高电压技术课程教学大纲

高电压技术课程教学大纲

（适用电气工程及其自动化专业电气工程方向）

（共 48 学时）

一、课程的性质、地位、任务和教学目标

（一）课程的性质和地位

本课程是电气工程及其自动化专业本科生的专业选修课程。它是研究电气设备的绝缘及其问题的学科。作为从事电力系统的设计、安装、调试及其运行的工程技术人员，都会遇到属于高电压的问题，因此需专修本门课程，也是从事电力系统的专业人员需要掌握的专业知识。本课程具有完整的理论体系，又是一门实践性很强的学科，对学生的基础理论、基本知识和实践经验、技能都有较好的培养和锻炼。

（二）课程的主要任务

本课程的主要任务是：使学生掌握气体、液体及固体绝缘主要电气特性（特别是击穿过程）的基本概念，了解电气设备绝缘结构的基本特性和试验方法,掌握电力系统中雷电过电压和主要内部过电压的产生机理、影响因素及防护措施等基本知识，正确理解电力系统绝缘配合的基本概念、理论依据和处理原则，以及使学生了解高电压试验及绝缘预防性试验中常用的高压试验装置及测试仪器的原理与用法，以及高电压试验的特点、基本程序和安全措施等。

（三）课程的教学目标

通过本课程的学习，使学生了解和掌握电气设备在高电压作用下绝缘电气性能的基本知识和高电压试验的基本技术；了解和掌握过电压的基本理论和过电压的保护方法；能针对各种不同的过电压采取不同的防护措施，并能根据系统电路及元器件的性质，设计保护的类型，为今后从事高电压工程领域的研究和技术工作打下必要的专业基础。

二、课程教学环节组成

本课程的教学环节包括课堂讲授，师生讨论学生自学，习题讨论课，实验，习题，答疑，质疑，期中测验和期末考试。

三、课程教学内容纲要

（一）课堂讲授

第一章气体的绝缘强度

【目的和要求】：重点学习和掌握汤逊理论和流注理论、空气间隙在各种电压下的击穿特性以及提高气体介质电气强度的方法。

【重点和难点】：气体放电的汤逊理论与流注理论；不均匀电场中气体间隙放电的极性效应。

【教学内容】

第一节气体放电的基本物理过程

一、气体中带电质点的产生和消失

二、汤逊理论和巴申定理

三、流注理论

四、不均匀电场中的放电过程

五、冲击电压下气体间隙的击穿特性

第二节影响气体放电电压的因素

一、电场形式对放电电压的影响

二、电压波形对放电电压的影响

三、气体的性质和状态对放电电压的影响

第三节沿面放电

一、沿面放电

二、影响沿面放电电压的因素

三、提高沿面放电电压的措施

第二章液体和固体介质的绝缘强度

【目的和要求】：重点掌握电介质的极化、电导和损耗、液体介质的击穿、固体介质的击穿。

【重点和难点】：电介质的极化、电导和损耗。

【教学内容】

第一节介质的极化、电导和损耗

第二节液体介质的击穿

一、液体介质的击穿机理

二、影响液体介质击穿的因素和改进措施

第三节固体介质的击穿

一、固体介质的击穿机理

二、影响固体介质击穿的因素和改进措施

第四节绝缘介质的其他性能

第三章电气设备绝缘试验

【目的和要求】：重点掌握绝缘电阻的测量、介质损耗角正切的测量、局部放电的测量；电压分布的测量。

【重点和难点】：绝缘电阻的测量、介质损耗角正切的测量、局部放电的测量；工频交流耐压试验、直流耐压试验、冲击高压试验

【教学内容】

第一节、绝缘电阻及吸收比的测量；

第二节、泄漏电流的测量；

第三节、介质损耗角正切的测量；

第四节、局部放电的测量；

第五节、工频交流耐压试验

第六节、直流耐压试验

第七章、冲击高压试验

第四章线路和绕组中的波过程

【目的和要求】：重点掌握单导线波过程；波的折射与反射；波在传播过程中的衰减与绕组中的波过程。

【重点和难点】：多导线系统的波过程和波在传播过程中的衰减与绕组中的波过程。【教学内容】

第一节、无损耗单导线中的波过程

第二节、行波的折射和反射

第三节、行波通过串联电感和并联电容

第四节、行波的多次折、反射

第五节、无损耗平行多导线系统中的波过程

第六节、冲击电晕对线路波过程的影响

第七节、变压器绕组中的波过程

第五章雷电及防雷设备

【目的和要求】：掌握雷电参数，避雷针、线、避雷器的作用、性能及保护范围。【重点和难点】：防雷设备的保护作用原理及保护范围。

【教学内容】

第一节雷电放电及其电气参数

第二节防雷的基本装置（避雷针、器、线）

第六章输电线路的防雷保护

【目的和要求】：重点掌握输电线路的防雷保护和避雷线避雷原理。

【重点和难点】：感应雷过电压和直击雷过电压的产生及计算方法

【教学内容】

一、输电线路感应雷过电压

二、输电线路直击雷过电压和耐雷水平

三、输电线路的雷击跳闸率

四、输电线路的防雷措施

第七章发电厂和变电所的防雷保护

【目的和要求】：重点掌握发电厂、变电所的防雷保护。

【重点和难点】：发电厂和变电所直击雷保护和雷电波沿输电线路入侵发电厂和变电所的防雷保护。防止直击的原理和方法。

【教学内容】

一、发电厂和变电所的直击雷保护；

二、变电所内避雷器的保护作用；

三、变电所进线段保护；

四、变压器防雷保护；

五、旋转电机的防雷保护

第八、九章电力系统内部过电压及保护

【目的和要求】：重点掌握空载线路的电容效应及谐振过电压。

【重点和难点】：空载线路的电容效应及谐振过电压

【教学内容】

一、谐振过电压

二、切、合空载线路过电压

三、切除空载变压器过电压

四、弧光接地过电压

第十章电力系统绝缘配合

【目的和要求】：重点掌握电力系统绝缘配合的原则和电气设备、线路绝缘水平的确定。【重点和难点】：电力系统绝缘配合的原则；中性点运行方式对绝缘影响。

【教学内容】

一、系统中性点接地方式及其对绝缘水平的影响；

二、绝缘配合的原则和方法；

三、变电所电气设备绝缘水平的确定；

四、架空输电线路绝缘水平的确定。

（二）课内实验

实验一直流电场中空气间隙的放电特性

【目的和要求】

1、熟悉高压试验设备及使用方法；

2、测量球间隙、棒—板间隙、有极间障时棒—板间隙在不同间隙距离下的击穿电压，并画成曲线；

3、观察沿面放电过程；

4、对实验结果进行分析。

【重点和难点】：测量球间隙、棒—板间隙、有极间障时棒—板间隙在不同间隙距离下的击穿电压

【实验内容】