电气工程概论第五章高电压与绝缘技术ppt课件.ppt

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1、高电压与绝缘技术的发展高电压与绝缘技术的主要内容高电压新技术及其在各领域的应用第五章高电压与绝缘技术1一、高电压与绝缘技术的发展◇高电压与绝缘技术是以试验研究为基础的应用技术，主要研究在高电压作用下各种绝缘介质的性能和不同类型的放电现象，高电压设备的绝缘结构设计，高电压实验和测量的设备及方法，电力系统的过电压、高电压或大电流产生的强电场、强磁场或电磁波对环境的影响和防护措施，以及高电压、大电流的应用等。◇高电压技术对电力工业、电工制造业以及近代物理的发展（如X射线装置、粒子加速器、大功率脉冲发生器等）都有重大影响。21752年富兰克林进行了著名的风筝引电实验1895-1896年W.K.

2、伦琴发现X射线并将其用于人手骨骼影像1911年E.卢瑟福根据α粒子轰击金箔引起散射而提出原子模型1931年范德格拉夫发明了高压静电起电机(a)巨型起电机（MIT网站）(b)小型起电机图5-1范德格拉夫高压静电起电机一、高电压与绝缘技术的发展（续）3◇高电压是相对于低电压而言的，对于电力系统来说，1kV以上至220kV称为高压，220kV至800kV称为超高压（EHV），1000kV以上称为特高压（UHV）。◇绝缘体是相对于导体而言的，绝缘体电阻率很高（可达109~1022Ω.cm），通常通过的泄漏电流非常小，可以忽略不计。一、高电压与绝缘技术的发展（续）4一、高电压与绝缘技术的发展（续

3、）56二、高电压与绝缘技术的主要内容◇研究高电压的产生，在高电压下绝缘介质及其系统的特性，电气设备及绝缘，电气系统过电压及其限制措施，高电压试验技术，电磁环境及电磁污染防护，以及高电压技术的应用等。◇主要内容可分为四部分：①各类电介质在高电场下的特性(图5-3)；②电气设备绝缘试验技术；③电力系统过电压与绝缘配合；④高电压技术在各个领域的应用等。7图5-3实验室产生的高压放电现象二、高电压与绝缘技术的主要内容（续）8二、高电压与绝缘技术的主要内容（续）1、高电压的产生雷电：电流达100kA，电压达108kV，但持续时间短。9雷电放电过程雷电放电过程10雷电参数雷电活动强度——雷暴日及雷

4、暴小时雷暴日：每年中有雷电的天数。雷暴小时：每年中有雷电的小时数。年平均雷暴日不超过15的地区为少雷区；超过40的为多雷区；超过90的地区及根据运行经验雷害特别严重的地区为强雷区。落雷密度地面落雷密度γ：每一个雷暴日、每平方公里对地面落雷次数。11静电：放电脉冲上升时间约为1~5ns，脉宽150ns，电流峰值约1~50A。高压发生装置：交流高电压发生装置，直流高电压发生装置，冲击电压电流发生装置。（图5-5，5-6）。12二、高电压与绝缘技术的主要内容（续）图5-5户外式高压发生装置1314RRRR多级冲击电压发生器RfRtATT（1）充电过程：由试验变压器T和高压硅堆D构成的整流电源

5、，以峰值电压经保护电阻及充电电阻向主电容充电。（2）放电过程：当需要启动冲击电压发生器时，可向点火球隙的针极送去一脉冲电压，针极和球表面之间产生火花放电，引起点火球隙放电，各球隙相继放电，将电容器串联起来，对试品放电。“电容器并联充电，串联放电”，这一过程由一组球隙来完成。15二、高电压与绝缘技术的主要内容（续）图5-66000kV冲击电压发生器（中国电力科学院）162、高电压绝缘与电气设备绝缘材料：气体，液体，固体（有机，无机）高电压技术发展的关键是绝缘材料的研制和开发研究重点：①高压大容量发电机的环氧粉云母绝缘体系；②中小型电机的F、H级绝缘系列；③高压输电的六氟化硫气态介质；④高

6、性能绝缘油。二、高电压与绝缘技术的主要内容（续）17电机为了可靠运行在带电部件和壳体之间需要用绝缘材料加以隔绝，而绝缘材料的使用寿命与其材料本身的绝缘等级及使用温度有很大的关系。电机的绝缘等级是依据所用国内绝缘材料的耐热等级划分的，分E、B、F、H级。允许温升是指电机的温度与周围环境温度相比升高的限度。绝缘等级使用极限温度温升限值E120℃75KB130℃80KF155℃105KH180℃120K18SF6气体已有百年历史，它是法国两位化学家Moissan和Lebeau于1900年合成的人造惰性气体，1940年前后，美国军方将其用于曼哈顿计划（核军事）。1947年提供商用。当前SF6气

7、体主要用于电力工业中。SF6气体用于4种类型的电气设备作为绝缘和/或灭弧:SF6断路器及负荷开关设备，SF6绝缘输电管线，SF6变压器及SF6绝缘变电站。80％用于高中压电力设备。SF6气体主要有如下特性：具有优异的灭弧性能；绝缘强度高，在大气压下为空气的3倍；热传导性能好且易复合，特别是当SF6气体由于放电或电弧作用出现离解时；可在小的气罐内储存，这是因为室温下加高压力易液化。供气方便，价格不贵且稳定。19电气设备的绝缘：①发电机绕组通常采用