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高电压技术

更新:2019-04-10

以实验研究为根蒂根基的运用技术,主要研究在高电压作用下各类尽缘介质的性能和分歧类型的放电现象,高电压装备的尽缘结构设计,高电压实验和丈量的装备及方式,电力系统的过电压、高电压或年夜电流发生的强电场、强磁场或电磁波对情况的影响和防护措施,和高电压、年夜电流的运用等。高电压技术对电力工业、电工制造业和近代物理的成长(如X射线装配、粒子加速器、年夜功率脉冲发生器等)都有重年夜影响,工程上把1000伏及以上的交流供电电压称为高电压。高电压技术所触及的高电压类型有直流电压、工频交流电压和延续时间为毫秒级的操作过电压、微秒级的雷电过电压、纳秒级的核致电磁脉冲(NEMP)等。20世纪以后,随着电能运用的日益普遍,电力系统所笼盖的范围越来越年夜,输电电压品级不竭提高,输电线路履历了35、60、110、150、230千伏的高压,287、400、500、735~765千伏的超高压和1150千伏的特高压的成长。直流输电也履历了±100、±250、±400、±450、±500和±750千伏的成长。这几个阶段都与高电压技术解决了输电线路的电晕现象、过电压的防护和限制和静电场、电磁场对情况的影响等问题紧密亲密相关。这一成长进程和物理学中各类高电压装配的研制又促进了高电压技术的前进。60年月以后,为了顺应年夜城市电力负荷增加的需要,和克服城市排挤输电线路走廊用地的坚苦,地下高压电缆输电成长迅速(由220、275、345千伏成长到70年月的400、500千伏电缆线路);同时为削减变电所占地面积和庇护城市情况,全封锁气体尽缘组合电器(GIS)获得越来越普遍的运用。这些都提出许多高电压技术的新问题。高电压技术可年夜致分为电力系统过电压及其限制,高电压尽缘特征研究,高电压实验装备、方式和丈量技术等几个方面。

电力系统过电压及其限制研究电力系统中各类过电压,以便合理肯定其尽缘水平是高电压技术的重要内容。电力系统的过电压包括外过电压(又称雷电过电压)和内过电压。一般雷电过电压幅值远跨越系统的额定工作电压,但作用时间较短,平均波长时间为30微秒。雷击除威胁输电线路和电工装备的尽缘外,还会风险高建筑物、通讯线路、天线、飞机、船舶、油库等举措措施的平安。是以,这些方面的防雷也属于高电压技术的研究对象。电力系统内过电压是因正常操作或故障等缘由使电路状态或电磁状态发生变化,引发电磁能量振荡而发生的。其中衰减较快、延续时间较短的称为操作过电压;无阻尼或弱阻尼、延续时间长的称为暂态过电压。对110~220千伏电力系统,内过电压水平一般取3倍年夜工作电压;对330~500千伏电力系统,取2~2.5倍;对特高压电力系统,完全有可能将过电压限制到1.5~1.8倍。

高电压尽缘特征研究高压电工装备的尽缘应能承受各类高电压的作用,包括交流和直流工作电压、雷电过电压和内过电压。研究电介质在各类作用电压下的尽缘特征、介电强度和放机电理,以便合理解决电工装备的尽缘结构问题是高电压技术的重要内容。过电压对输电线路和电工装备的尽缘是个严重的威胁。为此,要着重研究各类气体、液体和固体尽缘材料在分歧电压下的放电特征。其中气体包括年夜气条件下的空气、压缩空气、六氟化硫气体及高真空等经常使用作输电线路和电工装备尽缘及其他用途的材料。研究若何提高气体尽缘的放电电压,研究影响气体放电的各类身分,对确保电工装备的经济合理和平安运行都有重要的意义。随着电压品级的提高,工作电压对尽缘特征的影响越来越重要。在工作电压作用下超高压输电线路和电工装备的电晕放电、局部放电、尽缘老化、静电感应、无线电干扰、噪声等现象都是高电压技术研究的课题。

高电压实验装备、方式和丈量技术高电压领域的各类现实问题一般都需要经过实验来解决。是以,高电压实验装备、实验方式和丈量技术在高电压技术中据有非分特别重要的地位。常见的高电压发生装配有:①由工频实验变压器及其调压装备等组成的工频实验装备。②模拟雷电过电压或操作过电压的冲击电压发生装配。③哄骗高压硅堆等作为整流阀的高压直流发生装配。进行高电压实验需要有准确的实验方式,如耐压实验、介质消耗实验、局部放电实验等。对分歧类型的高电压需采用分歧的丈量装配。如丈量直流电压或低频交流电压的有用值用高压静电电压表;测单次短脉冲用高压示波器。经常使用的高电压丈量装配还有各类分压器、分流器、局部放电仪等。60年月以后,光电测试技术引进高电压领域,避免了高电压传到低电压的丈量系统而引发的危险和电磁场对低电压丈量系统的干扰。

成长趋向60年月后期以后,高电压技术在电工之外的领域获得普遍的运用,同时也不竭采用新技术以成长自身。前者主要指高电压技术在粒子加速器、年夜功率脉冲发生器、受控热核反应研究、磁流体发电、静电喷涂、静电复印等方面的运用;后者包括哄骗电子计较机计较电力系统的暂态进程和变电所的波进程,哄骗激光技术进行高电压下年夜电流的丈量等。另外一方面,高电压技术对于进一步成长超高压、特高压输电和高压直流输电继续起着重要的推动作用。此外,美国、前苏联的一些学者还哄骗电力电子技术的新成就,对现有的超高压电网进行技术改造和扩年夜传输容量的研究。