以試驗研究為基礎(chǔ)的應(yīng)用技術(shù)。主要研究在高電壓作用下各種絕緣介質(zhì)的性能和不同類型的放電現(xiàn)象,高電壓設(shè)備的絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計,高電壓試驗和測量的設(shè)備及方法,電力系統(tǒng)的過電壓、高電壓或大電流產(chǎn)生的強電場、強磁場或電磁波對環(huán)境的影響和防護措施,以及高電壓、大電流的應(yīng)用等。高電壓技術(shù)對電力工業(yè)、電工制造業(yè)以及近代物理的發(fā)展(如X射線裝置、粒子加速器、大功率脈沖發(fā)生器等)都有重大影響。
序 號 課程內(nèi)容 學 時 1 緒 論 1 2 氣體放電的基本物理過程 4 3 氣體介質(zhì)的電氣強度 5 4 液體和固體介質(zhì)的電氣特性 4 5 電氣設(shè)備絕緣預(yù)防性試驗 6 6 絕緣的高電壓試驗 4 7 參觀高電壓試驗基地 1 8 輸電線路和繞組中的波過程 7 9 雷電放電與防雷保護裝置 3 10 電力系統(tǒng)的防雷保護 3 11 內(nèi)部過電壓 3 12 電力系統(tǒng)絕緣配合 2 13 實驗及仿真(8選3) 空氣間隙放電實驗 1 絕緣的熱老化試驗 1 絕緣的電老化試驗 1 電介質(zhì)材料介電性能實驗 1 局部放電試驗 1 接地電阻和土壤電阻率的測量 1 變壓器油中溶解氣體色譜分析 1 介質(zhì)內(nèi)部電磁場仿真 1 接地網(wǎng)接地電阻及電位分布仿真 1 輸電線路電磁場暫態(tài)仿真 1 習題討論及測驗 2 合 計 48
課程的重點、難點及解決辦法
電氣工程及其自動化”大專業(yè)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課之一,是學生掌握 高電壓與絕緣技術(shù)”二級學科基礎(chǔ)知識的主要渠道。高電壓技術(shù)課程主要內(nèi)容涉及物理、化學、材料、電氣等學科,因此其重點和難點在于基本物理概念的理解和如何在工程中應(yīng)用。
課程的重點包括:
湯遜理論和流注理論等氣體放電的基本理論、電場型式及其與擊穿特性的關(guān)系、液體和固體電介質(zhì)的絕緣特性;
絕緣特性的測量方法、電氣設(shè)備的高電壓試驗設(shè)備及原理;
線路和繞組中的波過程、電力系統(tǒng)中的過電壓及其防護、絕緣配合。
其中本課程的難點是:
湯遜、流注氣體放電理論的理解;
電介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗的物理概念及其工程概念、介質(zhì)損耗和局部放電試驗的試驗原理和試驗方法;
線路和繞組中的波過程。
以上課程難點主要是由于各種物理過程抽象,學生難以建立感性認識,數(shù)學推導(dǎo)過程比較復(fù)雜。
基于上述情況,教研組制定了以下解決措施:
1.與現(xiàn)代物理學、高等數(shù)學的知識相融合。重點介紹了電介質(zhì)的物理概念,包括氣體、液體、固體電介質(zhì)在各種電場型式下的絕緣特性,通過數(shù)學建模、推導(dǎo)、證明和物理解釋得到其物理模型,加深學生的理性認識。
2.充分利用現(xiàn)代多媒體教學方式的優(yōu)點。以仿真分析、過程演示、三維繪圖等手段加強學生對基本放電過程、局部放電過程和波繞組傳播過程的感性理解。
3.利用實踐教學的設(shè)計思想深化理解。結(jié)合開放性實驗、"工程實踐"項目和畢業(yè)設(shè)計等實踐工作,使學生在現(xiàn)場感受各種物理現(xiàn)象。
4.加大難點課程的學時,教師給予詳細的講解。做到重點和難點內(nèi)容突出,減輕次要內(nèi)容的難度和學時。
5.與學生實現(xiàn)雙向交流。通過課堂討論,課后作業(yè)、BBS答疑和實驗報告等形式及時發(fā)現(xiàn)學生的理解情況和存在的不足并有針對性的解決。
6.豐富網(wǎng)上學習資源。
實踐教學的設(shè)計思想與效果
1、實踐教學的設(shè)計思想
(1)與理論緊密結(jié)合
高電壓技術(shù)課程各種物理過程抽象,學生難以建立感性認識。實踐教學設(shè)計緊密圍繞該難點進行設(shè)計以激發(fā)學生學習專業(yè)知識的興趣和加深對理論知識的理解。如針對“學生對局部放電的復(fù)雜的物理過程難以理解”的問題,設(shè)立了以下措施:
學生自行設(shè)計局部放電實驗,并用專用實驗儀器對局部放電信號進行直觀感受;
學生自行設(shè)計各種局部放電模型(如針板模型、內(nèi)部放電模型等),并對該模型的局部放電信號進行分析;
通過實習到變電站現(xiàn)場觀察變壓器局部放電在線監(jiān)測信號。
(2)與科研緊密結(jié)合
依托現(xiàn)有國家自然科學基金等20余項國家級省部級項目,利用優(yōu)越的實驗環(huán)境,為學生創(chuàng)造良好科研氛圍,投入到以科研項目為依托的實踐中,使學生不但鞏固了扎實的專業(yè)基礎(chǔ)知識,同時學習了科學研究的基本方法。具體措施如下:本科畢業(yè)設(shè)計題目與實際科研項目緊密結(jié)合。如2005年課程負責人所指導(dǎo)9個本科畢業(yè)設(shè)計的題目分別取自于實驗室正在開展的2個國家自然科學基金項目、2個鐵道部科技開發(fā)計劃項目以及與企業(yè)合作的橫向課題。
“工程實踐”與科研、工程項目緊密結(jié)合。如2005年“工程實踐”的部分同學,分別承擔了國家自然基金項目的“高頻高壓脈沖電源”的部分電路設(shè)計、老化試驗和局部放電統(tǒng)計分析軟件設(shè)計等工作,不但協(xié)助了科研項目的順利完成,而且學習了科學研究的基本方法。