高电压技术
武汉理工大学自动化学院 电气技术教研室
侯 慧
husthou@
自我介绍
侯慧 本科：武汉大学 电气工 程学院 硕博：华中科技大学电气 与电子工程学院 博士后：华中科技大学水 电学院 研究方向为电力系统安全 风险评估等。 Email: husthou@ Tel:15342223360
系统电压 U(kV) 输送容量 P(MW) 110 48 220 194 330 436 500 1000 750 2250 1000 4000 2000 16000
（2）电力的远距离输送
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提高电压的效益

降低线路损耗 节省线路走廊 降低线路造价 长距离输电可联接地 域网，有利于电力调 度 降低工作电流和系统 短路电流，利于系统 运行和降低设备造价
国家自然科学基金 重大研究项目
利用等离子体与电磁波的作用机制 (能够有效吸收大量的电磁波), 产 生覆盖飞行器的等离子体层，能有 效吸收雷达信号，达到隐身的目的
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五、高电压技术在其它领域中的应用
等离子体 表面处理
高压放电产生活性粒子作用于织物等，增 强材料表面活性，不但易于染色和进行表 面涂覆等，且处理过程对环境不会有污染。 是当前印染行业十分看好的织物处理技术



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一、高压输电的发展


电网发展历史
输电电压一般分高压、超高压和特高压。高压（HV）：35〜 220kV；超高压（EHV）：330 〜750kV；特高压（UHV）： 1000kV及以上。高压直流（HVDC）：±600kV及以下；特高压 直流（UHVDC）： ±600kV以上，包括±750kV 和±800kV。 1908年，美国建成了世界第一条110kV输电线路；经过15年 ，于1923年，第一条230kV线路投入运行；1954年建成第一条 345kV线路。从230kV电压等级到345kV电压等级经历了31年。 在345kV投运15年后，1969年建成了765kV线路。 1952年，瑞典建成世界上第一条380kV超高压线路。 1965年，加拿大建成世界第一条735kV超高压线路。
分析各类过电压的特点及形成条件，研究各种保 护装置及其保护特性
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绝缘配合

中心问题： 解决电力系统中过电压与绝缘这一对矛盾，将
电力系统绝缘确定在既经济又可靠的水平
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电磁环境问题

电磁兼容
更多的电子及微电子设备对强电系统进行保护和监 控，其对暂态干扰具有明显的敏感性和脆弱性 强电系统电压高、容量大，对弱电系统产生更加强 烈的电磁干扰 开展关于如何限制弱电系统内的暂态干扰电压的试 验及研究工作


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一、高压输电的发展


电网发展历史
1952年，前苏联建成第一条330kV线路；1956年建成400kV 线路；1967年建成750kV线路。从330kV电压等级发展到750kV 电压等级用了15年时间。 欧洲和美国，在超高压输电方面，主要发展345kV、380kV 和750kV电压级， 500kV线路发展比较慢。1964年，美国建成 第一条500kV线路，从230kV到500kV输电，时间间隔达36年。 前苏联的500kV电压等级是在400kV基础上升级发展起来的， 1964年，建成完善的500kV输电系统。 1985年，前苏联建成世界上第一条1150kV特高压输电线路 。从500kV电压等级到1150kV电压等级用了20年时间。
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一、高压输电的发展


电网发展历史
中国， 1949年新中国成立后，按电网发展统一电压等级， 逐渐形成经济合理的电压等级系列： 1952年，用自主技术建设了110kV输电线路，逐渐形成京津 唐110kV输电网。 1954年，建成丰满至李石寨220kV输电线路，随后继续建设 辽宁电厂至李石寨，阜新电厂至青堆子等220kV线路，迅速形 成东北电网220kV骨干网架。 1972年建成330kV刘家峡—关中输电线路，全长534km，随 后逐渐形成西北电网330kV骨干网架。 1981年建成500kV姚孟—武昌输电线路，全长595km。为适 应葛洲坝
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新发展

特高压输电
各国发展特高压输电的原因不尽相同 俄罗斯有可能在2020年左右建设1800～2000kV线路

直流输电、紧凑型输电及灵活输电
直流输电的优越性值得重视 我国第一条220kV紧凑型试验线路从北京安定到河北廊 坊，长26公里，于1994年9月投入试运行

其它的输电方式如超导输电、低温输电、无线 输电、多相输电等也在研究中
三次采油技术
将高功率脉冲电源引至油井下进行瞬间 放电，产生很强的冲击波，此冲击波将 地下岩层震裂，使得原有的缝隙增大(解 堵作用)，原油渗出更容易，能提高油井 的产量
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四、高电压学科的特点
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五、高电压技术在其它领域中的应用
高压静电除尘 电火花加工 已有十分广泛成熟的应用。基于静 电吸引的作用收集灰尘 利用火花放电时的放电能量处理加 工材料
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五、高电压技术在其它领域中的应用
体外碎石技术 肾结石、胆结石的体外粉碎是利用高压脉 冲产生一定向冲击波，经聚焦后作用于 患处将结石击碎(上海交大率先开发成 功，由此成果当事人成为中国工程院院 士) 利用空气中电晕放电，控制产生一定浓度 臭氧(强氧化剂)，达到杀菌及清洁空气 的作用(目前空调中所谓的等离子体空 气清新技术)
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一、高压输电的发展


电网发展历史
中国，1949年前，电力工业发展缓慢，输电电压按具体 工程决定，电压等级繁多： 1908年建成22kV石龙坝水电站至昆明线路， 1921年建成33kV石景山电厂至北京城的线路。 1933年建成抚顺电厂的44kV出线。 1934年建成66kV延边至老头沟线路。 1935年建成抚顺电厂至鞍山的154kV线路。 1943年建成110kV镜泊湖水电厂至延边线路。

各种经济、灵活的高电压发生装置 电气设备各种绝缘试验项目的设计 预防性试验 在线监测、故障诊断 状态维修
高电压的测量 高强量、微弱量、快速量
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过电压防护问题

外过电压 （雷电过电压） 内过电压
¾ ¾ ¾
工频过电压 谐振过电压 操作过电压

老化、污秽（在运行电压及过电压下） 保护装置
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一、高压输电的发展
电网发展的历史表明 ： 相邻两个电压等级的级差，在一倍以上是 经济合理的。 新的更高电压等级的出现时间一般为15— 20年。 前苏联1150kV输电线路的运行表明： 特高压输电技术和设备，经过20年的研究 和开发，到20世纪80年代中期，已达到用于实 际的特高压输电工程的要求。

生态效应
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四、高电压学科的特点
理工结合的学科内涵

1 2 3 4 5
与应用物理的联系紧密 实验/经验性 理论探索性 瞬变性（Compatibility） 与其他学科的交叉与渗透性
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四、高电压学科的特点


人类最先观察到的电现象是高电压现象 人类最初研制出来的电气装置是产生高电压的 摩擦起电装置 人类最先应用电的实例是利用高压放电给人治病 电学的发展史：高电压——低电压——高电压 高电压技术——实现远距离大功率输电的前提条件 建立现代大电力系统的前提条件 我国西电东送必须解决的关键技术问题 ——高海拔、沙尘暴、永冻土环境下的高压输电 开辟新领域的先锋

我国电网基本框架
发展全国联网是解决我国能源分布与电力消费矛盾的重 要措施
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东北电网
华北电网 西北电网 华东电网 500kV 330kV 220kV 热电厂 水电站 核电站 南方电网
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川渝电网
华中电网
国家电网公司2005年电网建设


以特高压电网为核心的国家电网规划建设取得 突破性进展。 电网建设总投资达1070亿元；投产330千伏及 以上线路6580公里，变电容量3560万千伏安； 开工330千伏及以上线路8160公里，变电容量 4090万千伏安。跨区送电量700亿千瓦时。
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课前准备
教材及参考书 ¾高电压技术，文远芳，华中科技大学出版社 ，2001年1月 ¾高电压工程，林福昌，中国电力出版社， 2006年2月 ¾高电压工程基础，关根志，中国电力出版社 ，2003年3月 考核方式 ¾书面考试60%＋平时成绩40%（作业 ＋考勤）
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第1讲 绪论
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一、高压输电的发展

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一、高压输电的发展

电网发展历史
水电厂送出工程的需要，1983年又建成葛洲坝-武昌和葛洲 坝-双河两回500kV线路，开始形成华中电网500kV骨干网架。 1989年建成±500kV葛洲坝-上海高压直流输电线，实现了 华中-华东两大区的直流联网。 中国，在逐渐形成330kV和500kV区域输电骨干网架的同时 ，于20世纪80年代初开始了330kV和500kV以上更高电压等级的 论证。1984年，国家明确提出500kV以上的输电电压为1000kV 特高压、330kV以上的输电电压为750kV。 2005年9月，中国在西北地区（青海官厅—兰州东）建成 了一条750kV输电线路，长度为140.7 km。输、变电设备，除 GIS外，全部为国产。
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一、高压输电的发展

高压 <100kV 超高压 100∼1000kV 特高压 >1000kV
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ12
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提高电压等级的主要原因
（1）对电力需求的激增


不同的输电电压等级组成的输电网有不同的输电能力。在规划未来的电网电压等 级时，通常用自然功率来粗略地比较其的输电能力。 自然功率--在输电线路末端接上相当于 的波阻抗负荷时，线路所输送的功 率。其中L0是输电线路的单位长度的串联电感，C0是线路单位长度的电容。自然功 率P0≈U2/ZC。