1、1. 绪论 高电压技术的发展始于上个世纪初，随着电力工业的发展，高压远距离输电 的电压等级在不断提高，这对高电压技术的发展有很大的促进作用。 此外直流输电的发展，也对高电压技术提出了新的课题。尽管高电压技术的早期 发展是与电能的传送密切关联的， 但目前高电压技术已超越电力电工部门而在很 多领域得到应用，例如大功率脉冲技术、静电技术、等离子体放电和液体中放电 的应用等。从某种意义上来说，高电压技术着重研究的是高电场强度下的介质现 象，因此高电压技术所研究的内容对微电子学也是很重要的。 研究高电压技术的目的是为了实现电力系统的安全运行。在运行条件下，电 气设备和输电线路的绝缘不但长期处于工作电压之
2、下， 而且会受到短时作用的过 电压，如由雷电引起的雷电过电压和由于电力系统中操作或事故引起的过电压。 所以绝缘必须耐受工作电压的长期作用，并耐受可能出现的过电压，才能保证设 备的工作可靠性。要做到这一点，必须从两个方面入手，一方面要保证和提高绝 缘的耐受电压，另一方面要设法降低和限制过电压。为了检验绝缘是否具有应有 的耐受电压水平，必须按试验标准对绝缘进行试验。对高电压技术而言，气体等 离子体和液体、固体绝缘的特性具有根本意义。试验在这个领域内的研究工作中 具有重要的地位。为了解决高电压技术教学和科研工作中的许多问题，试验技术 是必不可少的。 高电压技术课程设计是学习高电压技术理论的重要环节，
3、 其目的在于通过设 计高压实验室，使同学们掌握高压实验室的设计过程，熟悉高压试验设备，了解 高压实验室的发展状况。设计内容主要是阐述高压实验室的设计的基本原则、要 求、步骤和计算方法，并介绍了设计常用图表、常用的试验设备的及经济资料。 同时，还结合书中各章节介绍了有关的设计技术规程、规定。 本设计是配合高电压绝缘、 高电压试验技术、电力系统过电压、 高压电器及高电压技术等教材编写的。并且参考了高压实验室设计参 考资料。本设计内容共分四部分，分别是：实验设备选择；高压实验室设计； 地网设计和屏蔽设计。 2. 实验设备的选择设计 2.12.1 确定高压试验项目确定高压试验项目 高压试验主要是对绝缘
4、介质进行试验，绝缘介质包括气体、液体、固体或几 种介质组合的绝缘。对绝缘介质，一般可看成一个等值的电容性试品。因此，其 试验项目可归纳为： （1）无破坏型的检查试验：绝缘电阻的测量，泄漏电流的测量，吸收比试验， 测介质损耗因数（tan），测量绝缘内部的局部放电，绝缘油试验； （2）耐压试验：工频耐压试验、雷电冲击耐压试验和操作冲击耐压试验。 （3）在运行电压下的在线监测：对电气设备绝缘的温度测量（如热像仪），对 绝缘油进行溶解气体的色谱分析， 局部放电量及放电部位的测试和介质损耗因数 及泄漏电流的测试等。 （4）研究性试验 一、 额定电压选择 220KV产品的雷电冲击试验电压如下表所示 额定雷
5、电冲击（内外绝缘）耐受电压（峰值） /KV 截断雷电冲击耐受电压（峰 值）/KV 变压器、并联 电抗器、耦合 电容器、电压 互感器 高压电力电 缆 高压电气 母线支柱绝 缘子穿墙套 管 变压器类设 备的内绝缘 850 850 850 935 950 950 950 1050 950 950 1050 上表所示的都是耐受电压。击穿电压和闪络电压都高于试验电压，考虑为研 究试验取裕度系数1.3，长期工作时冲击电压发生器会发生绝缘老化，考虑 老化系数1.1，假定冲击电压发生器的效率为85%，故冲击电压发生器的标称 电压应不低于U U1 1=950X1.3X1.1/0.85=1598.24=950X1
6、.3X1.1/0.85=1598.24 二、冲击电容选择 如不考虑大电力变压器试验和整卷电缆试验，就数互感器的电容较大，约 1000PF，冲击电压发生器的对地杂散电容和高压引线及球隙等的电容估计为 500PF，电容分压器的电容估计为600PF，则总的负荷电容为 C C2 2=1000+500+600=2100 =1000+500+600=2100 PF,如按冲击电容为负荷电容的10倍来估计，约需冲击电 容为 C C1 1=10 C=10 C2 221000 PF21000 PF 三、电容器选择 从国产脉冲电容器的产品规格中找到MY220-0.1瓷壳高压脉冲电容器比较合 适。 型号 额定电 压/KV 试验电 压/KV 电容/ F 外形尺 寸/mm 重量/Kg 外壳 MY220-0.1 220 249 0.1 635X85 361 瓷壳 用此种电容器6级串联，标称电压可达660KV，基本上满足上述要求，每级由 1个电容器并联，使冲击电容C C1 1=0.2/6=0.0333=0.2/6=0.0333F，此值1
