高电压技术-1绝缘部分.ppt

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1、高电压技术第一篇电介质的电气强度第二篇电气设备绝缘试验第三篇电力系统过电压与绝缘配合绪论一．输电电压的划分标准：高压（HV）：35～220KV超高压（EHV）：330～1000KV特高压（UHV）：1000KV及以上二．高电压技术的研究对象及目的：1．目的：为满足电力系统不断发展高电压大功率远距离输电的需要，保证电力系统的安全稳定运行。2．研究对象：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。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

2、。三．高电压技术在其它领域的应用：1.医学上：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.军事上：大功率脉冲技术，电磁干扰、电子对抗；5.其它工业：静电喷涂，高压设备制造等。第一篇电介质的电气强度§1.电介质的极化、电导与损耗电介质有气体、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。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——电介质的极化电导率γ（或电阻率ρ）——电导介质损耗角正切tgδ——损耗击穿场强E——抗电性能§1.1

3、电介质的极化一．极化的定义与作用：1．极化：电介质在电场作用下发生的束缚电荷的弹性位移和极性分子的趋向位移的现象，叫极化。2．作用：削弱外电场。3．讨论极化的意义：①选择绝缘。②多层介质的合理配合。③是研究介质损耗的理论依据。④是电气预防性试验项目的理论依据。⑤是研究静电形成、静电技术应用的理论依据，防止静电危害。二.相对介电常数εr——反映了极化的强弱以平行板电容器为例，如下图所示：(a)极间为真空(b)极间放置固体介质图1-1极化现象由上式可知，电容增大了。原因：极化的效果使平行板电容器的等值电容增大。公式中，——真空的介电常数，为8.86

4、×10－14F/cm；A——极板面积；d——极间距离；——介质的介电常数。是综合反映电介质极化特性的一个物理量。三、极化的形式/基本类型：极化类型极化时间能量损耗极化弹性介质类型/产生场合电子式极化极短10－14－10－15S无弹性所有电介质离子式极化极短10－12－10－13S无弹性离子性电介质（云母，陶瓷，玻璃等）转向极化（偶极子极化）短10－10－10－2S有非弹性极性电介质（分子正负电荷作用中心不重合，单个分子呈极性，如胶木，橡胶等）夹层极化长10－1－104S有非弹性混和绝缘、多层介质的交界面夹层极化以最简单的平行板电极间的双层电介质

5、为例，对夹层极化作以说明：其电路图如下图所示，(a)示意图(b)等值电路图1-2直流电压作用于双层介质、、G1、C1、U1——第一层介质的参数和电压；、、G2、C2、U2——第二层介质的参数和电压。（1）在t=0瞬间突然合闸，（2）时（到达稳态），电容相当于开路（“隔直”）但是,可见有一个电压重新分配的过程，亦即C1、C2上的电荷要重新分配。【例题】设C1=1，C2＝2，G1=2，G2=1，U＝3U1=2,U2=1t=0时，(a)初瞬时(b)稳态时U1=1，U2=2时，堆积电荷＝－1＋4＝3【分析】随着时间t的增加，U1减小，U2增大，这意味着

6、C1要通过G1放掉一部分电荷，C2要通过G1从电源再补充一部分电荷，于是分界面上将积聚起一批多余的空间电荷，这就是夹层极化所引起的吸收电荷，电荷积聚过程所形成的电流称为吸收电流。这种极化伴随有能量损耗；由于高压绝缘介质的电导通常都是很小的，所以这种极化过程将是很缓慢的。所以，这种极化只有在直流和低频交流电压下才能表现出来。§1.2电介质的电导电介质的电导与金属的电导有本质上的区别。1.表征电介质导电性能的物理量——电导率（or：电阻率）电导形式电导率金属导体（自由电子）电子电导很大气体液体固体自由电子、正离子、负离子杂质电导、自身离解离子杂质、

7、离子电导很小很大2.电导率与温度T的关系:=f(T)或R=f(T)TR在测量电介质的电导或绝缘电阻时，必须注意温度。§1.3电介质的损耗一.电介质损耗的基本概念在电场的作用下，电介质由于电导引起的损耗和有损极化（如偶极子极化、夹层极化等）引起的损耗，总称为电介质的损耗。等值电路：(1)细化等效电路（从物理概念出发）——泄漏电阻，代表电导损耗。——介质真空和无损耗极化所形成的电容，代表介质的无损极化。——有损耗极化形成的等效电阻.代表各种——有损耗极化形成的等效电容.有损极化(2)计算用等效电路（或简化等效电路）（从工程实际测量出发）(3)相量图

8、——介质损耗角——功率因数角(4)损耗功率的表达式＋＝90°§2.1气体放电的物理过程一.概念：1.气体击穿；2.击穿场强；3.沿面闪络；4.击穿（闪