《高电压技术》教学大纲
课程编号：01012213*
课程名称：高电压技术
英文名称：High Voltage Engineering
学 时：40学时
学 分：2.5
课程性质：专业核心课
适用对象：电气工程及其自动化
先修课程：《电路》、《电机学》、 《电磁场》、《电气设备》、《电力系统分析》等
后续课程：《分布式发电技术》、《智能电网》、《电网规划与设计》等
开课单位：电力学院
所属模块：运维与检修能力模块
一、课程性质
《高电压技术》是电气工程及其自动化专业的一门专业核心课程。本课程主要研究高电压、强电场下各种电气物理问题，是从事电力系统的专业人员必须掌握的专业知识，既具有完整的理论体系，又是一门实践性很强的学科。通过本课程的学习，使学生了解和掌握电气设备在高电压作用下绝缘电气性能的基本知识和高电压试验的基本技术；了解和掌握过电压的基本理论和过电压的保护方法；能针对各种不同的过电压采取不同的防护措施，并能根据系统电路及元器件的性质，设计保护的类型，为今后从事高电压工程领域的研究和技术工作打下必要的专业基础。主要支撑毕业要求24、3.2、4.1、7.2达成。
二、课程教学目标
课程目标1（LO1）：能够运用高电压工程中电介质的绝缘性能及其放电机理的基本概念和基本原理，分析电气设备内绝缘和外绝缘问题的影响因素，提出相应的解决措施，论证解决方案的合理性。（支撑毕业要求2.4）
课程目标2（LO2）：能够分析各种过电压产生原理和影响因素，并针对雷击、分合闸操作等原因引起发电厂（所）、输电线路出现过电压从而引发绝缘事故的复杂工程问题，运用解析法或仿真法选择、设计相应的过电压防护单元，合理进行绝缘配置。（支撑毕业要求3.2）
课程目标3（LO3）：能够理解绝缘的劣化及绝缘试验的方法的基本知识，可以针对电力系统中电气设备绝缘出现故障和异常运行状况的具体工程问题，初步具备综合运用绝缘试验手段，设计符合对象特性的实验方案，实现电气设备故障诊断的能力。（支撑毕业要求4.1）
课程目标4（LO4）：结合课程项目，以污闪事故分析、架空线路防雷设计等电力系统复杂绝缘和过电压问题为研究对象，引导学生在工程实践中研究时能够注意社会可持续发展的因素，合理评价工程实践对生态环境保护的影响。（支撑毕业要求7.2）
三、课程教学目标与毕业要求的对应关系
本课程所支撑的毕业要求、以及本课程的课程目标与毕业要求的对应关如下：
序号 | 毕业要求 指标点 | 毕业要求指标点具体内容 | 课程目标与毕业要求的对应关系 |
1 | 毕业要求2.4 【问题分析】 | 能够运用电气工程基本原理，分析电气工程领域复杂工程问题的影响因素，论证解决方案的合理性。 | LO1 |
2 | 毕业要求3.2 【设计/开发解决方案】 | 掌握设计电气工程系统方案的基本流程、基本方法和技术，能够根据具体的工程技术条件和影响因素，对复杂电气工程问题进行需求分析。 | LO2 |
3 | 毕业要求4.1 【研究】 | 能够基于电气工程专业的基本原理对工程问题进行分析，并设计符合对象特性的实验方案。 | LO3 |
4 | 毕业要求7.2 【环境和可持续发展】 | 能够在复杂电气工程问题的工程实践中注意社会可持续发展的因素，合理评价工程实践对生态环境保护的影响。 | LO4 |
四、课程教学内容
内容一：高电压绝缘理论 [14学时]（LO1& LO4）
1．气体、液体及固体电介质在强、弱电场下的电气特性；
2．气体、液体及固体电介质在强、弱电场下的放电理论；
3. 输变电设备外绝缘及其击穿特性；
4．绝缘子污闪事故分析。（关联※LO4）
内容二：高电压实验测试技术 [ 8学时]（LO2& LO4）
1. 电气设备的绝缘劣化机理分析；
2. 电气设备绝缘预防性试验（绝缘电阻、泄漏电流、介质损耗、局部放电、分布电压）的测试仪器（兆欧表、微安表、西林电桥）的工作理与用法、试验方案的设计、注意事项；
3. 电气设备绝缘耐压试验（交流耐压、直流耐压、冲击耐压）所需试验电压（交流高压、直流高压、冲击高压）产生机理和测量原理；
4. 套管受潮绝缘故障诊断分析。（关联※LO4）
内容三：过电压及其防护 [ 18学时]（LO3& LO4）
1. 波过程理论及彼德逊法则的应用；
2. 发电厂及变电所防雷保护设计；
3. 架空线路防雷保护设计；（关联※LO4）
4. 电力系统内部过电压产生的机理、影响因素及其限制措施；
5. 绝缘配合的基本概念、基本方法、处理原则；
6. 架空输电线路绝缘水平设计。
五、教学环节安排
（一）、教学方法
1. 采用多媒体课件、利用网络教学资源和传统教学相结合进行教学。
2. 通过案例教学，激发学生的主动性、积极性以及创造性,发散学生的思维,让学生在进行工程案例分析的过程中,独立思考并应用所学的理论知识解决实际生产中存在的问题。
3. 布置课程项目设计任务，针对电力系统中典型绝缘污闪事故、电气设备绝缘特性试验提出设计课题，以小组合作的形式完成，培养学生设计能力、环保意识团队合作能力以及探索精神。
4. 教学方法与课程目标的对应关系
教学方法 | 周数 | LO1 | LO2 | LO3 | LO4 |
1. 讲授 | 1-10 | √ | √ | √ | √ |
2.专题设计 | 1-10 | | √ | √ | √ |
3.阶段性测验 | 3、4、6、7、8、9 | √ | √ | √ | |
（二）、实施方案
1. 专题设计模块实施方案
本课程2个专题设计模块分别为：“绝缘子污闪相关问题”、“电气设备绝缘预防性试验设计”，贯穿于课程教学过程，通过“学中做，做中学”，帮助学生快速掌握高电压工程典型绝缘事故案例分析、设计符合对象特性的实验方案。专题设计模块不占课内学时，由教师下达任务、学生为主导，根据教学进度，利用课余时间自主完成的一项设计任务，教师在整个设计过程对学生进行随时的指导，并对学生进度进行检查、指导、答疑。在整个课程进行过程中，应根据实际进度，指定时间进行两次报告交流。
项目提交成果：设计报告、PPT和讲解视频各一份。
项目执行手段：分组进行，3-5人一组；一组一题，项目设计交流如有PPT汇报要求每次均有不同成员参与。
项目实施安排：
序号 | 设计任务 | 具体内容 | 进度安排 | 教学目标 |
1 | 绝缘子污闪相关问题 | 以绝缘子为研究对象，可以从绝缘子污闪形成机理、污闪事故分析、防污闪措施等等角度分析论述。要求试论过程中需考虑污闪对环境和社会可持续发展所带来的影响。 | 第4次课后 | LO1 LO4 |
交流展示 | 以小组为单位课堂展示，提交设计报告 | 第6次课 | LO1 LO4 |
2 | 绝缘预防性试验方案设计 | 根据试验目的和研究对象，设计试验方案，同时需要回答一下问题1:试验误差如何消除；问题2:如何进行实验数据分析;问题3:高压试验注意社会可持续发展的因素，合理评价工程实践对生态环境保护的影响。 | 第9次课课后 | LO3 LO4 |
交流展示 | 以小组为单位课堂展示，提交设计报告 | 第11次课 | LO3 LO4 |
2. 阶段性测试实施方案
本课程依据“高电压绝缘理论”、“过电压及其防护”、“高电压试验技术”三大教学模块在其教学环节分别设立阶段性测试，目的在于检测学生本阶段学习情况，量化评估教学效果。具体实施考核标准见下面课程教学评价方法-阶段性测试评价方法。
六、课程教学评价方法
总评成绩构成（100%）=作业（10%）+期末考试（50%）+阶段性测验（30%）+专题设计（10%），课程考核与成绩评定如下：
课程目标 | 支撑毕业要求 | 评价方式及成绩比例% | 成绩 比例% |
作业 | 期末考试 | 专题设计 | 阶段性测验 | |
LO1 | 2.4 | 2 | 22.5 | 3 | 10 | 37.5 |
LO2 | 3.2 | 4 | 17.5 | | 10 | 31.5 |
LO3 | 4.1 | 4 | 10 | 3 | 10 | 27 |
LO4 | 7.2 | | 0 | 4 | 0 | 4 |
合计 | 10 | 50 | 10 | 30 | 100 |
1. 模块化作业总分100分，占总成绩10%，考核标准见如下：
基本要求 | 评价标准 | 权重 （%） |
100分 | 50分 | 0分 |
能够运用高电压工程中电介质的绝缘性能及其放电机理的基本概念和基本原理，分析电气设备内绝缘和外绝缘问题的影响因素，并可以初步提出相应的解决措施。 （对应课程目标1，毕业要求2.4） | ①能按照提交时间完成；②基本概念（原理）对影响绝缘问题的因素描述准确；③可以提出相应的解决措施。 | ①能按照提交时间完成；②概念（原理）描述个别错误；或③提出相应的解决措施不正确或者措施手段单一。 | ①未能按要求提交。 | 2 |
能够运用解析法或仿真法选择、设计满足电气设备、系统和输电线路中过电压防护单元，合理进行绝缘配置。 （对应课程目标2，毕业要求3.2） | ①能按照提交时间完成；②计算（仿真）过程正确、规范；③计算结果正确。 | ①能按照提交时间完成；②计算（仿真）过程有个别错误；或③计算结果不正确。 | ①未能按要求提交。 | 4 |
能够理解绝缘的劣化及绝缘试验的方法的基本知识，可以完成高电压试验电压源设计。 （对应课程目标3，毕业要求4.1） | ①能按照提交时间完成；②设计计算过程正确、规范；③计算结果正确。 | ①能按照提交时间完成；②设计计算过程有个别错误；或③计算结果不正确。 | ①未能按要求提交。 | 4 |
2. 专题设计总分100分，占总成绩10%，考核标准如下：
基本要求 | 评价标准 | 权重 （%） |
100分 | 70分 | 35分 | 0分 |
能够运用高电压工程中绝缘和过电压等相关问题的基本概念和基本原理，分析电气工程绝缘领域复杂工程问题的影响因素，提出相应的解决措施，论证解决方案的合理性。（对应课程目标1，毕业要求2.4） | ①能按照提交时间完成；②概念描述准确；③原理应用正确。④报告撰写规范。 | ①能按照提交时间完成；②概念描述个别错误；或③原理应用不正确。④报告撰写基本规范。 | ①按照提交时间滞后完成；或②、③均有错误，错误率小于50%；④报告撰写不规范。 | ①未能按要求提交。 | 3 |
能够理解绝缘的劣化及绝缘试验的方法的基本知识，可以针对电力系统中电气设备绝缘出现故障和异常运行状况的具体工程问题，初步具备综合运用绝缘试验手段，设计符合对象特性的实验方案，实现电气设备故障诊断的能力。 （对应课程目标3，毕业要求4.1） | ①能按照提交时间完成；②试验方案、接线、原理、注意事项等环节设计准确；③试验结果分析正确。④报告撰写规范。 | ①能按照提交时间完成；②试验设计相关环节个别错误；或③试验结果不正确。④报告撰写基本规范。 | ①按照提交时间滞后完成；或②、③均有错误，错误率小于50%；④报告撰写不规范。 | ①未能按要求提交。 | 3 |
能够在复杂电气工程问题的工程实践中注意社会可持续发展的因素，合理评价工程实践对生态环境保护的影响。 （对应课程目标4，毕业要求7.2） | ①能够充分考虑各种因素的影响；②能够全面客观的进行评价。 | | | ①未考虑各种因素的影响；或②不能客观的进行评价。 | 2 |
3. 阶段性测验总分100分，占总成绩30%，考核标准见如下：
观测点 | 课程目标 | 考核内容 | 题型 |
测试1： 高电压绝缘理论相关问题 (权重10%) | LO1 | （1）气体、液体、固体电介质电气特性、组合绝缘的基础知识；电气设备绝缘理论重点概念的正确理解。 （2）电介质放电理论判断具体的绝缘问题。 （3）不同类型电介质放电的影响因素、提高放电电压的措施。 （4）电气设备内绝缘和外绝缘问题的影响因素、解决措施。 | 填空题 判断题 选择题 概念题 简答题 |
测试2： 过电压及其防护相关问题 (权重10%) | LO2 | （1）雷电过电压及内部过电压基本概念。 （2）过电压产生原因、影响因素及防护措施。 （3）彼德逊法则雷电侵入波计算、避雷针保护范围计算。 | 填空题 简答题 计算题 |
测试3： 高电压实验技术高电压实验技术设计诊断问题 (权重10%) | LO3 | （1）电气设备绝缘预防性试验和耐压试验的试验原理、测量仪表工作原理、测量方法。 （2）电气设备介质损耗测量试验（老化诊断）、电气设备绝缘电阻试验（受潮诊断）。 | 填空题 选择题 计算题 |
4. 期末考试总分100分，占总成绩50%，考核标准见如下：
课程目标 | 考核内容 | 题型 | 权重占比 |
LO1 | （1）输变电设备内绝缘电介质电气特性和放电理论重点概念的正确理解与应用； （2）输变电设备内绝缘电介质在强、弱电场下的电气特性、影响因素，提高放电电压的措施。 （3）输变电设备外绝缘及其击穿特性影响因素、事故分析、解决措施。 | 判断题 选择题 论述题 | 22.5% |
LO2 | （1）输变电设备绕组中波过程分析； （2）输变电线路雷电事故分析及其防护。 （3）发电厂、变电所雷害防护。 （4）电力系统内部过电压产生原因、影响因素、限制措施。 （5）绝缘配合基本概念、方法、应用。 | 论述题 计算题 | 10% |
LO3 | （1）高电压的产生方法、高电压测量装置工作原理、选型、误差要求。 （2）高压电气设备绝缘特性试验设计及其绝缘缺陷诊断。 | 论述题设计题 | 17.5% |
七、教材及参考书目
教材:
[1] 赵智大主编，《高电压技术》，第三版，中国电力出版社，2013
参考书目:
[1] 林福昌主编，《高电压工程》，第三版，中国电力出版社，2016
[2] 张一尘主编，《高电压技术》，第二版，中国电力出版社，2007
[3] 周泽存主编，《高电压技术》，第三版，中国电力出版社，2007
