高电压技术
高电压技术High Voltage Engineering
高电压与绝缘技术系
2009
绪论
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绪论
?由电磁感应现象总结提出的一系列电磁定律为电动机、发电机、变压器等电机电器的制造和发电厂、电力网及电力系统的构建和生产奠定了理论基础，并逐步形成了一系列有关电气设备和系统的新理论及新技术，从而构成了电气工程学科。
?电气工程学科是研究电磁现象、规律及应用的一门学科，它分为：
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绪论
1、高电压与绝缘技术学科的形成和发展
2、高电压与绝缘技术的主要研究内容
3、高电压技术应用
4、学习本课程应达到的要求
5、本课程的学习方法
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1. 高电压与绝缘技术学科的形成和发展
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?1890年，英国伦敦首先建成第一条10kV 的交流输电线路，全长28英里。
?1898年，美国建成33kV 输电线路120km 。
?1906年，美国建成110kV 输电线路。?1912年，美国建成150kV 交流输电线路。?1923年，美国建成了230kV 交流输电线路。?1937年，美国建成了287kV 输电线路，全长455km 。?1952年，瑞典建成380kV 输电线路。
?1956年，苏联建成400kV 线路，1959年升压为500kV 线路。?1965年，加拿大建成735kV 线路。?1967年，苏联建成750kV 线路。?1969年，美国建成765kV 线路。?
1985年，苏联建成特高压1150kV 线路。
国外输配电发展(交流)：
国外输配电发展(直流)：
?1889年，法国建成125kV直流输电线路。
?1954年，瑞典建成±100kV直流输电线路。
?1970年，美国建成±400kV直流输电线路。
?1972年，加拿大建成±450kV直流输电线路。
?1978年，南非建成±533kV直流输电线路。
?1986年，巴西建成±600kV直流输电线路
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?1908年，建成22kV 石龙坝水电厂至昆明的线路。?1921年，建成33kV 石景山发电厂至北京的线路。?1933年，建成44kV 线路(抚顺电厂出线)。?1934年，建成66kV 线路(延边至老头沟)。?1935年，建成154kV 抚顺电厂至鞍山线路。?1943年，建成110kV 镜泊湖水电厂至延边线路。?1943年，建成220kV 水丰电厂至大连线路。
?1972年，建成中国第一条超高压输电线路，330kV 刘家峡－关中输电线路，全长534km(中国自行设计、自行制造)。
?1981年，建成500kV 平顶山－武昌输电线路，全长595km 。
?2005年9月，中国在西北地区（青海官厅—兰州东）建成了一条750kV 输电线路，长度为140.7km 。
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2007年4月26 日，中国第一条1000kV 高压输电线路晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程线路工程开工建设。我国输配电发展(交流)：
我国输配电发展(直流)：
?1987年，我国建成全国产化设备的±100kV舟山直流输电工程。
?1989年，建成±500kV葛洲坝-上海高压直流输电线，全长1045km，单极容量600MW，双极1200MW(1989年投运单极，1990年双极投运)。?2006年12月16日，我国开工建设世界上第一个±800kV直流输电工程，西起云南禄丰，东至广东增城，线路全长1446公里,设计输送容量8000MW。
?2007年12月21日，向家坝—上海±800kV特高压直流输电示范工程开工建设。起点四川复龙换流站，落点上海奉贤换流站，额定输送功率640万千瓦，途经四川、重庆、湖南、湖北、安徽、浙江、江苏、上海八省市，全长约2000公里。
?2008年12月8日，锦屏-苏南±800kV特高压直流输电工程开工建设。工程起点于四川西昌裕隆换流站，落点为江苏同里换流站，线路长度2095千米，输送容量达720万千瓦。
100多年来，输电电压等级提高了近100倍。
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促使输电电压等级提高的直接动力就是对电力需求的激增及远距离输电。
交流线路的输送容量P 与交流输送电压U 的二次方成正比
P=U 2/Z ，
（Z 为线路波阻抗）
表1 交流输电各电压等级与输送容量和输送距离关系
1000以上
1000以上
1000左右
200～600
100～300
输电距离/km
4000
2200
900
360
121输送容量P/MW 250256278303400波阻抗/Ω1000750500330220系统电压U/kV
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表2 直流输电各电压等级与输送容量
2800~5600
2150~4300
2100~3300
1000~3000
600~1250
电流I d /A
6000~90004000~60002500~40001000~3000500~1000双极输送容量
P/MW ±800±700±600±500±400系统电压±U d /kV 直流线路的输送容量P ：
P=2U d I d
U d －直流一极对地电压
I d －每极直流输电线所流过的电流
(1)输电线路电压等级不断提高，促进了高电压技术学科的发展。
?高电压技术的发展始于20世纪初，它是随着输电电压的提高而发展起来的一门学科。
?输电线路电压等级的不断提高、长度的增加、高压电气设备安全可靠运行的要求等促进了高电压技术学科的不断发展。
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高电压是针对某种极端条件下电磁现象的相对物理概念，在电压数值上尚无确定的划分界限，工程上通常将电压在1kV 及以上作为高电压的范畴。
对于输电线路，国际上一般认为：
交流：
高压(HV)：35kV～220kV
超高压(EHV)：330kV及以上1000kV以下
特高压(UHV)：1000kV及以上
直流：
高压直流(HVDC)：±600kV及以下
特高压直流(UHVDC)：±600kV以上
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输变电设备和线路经常遭受雷击。
(2)高电压强电场下电力系统出现了一系列特殊问题，为高压专业的形成创造了条件。
?国际大电网会议公布的美国、前苏联等12个国
家275~500kV总长32 700km输电线路连续3年运行资料中指出，雷击占总事故的60%以上；
?国家电网公司跨区电网输电线路2003~2005年雷击分别占总故障跳闸的45%、34%、17%（2005年冰灾占较大比重）。
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输电线路外绝缘污闪
。
?污闪是对电力系统危害最大的事故，虽然雷击闪络占外绝缘闪络次数的第1位，但污闪的损失却是雷害的近10倍。
?在设备发生污闪事故时，重合闸成功率很低，往往造成大面积停电；污闪中所伴随的强力电弧还常导致电气设备的损坏，使停电时间增长。
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多条110kV 、220kV 、500kV 线路跳闸
大雾
河南
2006.2
500kV 线路8条
浓雾细雨广东佛山2005.1500kV 线路5条；110kV 线路1条
浙江全网2004上半年220kV 线路2条
浓雾小雨
广东佛山2004.3330kV 线路2条，220kV 线路多条；秦岭电厂
大雾山西渭南2000.12500kV 线路2条，220kV 线路2条，110kV 线路6条持续大雾京津唐1999.03500kV 线路2条，220kV 线路8条；220kV 变电站2座大雾山东1998年冬330kV 线路2条，220kV 线路2条，110kV 线路18条；330kV 变电站2座，电厂1座；西安渭南部分和
商洛停电大雾细雨
山西咸阳至西
安
1997.02
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输电线路覆冰覆雪事故。
?随电压等级提高，电气设备的绝缘结构和绝缘材料需要解决。
?由于气、液、固介质中的放电理论发展缓慢，社会发展又需要不断提高输电的电压等级，必将用真型试验来选择外绝缘和内绝缘，同时随电压等级的提高又带来了电磁环境和生态问题。
?核武器、航天器的发展出现了一系列高电压强电场下的一系列特殊的问题。
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(3)高电压与绝缘技术学科顺应科学和工程发展需要而形成。
?20世纪50年代前，高电压与绝缘技术问题属电力系统专业的一部分：发电厂、电力网、继电保护、高电压技术。
?20世纪50年代初，苏联、美国、英国和欧洲一些国家相继办起了高电压与设备专业和电气绝缘专业。
?我国20世纪50年代初，苏联专家帮助下，在哈尔滨工业大学创办了第一个高电压技术与设备专业，西安交通大学创办了
第一个电气绝缘与电缆专业。随后，清华大学、上海交通大
学、西安交通大学创办了高电压技术与设备专业。
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