,高电压工程基础,
施围 邱毓昌 张乔根（西安交通大学） 编著刘青（西安科技大学） 制作第 1章 绪论
1.1 高压输电的必要性
1.2 我国电力工业的发展
1.3 电力工业对高电压技术的促进作用
1.4 新材料和新技术在高电压技术中的应用
1.5 高电压技术在其他领域的应用高电压工程基础高电压工程基础
1.1 高压输电的必要性远距离、大容量 高压输电
线损与发热不同截面的电缆和架空线都有其最大允许的载流量，
电流过大会使线路能量损耗太大导致导线温度过高而引发事故，所以要增大输电容量必须提高输电电压。
线路电压降为保持用户的电压在合理的运行范围之内，对线路电压降必须有所限制。因此从这一点出发，也只有提高输电电压才能增大传输容量。
高电压工程基础
电力系统稳定性
1c os sinIX U＝
12 s inUUP X?＝
2 1 2c o s s i n
P
X U I U U＝
2 si nUP
X?＝
2
max
UP
X＝
要增大输送功率或增大传输距离，都必须提高输电电压。对于远距离输电线路而言，上述三种制约因素中，最重要的约束条件是保证电力系统的稳定。
高电压工程基础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。
高电压工程基础
1.2 我国电力工业的发展
装机容量是 1949年的 238
倍，位居世界第二位。
尽管我国电力工业发展如此迅速，但 人均装机容量仅为 0.34 kW，只有美国人均装机容量的 1/10
左右。
为此我国电厂建设今后仍将高速发展，预计到
2020年我国发电装机容量将达 900 GW~950GW，但即使到那时我国的人均发电装机容量仍低于世界平均水平。
高电压工程基础
高压输电技术我国输电技术的发展电压等级 220 330 500 750 1000
出现年份 1943 1974 1981 2005 建设中世界输电技术的发展电压等级 220 380 500 750 1150
出现年份 1926 1952 1959 1965 1985
三峡水电站 巴西伊泰普水电站装机容量 18.2 GW 12.6 GW
输电电压 500kV； ± 500kV 760kV； ± 600kV
滞后！！！
高电压工程基础
能源结构和能源分布我国交流输电线路的一般输送容量及输电距离标称电压 /kV 110 220 330 500 750
最高运行电压 /kV 126 252 363 550 800
输送容量 /MW 10～ 50 100～ 500 200～ 1000 500～ 1500 1000～ 2000
输电距离 /km 150～ 50 300～ 100 600～ 200 1000～ 250 1500～ 500
电厂类型 火电 水电 核电 其他 总计装机容量 /GW 324.9 108.26 6.84 0.7 440.7
占总装机量的％ 73.72 24.57 1.55 0.16 100
(1)进一步发展大容量远距离输电 ;
(2)采取有效措施，减少火力发电厂的 CO2的排放。
高电压工程基础
1.3 电力工业对高电压技术发展的促进作用
新的更高电压等级的应用
（ 1）线路电晕配电网使用的中压等级,电晕需要专门研究解决高压输电线路,这是一个需要解决的关键技术问题。能量损耗－电磁干扰－噪声问题。
（ 2）电力系统过电压防护配电线路,雷电过电压常是决定线路绝缘水平的主要因素超高压和特高压输电线路,操作过电压和工频过电压高电压工程基础
紧凑型输电技术紧凑型输电线路的 特点 是取消常规线路杆塔的相间接地构架而将三相线路置于同一塔窗中，使导线相间距离显著减小。
因此，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,因而占地减少。
高电压工程基础
灵活交流输电技术灵活交流输电系统（ Flexible AC Transmission System
简写为 FACTS）是指装有电力电子型或其它静止型控制器以加强系统可控性和增大传输能力的交流输电系统。
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要调节，从而使 SVC安装点的电压保持在一定的范围内。
高电压工程基础
高压直流与轻型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高电压工程基础
1.4 新材料和新技术在高电压技术中的应用
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 /MVA 220 500 1000
线路损耗 % 100 100 67
环境保护的要求高电压工程基础
1.5 高电压技术中在其他领域的应用
脉冲功率技术脉冲功率装置中有很多高电压技术问题，例如 Marx发生器、气体放电开关 。此外,高电压与强电流脉冲的测量也是传统高电压技术中的基本内容。
电磁兼容 （ EMC）
EMC已形成一个相对独立的技术领域。由于高电压工作者熟悉消除电磁干扰的基本措施：屏蔽、接地、滤波，
所以不少大学的高电压技术专业已将 EMC作为研究方向之一。
高电压工程基础
静电技术静电除尘、静电喷涂和静电植绒等。
放电的应用现代电光源，又如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。
脉冲电场的应用可逆性电击穿用于克隆技术，不可逆性电击穿用于食品工业中的灭菌。
施围 邱毓昌 张乔根（西安交通大学） 编著刘青（西安科技大学） 制作第 1章 绪论
1.1 高压输电的必要性
1.2 我国电力工业的发展
1.3 电力工业对高电压技术的促进作用
1.4 新材料和新技术在高电压技术中的应用
1.5 高电压技术在其他领域的应用高电压工程基础高电压工程基础
1.1 高压输电的必要性远距离、大容量 高压输电
线损与发热不同截面的电缆和架空线都有其最大允许的载流量，
电流过大会使线路能量损耗太大导致导线温度过高而引发事故，所以要增大输电容量必须提高输电电压。
线路电压降为保持用户的电压在合理的运行范围之内，对线路电压降必须有所限制。因此从这一点出发，也只有提高输电电压才能增大传输容量。
高电压工程基础
电力系统稳定性
1c os sinIX U＝
12 s inUUP X?＝
2 1 2c o s s i n
P
X U I U U＝
2 si nUP
X?＝
2
max
UP
X＝
要增大输送功率或增大传输距离，都必须提高输电电压。对于远距离输电线路而言，上述三种制约因素中，最重要的约束条件是保证电力系统的稳定。
高电压工程基础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。
高电压工程基础
1.2 我国电力工业的发展
装机容量是 1949年的 238
倍，位居世界第二位。
尽管我国电力工业发展如此迅速，但 人均装机容量仅为 0.34 kW，只有美国人均装机容量的 1/10
左右。
为此我国电厂建设今后仍将高速发展，预计到
2020年我国发电装机容量将达 900 GW~950GW，但即使到那时我国的人均发电装机容量仍低于世界平均水平。
高电压工程基础
高压输电技术我国输电技术的发展电压等级 220 330 500 750 1000
出现年份 1943 1974 1981 2005 建设中世界输电技术的发展电压等级 220 380 500 750 1150
出现年份 1926 1952 1959 1965 1985
三峡水电站 巴西伊泰普水电站装机容量 18.2 GW 12.6 GW
输电电压 500kV； ± 500kV 760kV； ± 600kV
滞后！！！
高电压工程基础
能源结构和能源分布我国交流输电线路的一般输送容量及输电距离标称电压 /kV 110 220 330 500 750
最高运行电压 /kV 126 252 363 550 800
输送容量 /MW 10～ 50 100～ 500 200～ 1000 500～ 1500 1000～ 2000
输电距离 /km 150～ 50 300～ 100 600～ 200 1000～ 250 1500～ 500
电厂类型 火电 水电 核电 其他 总计装机容量 /GW 324.9 108.26 6.84 0.7 440.7
占总装机量的％ 73.72 24.57 1.55 0.16 100
(1)进一步发展大容量远距离输电 ;
(2)采取有效措施，减少火力发电厂的 CO2的排放。
高电压工程基础
1.3 电力工业对高电压技术发展的促进作用
新的更高电压等级的应用
（ 1）线路电晕配电网使用的中压等级,电晕需要专门研究解决高压输电线路,这是一个需要解决的关键技术问题。能量损耗－电磁干扰－噪声问题。
（ 2）电力系统过电压防护配电线路,雷电过电压常是决定线路绝缘水平的主要因素超高压和特高压输电线路,操作过电压和工频过电压高电压工程基础
紧凑型输电技术紧凑型输电线路的 特点 是取消常规线路杆塔的相间接地构架而将三相线路置于同一塔窗中，使导线相间距离显著减小。
因此，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,因而占地减少。
高电压工程基础
灵活交流输电技术灵活交流输电系统（ Flexible AC Transmission System
简写为 FACTS）是指装有电力电子型或其它静止型控制器以加强系统可控性和增大传输能力的交流输电系统。
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要调节，从而使 SVC安装点的电压保持在一定的范围内。
高电压工程基础
高压直流与轻型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高电压工程基础
1.4 新材料和新技术在高电压技术中的应用
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 /MVA 220 500 1000
线路损耗 % 100 100 67
环境保护的要求高电压工程基础
1.5 高电压技术中在其他领域的应用
脉冲功率技术脉冲功率装置中有很多高电压技术问题，例如 Marx发生器、气体放电开关 。此外,高电压与强电流脉冲的测量也是传统高电压技术中的基本内容。
电磁兼容 （ EMC）
EMC已形成一个相对独立的技术领域。由于高电压工作者熟悉消除电磁干扰的基本措施：屏蔽、接地、滤波，
所以不少大学的高电压技术专业已将 EMC作为研究方向之一。
高电压工程基础
静电技术静电除尘、静电喷涂和静电植绒等。
放电的应用现代电光源，又如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。
脉冲电场的应用可逆性电击穿用于克隆技术，不可逆性电击穿用于食品工业中的灭菌。
