高电压技术全套课件.ppt

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1、高电压技术绪论一．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。学习目的：正确处理电力系统中过电压与绝缘的问题。二．高电压技术的研究对象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。三．中国电力系统电压等级的划分与分类交流系

2、统高压（HV）：1KV～220KV，包括：10KV，35KV，110KV，220KV超高压（EHV）：330KV～1000KV，包括：330KV，500KV，750KV特高压（UHV）：1000KV及以上直流系统超高压（EHV）：±500KV特高压（UHV）：±800KV四．高电压技术在其它领域的应用1．医学：利用高压脉冲体外碎石、治疗癌症；2．农业：高压静电喷药，高电场诱发变异在育种上的应用；3．环保：高压脉冲放电处理污水，电除尘技术；4．军事：大功率脉冲技术，电磁干扰、电子对抗；5．其它工业：静电喷涂，高压

3、设备制造等。五．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，赵智大考试：20%（作业10%+实验10%）+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110室（办公电话：752-2357）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、电导和损耗第一节电介质的极化第二节

4、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。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并能保持不同的电位。分类：气体绝缘材料：空气，S

5、F6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§1.0电力系统的绝缘材料定义：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。§1.1电介质的极化一、电子位移极化一切电介质都是由分子组成，分子又是由原子组成，每个原子都是由带正电荷的原子核和围绕核带负电荷的电子云构成。当不存在外电场时，电子云的中心与原子核重合

6、，此时电矩为零．当外加一电场，在电场力的作用下发生电子位移极化．当外电场消失时，原子核对电子云的引力又使二者重合，感应电矩也随之消失。电场中的所有电介质内都存在电子位移极化。qRRi-qO’OE图1-1电子位移极化二、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。三、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

7、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，对外并不呈现合成电矩。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只能达到某种程度，而不能完全。对外呈现出宏观电矩。UU电极电介质E图l-3偶极子的转向极化四、空间电荷极化图1-4双层电介质的极化模型G1G2C1C2U上述的三种极化是带电质点的弹性位移或转向形成的，而空间电荷极化的机理则与上述三种完全不同，它是由带电质点

8、(电子或正、负离子)的移动形成的。最明显的空间电荷极化是夹层极化。在实际的电气设备中，如电缆、电容器、旋转电机、变压器、互感器、电抗器等的绝缘体，都是由多层电介质组成的。如图l-4所示，各层介质的电容分别为C1和C2；各层介质的电导分别为G1和G2；直流电源电压为U。为了说明的简便，全部参数均只标数值，略去单位。设C1=1，C2＝2，G1=2，G2=1，U＝3。当U作用在AB两端极板上