高电压-技术课件

高电压技术高电压与电磁兼容技术研究所主讲：王伟:51971613:一、世界电压等级的发展与提高美国最早于1882年在珍珠街发电厂开始发电，仅用于照明从十九世纪末到二十世纪五十年代，电压直线从二十世纪六十年代后，电压采用750KV电压等级的有美、苏、日、德、英、法、加、意八个国家AEP（美国电力公司）和ASEA（瑞典通用电力公司）联合对2000KV进行了试验，技术上没有问题，二十世纪七十年代就有1500~2000KV线路和变电所的初步设计二、提高电压等级的技术依据：

三相线损△P=3I2R

其中I=;R=△P=R：导线电阻：导线电阻率：导线长度S：导线截面积P：传输功率U：线路电压提高电压等级可以实现大功率、远距离的输送电力三、提高电压的效果

降低线路损耗提高输送功率提高输送距离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不同电压等级线损不同电压等级传输能量曲线例如：输送750万千伏安容量的电力

345KV电压等级需：七条双回线走廊宽度为221.5m1200KV电压等级需：仅用一条单回线走廊宽度为91.5m即：可提高单位走廊宽度输送容量

我国的发电一次能源主要分布西部地区，而电力消费主要集中在中、东部和南部地区。西电东送、南北互供，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。并将形成北、中、南三个输电通道。中国电力工业分为7个跨省(区)电力集团:东北、华北、华东、华中、西北、南方和川渝，5个独立省级电网:山东、福建、新疆、海南、西藏(未包括台湾和港澳地区)。东北电网华北电网西北电网川渝电网华中电网华东电网南方电网500kV220kV330kV热电厂水电站核电站我国电网基本框架电力系统的构成电厂输电网配电网用户

升压变电站

降压变电站

箱式变电站瞬间平衡的电力系统

电力系统是世界上最大的“瞬间动态平衡系统”。发电和用电是同时发生的，基本没有存储环节。电力系统的所有问题都是围绕这个特点展开的。电力系统的稳定性问题电厂电力网用户系统瞬间改变

发电、输电和用电过程构成了不可分割的整体，任何环节发生故障都有可能引起链式反应，导致整个系统的崩溃。

变压器GIS···电力电缆发电机电容性设备电气设备归类停电原因城市电网结构

管理不善设备故障

检修

电源不足

外部因素气象影响

上海0.06

2.12

45.31

39.17

0.00

10.78

2.56

太原1.63

3.04

16.76

64.710.53

10.31

3.02

长春0.40

1.82

14.66

69.26

0.00

8.02

5.84杭州2.97

4.82

18.44

67.18

0.00

5.34

1.25

广州0.00

19.4528.6950.96

0.00

0.00

0.90

西宁0.04

3.78

49.50

29.19

0.00

17.490.00(%)1981～1990年间，我国主要电网有近1/3的电网事故的直接起因是设备故障损坏所造成的，而在“八五”期间，由设备故障直接引发的电网事故占事故总量的26.3%，可见提高设备的运行可靠性是保证电力系统安全运行的关键。

现代电力设备的可靠性在很大程度上取决于其绝缘的可靠性。美加大停电美国东北部和加拿大东部大部分地区2003年8月14日下午4时20分，因纽约北部一座电厂设备遭雷击起火，造成大面积停电，波及到美国东部的纽约、底特律、克利夫兰、托莱多和加拿大的多伦多、渥太华等大城市，美国关闭了纽约和俄亥俄等4个州的9个核电站，纽约和多伦多的地铁全部瘫痪，通讯中断，地面交通拥堵严重，许多人回不了家，只好露宿街头。由于正值夏季天气炎热用电高峰，造成极大不便和巨大损失，恢复供电用了几天的时间，比“9.11”带来的损失和影响的面积大了许多。美国旧金山1998年2月8日，太平洋天然气电力公司(PGE)变电站发生停电事故，所有从圣马特欧变电站至旧金山的5条115kV输电线全部跳开，旧金山地区2个发电厂解列，456000多个用户停电。2003年12月20日又发生了一次大停电，是PGE的一个变电站发生火灾造成的。美国西部1996年曾经9个州全部停电，400多万人生活受到影响。旧金山大停电巴西大停电巴西圣保罗

1999年，由于闪电击中圣保罗的一个变电站，变压器跳闸导致电网解列，引起巴西南部地区停电长达4小时之久。停电波及巴西27个州的11个州，停电地区是巴西人口和工商业最密集的地区，直接影响1.7亿人的正常工作与生活，经济损失非常严重。由于停电发生在午间交通高峰时间，交通灯熄灭，引起严重交通堵塞。

美国纽约2002年3月位于曼哈顿东区的爱迪生联合电厂突然失火，并引燃了用于发电的燃油。这起事故造成纽约第14大街以南的6.3万户居民住宅停电，附近的格林尼治和索霍等地区也受到影响。居住在世贸中心遗址附近的居民又一次感受到了“９·１１”时的恐怖气氛。驾车者在昏暗的高速公路上小心翼翼地行驶，高大建筑内的人们在漆黑的楼道里摸索着前行，耳边不时传来阵阵警笛声。纽约大停电菲律宾主岛吕宋岛2002年5月21日由于海底电缆损坏，引发大面积停电事故，全国人口一半以上受到影响。首都马尼拉和广泛地区四千多万人没有电力供应。

这次停电对菲律宾的商业运作造成重大打击。受停电影响，铁路系统停顿，数以千计的乘客被困车厢内；菲律宾股票市场也被迫中断交易。

菲律宾大停电加州大停电

美国加州2002年1月以及3月连续两次发生全州停电事故。为防止整个系统瘫痪，加州实行了二战后的首次灯火管制，以避免对电力设备造成损害，引发更大面积的不能控制的断电事故。电力官员称用电高峰再次对该州设备严重老化的电力系统带来完全瘫痪的威胁，加州已宣布进入3级紧急状态。

Cisco、IBM和Intel等公司担心加州能源危机恶化，正考虑撤离硅谷。加州议会正拟定一项4亿美元的电力拯救计划。

希腊北部地区2002年6月12日下午由于气温过高，希腊北部最大城市萨洛尼卡附近一座变电站内的变压器突然发生爆炸，造成包括该市在内的希腊大部分北部地区供电中断。发生长达一个多小时的严重停电事故，造成许多城市交通瘫痪，通讯系统无法正常工作。

瑞典首都斯德哥尔摩于2002年3月11日开始，由于地下隧道的输电电缆被烧毁，连续两天发生大面积停电事件，造成许多工厂停产，严重影响了当地居民的正常生活。

英国南部莱斯特郡5月11日发生大面积停电。2万多户家庭连续几天生活在黑暗中。附近的肯特郡、萨塞克斯郡和萨里郡的3.1万户家庭的断电现象则持续了更长一段时间。

在我国，近20年来各大电网中规模较大的停电事故约有140余起，每次损失数以亿计。近几年事故次数虽有所下降。但其规模和造成的损失却大幅度扩大和上升。随着全国电网的形成，电力系统重大事故也更将危及到我国国家安全。台湾1999年7月29日全岛发生五十年来最大的一起停电事故，南北两条超高压输电线路损坏，进而引发连锁反应，造成台中电厂、通霄电厂、林口电厂、协和电厂、深澳电厂以及核能一、二、三厂全部跳闸，总跳机电量高达1000万千瓦，全台湾停电用户高达900万户。包括机场、医院、科学园等敏感地区，都一度陷入停电状态。直接经济损失在150亿新台币以上。新竹科学园的26座晶片厂生产线因此停顿1至2天，每座晶片厂的损失估计超过5000万元，由于适逢月底出货高峰，总计这次大停电造成新竹科园区的损失约新台币100亿元以上。台湾大停电

辽沈地区2001年2月22日遭遇最严重大面积停电事故，沈阳市区停电面积已经超过70%。辽沈停电事故是从高压输电线路污闪开始的。辽沈为我国重工业区，含盐的空气污染物附着在绝缘瓷瓶上，大雾湿气使瓷瓶绝缘能力降低，电弧沿着瓷瓶表面爬升，出现闪烙放电现象。辽沈停电事故中，几乎所有的高压输电线路都出现污闪，停电事故最厉害的就是工业集中、污染严重的铁西区，该区全部停止了电力供应，损失巨大。辽沈大停电安全第一“不求有功，但求无过”是电力运行单位的宗旨。但要确保电力系统的安全运行，需要非常积极的态度。保证设备安全的基本途径

制造100%可靠的设备建立完善的维修计划虽然设备的质量和可靠性主要取决于设计和制造阶段，但为了保证设备的正常运行，在很大程度上也需要借助于投运后的维护工作，即在运行过程中通过对设备进行必要的巡视检查、监测和试验，建立完善的维修计划，以减少事故的发生，提高运行可靠性。但随着设备运行年限的增长，设备的性能会逐年下降。需要不断的保养和维修。电力系统维修方式的演变过程1.事后修理BM（BreakdownMaintenance）或故障维修；2.定期检修TBM（TimeBasedMaintenance）或预防性维修PM（PreventiveMaintenance）；3.状态维修CBM（ConditionBasedMaintenance）或预知性维修（PredictiveMaintenance）。事后维修体制

早期技术及管理水平都很低，即使再重要的设备也只能坏了再修。以致工作毫无计划性，供电可靠性很低。简单方便，对消耗性产品是有效的。随着电力系统的不断扩大，设备故障所造成的停电损失也越来越大，事后维修无法满足系统对运行稳定性的需求。现行维修体制—计划维修

预防性试验是电力设备运行和维护工作中的一个重要环节，是保证电力系统安全运行的有效手段之一。在我国已有40年的使用经验。预防性试验、大修和小修构成了计划维修制的基本内容。

1.维修周期频繁设备发电机变压器电力电缆GIS小修周期（年）1111大修周期（年）35~10552.预防性试验项目过多电力变压器32项发电机25项互感器11项

GIS达20项计划维修制的种种弊端大修一台30万kVA的发电机需要大约3个月的时间，耗费资金近百万元。大修一台12万kVA的变压器需投入300多个工作人日，资金10万元。大修一台220kV开关需投入100多个工作人日，资金2万元。长时间停电检修，将造成大量的电量损失。300MW机组停运一天，少发电720万度，直接损失150万元。3.经济性差4.增大不安全因素易发生人身和设备安全事故。发生在检修、试验人员身上的伤亡事故占全部供电伤亡事故的77.8%。停送电过程易造成误操作。5.过度维修对110台高压变压器进行的162台次定期吊检大修结果进行统计。共发现缺陷24项，其中一般性缺陷23项，危及安全运行的仅1项。对110kV及以上油开关大修统计表明，95%以上未发现部件损坏。定期检修虽有成效，但过于保守。实践证明，频繁检修非但不能改善设备性能，反而常常会因拆卸、组装等频繁而出现过早损坏及意外故障。

6.维修不足

由于采用周期性定期检查，很难预防由于随机因素引起的偶发事故和发展迅速的故障。设备仍可能在试验间隔期间内由于微小缺陷的迅速发展导致发生故障。

预防性试验是在停电情况下，进行的非破坏性试验，试验电压一般不超过10kV。而大部分变电设备工作电压为110~500kV。很难正确反映高压电气设备在运行中存在的潜伏性缺陷。同时不能顾及绝缘劣化、潜伏性缺陷的发生和发展时间，不能及时准确地发现故障。7.预防性试验条件与实际运行工况不同

设备的现代化对设备的维修体制提出了变革的要求，设备运行的高可靠性和维修方式的经济性已成为电力系统降低运行成本的关键。发展中的维修体制—状态维修状态维修方式的基本思想“治于未病”

采用状态监测和故障诊断技术后，可使预防性维修过渡到预知性维修—

状态维修，从到期维修过渡到该修则修，为变电站无人化提供了技术支持。

状态维修即根据具体设备的实际情况来确定检修周期和检修内容的维修体制。通过对设备运行情况的实时监测，随时查明设备可能“存在着什么样的隐患，什么时候会发生故障”，预先得知将要发生事故的部位和时间，设备管理人员因此可以从容地安排停电计划和组织维修人力，采购必须的备件，以便在短时间内完成高质量的维修工作。实现“无病不修、有病才修、修必修好”的目的。

状态维修的必要性

虽然设备内部缺陷的出现和发展具有很强随机性，但大多都具有一个的较为缓慢的发展过程，在这期间，会产生各种前期征兆，表现为其电气、物理、化学等特性发生渐进的量变。根据这些特征量值的大小及变化趋势，即可对设备的可靠性随时做出判断，从而发现早期潜伏性故障。

状态维修的技术可行性设备状态状态监测故障诊断维修决策状态维修的基础状态监测和故障诊断的作用是1、准确判断运行设备当前处于正常状态还是处于异常状态；2、若有故障，则判断故障的性质、类型和原因；3、根据故障信息和信息处理结果，预测故障的可能发展，对故障的严重程度、发展趋势作出诊断；4、提出控制故障的措施，防止和消除故障；5、提出设备维修的合理方法和相应的反事故措施；6、对设备的设计、制造、装配等提出改进意见，为设备全寿命现代化管理提供科学依据和建议。运行现场的两种检测方法带电检测(On-sitedetection):对在运行电压下的设备，采用专用仪器，由人员参与进行的检测。在线监测(On-linemonitoring):在不影响设备运行的条件下，对设备状况连续或定时进行的监测，通常是自动进行的。

设备状态维修管理系统

四、高电压技术的主要内容解决电力系统中过电压与绝缘这一对矛盾。老化（在高电压与长期工作运行的环境中绝缘性能的下降）电力系统绝缘所面临的危害过电压（受到雷电过电压、操作过电压和谐振过电压的作用）研究的出发点：如何将电力系统绝缘确定在既经济又可靠的水平

确保电力设备安全可靠地运行，包括：如何将电力系统绝缘所受各种过电压限制在最低水平掌握各种绝缘材料（气体、液体、固体）特性掌握各种绝缘结构在各种电压作用下的特性掌握电气设备绝缘老化和缺陷的特性和发展过程及规律高电压技术的研究课题是：1-高压套管；2-分接开关；3-低压套管；4-气体继电器；5-安全

气道；6-储油柜；