高壓試驗室課程設(shè)計(已修改)
2025-06-20 20:36 本頁面
【正文】 1. 緒論 高電壓技術(shù)的發(fā)展始于上個世紀初，隨著電力工業(yè)的發(fā)展，高壓遠距離輸電 的電壓等級在不斷提高，這對高電壓技術(shù)的發(fā)展有很大的促進作用。 此外直流輸電的發(fā)展，也對高電壓技術(shù)提出了新的課題。盡管高電壓技術(shù)的早期發(fā)展是與電能的傳送密切關(guān)聯(lián)的，但目前高電壓技術(shù)已超越電力電工部門而在很多領(lǐng)域得到應(yīng)用，例如大功率脈沖技術(shù)、靜電技術(shù)、等離子體放電和液體中放電的應(yīng)用等。從某種意義上來說，高電壓技術(shù)著重研究的是高電場強度下的介質(zhì)現(xiàn)象，因此高電壓技術(shù)所研究的內(nèi)容對微電子學(xué)也是很重要的。 研究高電壓技術(shù)的目的是為了實現(xiàn)電力 系統(tǒng)的安全運行。在運行條件下，電 氣設(shè)備和輸電線路的絕緣不但長期處于工作電壓之下，而且會受到短時作用的過 電壓，如由雷電引起的雷電過電壓和由于電力系統(tǒng)中操作或事故引起的過電壓。所以絕緣必須耐受工作電壓的長期作用，并耐受可能出現(xiàn)的過電壓，才能保證設(shè)備的工作可靠性。要做到這一點，必須從兩個方面入手，一方面要保證和提高絕緣的耐受電壓，另一方面要設(shè)法降低和限制過電壓。為了檢驗絕緣是否具有應(yīng)有的耐受電壓水平，必須按試驗標準對絕緣進行試驗。對高電壓技術(shù)而言，氣體等離子體和液體、固體絕緣的特性具有根本意義。試驗在這個領(lǐng)域 內(nèi)的研究工作中具有重要的地位。為了解決高電壓技術(shù)教學(xué)和科研工作中的許多問題，試驗技術(shù)是必不可少的。 高電壓技術(shù)課程設(shè)計是學(xué)習(xí)高電壓技術(shù)理論的重要環(huán)節(jié)，其目的在于通過設(shè)計高壓實驗室，使同學(xué)們掌握高壓實驗室的設(shè)計過程，熟悉高壓試驗設(shè)備，了解高壓實驗室的發(fā)展狀況。設(shè)計內(nèi)容主要是闡述高壓實驗室的設(shè)計的基本原則、要求、步驟和計算方法，并介紹了設(shè)計常用圖表、常用的試驗設(shè)備的及經(jīng)濟資料。同時，還結(jié)合書中各章節(jié)介紹了有關(guān)的設(shè)計技術(shù)規(guī)程、規(guī)定。 本設(shè)計是配合《高電壓絕緣》、《高電壓試驗技術(shù)》、《電力系統(tǒng)過電壓》、《高壓電器》 及《高電壓技術(shù)》等教材編寫的。并且參考了《高壓實驗室設(shè)計參考資料》。本設(shè)計內(nèi)容共分四部分，分別是：實驗設(shè)備選擇；高壓實驗室設(shè)計；地網(wǎng)設(shè)計和屏蔽設(shè)計。 2. 實驗設(shè)備的選擇設(shè)計 確定高壓試驗項目 高壓試驗主要是對絕緣介質(zhì)進行試驗，絕緣介質(zhì)包括氣體、液體、固體或幾 種介質(zhì)組合的絕緣。對絕緣介質(zhì)，一般可看成一個等值的電容性試品。因此，其 試驗項目可歸納為： （ 1）無破壞型的檢查試驗：絕緣電阻的測量，泄漏電流的測量，吸收比試驗，測介質(zhì)損耗因數(shù)（ tanδ），測量絕緣內(nèi)部的局部放電，絕緣油試驗； （ 2）耐壓試驗：工頻耐壓試驗、雷電沖擊耐壓試驗和操作沖擊耐壓試驗。 （ 3）在運行電壓下的在線監(jiān)測：對電氣設(shè)備絕緣的溫度測量（如熱像儀），對絕緣油進行溶解氣體的色譜分析，局部放電量及放電部位的測試和介質(zhì)損耗因數(shù)及泄漏電流的測試等。 （ 4）研究性試驗 一、 額定電壓選擇 220KV產(chǎn)品的雷電沖擊試驗電壓如下表所示 額定雷電沖擊（內(nèi)外絕緣）耐受電壓（峰值）/KV 截斷雷電沖擊耐受電壓（峰值） /KV 變壓器、并聯(lián)電抗器、耦合電容器、電壓互感器 高壓電 力電纜 高壓電氣 母線支柱絕緣子穿墻套管 變壓器類設(shè)備的內(nèi)絕緣 850 850 850 935 950 950 950 1050 950 950 1050 上表所示的都是耐受電壓。擊穿電壓和閃絡(luò)電壓都高于試驗電壓，考慮為研究試驗取裕度系數(shù) ，長期工作時沖擊電壓發(fā)生器會發(fā)生絕緣老化，考慮老化系數(shù) ，假定沖擊電壓發(fā)生器的效率為 85%，故沖擊電壓發(fā)生器的標稱電壓應(yīng)不低于 U1= 二、沖擊電容選擇 如不考慮大電力變壓器試驗和整卷電纜試驗，就數(shù)互感器 的電容較大，約1000PF，沖擊電壓發(fā)生器的對地雜散電容和高壓引線及球隙等的電容估計為500PF，電容分壓器的電容估計為 600PF，則總的負荷電容為C2=1000+500+600=2100 PF,如按沖擊電容為負荷電容的 10倍來估計，約需沖擊電容為 C1=10 C2≈ 21000 PF 三、電容器選擇 從國產(chǎn)脈沖電容器的產(chǎn)品規(guī)格中找到 適。 型號 額定電壓 /KV 試驗電壓 /KV 電容 /μF 外形尺寸 /mm 重量 /Kg 外殼 220 249 φ635X85 361 瓷殼 用此種電容器 6級串聯(lián)，標稱電壓可達 660KV，基本上滿足上述要求，每級由1個電容器并聯(lián)，使沖擊電容 C1=，此值 10 C2， 可使電壓效率不至很低，發(fā)生器的高度約為 6m左右。 四、回路選擇 選用高效率回路和倍壓充電，如下圖所示。 五、沖擊電壓發(fā)生器主要參數(shù) 標稱電壓 U1=110X6=660 KV 沖擊電容 C1= F 標稱能量 Wn= C1 U12/2== KJ 六 、波前電阻和波段電阻的計算 當(dāng)試品電容約為 1000 PF，負荷總電容為 2100 PF，波前時間 Tf= μ s= Rf X C1 C2/( C1+C2)= X Rf X (+) 求出 Rf= ,每級 rf=Rf/6=。 在考慮回路電感影響時，采用下式進行計算，即 Tf= X C1 C
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