高電壓技術(本科教材) 版權信息
- ISBN:9787519857868
- 條形碼:9787519857868 ; 978-7-5198-5786-8
- 裝幀:一般膠版紙
- 冊數:暫無
- 重量:暫無
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高電壓技術(本科教材) 本書特色
本書是在《高電壓技術(第四版)》(沈其工、方瑜、周澤存、王大忠合編)的基礎上編寫的,嘗試將高電壓技術領域的新成就、新進展融入成熟論證體系中,并配套了教學課件和課后習題答案,以便讀者自學自測。
本書傳承了以往教材的優點,特點突出,作者經驗豐富,是一本較為系統、便于自學的教材。
高電壓技術(本科教材) 內容簡介
本書主要內容包括電介質的物理特性及電氣強度,電氣設備的試驗裝置及絕緣試驗,電力系統過電壓及防護,電力系統絕緣配合等。著重敘述高電壓技術的基本理論和概念,以及高電壓工程的常用技術。適度反映現代高電壓技術的新成就、新動向本書著重闡明基本概念的物理性和其實用性,注意培養分析解決工程技術問題的能力。在本書的內容的編排上,嘗試將新成就、新進展,融入成熟的論述體系中,使之反映技術發展的連貫性、系統性。如交流特高壓輸電系統的過電壓及其防護,不獨立敘述,而是作為高壓、超高壓系統過電壓的延伸。
高電壓技術(本科教材) 目錄
前言 綜合資源
**篇 高 電 壓 絕 緣 及 試 驗
第1章 電介質的極化、 電導和損耗…………………………………………………………… 1
§1-1 電介質的極化 ……………………………………………………………………… 1
§1-2 電介質的介電常數 ………………………………………………………………… 3
§1-3 電介質的電導 ……………………………………………………………………… 5
§1-4 電介質中的能量損耗 ……………………………………………………………… 8
習題 ………………………………………………………………………………………… 11
第2章 氣體放電的物理過程 ………………………………………………………………… 12
§2-1 氣體中帶電質點的產生和消失 ………………………………………………… 12
2-1-1 氣體中帶電質點的產生 ………………………………………………………… 12
2-1-2 氣體中帶電質點的消失 ………………………………………………………… 16
§2-2 氣體放電機理 …………………………………………………………………… 17
2-2-1 概述 …………………………………………………………………………… 17
2-2-2 湯森德氣體放電理論 …………………………………………………………… 18
2-2-3 流注放電理論 ………………………………………………………………… 24
§2-3 電暈放電 ………………………………………………………………………… 27
2-3-1 概述 …………………………………………………………………………… 27
2-3-2 電暈放電的物理過程和效應 …………………………………………………… 27
2-3-3 直流輸電線上的電暈 …………………………………………………………… 30
2-3-4 交流輸電線上的電暈 …………………………………………………………… 31
§2-4 不均勻電場氣隙的擊穿 ………………………………………………………… 33
2-4-1 短氣隙的擊穿 ………………………………………………………………… 33
2-4-2 長氣隙的擊穿 ………………………………………………………………… 34
2-4-3 長氣隙中的預放電……………………………………………………………… 38
§2-5 雷電放電 ………………………………………………………………………… 39
2-5-1 概述 …………………………………………………………………………… 39
2-5-2 雷電的先導過程 ……………………………………………………………… 40
2-5-3 雷電的主放電過程……………………………………………………………… 41
2-5-4 雷電的后續分量 ……………………………………………………………… 42
§2-6 氣隙的沿面放電 ………………………………………………………………… 43
2-6-1 概述 …………………………………………………………………………… 43
2-6-2 分界面氣隙場強中法線分量較弱的情況 ………………………………………… 43
2-6-3 分界面氣隙場強中法線分量較強的情況 ………………………………………… 44
習題 ………………………………………………………………………………………… 47
第3章 氣隙的電氣強度 ……………………………………………………………………… 48
§3-1 氣隙的擊穿時間 ………………………………………………………………… 48
§3-2 氣隙的伏秒特性和擊穿電壓的概率分布 ……………………………………… 49
3-2-1 電壓波形 ……………………………………………………………………… 49
3-2-2 伏秒特性 ……………………………………………………………………… 51
3-2-3 氣隙擊穿電壓的概率分布 ……………………………………………………… 53
§3-3 大氣條件對氣隙擊穿電壓的影響 ……………………………………………… 53
§3-4 均勻電場和稍不均勻電場氣隙的擊穿電壓 …………………………………… 56
§3-5 極不均勻電場氣隙的擊穿電壓 ………………………………………………… 56
3-5-1 直流電壓作用下 ……………………………………………………………… 57
3-5-2 工頻電壓作用下 ……………………………………………………………… 57
3-5-3 雷電沖擊電壓作用下 …………………………………………………………… 58
3-5-4 操作沖擊電壓作用下 …………………………………………………………… 58
3-5-5 疊加性電壓作用下……………………………………………………………… 62
§3-6 提高氣隙擊穿電壓的方法 ……………………………………………………… 63
3-6-1 改善電場分布 ………………………………………………………………… 63
3-6-2 采用高度真空 ………………………………………………………………… 66
3-6-3 增高氣壓 ……………………………………………………………………… 67
3-6-4 采用高耐電強度氣體 …………………………………………………………… 69
3-6-5 SF6 氣體的特性及其應用 ……………………………………………………… 70
§3-7 影響氣隙沿面閃絡電壓的因素 ………………………………………………… 75
3-7-1 電場狀況和電壓波形的影響 …………………………………………………… 75
3-7-2 氣體條件的影響 ……………………………………………………………… 76
3-7-3 介質表面狀態的影響 …………………………………………………………… 77
§3-8 提高氣隙沿面閃絡電壓的方法 ………………………………………………… 82
3-8-1 屏障 …………………………………………………………………………… 82
3-8-2 屏蔽 …………………………………………………………………………… 83
3-8-3 加電容極板 …………………………………………………………………… 83
3-8-4 消除窄氣隙 …………………………………………………………………… 84
3-8-5 絕緣表面處理 ………………………………………………………………… 85
3-8-6 改變局部絕緣體的表面電阻率 ………………………………………………… 86
3-8-7 強制固定絕緣沿面各點的電位 ………………………………………………… 87
3-8-8 附加金具 ……………………………………………………………………… 87
3-8-9 阻抗調節 ……………………………………………………………………… 91習題 ………………………………………………………………………………………… 92
第4章 固體、 液體和組合絕緣的電氣強度 ………………………………………………… 93
§4-1 固體電介質擊穿的機理 ………………………………………………………… 93
§4-2 影響固體電介質擊穿電壓的因素 ……………………………………………… 94
§4-3 提高固體電介質擊穿電壓的方法 ……………………………………………… 96
§4-4 固體電介質的老化 ……………………………………………………………… 97
4-4-1 固體介質的環境老化 …………………………………………………………… 97
4-4-2 固體介質的電老化……………………………………………………………… 97
4-4-3 固體介質的熱老化 …………………………………………………………… 101
§4-5 液體電介質擊穿的機理 ………………………………………………………… 105
§4-6 影響液體電介質擊穿電壓的因素 ……………………………………………… 106
4-6-1 液體介質本身品質的影響 …………………………………………………… 106
4-6-2 電壓作用時間的影響 ………………………………………………………… 109
4-6-3 電場情況的影響 ……………………………………………………………… 110
4-6-4 溫度的影響 …………………………………………………………………… 110
4-6-5 壓強的影響 …………………………………………………………………… 111
§4-7 提高液體電介質擊穿電壓的方法 ……………………………………………… 111
4-7-1 提高并保持油的品質 ………………………………………………………… 111
4-7-2 覆蓋 ………………………………………………………………………… 112
4-7-3 絕緣層 ……………………………………………………………………… 112
4-7-4 極間障 ……………………………………………………………………… 113
§4-8 液體電介質中的沿面放電 ……………………………………………………… 114
§4-9 液體電介質的老化 ……………………………………………………………… 115
4-9-1 變壓器油的老化過程 ………………………………………………………… 115
4-9-2 影響變壓器油老化的因素 …………………………………………………… 116
4-9-3 延緩變壓器油老化的方法 …………………………………………………… 117
4-9-4 變壓器油的再生 ……………………………………………………………… 118
§4-10 組合絕緣 ……………………………………………………………………… 119
4-10-1 各組分間的相互滲透 ………………………………………………………… 119
4-10-2 高壓電氣設備絕緣應有的電氣強度…………………………………………… 121
4-10-3 主體絕緣強度的配合 ………………………………………………………… 124
4-10-4 局部強場的處理……………………………………………………………… 125
§4-11 對電介質性能的全面要求 …………………………………………………… 128
4-11-1 電性能 ……………………………………………………………………… 128
4-11-2 熱性能 ……………………………………………………………………… 129
4-11-3 機械性能 …………………………………………………………………… 129
4-11-4 物理、 化學性能……………………………………………………………… 130
習題………………………………………………………………………………………… 130第5章 電氣設備絕緣試驗 (一) …………………………………………………………… 131
§5-1 測定絕緣電阻 …………………………………………………………………… 131
§5-2 測定泄漏電流 …………………………………………………………………… 134
§5-3 測定介質損耗因數 (tanδ) …………………………………………………… 136
5-3-1 測試電路……………………………………………………………………… 136
5-3-2 測試功效……………………………………………………………………… 138
5-3-3 測試時應注意的事項 ………………………………………………………… 138
§5-4 局部放電的測試 ………………………………………………………………… 140
§5-5 絕緣油中溶解氣體的色譜分析 ………………………………………………… 144
習題………………………………………………………………………………………… 147
第6章 電氣設備絕緣試驗 (二) …………………………………………………………… 148
§6-1 工頻高壓試驗 …………………………………………………………………… 148
6-1-1 工頻高壓的獲得 ……………………………………………………………… 148
6-1-2 工頻高壓試驗中可能產生的過電壓 …………………………………………… 150
6-1-3 工頻高壓的測量 ……………………………………………………………… 151
6-1-4 外施工頻高壓試驗 …………………………………………………………… 155
6-1-5 倍頻感應高壓試驗 …………………………………………………………… 155
§6-2 直流高壓試驗 …………………………………………………………………… 162
6-2-1 直流高壓的獲得 ……………………………………………………………… 162
6-2-2 直流高壓的測量 ……………………………………………………………… 167
6-2-3 直流高壓試驗 ………………………………………………………………… 171
§6-3 沖擊高壓試驗 …………………………………………………………………… 172
6-3-1 雷電沖擊高壓的獲得 ………………………………………………………… 172
6-3-2 操作沖擊高壓的獲得 ………………………………………………………… 177
6-3-3 沖擊電壓的測量 ……………………………………………………………… 179
6-3-4 雷電沖擊電壓試驗 …………………………………………………………… 193
6-3-5 操作沖擊電壓試驗 …………………………………………………………… 198
§6-4 聯合電壓和合成電壓試驗 ……………………………………………………… 200
6-4-1 聯合電壓試驗 ………………………………………………………………… 200
6-4-2 合成電壓試驗 ………………………………………………………………… 201
習題………………………………………………………………………………………… 202
第二篇 電力系統過電壓及絕緣配合
第7章 線路和繞組中的波過程……………………………………………………………… 204
§7-1 均勻無損導線中的波過程 ……………………………………………………… 204
7-1-1 波過程的物理概念 …………………………………………………………… 205
7-1-2 波動方程及其解 ……………………………………………………………… 207
§7-2 行波的折射與反射 ……………………………………………………………… 2097-2-1 行波的折、 反射規律 ………………………………………………………… 209
7-2-2 三種特殊端接的折、 反射……………………………………………………… 211
7-2-3 等值集中參數電路 (彼德遜法則) …………………………………………… 212
7-2-4 行波通過串聯電感和并聯電容 ………………………………………………… 213
§7-3 行波的多次折、 反射 …………………………………………………………… 216
§7-4 無損耗平行多導線系統中的波過程 …………………………………………… 218
§7-5 行波在有損導線上傳播的衰減和變形 ………………………………………… 223
7-5-1 導線電阻和導線對地電導的影響 ……………………………………………… 223
7-5-2 大地電阻的影響 ……………………………………………………………… 224
7-5-3 沖擊電暈的影響 ……………………………………………………………… 224
§7-6 單相變壓器繞組中的波過程 …………………………………………………… 226
7-6-1 單相繞組波過程簡化等值電路 ………………………………………………… 226
7-6-2 初始電位分布和入口電容 …………………………………………………… 227
7-6-3 穩態電位分布與振蕩過程 …………………………………………………… 229
7-6-4 改善變壓器繞組電位分布的內部措施 ………………………………………… 231
§7-7 三相變壓器繞組中的波過程 …………………………………………………… 232
7-7-1 三相繞組星形接線、 中性點接地 (YN) ……………………………………… 233
7-7-2 三相繞組星形接線、 中性點不接地 (Y) ……………………………………… 233
7-7-3 三相繞組三角形接線 ………………………………………………………… 233
7-7-4 自耦變壓器繞組 ……………………………………………………………… 234
§7-8 變壓器繞組間的波過程 ………………………………………………………… 234
7-8-1 靜電感應電壓分量 (電容傳遞) ……………………………………………… 234
7-8-2 電磁感應電壓分量 (電磁傳遞) ……………………………………………… 235
§7-9 旋轉電動機繞組中的波過程 …………………………………………………… 237
7-9-1 電動機繞組的等值電路 ……………………………………………………… 237
7-9-2 電動機繞組的波阻、 波速……………………………………………………… 238
7-9-3 電動機繞組中行波的傳播過程 ………………………………………………… 238
習題………………………………………………………………………………………… 239
第8章 雷電參數及防雷裝置………………………………………………………………… 241
§8-1 雷電參數 ………………………………………………………………………… 241
8-1-1 雷云對地放電的等值電路 …………………………………………………… 241
8-1-2 常見雷電參數 ………………………………………………………………… 242
§8-2 避雷針和避雷線 ………………………………………………………………… 245
8-2-1 避雷針 (線) 的工作原理……………………………………………………… 246
8-2-2 避雷針的保護范圍 …………………………………………………………… 246
8-2-3 避雷線的保護范圍 …………………………………………………………… 249
§8-3 保護間隙和避雷器 ……………………………………………………………… 250
8-3-1 保護間隙……………………………………………………………………… 2518-3-2 管式避雷器 …………………………………………………………………… 251
8-3-3 碳化硅閥式避雷器 (普通閥式避雷器) ……………………………………… 252
8-3-4 磁吹閥式避雷器 ……………………………………………………………… 253
8-3-5 有間隙閥式避雷器的基本電氣參數 …………………………………………… 254
§8-4 金屬氧化物避雷器 ……………………………………………………………… 255
8-4-1 金屬氧化物非線性電阻 MOR ………………………………………………… 256
8-4-2 金屬氧化物避雷器的主要電氣參數 …………………………………………… 258
8-4-3 金屬氧化物避雷器 MOA的選擇 ……………………………………………… 259
8-4-4 改善 MOA保護性能的措施 …………………………………………………… 261
8-4-5 有間隙金屬氧化物避雷器GMOA …………………………………………… 263
§8-5 接地裝置 ………………………………………………………………………… 264
8-5-1 接地和接地電阻 ……………………………………………………………… 264
8-5-2 工頻接地電阻 (阻抗) ……………………………………………………… 265
8-5-3 沖擊接地電阻 ………………………………………………………………… 268
8-5-4 降低接地電阻的措施 ………………………………………………………… 270
習題………………………………………………………………………………………… 272
第9章 輸電線路的防雷保護………………………………………………………………… 274
§9-1 架空輸電線路的感應雷過電壓 ………………………………………………… 275
9-1-1 感應雷過電壓的形成 ………………………………………………………… 275
9-1-2 架空輸電線的感應雷過電壓計算 ……………………………………………… 276
9-1-3 感應雷過電壓的特性 ………………………………………………………… 279
§9-2 架空輸電線路的直擊雷過電壓 ………………………………………………… 279
9-2-1 雷擊線路桿塔 ………………………………………………………………… 280
9-2-2 雷擊線路檔距中央 …………………………………………………………… 282
9-2-3 雷繞擊線路導線 ……………………………………………………………… 283
§9-3 架空輸電線路的雷擊跳閘率 …………………………………………………… 283
§9-4 雷擊架空輸電線路的電氣幾何模型 …………………………………………… 287
9-4-1 等擊距電氣幾何模型 ………………………………………………………… 287
9-4-2 不等擊距電氣幾何模型 ……………………………………………………… 289
§9-5 架空輸電線路的防雷措施 ……………………………………………………… 290
§9-6 電纜線路的防雷措施 …………………………………………………………… 292
習題………………………………………………………………………………………… 294
第10章 發電廠、 變電站的防雷保護 ……………………………………………………… 295
§10-1 發電廠、 變電站的直擊雷保護 ……………………………………………… 295
§10-2 變電站的侵入波保護 ………………………………………………………… 297
§10-3 變電站的進線段防雷保護 …………………………………………………… 300
10-3-1 進線段防雷保護的作用 ……………………………………………………… 301
10-3-2 變電站進線段防雷保護接線 ………………………………………………… 30210-3-3 變電站的近區雷擊 …………………………………………………………… 303
10-3-4 變電站的耐雷指標 …………………………………………………………… 304
§10-4 變壓器中性點防雷保護 ……………………………………………………… 305
§10-5 三繞組變壓器、 自耦變壓器的防雷保護 …………………………………… 306
10-5-1 三繞組變壓器的防雷保護 …………………………………………………… 306
10-5-2 自耦變壓器防雷保護 ………………………………………………………… 307
§10-6 配電變壓器的防雷保護 ……………………………………………………… 308
§10-7 全封閉氣體絕緣開關設備變電站的防雷保護 ……………………………… 309
§10-8 旋轉電機的防雷保護 ………………………………………………………… 311
10-8-1 旋轉電機防雷保護的特點 …………………………………………………… 311
10-8-2 直配發電機防雷……………………………………………………………… 311
10-8-3 非直配發電機的防雷 ………………………………………………………… 313
習題………………………………………………………………………………………… 314
第11章 電力系統暫時過電壓 ……………………………………………………………… 315
§11-1 工頻過電壓 …………………………………………………………………… 315
11-1-1 架空長線路電容效應引起的工頻過電壓 ……………………………………… 315
11-1-2 不對稱接地引起的工頻過電壓 ……………………………………………… 323
11-1-3 甩負荷引起的工頻過電壓 …………………………………………………… 325
§11-2 線性諧振過電壓 ……………………………………………………………… 326
11-2-1 并聯補償線路不對稱切合引起的工頻諧振 …………………………………… 328
11-2-2 消弧線圈補償網絡的工頻諧振 ……………………………………………… 331
§11-3 非線性諧振過電壓 …………………………………………………………… 334
11-3-1 斷線引起的諧振過電壓 ……………………………………………………… 338
11-3-2 電磁式電壓互感器鐵芯飽和引起的過電壓 …………………………………… 340
11-3-3 傳遞過電壓 ………………………………………………………………… 344
§11-4 參數諧振過電壓 ……………………………………………………………… 346
習題………………………………………………………………………………………… 348
第12章 電力系統操作過電壓 ……………………………………………………………… 349
§12-1 間歇電弧接地過電壓 ………………………………………………………… 349
§12-2 空載變壓器分閘過電壓 ……………………………………………………… 352
§12-3 空載線路分閘過電壓 ………………………………………………………… 354
§12-4 空載線路合閘過電壓 ………………………………………………………… 357
§12-5 解列過電壓 …………………………………………………………………… 363
§12-6 接地故障及故障清除過電壓 ………………………………………………… 363
§12-7 GIS中的快速暫態過電壓 (VFTO) ……………………………………… 365
習題………………………………………………………………………………………… 369
第13章 電力系統絕緣配合 ………………………………………………………………… 371
§13-1 絕緣配合的概念和原則 ……………………………………………………… 371§13-2 絕緣配合的方法 ……………………………………………………………… 372
§13-3 線路和變電站架空導線絕緣水平的確定 …………………………………… 374
13-3-1 高壓架空輸電線路絕緣子串的選擇…………………………………………… 374
13-3-2 特高壓架空輸電線路絕緣子串的選擇 ………………………………………… 377
13-3-3 架空導線對桿塔 (構架) 的空氣間隙選擇 …………………………………… 378
13-3-4 特高壓架空導線空氣間隙的選擇 …………………………………………… 379
§13-4 電氣設備絕緣水平的確定 …………………………………………………… 381
習題………………………………………………………………………………………… 385
附錄A 測量用球隙的擊穿電壓……………………………………………………………… 386
附錄B 國產交流系統用無間隙金屬氧化物避雷器電氣參數 ……………………………… 391
參考文獻………………………………………………………………………………………… 392
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高電壓技術(本科教材) 作者簡介
方瑜,武漢大學教授,現住武漢市珞咖山,長期從事電力系統及高電壓技術的教學和科研工作。編寫及參與編寫的主要著作有:《電力系統過電壓》1987年獲全國高校電力類專業優秀教材一等獎、《送變電施工現代技術》1991年獲全國電力系統繼續教育優秀教材獎以及《電網過電壓教程》、《配電網過電壓》、《中國電力百科全書(配電與輸電卷)》等。主持和參與的主要科研項目約15項, 在職期間,曾任該校高電壓技術教研室主任、電力工程系黨總支書記、系主任、電力科學研究所所長等職,并應聘為全國高校電力類專業教學指導委員會高電壓技術組副組長、中國電機工程學會湖北省高電壓技術分委會副主任委員、電力工業部絕緣配合標準化技術委員會委員、全國帶電作業標準化技術委員會委員。在園丁的崗位上,耕耘38載,于1998年退休。