华北电力大学高电压技术1-6.ppt

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华北电力大学高电压技术1-6

研究对象 1.内容与范畴: 《高电压技术》主要研究高电压(强电场)下的各种电气设备物理问题。它起源于20世纪初期,由于大功率、远距离输电而发展形成的一门独立学科,属于现代物理学中电学的一个分支。 2.电气设备的绝缘: ①绝缘介质(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与试验原理。 3.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。 课程相关信息 参考书: 《高电压绝缘技术》,中国电力,严璋,朱德恒 《电网过电压教程》,中国电力,陈维贤 《高电压试验技术》,清华,张仁豫 《高电压技术》,中国电力,赵智大 《High-Voltage Engineering》,Pergamon Press, E. Kuffel (Canada), W.S. Zaengl, (Switzerland) 学习方法: 理论联系实际 考试: 20%(作业+实验)+80%(闭卷笔试) 答疑安排: 时间:周四下午3:00-5:00 地点:教三楼一楼105室 第一篇 高电压绝缘及实验 第一章 电介质的极化、电导和损耗 第二章 气体放电的物理过程 第三章 气隙的电气强度 第四章 固体液体和组合绝缘的电气强度 第一章 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。 §1.0 电力系统的绝缘材料 绝缘的作用: 绝缘的作用是将电位不等的导体分隔开,使其没有电 气的联系能保持不同的电位,又称为电介质. 分类: 气体绝缘材料:空气,SF6气体等 固体绝缘材料:陶瓷,橡胶,玻璃,绝缘纸等 液体绝缘材料:变压器油 混合绝缘:电缆,变压器等设备 电子位移极化 离子位移极化 在由离子结合成的电介质内,外电场的作用除促使各个离子内部产生电子位移极化外还产生正、负离子相对位移而形成的极化,称为离子位移极化。图l-2表示氯化钠晶体的离子位移极化。 转向极化 在极性电介质中,即使没有外加电场,由于分子中正、负电荷的作用中心不重合。就单个分子而言,就已具有偶极矩,称为固有偶极矩。但由于分子不规则的热运动,使各分子偶极矩方向的排列没有秩序,因此,从宏观而言,对外并不呈现电矩。 当有外电场时,由于电场力的作用,每个分子的固有偶极矩就有转向与外电场平行的趋势,其排列呈现行一定的秩序。但是受分子热运动的干扰,这种转向有秩序的排列。 空间电荷极化的特点 夹层的存在将会造成电荷在夹层界面上的堆积和等值电容的增大。这就是夹层极化效应。 夹层界面上电荷的堆积是通过介质电导G完成的。高压绝缘介质的电导通常都是很小的,所以,这种极化过积将是很缓慢的。它的形成时间从几十分之一秒到几分钟甚至有长达几小时的。因此,这种性质的极化只有在直流和低频交流电压下才能表现出来。 该极化伴随着能量损耗。 大电容设备进行高压实验后应对设备绝缘进行较长时间放电。 三. 简化等效电路与损耗 第二章 气体放电的物理过程 第一节 气体中带电质点的产生和消失 第二节 气体放电机理 第三节 电晕放电 第四节 不均匀电场气隙的击穿 第五节 雷电放电 第六节 气隙的沿面放电 第三章 气隙的电气强度 第一节 气隙的击穿时间 第二节 气隙的伏秒特性和击穿电压的概率分布 第三节 大气条件对气隙击穿电压的影响 第四节 较均匀/不均匀电场气隙的击穿电压 第五节 提高气隙击穿电压的方法 第四章 固体、液体和组合绝缘的电气强度 第一节 固体介质的击穿特性 第二节 液体电介质的击穿特性 电气设备绝缘试验概述 绝缘试验按后果分可分为:非破坏性试验和破坏性试验. ①非破坏性试验主要检测绝缘除电气强度以外的其他电气性能,是在较低电压下或用其他不损伤绝缘的方法进行的,具有非破坏性的特性。 ②破坏性试验则检测绝缘的电气强度,如耐压试验和击穿试验,具有破坏性的特征,所加的试验电压很高,以考验绝缘耐受各种过电压的能力,试验过程有可能给被试绝缘带来不可逆转的局部损伤或整体损坏。 §5.3 测定介质损耗因数tgδ(续) 应用倒相法消除现场测量干扰 第六章 绝缘的高电压试验 电气设备的绝缘在运行中除了长期受到工作电压( 工频交

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