本书为“十三五”职业教育规划教材。全书分三个学习情境，其主要内容包括绝缘介质电气性能及击穿过程、电气设备绝缘试验和电力系统过电压防护。本书从基本物理概念及物理过程入手，引入国家标准、行业标准和职业规 范，适当介绍新技术、新方法，突出了以能力培养为核心的教学理念。此外，为了帮助读者理解运用书中内容，附有一定工程案例和思考题，以供读者参考和选做。因有职业教育发电厂及电力系统专业教学资源库建设项目的支持，本书加入了一些视频和动画资源，便于教学使用。
【作者简介】
伍家洁 重庆电力高等专科学校教授 ，也是资源库建设的负责人和高职高专电力类多项专业标准的负责人，从事电力系统高电压技术和电力系统分析的教学工作20年，承担继保专业、电气专业、电力专业和供用电专业的“电力系统分析”和“高电压技术”课程。
【目录】
学习情境1 绝缘介质电气性能及击穿过程 …………………………………………………… 1
子情境1.1 绝缘材料的电气性能 …………………………………… 1
1.1.1 电介质的极化 …………………………………………… 1
1.1.2 电介质的电导 …………………………………………… 6
1.1.3 电介质的损耗 …………………………………………… 8
子情境1.2 气体绝缘材料及其击穿特性 ………………………… 11
1.2.1 六氟化硫气体…………………………………………… 11
1.2.2 气体中带电质点的产生与消失………………………… 13
1.2.3 均匀电场中气体的击穿过程…………………………… 15
1.2.4 不均匀电场中气体的击穿过程………………………… 20
1.2.5 冲击电压下气体的击穿过程…………………………… 24
1.2.6 沿面放电………………………………………………… 28
1.2.7 大气状态对气体击穿电压的影响…………………………………………… 36
子情境1.3 液体绝缘材料及其击穿特性 ……………………………………………… 37
1.3.1 变压器油………………………………………………… 37
1.3.2 液体电介质的击穿……………………………………… 40
子情境1.4 固体绝缘材料及其击穿特性 ………………………… 45
1.4.1 云母……………………………………………………… 45
1.4.2 玻璃……………………………………………………… 47
1.4.3 陶瓷……………………………………………………… 49
1.4.4 合成树脂……………………………………………………………………… 50
1.4.5 固体电介质的击穿…………………………………………………………… 51
1.4.6 电介质的老化………………………………………………………………… 54
【工程小知识1】 油浸变压器绝缘结构 ………………………………………………… 56
思考题 ……………………………………………………………………………………… 59
学习情境2 电气设备绝缘试验 ……………………………………………………………… 61
子情境2.1 绝缘预防性试验 …………………………………………………………… 61
子情境2.2 绝缘电阻、吸收比和极化指数的测量 …………………………………… 62
口袋装着小本本,遇有问题记下来
子情境2.3 直流泄漏电流试验和直流耐压试验 ……………………………………… 67
子情境2.4 介质损失角正切的测量 …………………………………………………… 74
子情境2.5 局部放电试验 ……………………………………………………………… 81
子情境2.6 交流耐压试验 ……………………………………………………………… 86
子情境2.7 冲击耐压试验 ……………………………………………………………… 95
子情境2.8 绝缘油气相色谱分析 ……………………………………………………… 101
【工程小知识2】 变压器高压试验作业指导书 ……………………………………… 110
思考题……………………………………………………………………………………… 116
学习情境3 电力系统过电压防护 …………………………………………………………… 118
子情境3.1 防雷设备认知 ……………………………………………………………… 118
3.1.1 雷电的模型 …………………………………………… 118
3.1.2 避雷针、避雷线的保护范围 ………………………… 122
3.1.3 感应雷防护设备避雷器的认识 ……………………… 126
3.1.4 防雷接地装置的选择 ………………………………… 130
3.1.5 防雷设备的检测试验 ………………………………… 133
【工程小知识3】 无间隙金属氧化物避雷器试验作业指导书 … 137
子情境3.2 发电厂和变电站的防雷保护 ……………………………………………… 141
3.2.1 直击雷保护 …………………………………………… 141
3.2.2 变电站内避雷器的保护作用 ………………………… 143
3.2.3 变电站的进线段保护 ………………………………… 146
3.2.4 变压器的防雷保护 …………………………………… 148
3.2.5 配电变压器的防雷保护 ……………………………… 150
3.2.6 气体绝缘变电站 (GIS)的过电压保护 …………… 151
3.2.7 输电线路的防雷保护 ………………………………… 152
子情境3.3 电力系统过电压与绝缘配合 ……………………………………………… 161
3.3.1 电力系统操作过电压 ………………………………… 162
3.3.2 工频过电压 …………………………………………… 164
3.3.3 谐振过电压 …………………………………………… 165
3.3.4 绝缘配合的概念和原则 ……………………………… 166
【工程小知识4】 35kV变电站绝缘配合及过电压保护 ………… 167
思考题………………………………………………………………… 171
附录1 一球接地时,球隙放电标准电压表 (IEC1960年公布)………………………… 173
附录2 氧化锌避雷器电气特性 ……………………………………………………………… 177
附录3 人工接地极工频接地电阻的计算 …………………………………………………… 178
参考文献………………………………………………………………………………………… 180
【前言】
高电压技术课程是一门专业性、实用性、理论性非常强的课程,具有理论与实践并重的特点。它既是电类专业的一门核心技能课程,也是取得电气试验员职业资格证书的必须对应课程。随着职业教育教学改革的不断深化和电力行业的发展,本书编者认为本课程应以工程应用为主,内容不宜过细过深,应着重于塑造读者的动手能力和解决实际问题的能力。
本书引入国家标准、行业标准和职业规范,力求使读者能掌握常用电介质的电气性能,熟悉电气设备绝缘预防性试验,并能根据试验数据作出绝缘性能的初步判断;同时能了解过电压产生原因,熟悉发电厂、变电站及线路的过电压保护装置的作用,能初步配置发电厂、变电站及线路的过电压保护装置。此外,为了帮助读者理解运用书中内容,本书附有工程案例和思考题,以供读者参考和选做。因有职业教育发电厂及电力系统专业教学资源库建设项目的支持,本书加入了一些视频和动画资源,并于重印时更新添加,且收集了一些思政素材,以便教学选用。
本教材学习情境1由重庆电力高等专科学校苏渊、郭剑峰、杨溢编写,学习情境2由重庆电力高等专科学校杨启军、赵俊霖、赵莹编写,学习情境3由重庆电力高等专科学校伍家洁、徐廷成、刘禹良编写,重庆万州供电局杨溢、重庆电力公司电力科学研究院牟平伟为本书工学结合方面提供了大量的意见和建议,并协作编写部分子情境。全书由伍家洁统稿。
本书承蒙国网技术学院张红教授审稿,并提出了许多宝贵意见和建议,编者在此表示深切的谢意。
限于编者水平,书中难免存在一些疏漏和不足之处,恳请读者批评指正。
编 者
