华中科技大学 高电压技术及应用由刘浔主讲，教材采用中国电力出版社林福昌主编《高电压工程》2006年2月第1版

一、课程的性质、目标和任务

 

　　《高电压技术及应用》是电气工程及其自动化专业的一门重要专业基础课，是理论性与实践性很强、并且紧密相结合的课程。学习本课程的目的是学会正确认识和处理电力系统中绝缘与过电压这一对矛盾，掌握电气设备绝缘及其试验和电力系统过电压及其防护等方面的基本概念和基础知识，同时初步掌握从事绝缘和过电压及其相关领域的设计、运行、试验、研究工作的基础知识。

 

　　本课程主要介绍气体、液体和固体电介质在强电场下的绝缘特性，电气设备的绝缘试验技术，电力系统过电压与绝缘配合三部分内容。着重介绍高电压技术最基本的概念、理论和方法。

 

　　本课程的主要任务是：使学生掌握各种电介质主要电气特性(特别是击穿过程) 的基本概念，了解电气设备绝缘结构的基本特性和试验方法，掌握绝缘预防性试验和高电压试验中常用的试验装置及测试仪器的原理与用法，以及高电压试验的特点。掌握电力系统中雷电过电压和主要内部过电压的产生机理、影响因素及防护措施等基本知识，正确理解电力系统绝缘配合的基本概念与方法，了解不断发展的高电压新技术及其应用。

 

　　本课程使用的教材为《高电压工程》（林福昌主编，中国电力出版社2006年2月第1版）。课程总学时数为48学时。

 

二、课程内容

 

　　  第一章　气体电介质的绝缘特性（8学时）

　　　　1．气体中带电质点产生的原因与消失过程

　　　　　 电离形式，去电离过程。 

　　　　2．均匀电场中气体击穿理论

　　　　　 气体放电的伏安特性，非自持放电和自持放电，汤逊理论的基本内容、特点及适用条件，

　　　　　 自持放电条件的表达式，巴申定律的内容、巴申曲线中Ub与p·d的变化关系，流注理论的基本内容、特点

　　　　　 及适用条件，汤逊理论与流注理论在气体放电过程、电离因素以及自持放电条件等方面的异同点。

　　　　3．不均匀电场中气体击穿特性

　　　　　 稍不均匀电场和极不均匀电场的放电特点，极不均匀电场中的电晕放电和极性效应，

　　　　　 不同形式电场击穿特性的比较。 

　　　　4．雷电冲击电压下的击穿特性

　　　　　 雷电冲击电压标准波形的定义、冲击放电时延的组成，雷电冲击50%放电电压、伏秒特性。

　　　　5．操作冲击电压下的击穿特性 

　　　　　 操作冲击电压标准波形，操作冲击50%放电电压。

　　　　6．大气条件对气隙击穿特性的影响

　　　　　 空气相对密度的影响，湿度的影响，海拔高度的影响。

　　　　7．提高气体间隙击穿电压的原理及措施

　　　　　 提高击穿电压的两种途径及它们分别包含的三种方法，SF6气体的特性。

　　　　8．沿面放电现象及沿面闪络电压

　　　　　 均匀电场和极不均匀电场中沿面放电的基本特征，污秽闪络的特点及防止污闪的措施。

 

　　 第二章　液体、固体电介质的绝缘特性（4学时）

　　　　1．电介质的极化、电导和损耗

　　　　　 电介质极化的物理概念和极化的基本形式，电介质电导的概念和吸收现象，

　　　　　 电介质损耗的概念和介质损耗角正切的定义、影响因素，极化、电导和损耗在工程上的意义。 

　　　　2．液体电介质的击穿

　　　　　 液体电介质的击穿理论，影响液体电介质击穿电压的因素，提高击穿电压的措施。

　　　　3．固体电介质的击穿 

　　　　　 固体电介质的击穿形式、特点、击穿理论，影响固体击穿电压的因素，提高击穿电压的措施。

　　　　4．组合绝缘

　　　　　 组合绝缘中的介电常数、介质损耗，组合绝缘的电场分布特点。

　　　　5．电介质的老化

　　　　　 电介质老化的主要形式、影响因素和延缓老化的方法。

　　 第三章　绝缘的非破坏性试验（4学时）

　　　　1．非破坏性试验的概念

　　　　　 绝缘的非破坏性试验的目的、意义，试验项目。 

　　　　2．绝缘电阻测量

　　　　　 绝缘电阻、吸收比概念，绝缘电阻测量原理、测量方法，测量绝缘电阻、吸收比所反映的绝缘缺陷。 

　　　　3．介质损耗角正切测量

　　　　　 测量介质损耗角正切的高压西林电桥的原理及测量方法，测量回路的基本接线形式，测量中的抗干扰措施。

　　　　4．局部放电测量

　　　　　 介质中的气泡发生局部放电的三电容模型、等值电路和局部放电时的电压、电流波形图，

　　　　　 局部放电的测量原理和基本回路，测量中的抗干扰措施。

　　　　5．绝缘子串电压分布测量

　　　　　 绝缘子串电压分布规律，造成电压分布不均匀的原因，测量电压分布的意义，电压分布的基本测量方法。

 

　　 第四章　绝缘的耐压试验（6学时）

　　　　1．耐压试验的概念

　　　　　 耐压试验的目的、意义，主要试验项目。 

　　　　2．工频耐压试验

　　　　　 工频试验变压器的特点，串级试验变压器，工频耐压试验的基本接线，工频耐压试验中应注意的问题，

　　　　　 工频高电压常用的测量方法和设备。 

　　　　3．直流耐压试验

　　　　　 产生直流高电压的原理和方法，串级直流发生器的工作原理，直流高电压常用的测量方法，

　　　　　 直流泄漏电流的测量方法。

　　　　4．冲击耐压试验

　　　　　 双指数电压波，单级冲击电压发生器的原理，波头、波尾与回路参数的关系，回路的效率，高效回路、

　　　　　 低效回路，多级冲击电压发生器的工作原理，冲击电压的常用测量方法和装置。

　　　　5．总结各种测量方法能用于哪些电压类型的测量

 

　　  第五章　线路和绕组的波过程（8学时）

　　　　1．单导线波过程的基本概念

　　　　　 波在导线上传播的概念，波阻抗、波速的定义和特性，波过程的基本方程。

　　　　2．波的折射和反射

　　　　　 波的折射与反射的基本规律，折射波和反射波的计算，几种特殊情况下的折、反射波，彼得逊法则。 

　　　　3．波通过串联电感和并联电容

　　　　　 波穿过串联电感和旁过并联电容时的折、反射波变化规律，串联电感和并联电容对波过程的影响。

　　　　4．图解法

　　　　　 任意波作用于线路末端的非线性电阻上时节点电压的求解方法。

　　　　5．波的多次折、反射

　　　　　 波的多次折、反射规律，网格法的应用。

　　　　6．平行多导线系统的波过程

　　　　　 平行多导线系统波过程的基本规律，平行多导线系统的等值波阻抗，平行多导线的耦合系数。

　　　　7．波的衰减和变形

　　　　　 波在传播过程中的衰减和变形的规律，冲击电晕对波过程的影响。

　　　　8．绕组中的波过程

　　　　　 单相变压器绕组中波过程的规律，变压器绕组入口电容的概念，初始电压分布和稳态电压分布，

　　　　　 改善电压分布的措施，三相绕组中的波过程，冲击电压在绕组中的传递。

　　　　9．旋转电机绕组中的波过程

　　　　　 与变压器绕组中波过程的异同点。

 

　　 第六章　雷电及防雷保护装置（4学时）

　　　　1．雷电放电

　　　　　 雷电放电过程，雷击等值电路，雷电参数。

　　　　2．避雷针和避雷线

　　　　　 避雷针和避雷线的保护原理、保护范围。

　　　　3．避雷器

　　　　　 避雷器的保护原理，避雷器的基本类型，阀型避雷器、氧化锌避雷器的特点及电气参数。 

　　　　4．防雷接地

　　　　　 接地的基本概念，接地的分类，接地装置在工频电流下的特性，在雷电冲击电流下呈现的两个效应。

 

　　  第七章　电力系统防雷保护（6学时）

　　　　1．输电线路防雷

　　　　　 输电线路雷害来源，耐雷水平，输电线路防雷的四道防线，输电线路感应雷过电压，

　　　　　 输电线路直击雷过电压，绕击，雷击跳闸率，输电线路防雷措施。 

　　　　2．发电厂和变电所防雷

　　　　　 发电厂和变电所的雷害来源，发电厂和变电所的直击雷保护，避雷针、避雷线的保护作用，

　　　　　 变电所的侵入波保护，避雷器的保护作用，电气距离，进线段保护。

　　　　3．旋转电机防雷

　　　　　 直配电机防雷保护的措施及典型保护接线，非直配电机防雷保护的特点。 

　　 第八章　电力系统内部过电压（6学时）

　　　　1．电力系统内部过电压的概况

　　　　　 内部过电压的概念、种类，过电压倍数。 

　　　　2．工频过电压

　　　　　 空载长线的电容效应，不对称短路引起的工频电压升高，甩负荷引起的工频电压升高，

　　　　　 工频过电压升高的限制措施。

　　　　3．谐振过电压

　　　　　 电力系统中谐振过电压的类型，铁磁谐振过电压的物理过程。

　　　　4．间歇电弧接地过电压

　　　　　 产生间歇电弧接地过电压的物理过程，影响过电压的因素，限制过电压的措施。

　　　　5．切除空载线路过电压

　　　　　 产生切除空载线路过电压的物理过程，影响过电压的因素，限制过电压的措施。

　　　　6．空载线路合闸过电压

　　　　　 产生空载线路合闸过电压的物理过程，影响过电压的因素，限制过电压的措施。

　　　　7．切除空载变压器过电压

　　　　　 产生切除空载变压器过电压的物理过程，影响过电压的因素，限制过电压的措施。 

　　 第九章　电力系统的绝缘配合（2学时）

　　　　1．绝缘配合的基本概念

　　　　2．绝缘配合的常用方法