高电压技术：第1章_绪论

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1、高电压技术高电压技术教材及主要参考书:施围，邱毓昌、张乔根等，高电压工程基础，西安交大出版社，2008朱德恒，严璋，高电压绝缘，清华大学出版社，1998张仁豫，高电压试验技术，清华大学出版社，2001 文远芳，高电压技术，华中科技大学出版社，2001 张纬钹等，过电压防护与绝缘配合，清华出版社，2002 绪论绪论1 高压输电的必要性2 我国电力工业的发展3 高电压技术在其他领域的应用4 高电压技术的发展前景5 课程内容简介 几个电压 标称电压(系统额定电压) 受电设备额定电压 供电设备额定电压 设备最高运行电压 电压等级220/380V, 6kV, 10kV, 20kV (15kV), 35k

2、V, 66kV, 110kV, 220kV, 330kV(国外380kV ), 500kV, 750kV, 1000kV。中国国情：一次能源与负荷分布不均衡中国国情：一次能源与负荷分布不均衡1. 高压输电的必要性高压输电的必要性交流输电电压等级的发展 输电技术的百年发展史，实际上就是依靠不断提高电压等级来增大输送容量和输电距离。 高电压的发展 前苏联（独联体） 电压等级220/380V, 6kV, 10kV, (20kV (国外15kV), 35kV, 66kV, 110kV, 220kV, 330kV(国外380kV ), 500kV, 750kV, 1000kV。高高 压压 (High V

3、oltage) : 35kV 500kV(不包括500kV)；超高压超高压 (Super High Voltage) : 5001000kV ；特高压特高压 (Ultra High Voltage) : 1000kV及以上；中压中压一般指的是635kV这个等级。2 我国电力工业的发展我国电力工业的发展 装机容量装机容量 是1949年的238倍，位居世界第二位。 截止2007年12月，我国发电装机总容量7.13亿千瓦. 但人均装机容量仅有美国人均装机容量的1/10左右。 我国电厂建设今后仍将高速发展，预计到2020年我国装机容量将达12亿千瓦 (但人均发电装机容量仍低于世界平均水平)。 高压输电

4、技术高压输电技术 输电技术的发展电压等级kV2203305007501000中国出现年份1943197419812005 建设中国际出现年份19261952195919651985滞后！滞后！我国交流输电线路的一般输送容量及输电距离 标称电压/kV110220330500750最高运行电压/kV126252363550800输送容量/MW10501005002001000500150010002000输电距离/km1505030010060020010002501500500我国高压输电工程投运情况 线路名称电压等级/kV V输送容量/MW输电距离/km投运时间葛葛（洲坝）上上（海南桥）500

5、12001045单极89年9月，双极90年8月天天(生桥)广广(州)5001800960单极00年12月，双极01年6月三三（峡）常常（州）5003000860单极02 年12月，双极03 年5 月三三（峡）广广（东惠州）500300097503年12月投运贵贵（安顺）广广（肇庆）500300012252004云（云（南楚雄）广广（州增城）8003000960单极09年12，双极10年6月向向（家坝）上上（海）800320019072010年7月晋东南南阳晋东南南阳荆门荆门1000在建华北华北东北东北台台湾湾西北西北陕北煤电陕北煤电陕北陕北蒙西煤电蒙西煤电IIII石家庄石家庄北京东北京东华中华

6、中济南济南豫北豫北420420280280240240460460340340100100360360晋东南晋东南徐州徐州淮南煤电淮南煤电徐州煤电徐州煤电330330280280雅龙江梯级雅龙江梯级金沙江金沙江I I期期金华金华川西水电川西水电170170无锡无锡南阳南阳300300170170260260150150 上海西北上海西北100100华东华东杭北杭北芜湖芜湖290290440440长沙长沙荆州荆州恩施恩施乐山乐山360360300300川西水电川西水电蒙西煤电蒙西煤电IVIV天津天津南昌南昌唐山唐山青岛青岛120120300300250250300300450450福州福州400

7、400南京南京200200240240300300沿海核电沿海核电沿海电源沿海电源150150蒙西煤电蒙西煤电I I宁夏煤电宁夏煤电蒙西煤电蒙西煤电IIIIII晋中煤电晋中煤电驻马店驻马店武汉武汉沿海核电沿海核电220220270270300300300300锡盟煤电锡盟煤电I I锡盟煤电锡盟煤电IIII480480480480连云港连云港沿海核电沿海核电280280160160300300晋中晋中重庆重庆300300450450晋东南煤电晋东南煤电呼盟煤电呼盟煤电沿海核电沿海核电沿海核电沿海核电金沙江金沙江IIII期期沈阳沈阳三峡地下电站三峡地下电站上海西南上海西南安西安西永登永登拉西瓦拉西

8、瓦白银白银兰州东兰州东西宁西宁宁东宁东官亭官亭蒙西蒙西 锡盟锡盟图例图例500kV交流800kV级直流百万伏级交流750kV交流张掖张掖雅安雅安西安东西安东靖边靖边蒙西煤电蒙西煤电V V400400470470400400220220260260100100晋东南煤电晋东南煤电IIII300300银川东银川东哈密电厂哈密电厂哈密二、三厂哈密二、三厂远东（俄）远东（俄）滁州滁州泰州泰州1401404504501701702702707070270270130130150150赣州赣州泉州泉州380380410410170170雅江水电雅江水电平凉乾县渭北东南郊乌鲁木齐主网乌鲁木齐主网2020年前

9、后我国电网特高压骨干网架规划图年前后我国电网特高压骨干网架规划图360360温州温州280280南方南方3. 高电压技术中在其它领域的应用高电压技术中在其它领域的应用 脉冲功率技术脉冲功率技术 脉冲功率装置把较小功率的能量以较长时间慢慢输入到能储存能量的设备中，然后在极短的时间（最短可为纳秒）以极高的功率密度向负载释放的电物理技术，实质上是输出功率对输入功率的放大。其中有很多高电压技术问题。 脉冲功率技术在核爆炸模拟、受控核聚变试验、强流粒子束加速器、高功率脉冲激光器、定向武器、材料表面处理等近代科学、国防科研和高技术领域有着重要应用价值。同时在诸如污水、废气和各种有害物质的处理等环境保护方面

10、有着广阔的应用前景。 电磁兼容电磁兼容（EMC） EMC已形成一个相对独立的技术领域。是指设备或系统在所处的电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何其他事物构成不能承受的电磁干扰的能力。 电力系统电磁兼容的主要内容包括：电磁环境评价、电磁干扰耦合路径、电磁抗扰性评价、抗干扰措施、电能质量等。 静电技术静电技术 静电除尘用强电场使灰尘颗粒带电，在其通过除尘电极时，带正/负电荷的微粒分别被负/正电极板吸附，即达到除尘目的。此外还有静电喷涂和静电植绒等。 放电的应用放电的应用 除了现代电光源，放电的应用包括：介质阻挡放电已广泛应用于臭氧的合成、材料的表面改性和杀灭细菌；脉冲电晕放电用于烟气的脱硫、脱硝

11、也正在研究中；液体介质中冲击大电流放电产生的液电效应可用于油井解堵和岩石粉碎。 脉冲电场的应用脉冲电场的应用 电击穿可应用于生物、医学领域。不可逆性电击穿用于食品工业中的灭菌、癌细胞的杀灭等。4. 高电压技术的发展前景高电压技术的发展前景 新的更高电压等级的应用新的更高电压等级的应用 紧凑型输电技术紧凑型输电技术 紧凑型输电技术是通过对导线的优化排列，缩小相间距离、将三组导线置于同一塔窗内。 与常规线路相比，紧凑型输电线路的电感减小，电容增大，即线路的波阻抗减小，从而增大了输电线路的自然功率，也就是说可以有效地提高线路的输送能力。紧凑型输电的另一个显著优点是线路走廊减小，占地减少。 电力工业的

12、需要和发展，直接促进了高电压技术的发展。其发展方向包括： 灵活交流输电技术灵活交流输电技术 灵活交流输电系统（Flexible AC Transmission System 简写为FACTS）是通过电力电子装置对输电系统的主要参数（如电压、相位差、电抗等）进行灵活快速的适时控制，以期实现输送功率合理分配，降低功率损耗和发电成本，大幅度提高系统稳定和可靠性。 静止补偿器（静止补偿器（SVC）中既装有用来提高功率因数的并联电容器以保证重载时用户端的电压不致太低，又装有并联电抗器以降低线路轻载或空载时长线末端出现的工频过电压。 SVC的电抗可从电容性到电感性按需调节，从而使SVC安装点的电压保持在一

13、定的范围内。 高压直流输电高压直流输电 高压直流（HVDC）在远距离输电工程中有很大的优势，因为它不像交流输电有系统稳定的问题。高压直流除了在远距离输电方面的优势外，还有其他的特殊用途，如用作两个交流电力系统的互联和实现海底电缆输电等。 直流输电系统中的绝缘技术和过电压防护技术不同于交流输电系统，所以高压直流输电的发展对高电压技术的进步是有促进作用的。 当输电距离超过等价距离时直流输电更经济 n直流输电技术的主要特点直流输电技术的主要特点送电容量大送电容量大(可达可达7000MW)送电距离远送电距离远(可达可达3000km)线路走廊窄，节省线路用地（单位走廊的送电功率是交流线路走廊窄，节省线路

14、用地（单位走廊的送电功率是交流的的4倍倍）经济效益好：运行费用低经济效益好：运行费用低直流输电是我国西电东送和三峡、金沙江等巨型水电基地外送的主要技术手段世界上长距离直流输电（不包括海底电缆和直流背靠背）到目前为止共有17条，我国占7条我国到2020年将有22条大功率直流输电工程建成 HVDC Light 是ABB公司1997年发展的全新输电技术，采用最新电力电子技术进行交流与直流电流间相互转换与传输，尤其适用于小型的发电和输电应用。 它采用大功率可任意开断的绝缘栅双极晶体管IGBT 取代传统的半控型元件“晶闸管”；换流器则采用电压源换流器(VSC)技术，来取代传统的相控换流器(PCC)技术；

15、控制系统采用脉宽调制技术(PWM)，使得对有功和无功的调节、控制都变得十分快捷方便。 传统HVDC主要运行于大的功率范围，大约在250MW以上，而HVDC Light输送的功率可以从几MW 到300MW，直流电压可达到150kV。轻型高压直流输电（轻型高压直流输电（HVDC Light） 新材料的应用新材料的应用阀式避雷器（碳化硅） 金属氧化物避雷器（氧化锌）粘性浸渍的油纸电缆、充油电缆交联聚乙烯电缆 新技术的应用新技术的应用超导技术、光电技术、绝缘检测技术等常规电缆 常温介质超导电缆 低温介质超导电缆传输容量/MVA2205001000 线路损耗%10010067绝缘材料改性（添加）、纳米技术的应用（研究中）5. 课程内容简介课程内容简介 电介质的电气强度（基础）电介质的电气强度（基础） 高电压绝缘的基本理论。气体、液体、固体的基本特性（极化、电导、介损等）和击穿机理（放电、击穿）。重点汤逊理论、巴申定律、流注理论、沿面放电、极化电导、组合绝缘等。 电气绝缘与高电压试验电气绝缘与高电压试验绝缘的预防性试验、电气绝缘高电压试验，以及绝缘在线监测（还不成熟）。 过电压防护与绝缘配合过电压防护与绝缘配合输电线路和绕组的波过程（分布参数）；雷电过电压的产生及防护；各种过电压；电力系统绝缘配合。