本書著重介紹、總結(jié)現(xiàn)代電力學(xué)科新型絕緣材料的發(fā)展和應(yīng)用,主要分為五個(gè)部分:絕緣材料及其在電氣電子工程上的應(yīng)用,固體、液體和氣體絕緣材料的擊穿現(xiàn)象,高電壓和大電流的產(chǎn)生方法和原理以及測量方法等,在電力傳輸系統(tǒng)和絕緣配合中的過電壓現(xiàn)象,高壓測試技術(shù)、設(shè)備測試和高壓實(shí)驗(yàn)室的規(guī)劃。 同時(shí),本書結(jié)合和了大量工程實(shí)際案例進(jìn)行論述,,配有豐富的思考題與習(xí)題,部分題目給出了參考答案。
經(jīng)典譯作
翻 譯 說 明
高電壓工程是電氣工程專業(yè)的二級學(xué)科之一,以研究各種電介質(zhì)的絕緣性能與放電現(xiàn)象為主,是保障電氣設(shè)備和電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)性學(xué)科。高電壓工程雖然是工科中一個(gè)比較古老的學(xué)科,但隨著科技的發(fā)展和時(shí)代的變遷,它又煥發(fā)出了新的生機(jī)。
進(jìn)入21世紀(jì)以來,我國電力工業(yè)高速發(fā)展,相關(guān)技術(shù)從之前的與世界并跑,到現(xiàn)在的在世界上領(lǐng)跑,全國范圍內(nèi)的裝機(jī)容量和發(fā)電量都躍居世界首位,輸電網(wǎng)絡(luò)的電壓等級連續(xù)邁上新的臺階。新時(shí)代新形勢下的電力行業(yè)需要新科學(xué)新技術(shù)進(jìn)行有力支撐。本書總結(jié)了各種傳統(tǒng)和新型絕緣材料的特性和應(yīng)用,歸納了針對遠(yuǎn)距離大容量輸電所需要的輸電技術(shù)、高壓發(fā)生器和測試方法等,其中最具特色的是包括了特高壓實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)、規(guī)劃和建立。這些技術(shù)和知識正是我國大力發(fā)展特高壓輸電背景下所急需的。電氣專業(yè)的學(xué)生和相關(guān)從業(yè)人員可以從本書中學(xué)到現(xiàn)代電力發(fā)展所需的知識,提升自身素質(zhì),緊跟行業(yè)發(fā)展步伐。原版前言
1.概述
現(xiàn)代社會對大規(guī)模發(fā)電和輸電的需求促進(jìn)了特高壓輸電的產(chǎn)生。如美國等發(fā)達(dá)國家,電
力輸送等級已經(jīng)達(dá)到765kV。在印度750kV交流輸電系統(tǒng)已經(jīng)開始運(yùn)行,在未來十年將會被750~1100kV的電網(wǎng)系統(tǒng)連接起來。
2.目標(biāo)讀者
在現(xiàn)代工業(yè)社會,一個(gè)電氣工程師或電氣工程的學(xué)生需要掌握高壓技術(shù)知識,以及足夠的高電壓工程背景。不幸的是,目前,和電氣工程其他領(lǐng)域相比,高壓工程方面的教科書并不多。其中,沒有一本書能完全深入全面地包括高電壓技術(shù)的所有范圍,且條理清晰地展現(xiàn)出來。因此,我們試圖編寫這本書,來歸納高壓工程方面不同的知識點(diǎn),作為學(xué)習(xí)電氣工程、電子工程和應(yīng)用物理的本科最后一年或者研究生一個(gè)續(xù)期的課程教材。
這本書提供了絕緣材料、擊穿現(xiàn)象、過電壓和測試技術(shù)的最新信息,可以供從事電氣設(shè)備設(shè)計(jì)和開發(fā)的工業(yè)電氣工程師以及供用電設(shè)備建設(shè)運(yùn)維的工程師使用,也可供電氣設(shè)計(jì)、設(shè)備測試、輸配電技術(shù)和粒子加速等領(lǐng)域的工程師自學(xué)使用。
3.關(guān)于這本書
這本書分為以下五個(gè)部分:
。1)絕緣材料及其在電氣電子工程上的應(yīng)用。
(2)固體、液體和氣體絕緣材料的擊穿現(xiàn)象。
。3)高壓直流、交流和沖擊電壓和電流的產(chǎn)生和測量。
(4)在電力傳輸系統(tǒng)和絕緣配合中的過電壓現(xiàn)象。
。5)高壓測試技術(shù)、設(shè)備測試和高壓實(shí)驗(yàn)室的規(guī)劃。
書中的大部分內(nèi)容源自標(biāo)準(zhǔn)的教科書和參考書籍,而且被簡化和重新整理來適應(yīng)學(xué)生和工程師的需要。同時(shí)也參考了一些研究出版物,相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則也在書中應(yīng)用,來幫助讀者更方便尋找原始參考資料。
4.主要特點(diǎn)
。1)包括了最新高電壓領(lǐng)域工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
。2)HVDC系統(tǒng)和測試擴(kuò)展到包含最新技術(shù),如EHV系統(tǒng)的浪涌抑制器、HVDC傳輸系統(tǒng)的分壓器和HVDC晶閘管和系統(tǒng)的測試。
。3)高壓實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)規(guī)劃和布局。
(4)提供了習(xí)題,適合應(yīng)試者舉一反三:包括47個(gè)例題,14個(gè)簡答題,140個(gè)復(fù)習(xí)題,34個(gè)提問,199個(gè)多選題。
5.章節(jié)架構(gòu)
本書分為11章。
第1章介紹了高壓工程的基本概念,包括電場強(qiáng)度的數(shù)值計(jì)算方法(FEM、CSM、BEM技術(shù))。
第2章主要介紹氣體的導(dǎo)電和擊穿,包括基本的粒子碰撞過程、SF6和SF6空氣混合氣體的擊穿現(xiàn)象。本章還有一節(jié)專門介紹巴申定律。
第3章是關(guān)于液體介質(zhì)的傳導(dǎo)和擊穿,包括液體絕緣的最新發(fā)展。
第4章和第5章是關(guān)于固體介質(zhì)的擊穿和絕緣材料的應(yīng)用,包括最新的固體絕緣材料及其在電氣設(shè)備中的應(yīng)用。
第6章討論了高電壓和大電流的產(chǎn)生。
第7章是高電壓與大電流的測量,這一章也解釋了電場強(qiáng)度的測量、測量裝置、沖擊測試和測量系統(tǒng)。
第8章是關(guān)于過電壓現(xiàn)象和絕緣配合。這個(gè)版本還加入了過電壓和GIS測試內(nèi)容(第5章和第8章)。
第9章討論材料和設(shè)備的非破壞性試驗(yàn)。
第10章是關(guān)于電氣設(shè)備的高壓試驗(yàn)。
第11章是關(guān)于高壓實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)、規(guī)劃和建立。它也包括高壓試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室的最新發(fā)展,包括UHV實(shí)驗(yàn)室、CPRI和海得拉巴實(shí)驗(yàn)室的簡介。世界范圍內(nèi)的高壓實(shí)驗(yàn)室的詳細(xì)信息也有更新(見表11-6)。本版加入了HVDC晶閘管和設(shè)備的試驗(yàn)。
本版提供了100個(gè)新的問題,以各種形式,包括多選題、復(fù)習(xí)題和習(xí)題,幫助自學(xué)的學(xué)生學(xué)習(xí)和理解。在有必要的部分也進(jìn)行了文字的更新。
6.在線學(xué)習(xí)中心
本書由詳細(xì)的在線學(xué)習(xí)中心補(bǔ)充,網(wǎng)址是http://www.mhhe.com/hve5。
它包括以下內(nèi)容:對于學(xué)生互動測試,有用的深入閱讀網(wǎng)站。
對于老師,部分問題的求解手冊,包括書中圖表的幻燈片。
7.感謝
首先,作者希望向所有校正者表達(dá)感謝。
作者希望對以下單位和人士的支持表達(dá)感謝:UHV實(shí)驗(yàn)室的中央電力研究機(jī)構(gòu),提供了其機(jī)構(gòu)的細(xì)節(jié)信息;瑞士哈弗萊公司,提供了其產(chǎn)品的照片;班加羅爾的高壓試驗(yàn)系統(tǒng)。
作者向印度科學(xué)理工學(xué)院的院長和尼赫魯科技大學(xué)的副校長表達(dá)誠摯的感謝,感謝他們持續(xù)的鼓勵(lì)。
希望學(xué)生、讀者、學(xué)者和工程師能夠持續(xù)支持這本書。
8.反饋
非常歡迎讀者提出對本書的建議,任何建議都會幫助我們在下一版中提升。
M.S.Naidu V.Kamaraju
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肖登明,1982年畢業(yè)于西安交通大學(xué)電氣工程系(學(xué)士),87年畢業(yè)于廣西大學(xué)電氣工程系(碩士)、94年畢業(yè)于西安交通大學(xué)電氣工程系(博士),F(xiàn)為上海交通大學(xué)電氣工程系教授、博士生導(dǎo)師。肖登明教授20年來一直從事電氣工程領(lǐng)域的教學(xué)和科研工作。
目 錄
翻譯說明
原版前言
第1章 概述 1
1.1 電場強(qiáng)度 1
1.2 氣體絕緣與真空絕緣 1
1.3 液體絕緣介質(zhì) 2
1.4 固體和復(fù)合材料 2
1.5 電場強(qiáng)度的評估與控制 3
1.6 電場計(jì)算的數(shù)值方法 6
1.7 浪涌電壓及其分配和控制 12
習(xí)題與思考題 13
參考文獻(xiàn) 14
第2章 氣體中的導(dǎo)電與擊穿 17
2.1 作為絕緣介質(zhì)的氣體 17
2.2 碰撞過程 17
2.3 電離過程 19
2.4 湯遜電流增長方程 21
2.5 二次電離時(shí)電流的增長 21
2.6 湯遜擊穿準(zhǔn)則 22
2.7 通過實(shí)踐確定?和?系數(shù) 22
2.8 電負(fù)性氣體中的擊穿 24
2.9 擊穿的時(shí)間延滯 25
2.10 氣體擊穿的流注理論 26
2.11 巴申定律 28
2.12 不均勻電場中的擊穿與電暈放電 31
2.13 擊穿后的現(xiàn)象及其應(yīng)用 34
2.14 使用氣體和混合氣體作為絕緣材料的參考因素 34
2.15 真空絕緣 36
習(xí)題與思考題 40
參考文獻(xiàn) 43
第3章 液體介質(zhì)中的傳導(dǎo)和擊穿 44
3.1 液體絕緣介質(zhì) 44
3.2 純液體和工業(yè)用油 47
3.3 在純液體中的導(dǎo)通和斷開 48
3.4 液體絕緣介質(zhì)中的傳導(dǎo)和擊穿 49
3.5 絕緣油(液體)的測試:變壓器油 51
3.6 結(jié)論 51
習(xí)題與思考題 52
參考文獻(xiàn) 54
第4章 固體介質(zhì)的擊穿 55
4.1 引言 55
4.2 本征擊穿 55
4.3 電致機(jī)械擊穿 56
4.4 熱擊穿 57
4.5 實(shí)際應(yīng)用中的固體電介質(zhì)擊穿 58
4.6 復(fù)合電介質(zhì)的擊穿 60
4.7 實(shí)際應(yīng)用中的固體電介質(zhì) 62
習(xí)題與思考題 75
參考文獻(xiàn) 77
第5章 絕緣材料的應(yīng)用 78
5.1 簡介 78
5.2 電力變壓器中的絕緣 78
5.3 旋轉(zhuǎn)電機(jī)中的應(yīng)用 79
5.4 斷路器中的應(yīng)用 80
5.5 電纜中的應(yīng)用 81
5.6 電力電容器中的應(yīng)用 82
5.7 高壓套管中的應(yīng)用 84
5.8 小功率電機(jī)中的應(yīng)用 84
習(xí)題與思考題 84
參考文獻(xiàn) 85
第6章 高電壓和大電流發(fā)生器 87
6.1 直流高電壓發(fā)生器 87
6.2 交流高電壓的產(chǎn)生 99
6.3 脈沖電壓的產(chǎn)生 104
6.4 脈沖電流的產(chǎn)生 113
6.5 脈沖發(fā)生器的運(yùn)行和控制 116
習(xí)題與思考題 122
參考文獻(xiàn) 126
第7章 高電壓與大電流的測量 127
7.1 高壓直流電壓的測量 127
7.2 高壓交流和脈沖電壓的測量 133
7.3 大電流的測量直流,交流和脈沖 159
7.4 用于脈沖電壓和電流測量的陰極射線示波器 168
習(xí)題與思考題 174
參考文獻(xiàn) 177
第8章 電力系統(tǒng)中的過電壓與絕緣配合 179
8.1 過電壓的自然起因雷電現(xiàn)象 179
8.2 由開關(guān)操作、系統(tǒng)故障和其他非正常情況引起的過電壓 197
8.3 高壓及超高壓電力系統(tǒng)的絕緣配合原理 205
習(xí)題與思考題 221
參考文獻(xiàn) 225
第9章 電氣設(shè)備與材料的非破壞性實(shí)驗(yàn) 227
9.1 引言 227
9.2 直流電阻率的測量 227
9.3 介電常數(shù)和損耗角正切的測量 230
9.4 局部放電的測量 238
習(xí)題與思考題 246
參考文獻(xiàn) 248
第10章 電氣設(shè)備的高壓測試 250
10.1 絕緣子和套管的測試 250
10.2 隔離開關(guān)和斷路器的測試 253
10.3 電纜的測試 255
10.4 變壓器測試 258
10.5 浪涌抑制裝置的測量 261
10.6 無線電干擾測試 263
10.7 HVDC高壓直流換流閥和設(shè)備測試 264
習(xí)題與思考題 267
參考文獻(xiàn) 269
第11章 高壓實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)規(guī)劃和布局 271
11.1 引言 271
11.2 高壓實(shí)驗(yàn)室測試裝置 271
11.3 高壓實(shí)驗(yàn)室開展的研究 271
11.4 高壓實(shí)驗(yàn)室等級劃分 272
11.5 大型高壓實(shí)驗(yàn)室的規(guī)模和設(shè)備額定值 273
11.6 沖擊實(shí)驗(yàn)室的接地 280
習(xí)題與思考題 282
參考文獻(xiàn) 282
附錄 本書重要公式 284 |