高电压技术吴广宁课件

高电压技术吴广宁课件汇报人：小无名19CATALOGUE目录课程介绍与背景高电压设备基本原理高压试验方法及测量技术过电压及其防护措施高压设备绝缘诊断与评估高压直流输电技术专题总结回顾与拓展延伸课程介绍与背景01CATALOGUE研究电气设备在高电压作用下的绝缘性能、放电过程及过电压防护等的理论与技术。高电压技术定义电力系统、电气设备制造、轨道交通、航空航天等。应用领域高电压技术定义及应用领域吴广宁教授简介：吴广宁，男，博士生导师，国家级高层次人才，国家杰出青年科学基金获得者，国家“万人计划”科技创新领军人才，IEEEFellow。现任西南交通大学电气工程学院院长，高电压与绝缘技术研究所所长。学术成就：长期从事高电压与绝缘技术、电气绝缘与电缆、电力电子与电力传动等领域的教学和科研工作。主持国家自然科学基金重点项目、国家重点研发计划子课题、国家973计划子课题等纵向课题200余项；以第一或通讯作者在IEEETransactionsonDielectricsandElectricalInsulation,IEEETransactionsonPowerDelivery,高电压技术等期刊上发表学术论文100余篇；授权发明专利100余件；参与编写中科院、工程院院士周铁铮编写的《中国电气工程大典》等著作3部；参与制定IEC国际标准1项，IEEE国际标准1项，国家及行业标准10余项；授权美国、日本、俄罗斯等国际发明专利10件；参与完成的“特高压±800kV直流输电工程”项目荣获国家科技进步特等奖。吴广宁教授简介及学术成就通过本课程的学习，使学生掌握高电压技术的基本理论和基本分析方法，具备从事高电压工程领域相关工作的基本能力。课程目标要求学生掌握高电压技术的基本概念、基本理论和基本分析方法；了解高电压技术的最新发展动态和前沿研究领域；具备运用所学知识分析和解决高电压工程实际问题的能力。课程要求课程目标与要求高电压设备基本原理02CATALOGUE气体放电现象01在电场作用下，气体中的带电粒子获得能量，与气体原子或分子碰撞，使后者电离或激发，产生的电子和离子在电场作用下发生迁移、扩散或复合等行为，从而形成电流。气体放电类型02根据放电条件的不同，气体放电可分为辉光放电、电弧放电、电晕放电、火花放电等类型。气体放电特性03气体放电具有电压电流非线性、伏安特性负阻性和放电分散性等特点。此外，气体放电还受到气压、温度、湿度等环境因素的影响。气体放电理论击穿现象在强电场作用下，液体或固体介质中的少量自由电子获得能量，与介质原子或分子碰撞，使其电离产生更多的电子和离子。这些带电粒子在电场作用下不断加速，最终导致介质击穿。击穿类型根据击穿过程的不同，液体和固体介质的击穿可分为电击穿、热击穿和电化学击穿等类型。击穿特性液体和固体介质的击穿电压与介质的厚度、温度、压力、杂质含量等因素有关。此外，介质的击穿还受到电场均匀程度、电压波形等因素的影响。液体和固体介质击穿特性绝缘配合原则绝缘配合是指在电气设备的设计和制造过程中，根据设备的使用环境和运行条件，合理选择绝缘材料、确定绝缘厚度和形状等，以保证设备在规定的运行条件下能够安全可靠地运行。绝缘配合应遵循以下原则：保证设备绝缘的可靠性；考虑设备可能承受的各种过电压；考虑设备运行环境的影响；考虑经济性和技术可行性。要点一要点二绝缘配合方法绝缘配合的方法主要包括以下几种：惯用法：根据经验和实践，直接选用合适的绝缘材料和厚度；分析法：通过对设备的电场分布、热场分布等进行详细分析，确定绝缘材料和厚度；比较法：将不同绝缘材料和厚度的方案进行比较，选择最优方案；试验法：通过试验验证不同绝缘材料和厚度的性能，选择满足要求的方案。绝缘配合原则与方法高压试验方法及测量技术03CATALOGUE通过在试品上施加工频高电压，以检验其绝缘耐受能力。试验过程中需关注电压波形、电压值、试品状态等参数。在进行工频耐压试验时，要确保试验设备完好且符合规范要求，合理设置试验电压和时间，保持安全距离，防止触电事故。工频耐压试验方法及注意事项注意事项工频耐压试验冲击耐压试验模拟雷电等过电压对试品进行冲击，以检验其耐受能力。试验过程中需关注冲击电压波形、峰值、次数等参数。特点分析冲击耐压试验具有电压高、时间短、能量大等特点，能够有效检验试品的过电压耐受能力。同时，该试验方法对试品的损伤较小，适用于各类电气设备的绝缘性能检测。冲击耐压试验方法及特点分析利用局部放电产生的电、声、光、热等物理现象，通过相应的传感器将局部放电信号转换为可测量的电信号，进而对局部放电进行定量和定位分析。局部放电检测原理以某高压开关柜为例，介绍局部放电检测的实际应用。首先，对开关柜进行局部放电试验，通过超声波、特高频等传感器采集局部放电信号。然后，利用专用的局部放电检测仪对信号进行分析处理，得到放电量、放电次数、放电位置等关键信息。最后，根据检测结果对开关柜的绝缘状况进行评估和诊断。实例分析局部放电检测原理与实例分析过电压及其防护措施04CATALOGUE

外部过电压产生原因及危害雷电过电压由雷电云对地面或地面建筑物放电引起，具有极高的电压幅值和陡峭的波形，对电力设备和建筑物造成威胁。操作过电压由于电力系统中的开关操作或故障引起的电压暂态过程，可能导致设备绝缘击穿或闪络。静电感应过电压在电场作用下，导体上积聚的静电荷引起的过电压，可能对设备绝缘造成危害。由于电力系统中的故障或开关操作引起的电压暂态过程，包括操作过电压和谐振过电压等。暂态过电压工频过电压谐振过电压在正常运行条件下，由于系统参数变化或负荷波动引起的电压升高，可能对设备绝缘造成长期威胁。由于电力系统中电感、电容等元件的参数匹配不当，导致系统发生谐振而产生的过电压。030201内部过电压产生机制及分类过电压防护措施与策略避雷针与避雷器通过安装避雷针或避雷器，将雷电过电压引入地下，保护电力设备和建筑物免受直击雷的危害。接地保护将电力设备的金属外壳或构架通过接地装置与大地相连，降低设备绝缘上的电压，防止内部过电压对设备造成损坏。绝缘配合根据电力系统的运行条件和设备绝缘水平，合理选择设备的绝缘参数和绝缘结构，提高设备抵抗过电压的能力。采用消弧线圈和自动重合闸等措施针对操作过电压和谐振过电压等问题，可采用消弧线圈、自动重合闸等装置来限制过电压的幅值和持续时间，降低对设备的危害。高压设备绝缘诊断与评估05CATALOGUE绝缘老化机理及影响因素高温下绝缘材料内部发生化学反应，导致性能下降。高电压作用下绝缘材料内部发生局部放电，引发绝缘击穿。湿度、氧气、紫外线等环境因素对绝缘材料造成损害。设备运行过程中的振动、冲击等机械应力导致绝缘材料疲劳损伤。热老化电老化环境老化机械应力局部放电检测介质损耗因数监测温度监测湿度监测在线监测技术在绝缘诊断中应用01020304通过检测绝缘内部的局部放电信号，评估绝缘状态。测量绝缘材料的介质损耗因数，判断其老化程度。实时监测设备温度，发现潜在的热故障。检测设备内部湿度，预防因潮湿引起的绝缘问题。预防性试验状态检修故障诊断寿命预测绝缘状态评估方法与实践定期进行预防性试验，如耐压试验、绝缘电阻测试等，提前发现潜在问题。运用专家系统、神经网络等智能算法对监测数据进行分析，实现故障诊断和预警。根据设备实际运行状态和监测数据，制定个性化的检修计划。基于绝缘老化机理和实时监测数据，建立寿命预测模型，为设备更换提供决策支持。高压直流输电技术专题06CATALOGUE高压直流输电系统构成包括整流站、逆变站、直流输电线路、接地极及控制系统等部分。工作原理通过整流站将交流电转换为直流电，然后通过直流输电线路将电能输送到逆变站，最后通过逆变站将直流电转换回交流电并送入交流电网。高压直流输电系统构成与工作原理包括换流变压器、整流阀、平波电抗器、滤波器及无功补偿设备等。整流站主要设备包括换流变压器、逆变阀、平波电抗器、滤波器及无功补偿设备等。逆变站主要设备换流站主要设备的功能是实现交流电与直流电之间的转换，同时保证电能质量和系统的稳定运行。设备功能换流站主要设备及其功能介绍直流输电线路参数计算与保护配置直流输电线路参数计算包括线路电阻、电感、电容等参数的计算，以及线路损耗和电压降落的计算等。保护配置包括线路主保护、后备保护以及辅助保护等，主要目的是保证线路的安全稳定运行，防止故障扩大和损坏设备。同时，还需要考虑保护的速动性、选择性和灵敏性等要求。总结回顾与拓展延伸07CATALOGUE包括高电压的定义、分类、应用领域等基本概念。高电压技术基本概念高电压设备与系统高电压绝缘与过电压高电压试验与测量介绍了高电压设备（如变压器、断路器、隔离开关等）及其在高电压系统中的应用。阐述了高电压绝缘的基本原理、绝缘材料的性能与选择，以及过电压的产生、危害和防护措施。介绍了高电压试验的方法、设备和安全要求，以及高电压测量的原理、技术和仪器。关键知识点总结回顾介绍了高电压技术在新能源、智能电网等领域的应用前景和发展趋势。高电压技术发展趋势探讨了新型高电压设备（如超导变压器、固态断路器等）及其在高电压系统中的潜在应用。新型高电压设备与系统介绍了高电压绝缘新材料（如纳米复