高电压工程 绝缘放电1
电子与电气工程中的高电压与绝缘技术
电子与电气工程中的高电压与绝缘技术电子与电气工程是一门研究电力、电子、通信等领域的学科，它涵盖了广泛的知识和技术。
在这个领域中，高电压与绝缘技术是至关重要的一部分。
本文将深入探讨高电压与绝缘技术在电子与电气工程中的应用。
高电压是指超过1000伏的电压。
在电力系统中，高电压用于输送电能，同时也存在于各种电力设备和电子器件中。
然而，高电压也带来了一些潜在的危险，如电击、火灾和设备损坏等。
因此，高电压的安全运行和控制至关重要。
为了确保高电压系统的安全性和可靠性，绝缘技术被广泛应用。
绝缘材料是一种能够阻止电流流动的材料，它在高电压环境中起到隔离和保护的作用。
常见的绝缘材料包括橡胶、塑料、纸张和绝缘油等。
这些材料具有良好的绝缘性能，能够承受高电压的作用而不发生击穿。
在高电压设备中，绝缘材料的选择和设计非常重要。
首先，材料必须具有足够的绝缘强度，能够承受高电压而不发生击穿。
其次，材料的耐热性和耐老化性也是考虑因素，因为高电压环境中会产生较高的温度和电场强度。
此外，绝缘材料还需要具有较低的介电损耗和较高的体积电阻率，以减少能量损耗和漏电流。
除了绝缘材料的选择，高电压设备还需要设计适当的绝缘结构。
常见的绝缘结构包括绝缘子、绝缘套管和绝缘层等。
绝缘子是一种用于支撑和固定导线的绝缘材料，它能够保证导线与支架之间的安全距离。
绝缘套管则用于保护电缆和电线，防止外部介质对其产生影响。
绝缘层则被广泛应用于电子器件中，用于隔离导体和防止漏电。
在高电压与绝缘技术中，还有一项重要的研究领域是局部放电检测与监测。
局部放电是指在绝缘材料中产生的局部电弧放电现象，它会导致绝缘材料的退化和击穿。
因此，及早发现和监测局部放电是非常重要的。
目前，常用的局部放电检测方法包括电磁波法、超声波法和光纤传感技术等。
这些方法能够实时监测和诊断绝缘系统的健康状态，提高高电压设备的可靠性和安全性。
总之，高电压与绝缘技术在电子与电气工程中扮演着重要的角色。
高电压与绝缘技术(第一部分)PPT课件
户外支柱绝缘子
户外装置的支柱绝缘子大量采用棒形结构— 带伞的实心圆瓷柱。
户内支柱绝缘子
户内支柱绝缘子有空心或实心的圆柱形瓷件 和金属附件组成。按照金属附件和胶装方式
瓷套管
瓷套管是将载流导体引入变压器或断路器等电气设备的金属箱内或 母线穿墙时的引线绝缘。
套管 管 按复合绝缘套
管
结 构电容式套管 及
按主要绝 缘介质分
纯瓷套管
树脂套管
充油套管 充气套管 油纸电容式 胶纸电容式 浸胶电容式
绝缘特点
电瓷（或有空气 ） 树脂（或有空气 ） 套管内为绝缘油 套管内为SF6等 油浸纸 胶纸 纸包后浸胶
主要应用范围
35kV及以下穿墙套管 10kV及以下电器用套管 组合电器用
绝缘子
用作导电体和接地体之间的绝缘和固定连接
瓷套
用作电器内绝缘的容器，并使绝缘免遭周围环境因素的影响
套管
简介
支柱绝缘子
支柱绝缘子：是指支撑高压配电装置母线和高压电器带电部分（如 触头）的绝缘支柱，它由瓷柱和上、下金属附件通过水泥胶装而成。
分类：按外形结构和工作条件的不同，分为户外支柱绝缘子和户内 支柱绝缘子两大类。
悬式绝缘子（盘形）
35kV及以上高压线路都使用悬式绝缘子或悬 式绝缘子串。按结构外形，分为盘形和棒形
悬式绝缘子（棒形）
棒形悬式绝缘子分为瓷质和复合绝缘子两类。 瓷质绝缘子具有不击穿、节约金属材料等优
悬式绝缘子串
当工作电压增高时，可将多个悬式绝缘子串 接起来，提高闪络电压，而机械强度不会改
气体放电
气体中流通电流的各种形式统称为气体放电。 气体由绝缘状态突变为良导电态的过程，称为击穿。当击穿过程发生 在气体与液体或者气体与固体的交界面上时，称为沿面闪络。 在实际中，很多设备采用空气绝缘，有可能发生电晕放电、火花放电 和电弧放电。 两大理论：汤逊放电理论（需要巴申定律的补充）和流注理论。
高电压技术—1.3节
基本概念： 闪 络——沿着整个固体绝缘表面发生的放电。
在放电距离相同时，沿面闪络电压低于纯气隙的击穿电压。工
程中的事故往往由沿面闪络造成，因此有必要研究沿面放电特性。
高压绝缘子的分类：
按结构分：
（１）绝缘子 在机械上起固定，电气上起隔离作用的固体 高压绝缘部件。如悬式绝缘子、支柱绝缘子、横 担绝缘子等。 （２）套筒 用作电器内绝缘的容器，如互感器瓷套、避 雷器瓷套及断路器瓷套等。
下，绝缘子都可能发生污闪。
1971-1999 我国大面积污闪事故： 35kV ～ 500kV 输 电 线 路 污 闪 4000 余 条 次 35kV ～ 500kV 变电站污闪2000 余站次
污秽是国内外超高压线路外绝缘的决定性因素； 大面积污闪容易造成电网多点同时跳闸，是电 网安全运行的主要威胁之一； 我国污闪事故造成的损失是雷击的10倍以上。
污秽度评定方法
等值盐密法 积分电导率法 泄露电流脉冲计数法 最大泄露电流法
污闪梯度法
局部电导率法
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1.3.5 提高沿面放电电压的措施
(1)屏障 (2)屏蔽 (3)提高表面憎水性 (4)消除绝缘体与电极接触面的缝隙 (5)改变绝缘体表面的电阻率 (6)强制固体介质表面的电位分布 (7)提高污闪电压
1.3.4 绝缘子的污秽放电
1.3.5 提高沿面放电电压的措施
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1.3.1 界面电场的分布
界面电场的分布有以下三种典型情况：
图1-21 介质在电场中的典型布置方式 （a）均匀电场 （b）界面上电力线有强垂直分量 （c）界面上电 力线有弱垂直分量 1－电极 2－固体介质
1.3.2 均匀电场中的沿面放电 沿面闪络电压的影响因素 （一）固体绝缘材料特性 如图1－22，取决于材料 的亲水性或憎水性 （二）介质表面的粗糙度
电气工程概论高电压与绝缘技术课件
高电压设备的绝缘检测与维护
01
02
பைடு நூலகம்
03
定期检测
按照规定的周期对高电压 设备进行绝缘检测，及时 发现并处理存在的隐患。
预防性维护
采取一系列预防措施，如 保持设备清洁、定期更换 绝缘材料等，以降低设备 发生故障的风险。
应急处理
在设备出现故障时，采取 紧急措施，如切断电源、 释放残余电荷等，以保障 人员和设备安全。
通过直接对设备施加高电压来检测设备的耐压水平，是常用的试 验方法。需要使用高压电源、变压器、调压器等设备。
冲击试验
模拟雷电过电压等瞬态冲击过程，对设备进行耐压检测。需要使用 冲击电压发生器、脉冲电流发生器等设备。
介质损耗角正切值试验
通过测量绝缘材料的介质损耗角正切值，评估其绝缘性能。需要使 用高压电桥、介质损耗角测量仪等设备。
04
电力系统中的高电压与绝 缘问题
电力系统中的过电压现象及其防护
过电压现象
过电压是指电力系统在特定条件下所 出现的超过正常工作电压的异常电压 升高现象。
过电压的分类
过电压防护措施
为防止过电压对电力系统的危害，应 采取一系列防护措施，包括安装避雷 器、限制操作过电压和改善设备绝缘 等。
根据产生原因，过电压可分为雷电过 电压、操作过电压和暂时过电压等。
对策
为减少对环境的负面影响，应采取一系列环保措施，如使用环保型绝缘材料、回收废弃物、减少能源消耗等。同 时，应加强设备的维护和保养，防止油渍泄漏等污染物排放。
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绝缘检测的基本原理与技术
1 2 3
电场法 利用电场测量技术，通过测量绝缘材料的电场分 布，评估其绝缘性能。需要使用电场测量仪等设 备。
《高电压工程》(专)习题一二三..
《高电压工程》习题一、二、三一、选择题：1、流注理论未考虑 B 的现象。
A．碰撞游离B．表面游离C．光游离 D．电荷畸变电场2、先导通道的形成是以 C 的出现为特征。
A．碰撞游离B．表面游离 C．热游离D．光游离3、电晕放电是一种 A 。
A．自持放电B．非自持放电 C．电弧放电D．均匀场中放电4、气体内的各种粒子因高温而动能增加，发生相互碰撞而产生游离的形式称为 C 。
A. 碰撞游离B. 光游离C. 热游离D. 表面游离5、以下哪个不是发生污闪最危险的气象条件 D A. 大雾 B. 毛毛雨 C. 凝露D. 大雨气体具有较高绝缘强度的主要原因之一是 B 。
6、SF6A．无色无味性B．不燃性C．无腐蚀性D．电负性7、冲击系数是 B 放电电压与静态放电电压之比。
A．25% B．50% C．75% D．100%8、在高气压下，气隙的击穿电压和电极表面 A 有很大关系A．粗糙度 B．面积 C．电场分布D．形状9、雷电流具有冲击波形的特点： C 。
A．缓慢上升，平缓下降B．缓慢上升，快速下降C．迅速上升，平缓下降D．迅速上升，快速下降10、在极不均匀电场中，正极性击穿电压比负极性击穿电压 A 。
A．小 B．大 C．相等 D．不确定11、下面的选项中，非破坏性试验包括 A D E G ，破坏性实验包括 B C F 。
A. 绝缘电阻试验B. 交流耐压试验C. 直流耐压试验D. 局部放电试验E. 绝缘油的气相色谱分析F. 操作冲击耐压试验G. 介质损耗角正切试验H. 雷电冲击耐压试验12、用铜球间隙测量高电压，需满足那些条件才能保证国家标准规定的测量不确定度 ABCDA. 铜球距离与铜球直径之比不大于0.5B. 结构和使用条件必须符合IEC的规定C. 需进行气压和温度的校正D. 应去除灰尘和纤维的影响13、交流峰值电压表的类型有__ABC__ A. 电容电流整流测量电压峰值B. 整流的充电电压测量电压峰值C. 有源数字式峰值电压表D. 无源数字式峰值电压表14、关于以下对测量不确定度的要求，说法正确的是__A__A. 对交流电压的测量，有效值的总不确定度应在±3％范围内B. 对直流电压的测量，一般要求测量系统测量试验电压算术平均值的测量总不确定度应不超过±4％ C. 测量直流电压的纹波幅值时，要求其总不确定度不超过±8％的纹波幅值D. 测量直流电压的纹波幅值时，要求其总不确定度不超过±2％的直流电压平均值。
1.1高电压绝缘概述
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一、课程导入
绪论
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绪论
二、研究内容
《高电压技术》是以绝缘和过电压为研究对象的一门学科， 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。
高电压技术
绪论
一、课程导入
❖ 随着电力工业的发展，输电线路的电压不断提高，我国 规定： ▪ 1-220kV为高电压， ▪ 330-765kV为超高压。 ▪ 1000kV及以上为特高压 。
❖ 自2006年8月开工建设的晋东南-南阳-荆门的首条 1000kV特高压输电线路以来，我国已建成多条特高压 输电线路，直流输电电压也已达到±800kV。
1.1 概述
转向极化，非弹性；极化所需的时间较长，约10-10s
～10-2s；εr在低温下先随温度的升高而增加，以后当热 运动变得强烈时，εr又随温度上升而减小，电源频率增 加， εr减小，
极性介质εr与频率的关系`
极性介质εr与温度的关系
1.1 概述
（4）空间电荷极化
电介质中存在一些可以迁徙的电子或离子，因而在电场作用 下这些带电质点将会发生移动，并聚积在电极附近的介质界面上 ，形成客观的空间电荷积累，这种极化称为空间电荷极化。
离子式极化是弹性极化；极化过程所需的时 间很短，约10-13s；温度对此极化存在一定影响，
εr一般具有正的温度系数。
（3）偶极子极化
1.1 概述
在极性分子结构的电介质中，其分子中的正、 负电荷中心永不重合，每个极性分子都是偶极子， 具有一定的电矩。当有外加电场作用时，原先排列 杂乱的偶极子将沿电场方向转动，作较有规则的排 列，从而对外显示出电极性 。
高电压工程-第二章 气体放电的基本理论【】
第6节 沿面放电与污秽闪络
1）定义—当绝缘承受的电压超过一定值时，在固体介 质和空气交界面上出现的放电现象，叫沿面放电。
当沿面放电发展成为贯穿性的空气击穿时，叫沿面闪络。 沿面放电是气体放电，由于交界面上电压分布不均匀，
沿面闪络电压比气体单独存在时的击穿电压低 输电线路遭受雷击时绝缘子的闪络，处于大气脏污地区
的瓷瓶在雷雾天发生闪络，均属沿面放电。 为避免绝缘子发生不可恢复的击穿，在设计中让其击穿
电压高出闪络电压约50% 2）影响因素—绝缘表面状态、污秽程度、气候条件等
因素影响很大。
沿面闪络的几种形式
工频电压作用下
沿平板玻璃表面 滑闪放电照片
辽沈地区2001年2月22日遭遇最严重大面积停电事故，沈阳市区 停电面积超过70%。辽沈停电事故是从输电线路污闪开始的。 辽沈为重工业区，含盐的空气污染物附着在绝缘瓷瓶上，大雾 湿气使瓷瓶绝缘能力降低，电弧沿着瓷瓶表面爬升，出现闪烙
➢电晕造成的损耗可削弱输电线上的雷电冲击电压 波的幅值和陡度；
➢利用电晕制造除尘器、消毒柜和对废气、废水进 行处理及对水果、蔬菜进行保鲜等。
极不均匀电场中气隙放电的极性效应
对于“棒—板”间隙，将“棒”的极性定义为间隙的 极性
1）正极性--棒 起晕电压高 击穿电压低
2）负极性--棒 起晕电压低 击穿电压高
D54动车组山东出事撞死一人致车头裂开
2009年3月28日，青岛—北京南D54次动车 途经山东潍坊，列车撞上了一男性铁路工人 （当场死亡），导致车头部分裂开，留有暗 红色血迹。列车暂停约20分钟，最终晚点15 分到达北京。
当时D54路过潍坊站后，正处于加速阶段， 时速在200公里以上。
第三节 流注放电理论
沿面放电：气体介质与固体介质的交界面上沿着固体介质的表面 而发生在气体介质中的放电；当沿面放电发展到使整个极间发 生沿面击穿时称为沿面闪络。
高电压工程课后答案
1。
1以空气作为绝缘的优缺点如何?答：优点:空气从大气中取得，制取方便，廉价,简易,对轴密时要求不高。
缺点：空气比重较大，摩擦损失大，导热散热能力差。
空气污染大，易使绝缘物脏污，且空气是助燃物当仿生电流时，易烧毁绝缘，电晕放电时有臭氧生成，对绝缘有破坏作用.1。
2为什么碰撞电离主要是由电子而不是离子引起？答：由于电子质量极小,在和气体分子发生弹性碰撞时，几乎不损失动能，从而在电场中继续积累动能，此外，一旦和分子碰撞，无论电离与否均将损失动能,和电子相比，离子积累足够造成碰撞电离能量的可能性很小1。
5负离子怎样形成，对气体放电有何作用？答：在气体放电过程中，有时电子和气体分子碰撞,非但没有电离出新电子，碰撞电子反而别分子吸附形成了负离子，离子的电离能力不如电子,电子为分子俘获而形成负离子后电离能力大减，因此在气体放电过程中，负离子的形成起着阻碍放电的作用.1。
7非自持放电和自持放电主要差别是什么?答：非自持放电必须要有光照,且外施电压要小于击穿电压，自持放电的外施电压要大于击穿电压，且不需要光照条件1。
13电晕会产生哪些效应,工程上常用哪些防晕措施？答：电晕放电时能够听到嘶嘶声,还可以看到导线周围有紫色晕光，会产生热效应,放出电流，也会产生化学反应，造成臭氧。
工程上常用消除电晕的方法是改进电极的形状,增大电极的曲率半径。
1。
14比较长间隙放电击穿过程与短间隙放电放电击穿过程各有什么主要特点？答：长时间放电分为先导放电和主放电两个阶段，在先导放电阶段中包括电子崩和流注的形成和发展过程,短间隙的放电没有先导放电阶段,只分为电子崩流注和主放电阶段。
2。
1雷电放电可分为那几个主要阶段?答:主要分为先导放电过程，主放电过程,余光放电过程.2.4气息常见伏秒特性是怎样制定的？如何应用伏秒特性？答：制定的前提条件是①同一间隙②同一波形电压③上升电压幅值.当电压较低时击穿发生在波尾，取击穿时刻t1作垂线与此时峰值电压横轴的交点为1，当电压升高时，击穿也发生在峰值,取击穿时刻的值t2作垂线与此时峰值电压横轴的交点为2，当电压进一步升高时，击穿发生在波前，取此时击穿时刻t3作垂线与击穿电压交点为3，连接123如图：应用：伏秒特性对于比较不同设备绝缘的冲击击穿特性有重要意义，如果一个电压同时作用于两个并联气隙s1和s2上，若某一个气隙先击穿了，则电压被短接截断，另一个气隙就不会击穿.2.2国家标准对雷电冲击全波，雷电冲击截波，操作冲击的波形是怎样规定的?答：国家规定雷电冲击电压标准波形分为全波和截波两种，全波的波形先是很快上升到峰值，然后逐渐下降到零。
高电压工程基础(施围)课件第15章 电力系统的绝缘配合
绝缘配合的发展过程－三个阶段
多级配合
绝缘配合的基础。
1940年以前，避雷器的保护性能及电气特性差，不能作为 原则：变电站绝缘水平>线路绝缘水平，内绝缘>外绝缘>并 联间隙>避雷器。 缺点：将内绝缘水平提得很高。
惯用法
绝缘配合 重要性
系统电压等级高，输送容量大， 一旦出现故障，损失巨大
高电压工程基础
.
15.1 绝缘配合的基本概念与方法
绝缘配合就是综合考虑电气设备在系统中可能承受的各种作 用电压（工作电压和过电压）、保护装置的特性和设备绝缘
对各种电压的耐受特性，合理选择设备的绝缘水平，以使设
备的造价、维护费用和设备绝缘故障所引起的事故损失，达 到在经济上和安全运行上总体效益最高的目的——原则。 绝缘配合的目的——确定电气设备绝缘水平。 绝缘配合包括保护装置和被保护装置之间、线路和变电站
高电压工程基础
.
统计法 统计法是根据过电压幅值和绝缘的耐受强度的概 率分布，用计算的方法求出绝缘放电的概率和线路故障 率，在技术经济比较的基础上，正确地确定绝缘水平。 这种方法不仅定量给出设计的安全裕度，并能按照 使用设备费、每年的运行费以及每年的事故损失费的总 和为最小的原则，确定输电系统绝缘配合的最佳方案。 简化统计法 在简化统计法中，对过电压和绝缘特性两条概率曲 线的形状，作出一些通常认为合理的假定，并已知其标 准偏差。在此基础上可以计算绝缘的故障率。 绝缘配合的统计法至今只能用于自恢复绝缘，主要 是输变电设备的外绝缘。
绝缘子片数的确定
要求：
① 在工作电压下不发生污闪； ② 下雨天在操作过电压下不发生闪络；
《高电压工程》课件
学习如何检测和处理高电压系统中的绝缘故障，以避免设备损坏和事故发生。
绝缘检测技术
介绍常用的绝缘检测技术，如局部放电检测和绝缘电阻测量。
高电压安全与防护
1
安全意识与培训
培养对高电压工作的安全意识，学习正确的操作流程和危险防范措施。
2
个人防护装备
了解高电压工作场景中所需的适当个人防护装备，以最大程度保障个人安全。
高电压发生装置
发生装置原理
常用发生装置的介绍
探索高电压发生装置的工作原 理，包括电磁场、电感和放电。
介绍高电压实验中常用的发生 装置，如范德格拉夫发生器和 特斯拉线圈。
自然界中的高电压现象
探索自然界中引起高电压的现 象，如雷电和静电放电。
高电压绝缘技术
绝缘材料与性能
了解不同绝缘材料的特性，如绝缘强度、介电常数和耐热性。措施，学习如何应对不同类型的事故。
《高电压工程》PPT课件
欢迎参加《高电压工程》课程！在本课程中，我们将深入探讨电气领域的重 要性以及高电压工程的概述。
高电压基础知识
1 电压与电流
学习电压与电流之间的关系以及它们在高电压工程中的重要性。
2 电压梯度
了解电压梯度的概念及其在电气设备设计和维护中的应用。
3 高电压的应用领域
探索高电压工程在能源、输电、医疗和航空航天等领域的实际应用。