高電壓試驗技術

前言

　　試驗技術對自然科學的重要性是眾所周知的。高電壓技術的研究對象是各種形態(tài)的高電壓和各種性能的介質(zhì)，需要各種高電壓的測試設備來研究各種介質(zhì)在各種高電壓下的物理現(xiàn)象。盡管幾十年來高電壓技術已有了很大發(fā)展，但是，關于介質(zhì)擊穿的一些機理，還不是很清楚，許多實際問題需要依靠試驗來解決。由于試驗技術對高電壓技術如此重要，以及它所使用的一些手段的特殊、內(nèi)容的豐富和技術的復雜，它已成為高電壓技術領域中的一個重要方面?！　”緯鴥?nèi)容包括試驗設備和測量技術兩個方面，并介紹了我國高電壓試驗技術最新版的國家標準和國際電工委員會的相關推薦標準。對于某些產(chǎn)品試驗的特殊要求，在工作需要時，可通過學習產(chǎn)品試驗規(guī)程來解決。本書內(nèi)容還涉及電力系統(tǒng)中預防性試驗所用到的重要設備、儀器和試驗方法。至于預防性試驗的具體要求和結(jié)果分析，在高電壓絕緣課中講解?！　”緯诰帉戇^程中，對測試設備的工作原理力求講解清楚，同時也提供許多生產(chǎn)實際知識，如測試設備的設計和選擇方法，學完本書后，應能掌握高電壓試驗技術的基本原理和一般的試驗方法。并掌握組建高電壓實驗室的一些必要知識。書后附有主要高電壓元件或材料的性能數(shù)據(jù)，以便查閱。全書分量既考慮適應教學時數(shù)，避免繁雜，又考慮生產(chǎn)實際需要略予擴充。本書不僅可作專業(yè)教材，亦可供有關技術人員參考閱讀?！　”緯?版曾在清華大學，西安交通大學等高校作為教材使用，并于1986年獲得清華大學教材一等獎。該版書出書至今已20余年，隨著科學技術的快速發(fā)展以及高電壓試驗技術國家標準及有關的IEC標準和行業(yè)標準的更新，有必要對本書內(nèi)容進行較大幅度的修訂。在2003年本書第2版的修訂工作中，我們已注意在內(nèi)容上講清物理概念，精簡數(shù)學推導過程；結(jié)合編著者的科研成果，增補和更新了書本內(nèi)容，例如，在沖擊電壓的測量中新增了微分積分測量系統(tǒng)；在刪減講述高電壓示波器內(nèi)容的同時，新增了數(shù)字存儲示波器的內(nèi)容；在對絕緣的tans測量中新增了在線監(jiān)測和全數(shù)字測量；在絕緣的局部放電測量中，新增了局部放電的定位和其他檢測方法，以及局部放電的現(xiàn)場測試等內(nèi)容。

內(nèi)容概要

高電壓試驗技術又與脈沖功率技術、激光技術、高壓加速器和高能物理等技術密切相關。為此在本書的編寫中，作者盡量做到取材豐富，內(nèi)容翔實。本書前8章講述高電壓試驗設備及相應的測量裝置，內(nèi)容包括交流高壓、直流高壓、雷電沖擊電壓、操作沖擊電壓和沖擊電流的測試。第9，10兩章分別敘述介質(zhì)損耗和介質(zhì)內(nèi)部局部放電的測量。第11章專門討論高電壓實驗室設計中的一些技術問題。本書著重講清試驗設備和測量裝置的工作原理，并提供設計和選擇這些設備與裝置的方法，同時還介紹了最新的國家標準和IEC的有關規(guī)定?！　”緯勺鳛楦唠妷杭敖^緣技術專業(yè)的專業(yè)教材，還可供電力系統(tǒng)和電工制造部門的工程技術人員和研究人員參考。

作者簡介

　　張仁豫，清華大學教授，博士生導師。1949年畢業(yè)于清華大學電機工程系。清華大學建立高電壓專業(yè)和高電壓實驗室主要領導人之一。與北京電表廠協(xié)作研制成500 kV靜電電壓表和0.1級自校式直流電阻分壓器，分別獲得1986、1987年北京市科技進步三等獎。與大連電瓷廠協(xié)作，研制成小尺寸、高強度懸式瓷絕緣子，解決了國內(nèi)超高壓線路之急需。20世紀80年代首先研制成棒型懸式硅橡膠合成絕緣子系列產(chǎn)品，轉(zhuǎn)讓技術后產(chǎn)品在國內(nèi)線路大量應用，成果優(yōu)異，獲1997年國家科技進步二等獎。對沿污染介質(zhì)表面放電過程進行全面研究，在理論上有新發(fā)現(xiàn)，在實踐上有好效果，獲1992年國家教委科研進步甲類一等獎，1993年國家自然科學三等獎，1992年國家科技進步三等獎。1992年獲國務院特殊津貼，1997年獲北京市普通高校教學成果一等獎及國家級教學成果特等獎。1999年獲何梁何利基金科學與技術進步獎。在國內(nèi)外期刊上發(fā)表學術論文50余篇。除主編《高電壓試驗技術》外，還主編了《絕緣污穢放電》教材?！　￡惒凉O，清華大學教授。1955年畢業(yè)于清華大學電機系。曾兩屆擔任清華大學教材委員會委員。1989年訪問荷蘭Eindhoven大學，1994-1995年在美國南加州大學訪問工作。合作的科研項目于1987年獲北京市科技進步三等獎，1991年獲部委級科技進步一等獎。曾五次獲校級科技及教學獎。2000年主編《中國電力百科全書（第二版）　電工基礎卷》。2003年合編教材《高電壓工程》。　　王昌長，清華大學教授。1954年畢業(yè)于清華大學電機系。長期從事高電壓技術，電力設備在線監(jiān)測，可靠性評估的教學和科研工作。主編《電力設備在線監(jiān)測與故障診斷》教材，參編專著《電氣設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術》和《電絕緣診斷技術》等4本。兩次訪問美國南加州大學并參加合作研究。發(fā)表論文50余篇。曾獲部委級科技獎等10余項。

書籍目錄

前言第1章　交流高電壓試驗設備　1.1　概述　1.2　高電壓試驗變壓器的結(jié)構(gòu)型式及主要參數(shù)　1.3　串級高壓試驗變壓器　1.4　高電壓試驗變壓器的調(diào)壓裝置　1.5　試驗變壓器輸出電壓的升高及波形畸變　1.6　交流高壓串聯(lián)諧振試驗設備　1.7　用高壓試驗變壓器產(chǎn)生操作沖擊波的方法　思考題　習題　參考文獻第2章　交流高電壓的測量　2.1　概述　2.2　測量球隙　2.3　靜電電壓表　2.4　高壓交流分壓器及充氣標準電容器　2.5　峰值電壓表　思考題　習題　參考文獻第3章　直流高電壓試驗設備　3.1　概述　3.2　高壓硅堆　3.3　硅堆的電壓分布和均壓措施　3.4　倍壓電路　3.5　直流高壓串級發(fā)生器　3.6　小型化的直流高壓串級發(fā)生器　思考題　習題　參考文獻第4章　直流高電壓的測量　4.1　概述　4.2　電阻分壓器　4.3　橋式電阻分壓器　4.4　測量系統(tǒng)的比對和校準　思考題　習題　參考文獻第5章　沖擊電壓發(fā)生器第6章　沖擊高電壓的測量第7章　沖擊電流發(fā)生器第8章　沖擊電流的測量第9章　高電壓下介質(zhì)損耗和電容的測量第10章　局部放電測量第11章　高電壓實驗室附錄A　附表附錄B　3-5階沖擊放電回路的電壓象函數(shù)表達式附錄C　沖擊電壓發(fā)生器的放電回路計算程序附錄D　沖擊電流發(fā)生器的放電回路計算程序附錄E　沖擊電流發(fā)生器放電回路中包含有非線性電阻的計算程序習題答案

章節(jié)摘錄

　　第1章　交流高電壓試驗設備　　1.1　概述　　交流高電壓試驗設備主要是指高電壓試驗變壓器。本章除介紹高電壓試驗變壓器外，還介紹了高電壓串聯(lián)諧振試驗設備?！　‰娏ο到y(tǒng)中的電氣設備，其絕緣不僅經(jīng)常受到工作電壓的作用，而且還會受到例如大氣過電壓和內(nèi)部過電壓的侵襲。高電壓試驗變壓器的功用在于產(chǎn)生工頻高電壓，使之作用于被試電氣設備的絕緣上，以考驗其在長時的工作電壓及瞬時的內(nèi)過電壓下是否能可靠工作。另外，它也是試驗研究高壓輸電線路的氣體絕緣間隙、電暈損耗、靜電感應、長串絕緣子的閃絡電壓以及帶電作業(yè)等項目的必需的高壓電源設備。近年來，由于超高電壓及特高電壓輸電的發(fā)展，必須研究內(nèi)絕緣或外絕緣在操作沖擊波作用下的擊穿規(guī)律及擊穿數(shù)值。利用高壓試驗變壓器還可以產(chǎn)生“長波前”類型的操作波。因此工頻試驗變壓器除了產(chǎn)生工頻試驗電壓，以及作為直流高壓和沖擊高壓設備的電源變壓器的固有的功用外，還可以用來產(chǎn)生操作波試驗電壓。所以，工頻試驗變壓器是高電壓實驗室內(nèi)不可缺少的主要設備之一。由于它的電壓值需要滿足內(nèi)過電壓的要求，故試驗變壓器的工頻輸出電壓將大大超過電力變壓器的標稱電壓值，常達幾百千伏甚至幾千千伏的數(shù)值。目前我國和世界上多數(shù)工業(yè)發(fā)達國家都具有2250 kV的試驗變壓器。

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