和500kV以上的更高电压等级时， 分析比较，并进行了大量的计算得出结论： 330kV（345kV）电网，选用750kV（765kV）， 平均输电距离300km及以上； 500kV电网，选用1000kV（1100kV），平均输送 距离500km及以上。
高压电网向特高压电网发展的历程
输电电压一般分高压、超高压和特高压。
高压（HV）：35~220kV；
超高压（EHV）：330 ~750kV；
特高压（UHV）：1000kV及以上
高压直流（HVDC）：±600kV及以下 特高压直流（UHVDC）： ±600kV以上，包括±750kV 和±800kV
1908 年，美国建成了世界第一条110kV 输电线路；经过15 年，于1923年，第一条230kV线路投入运行；1954年建成第 一条345kV线路。从230kV电压等级到345kV电压等级经历 了31年。在345kV投运15年后，1969年建成了765kV线路。
提高电压等级的技术依据：
发电能源与用电负荷地理分布不均衡，经济发达地区，用 电需求增长快，往往缺乏一次能源；具有丰富一次能源， 如矿物燃料，水电资源的地区，用电增长相对较慢或人均 用电水平较低。
加拿大、美国、俄罗斯、巴西和中国等国都存在这种 不平衡情况。这种不平衡情况增加了远距离大容量输电和 电网互联的需求。
过电压——电力系统中异常的电压升高。
外部过电压：由雷电和雷击电 力系统引起，幅值很高（兆伏 级），持续时间较短。 内部过电压：由系统内部暂态 过程引起，幅值不大（2 ~ 4倍 工作电压），持续时间较长。
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过电压（kV）
2、研究内容：
1
2 3
绝缘问题的研究 过电压问题的研究 高电压试验与测量技术的研究
• 降低线路造价
• 长距离输电可联接地域网
有利于电力调度
• 降低工作电流和系统短路电流，
利于系统运行和降低设备造价
不同电压等级传输能量曲线
三相线损 △P = 3I2R 其中I =
R：导线电阻
P 3U cos
; R= l
：导线电阻率
S
l：导线长度
S：导线截面积 P：传输功率 U：线路电压
设备 电源 检 修 故障 不足 45.31 39.17 16.76 64.71 14.66 69.26 18.44 67.18 0.00 0.53 0.00 0.00 0.00 0.00
外部 因素 10.78 10.31 8.02 5.34 0.00 17.49
气象 影响 2.56 3.02 5.84 1.25 0.90 0.00
高压电网向特高压电网发展的历程
1985年，前苏联建成世界上第一条1150kV特高压输电线路。 从500kV电压等级到1150kV电压等级用了20年时间； 中国，1949年前，电力工业发展缓慢，输电电压按具体工 程决定，电压等级繁多： 1908年建成22kV石龙坝水电站至昆明线路； 1921年建成33kV石景山电厂至北京城的线路；
电力系统的构成
电厂
升压 变电站
输电网
降压 变电站
配电网
箱式 变电站
用户
高压电气设备
变压器 电容性设备 电力电缆
发电机
GIS · · ·
停电原因
(%)
城市
上海 太原 长春 杭州 广州 西宁
电网 结构 0.06 1.63 0.40 2.97 0.00 0.04
管理 不善 2.12 3.04 1.82 4.82
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2.1 绝缘问题的研究
绝缘的定义：将不同电位的导体分隔开来，使它们能够保 持各自的电位。 绝缘的作用：只让电荷沿导线方向移动，而不让它往其他 任何方向移动，这是高电压技术中最关键的问题。 研究绝缘的目的：提高绝缘能力
绝缘研究的问题：研究各类绝缘材料（气、液、固）在电 场作用下的电气性能（极化、电导、损耗等），尤其是在强电 场中的击穿特性及其规律。以便研究出可靠的绝缘材料、合理 的绝缘结构。
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1.2 过电压-1
工作电压——即额定电压，是国家根据国民 经济的发展水平，经过技术的、经济的比较后确 定的电压。
高电压： 1、 3 、6 、10 、35 、 110 、220 kV 工作电压（kV） 超高电压： 330 、500 、750 kV
特高电压： 1000 kV 及以上
27ห้องสมุดไป่ตู้
1.2 过电压-2
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。
高电压技术
1
世界电压等级的发展与提高
高压电网向特高压电网发展的历程
1875年，法国巴黎建成世界上第一座发电厂，标志着世界 电力时代的到来; 1891年，在德国劳芬电厂安装了世界第一台三相交流发电 机：它发出的三相交流电通过第一条13.8kV输电线将电力 输送到远方用电地区，使电力既用于照明，又用于动力， 从而开始了高压输电的时代; 1879年，中国上海公共租界点亮了第一盏电灯。1882年， 第一家电业公司—上海电气公司成立。 100多年来，输电电压由最初的13.8kV逐步发展到20，35， 66，110，134，220，330，345，400，500，735，750， 765，1000kV
P2l U2S △P = 2 2 U S cos
P2 l
我国电网基本框架
东北电网
华北电网 西北电网 华东电网
500kV 330kV 220kV
热电厂
水电站 核电站
川渝电网
华中电网
南方电网
我国的发电一次能源主要分布西部地 区，而电力消费主要集中在中、东部和南 部地区。西电东送、南北互供，发展全国 联网是解决我国能源分布与电力消费矛盾 的重要措施。并将形成北、中、南三个输 电通道。
2005年9月，中国在西北地区（青海官亭—兰州东）建成了 一条750kV输电线路，长度为140.7km。输、变电设备，除 GIS外，全部为国产。
高压电网向特高压电网发展的历程
电网发展的历史表明 ： 相邻两个电压等级的级差，在一倍以上是经济合理的
新的更高电压等级的出现时间一般为15~20年；
前苏联1150kV输电线路的运行表明： 特高压输电技术和设备，经过20年的研究和开发，到 20世纪80年代中期，已达到用于实际的特高压输电工程 的要求。
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1.1 绝缘：
绝缘体——隔离不同电位的带电导体的 物 质，又称为电介质。 输电线、变压器、电机和其他电气设备 的载流部分与接地部分之间，相间或直流电 压下的极间都应有可靠的绝缘。
作为绝缘的各种电介质有气体介质、液 体介质和固体介质，在运行中绝缘除了需隔 离正常的工作电压外，还要能承受短时过电 压的作用。
高压电网向特高压电网发展的历程
1952年，瑞典建成世界上第一条380kV超高压线路；
1965年，加拿大建成世界第一条735kV超高压线路； 1952年，前苏联建成第一条330kV线路；1956年建成400kV 线路；1967 年建成750kV 线路。从330kV 电压等级发展到 750kV电压等级用了15年时间。 欧洲和美国，在超高压输电方面，主要发展345kV、380kV 和750kV电压级， 500kV线路发展比较慢。1964年，美国 建成第一条500kV线路，从230kV到500kV输电，时间间隔 达36年。前苏联的500kV电压等级是在400kV基础上升级发 展起来的，1964年，建成完善的500kV输电系统。
提高电压等级的技术依据：
提高电压等级可以实现大功率、远距离的输送电力。 用电负荷增长是促进超高压电网向特高压电网发展的最 主要因素。 通常用自然功率来粗略地比较其的输电能力。 自然功率：在输电线路末端接上相当于线路波阻抗负荷时， 线路所输送的功率。
输电电压等级与输送的自然功率
电压（kV） 330
345 32.0
高电压工程的主要问题
电 力 工 的业 密与 切高 关电 系压 技 术
概
述
1 研究对象
2 研究内容
3 研究意义
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1、研究对象：
《高电压技术》是以绝缘和过电压为研究 对象的一门学科，它的任务主要是研究和解 决电力系统中高压线路和电气设备的绝缘和 过电压问题。它是一门新兴学科，是随着高 电压远距离输电而发展起来的。
500 88.5
765
1100
1500
功率 29.5 （10MW）
221.0 518.0 994.0
提高电压等级的技术依据：
提高电压等级可以实现大功率、远距离地输送电力。 由于大容量发电厂供电范围的扩大和需要燃料的增加以及 环保要求的提高等，电厂厂址宜建在远离负荷中心的煤矿 坑口、大的集运港口和道口及大河沿岸，并形成发电基地 或电源中心，以较低的电煤价格降低发电成本。大电厂的 建设根据环保的要求，在能源基地建电厂时，各大容量规 模厂应相距50km左右，同时形成总容量6000—10000MW 的发电中心为宜。
电气设备绝缘的费用＝f(U3),电压越高绝缘上的投资越大。
绝缘问题
绝缘材料： 研究各种绝缘材料在高电压下的各种性能、现 象以及相应的过程、理论； 绝缘结构（电场结构）： 同一种材料在不同的绝缘结构下的外在表现；
电压形式： 同样材料、结构，不同电压下绝缘性能不相同；