高电压技术ppt课件.ppt
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1、在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确高电压技术高电压技术杨保初杨保初 主编主编在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确绪论1.学科地位2.本课程性质、任务和要求 3.本课程学习方法 4.课程导入在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确一、学科地位 电能与人类的生存、发展有密切关系,而高电压与绝缘技术是其中一个很重要的知识体系,它是支撑电能应用的一根有力的支柱。在整堂课的教学中,刘教师总是让
2、学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确二 本课程性质、任务和要求 高电压技术是电工学科的一个重要分支,它主要研究高电压、强电场下各种电气物理问题。本课程是一门重要的专业技术基础课,主要内容包括:1.高压电气绝缘 2.高压电气试验 3.电力系统过电压及其保护 在电气工程及自动化工程中具有较强的理论性、实践性的应用价值。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确通过本课程的学习,学生应达到以下要求:1、获得各种电介质的绝缘特性知识 2、提高抗电强度的方法 3、了解高电压试验设备原理、试验方法
3、4、掌握波过程的基本理论 5、具有分析计算供电系统中大气过电压、操作过电压的能力 6、学会限制各种过电压的措施 7、理解供电系统中绝缘配合的原则 在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确3.本课程学习方法 高电压是门实践性很强的学科,其中有些内容是用微观和半微观的概念来说明宏观的现象,故比较抽象;有些内容因为理论和计算很不完善,所以有些规律性的东西常用试验数据或经验公式来表达。在学习过程中,重点掌握分析和解决问题的基本思路和方法。绝缘试验和过压保护等内容还要结合国家标准和规程进行学习。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题
4、来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确4.课程导入l高压输电的发展过程 l 1890 英国出现从Deptford到伦敦长达45km的10kV输电线路 l1891 德国出现从Lauffen到法兰克福长达 170km的15kV三相输电线路 l在高压输电行业中,习惯上称:l 低 压 35kV以下 l 高 压 35kV-100kV l 超高压 100kV-1000kV l 特高压 1000kV以上 在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确l高电压实验问题高电压技术是一门工程性很强的学科,实验是必不可少的。l
5、 高电压试验面临诸如以下问题:l 如何产生高压?l 如何对电气设备进行高压试验?l 如何测量高压?在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确l过电压保护问题 电力系统运行过程中,经常会导致比工作电压高得多的电压产生,如:自然界的雷击、电力系统本身操作导致的操作过电压等。l电磁环境问题 电磁兼容:高电压高场强下各种电磁干扰信号更强,电磁兼容问题也更加突出。生态效应:研究强电场、强磁场下对生物 生活环境的影响。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确气体气体的绝缘特
6、强度的绝缘特强度第一章第一章在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确1.1 气体放电的基本物理过程 气体在正常状态下是良好的绝缘体,在一个立方厘米体积内仅含几千个带电粒子,但在高电压下,气体从少量电符会突然产生大量的电符,从而失去绝缘能力而发生放电现象.一旦电压解除后,气体电介质能自动恢复绝缘状态.在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确 输电线路以气体作为绝缘材料在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的
7、问题也很明确(1)激发 原子在外界因素作用下,其电子跃迁到能量较高的状态(2)游离 原子在外界因素作用下,使其一个或几个电子脱离原子核的束博而形成自由电子和正离子(3)游离的方式a.碰撞游离b.光游离c.热游离d.表面游离在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确碰撞游离 当带电质点具有的动能积累到一定数值后,在与气体原子(或分子)发生碰撞时,可以使后者产生游离,这种由碰撞而引起的游离称为碰撞游离引起碰撞游离的条件:气体原子(或分子)的游离能在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,
8、所提出的问题也很明确光游离 由光辐射引起气体原子(或分子)的游离称为光游离产生光游离的条件:h:普朗克常数:光的频率在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确热游离气体在热状态下引起的游离过程称为热游离产生热游离的条件:K:波茨曼常数T:绝对温度在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确表面游离电子从金属电极表面逸出来的过程称为表面游离,其能量可以从以下几个途径获得A、正离子碰撞阴极B、光电效应C、强场发射D、热电子发射在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来
9、学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确带电质点的消失a.扩散 带电质点从高浓度区域向低浓度区域运动.b.复合 正离子与负离子相遇而互相中和还原成中性原子c.附着效应 电子与原子碰撞时,电子附着原子形成负离子在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确1.1.2汤逊理论和巴申定律1.汤逊放电理论.实验装置在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确试验结果均匀电场中气体的伏安特性曲线在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置
10、具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确oa段:随着电压升高,到达阳极的带电质点数量和速度也随之增大ab段:电流不再随电压的增大而增大bc段:电流又再随电压的增大而增大c点:电流急剧突增在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确(1).电子崩 在电场作用下电子从阴极向阳极运动而形成的一群电子(2).非自持放电 去掉外界游离因素的作用后,放电随即停止(3).自持放电 不需要外界游离因素存在,放电也能维持下去几个重要概念在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确
11、(4).自持放电条件a.电子的空间碰撞系数 一个电子在电场作用下在单位行程里所发生的碰撞游离数b.正离子的表面游离系数一个正离子到达阴极,撞击阴极表面产生游离的电子数自持放电条件可表达为:在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确2、巴申定律表达式:P:气体压力 S:极间距离其 曲线称为巴申曲线。它表明:如果改变极间距离d 的同时,也相应的改变气压 p,而是pd的乘积不变,则极间距离不等的气隙的击穿电压却彼此相等。击穿电压Ub具有极小值,提高气压或降低气压到真空都能提高气隙的击穿电压在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学
12、习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确Ub(kV)0.10.20.30.51 2 3 5 10 20 30 50 100 300 100050201010.3520.20.1 0.5330Pd(x133.3Pa.cm)在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确2.流注理论(1).在ps乘积较大时,用汤逊理论无法解释的几种现象a.击穿过程所需时间,实测值比理论值小10-100倍b.按汤逊理论,击穿过程与阴极材料有关,然而在大气压力下的空气隙中击穿电压与阴极材料无关.c.按汤逊理论,气体放电应在整个间隙中均匀
13、连续地发展,但在大气中击穿会出现有分枝的明亮细通道在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确(2).流注理论的要点:流注理论认为电子碰撞游离及空间光游离是维持自持放电的主要因素,流注形成便达到了自持放电条件,它强调了空间电符畸变电场的作用和热游离的作用.(3)放电流程图:有效电子(经碰撞游离)-电子崩(畸变电场)-发射光子(在强电场作用下)-产生新的电子崩(二次崩)-形成混质通道(流注)-由阳极向阴极(阳极流注)或由阴极向阳极(阴极流注)击穿.在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深
14、,所提出的问题也很明确在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确(4)流注的特点a、流注发展的速度很快b、主放电通道为细长通道(5)流注形成的条件流注形成的条件既是流注的自持放电条件,=常数 或 d=常数实验研究所得出的常数值为:d 20 或 在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确1.1.4.不均匀电场中气隙的放电特性1.电晕放电 一定电压作用下,在曲率半径小的电极附近发生局部游离,并发出大量光辐射,称为电晕放电.电晕起始场强 开始出现电晕时电极表面的场强电晕
15、起始电压 开始出现电晕时的电压电晕放电是极不均匀电场所特有的一种自持放电形式电晕放电的危害降低电晕的方法:从根本上设法限制和降低导线的表面电场强度。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确2.极性效应(1).正棒-负板在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确(1).由于捧极附近积聚起正空间电荷,削弱了电离,使电晕放电难以形成,造成电晕起始电压提高。(2).由于捧极附近积聚起正空间电荷在间隙深处产生电场加强了朝向板极的电场,有利于流注发展,故降低了击穿电压。在整
16、堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确(2).负棒-正板在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确(1).捧附近正空间电荷产生附加电场加强了朝向棒端的电场强度,容易形成自持放电,所以其电晕起始电压较低。(2).在间隙深处,正空间电荷产生的附加电场与原电场方向相反,使放电的发展比较困难,因而击穿电压较高。在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确结论:在相同间隙下正捧-负板负捧-正板电晕起始电压间隙击
17、穿电压 高 低 低 高在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确1.1.5.冲击电压下气隙的击穿特性1.标准波形在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确雷电冲击波的几个参数波头时间T1:T1=(1.2 30%)s波长时间T2:T2=(50 20%)s标准波形通常用符号 表示在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确2.放电时延(1).间隙击穿要满足二个条件a.一定的电压幅值b.一定的电压作用时间c
18、.在气隙中存在能引起电子崩并导致流注和主放电的有效电子;在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确(2).统计时延t s 通常把电压达间隙的静态击穿电压开始到间隙中出现第一个有效电子为止所需的时间(3).放电形成时延tf从第一个有效电子到间隙完成击穿所需的时间(4).放电时延tLtL=ts+tf在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确气体间隙在冲击电压作用
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