重庆大学高电压技术 0 绪论

高电压技术High Voltage Engineering

高电压与绝缘技术系

2011.2

绪论

高电压技术的发展

高电压技术的研究对象 本课程的要求

1、高电压技术的发展1890年

英国德普福特（Deptford）交流发

电厂

英国伦敦市中心28英里

10kV

从这最早的“电气”时期开始，人们就体会到，为了充分发挥电能生产的经济效益，必须使输电网络增加相互连接，使电能生产组合在整体的系统中。---“输电”

电能需求量的日益增加

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

表1 交流输电各电压等级首次出现的时间

电压/kV10 50 110 220 287 380 525 735 1150首次年份1890 1907 1912 1926 1936 1952 1959 1965 1985

100年来世界上的输电电压等级提高了100倍

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=U2/Z，（Z为线路阻抗）

表2 交流输电各电压等级与输送容量和输送距离关系

系统电压U/kV2203305007501000阻抗/Ω400303278256250输送容量P/MW12136090022004000输电距离/km100～300200～6001000左右1000以上1000以上

表3 直流输电各电压等级与输送容量

系统电压±U d /kV

±400±500±600±700±800双极输送容量

P/MW 500~1000

1000~30002500~40004000~60006000~9000电流I d /A

600~12501000~30002100~33002150~43002800~5600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

国外输配电发展(交流)：

1891年，俄国首先建成13.8kV的三相交流输电线路。

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，前苏联建成400kV线路，1959年升压为500kV线路。

1965年，加拿大建成735kV线路。

1967年，前苏联建成750kV线路。

1969年，美国建成765kV线路。

1985年，前苏联建成特高压1150kV 线路。

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

我国输配电发展(交流)：

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，全场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。

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。2009年1月投运。

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(2009年12月24日单极投运)。

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的一门学科。高电压强电场下电力系统出现了一系列特殊问题，促进了高压学科的形成。

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。

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

高电压绝缘高电压与

绝缘技术

（二级学科名称）

电工理论与新技术

电气工程

电机

电器

电力系

统及其

自动化

高电压

与绝缘

技术

电力电

子与电

气传动

保持高电压要依靠绝缘；而绝缘介质在高电压下会被破坏；这是一对相互依存的矛盾体。

各种形态的高电压

交流高压直流高压冲击电压气体液体固体

2、高电压技术的的研究对象

和各种性能的绝缘介质。

高电压技术的研究对象是：

高电压的产生、测量与控制、介质放电与绝缘击穿、过电压及其防护等构成了高电压技术学科的研究体系

高电压绝缘

高电压试验技术

电力系统过电压与绝缘配合

三者之间

的关系？

没有可靠的绝缘，高电压高场强甚

至无法实现。高电压绝缘是高电压

工程的物理基础。高电压技术是一门工程性很强

的学科，实验是必不可少的。

高电压的产生？

高电压的测量？

高电压试验？电力系统运行过程中，由于种种原因经常会导致比正常工作电压高得多的电压的产生—过电压。

绝缘问题高电压试

验问题过电压防护问题（解决高电压与

绝缘的矛盾）

（定量获得绝缘性能）（技术经济的绝缘配合）

高电压绝缘

?绝缘是将电位不等的导体分隔开，使导体没有电气连接，从而保持不同的电位，绝缘是电气设备结构中的重要组成部分。

?绝缘和按照一定要求组成的绝缘系统（绝缘结构）是支撑高电压的基础，电气设备只有具有经济可靠的绝缘结构，才能够可靠地工作。绝缘是高电压技术中的核心研究内容。

?具有绝缘作用的材料称为绝缘材料（电介质） 电介质按其形态分为：气体、液体、固体。

如：空气、SF

气体

6

矿物油

木材、纸板、陶瓷、玻璃、聚乙烯等

?为什么要研究“高电压绝缘”

?电压等级→设备绝缘费用→开发新型绝缘材料/新的绝缘结构

?绝缘是电气设备安全运行的薄弱环节，绝缘故障是导致设备失效的主要原因。

?高电压绝缘的主要内容

?绝缘材料：研究各种绝缘材料在高电压强电场下的各种性能、各种现象以及相应的过程、理论，尤其是绝缘击穿破

坏的过程和理论，在此基础上选择优良的绝缘材料，开发

新材料，进而大幅度提高性能。

?绝缘结构（电场结构）：绝缘材料的性能并不代表绝缘结构的性能，绝缘结构的性能才是实际设备使用的性能，同一材料在不同的绝缘结构下其性能不相同，研究绝缘结构是要更好地利用材料的性能。

?电压形式对绝缘性能的影响：研究绝缘结构不能离开电压形式（如工频或高频交流电压、直流电压、冲击电压等），同样的材料、结构在不同电压形式下绝缘性能并不相同。

高电压试验技术

?高电压技术的研究对象是各种形态的高电压和各种性能的介质，需要有各种高电压的测试设备来研究各种介质在各种高电压下的物理现象；?关于介质击穿的机理不是很清楚，许多实际问题需要依靠试验来解决；

?为检验绝缘是否具有应有的耐受电压水平，还必须按照试验标准对绝缘进行试验。