高电压技术讲解(上)

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1、武汉华中华能高电压科技发展有限公司www.china-hzhn.comTel:027-86839376武汉华中华能高电压科技发展有限公司《高电压技术》讲义（上）一、电压等级的划分以一千为界，一千伏以下的为低压，一千伏以上的为高压。高压部分分普通高压、超高压和特高压。普通高压和超高压划分的依据是电晕，超高压和特高压划分的依据是电能污染。二、什么要采用高电压采用高电压是大功率远距离输电的要求，要实现大功率远距离输电唯一可行的措施就是采用高电压。作为二次能源，输送电能要较输送一次能源经济、快捷、安全、方便、清洁。三、要采用高电压首先要解决的技术问题高电压下的绝缘问题。因为在电力系统三大技术材料

2、中绝缘的影响力最大，绝缘限制了设备的温升、也就限制了设备的容量、体积和重量；绝缘限制了设备的寿命；绝缘限制了电力系统的投资。例：1、用青壳纸和电缆纸作绝缘的10.5kV、10MW的发电机，改用粉云母纸作绝缘，其他条件不变时，发电机容量就提高到12.5MW，可见绝缘限制了设备的容量。2、绝缘材料的老化速度在三大技术材料中是最快的。四、如何解决绝缘问题一、寻找和研制新型绝缘材料，二、限制作用在绝缘上的过电压。这也是本课程的两大内容。例：由于瓷吹避雷器使作用在被保护设备上的残压降低，使原设计额定电压为400kV的输变电系统生压为500kV的系统。五、学科特点a)历史短，研究不充分，理论很不完整

3、，工程上高电压问题不能用理论来分析，所以只能从试验入手。b)研究起来很困难，其所研究的问题与其他学科完全不同。其他学科研究的是电的导通，而高压研究的是绝缘，它所研究的是空间的问题，场的问题，所受的影响因素（温度、湿度、气压、极距）很多。c)研究手段难以具备，场地难以满足，问题的重复性小，一次击穿后很难找到完全相同的对象，是暂态问题。d)思考问题的领域宽。第一章气体的放电基本物理过程和电气强度武汉华中华能高电压科技发展有限公司www.china-hzhn.comTel:027-86839376一、基本概念1、放电：在电场的作用下由于游离使流过电介质电流增大的现象。2、击穿：电介质在电场作用

4、下丧失其绝缘性能，形成沟通两极的放电。3、击穿电压：使电介质失去其绝缘性能所需要的最低、临界、外加电压。4、击穿场强：使电介质失去其绝缘性能所需要的最低、临界、外加电场强度。5、绝缘强度：在均匀电场中、使电介质不失去其绝缘性能所需要的最高、临界、外加电场强度。6、绝缘水平：电气设备出厂时保证承受的试验电压。§1.1汤逊理论和流注理论一、气体间隙中带电粒子的产生结论：气体间隙中带电粒子来源于气体分子本身的游离和金属表面游离。1、气体分子本身的游离（1）游离：在电场的作用下中性质点中电子摆脱原子核的束缚成为自由电子的过程。（2）碰撞游离：由于碰撞引起的游离。其条件是撞击质点的能量不小于被撞质

5、点的游离能、并且有足够的作用能。碰撞游离是气体放电中主要的带电粒子来源，电子是碰撞游离的主导因素。（3）光游离：由于高能射线的作用产生的游离。其条件是光子的能量不小于游离能。光游离是起始带电粒子的主要来源。具有分级游离的特点。（4）热游离：在高温作用下发生的游离。热游离是碰撞游离和光游离的综合。2、负离子的行成对放电具有抑制作用。3、金属表面游离：金属中的电子摆脱金属表面的位能势垒的束缚成为自由电子的过程。其条件是电子的能量不小于金属的逸出功。包括光电子发射、热电子发射、强电场发射和二次发射。金属的逸出功要比气体的游离能低，所以金属表面游离是气体放电起始电子的主要来源,日光灯中起始带电粒

6、子来源于热电子发射。二、带电粒子的消失1、进入电极并中和电量。所有物质的电子都是相同的，但不同物质的正离子是不同的，所以，电子可以进入电极中和电量，而正离子是靠其能量打、拉出电子与之复合。2、复合：影响复合的主要因素是带电粒子之间的相对运动速度和浓度。带电粒子在固体表面相对运动速度较慢，容易复合，灭弧栅也利用了这一点。3、扩散。带电粒子从浓度高的区域向浓度低的区域运动。磁吹避雷器、空气断路器等都利用了这一点。三、伏安特性曲线：电介质在电场作用下，流过电介质的电流与外加电压的关系曲线。伏安特性曲线如图所示：（1）0—a段，启始带电粒子定向运动，随着外加电压的加大，带电粒子的运动速度越来越快

7、，故电流在加大。（2）a—b段，单位时间内产生的带电粒子全部投入运动，运动速度达到趋引速度，没有新的带电粒子来源。武汉华中华能高电压科技发展有限公司www.china-hzhn.comTel:027-86839376（3）b—c段，产生碰撞游离，放电。（4）c点以后，自持放电。四、汤逊理论电子崩理论，其自持放电条件为：一个启始带电粒子从阴极到阳极的过程中由于碰撞游离产生的正离子撞击阴极板时如果能打拉出两个电子，就发生了自持放电。即：