前言綜合資源 第一篇高電壓絕緣及試驗 第1章電介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗……………………………………………………………1 §1-1電介質(zhì)的極化………………………………………………………………………1 §1-2電介質(zhì)的介電常數(shù)…………………………………………………………………3 §1-3電介質(zhì)的電導(dǎo)………………………………………………………………………5 §1-4電介質(zhì)中的能量損耗………………………………………………………………8 習(xí)題…………………………………………………………………………………………11 第2章氣體放電的物理過程…………………………………………………………………12 §2-1氣體中帶電質(zhì)點(diǎn)的產(chǎn)生和消失…………………………………………………12 2-1-1氣體中帶電質(zhì)點(diǎn)的產(chǎn)生…………………………………………………………12 2-1-2氣體中帶電質(zhì)點(diǎn)的消失…………………………………………………………16 §2-2氣體放電機(jī)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(yīng)……………………………………………………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(yù)放電………………………………………………………………38 §2-5雷電放電…………………………………………………………………………39 2-5-1概述……………………………………………………………………………39 2-5-2雷電的先導(dǎo)過程………………………………………………………………40 2-5-3雷電的主放電過程………………………………………………………………41 2-5-4雷電的后續(xù)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(qiáng)中法線分量較弱的情況…………………………………………43 2-6-3分界面氣隙場強(qiáng)中法線分量較強(qiáng)的情況…………………………………………44 習(xí)題…………………………………………………………………………………………47 第3章氣隙的電氣強(qiáng)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(qiáng)度氣體……………………………………………………………69 3-6-5SF6氣體的特性及其應(yīng)用………………………………………………………70 §3-7影響氣隙沿面閃絡(luò)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(zhì)表面狀態(tài)的影響……………………………………………………………77 §3-8提高氣隙沿面閃絡(luò)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(qiáng)制固定絕緣沿面各點(diǎn)的電位…………………………………………………87 3-8-8附加金具………………………………………………………………………87 3-8-9阻抗調(diào)節(jié)………………………………………………………………………91習(xí)題…………………………………………………………………………………………92 第4章固體、液體和組合絕緣的電氣強(qiáng)度…………………………………………………93 §4-1固體電介質(zhì)擊穿的機(jī)理…………………………………………………………93 §4-2影響固體電介質(zhì)擊穿電壓的因素………………………………………………94 §4-3提高固體電介質(zhì)擊穿電壓的方法………………………………………………96 §4-4固體電介質(zhì)的老化………………………………………………………………97 4-4-1固體介質(zhì)的環(huán)境老化……………………………………………………………97 4-4-2固體介質(zhì)的電老化………………………………………………………………97 4-4-3固體介質(zhì)的熱老化……………………………………………………………101 §4-5液體電介質(zhì)擊穿的機(jī)理…………………………………………………………105 §4-6影響液體電介質(zhì)擊穿電壓的因素………………………………………………106 4-6-1液體介質(zhì)本身品質(zhì)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(qiáng)的影響……………………………………………………………………111 §4-7提高液體電介質(zhì)擊穿電壓的方法………………………………………………111 4-7-1提高并保持油的品質(zhì)…………………………………………………………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(zhì)中的沿面放電………………………………………………………114 §4-9液體電介質(zhì)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(shè)備絕緣應(yīng)有的電氣強(qiáng)度……………………………………………121 4-10-3主體絕緣強(qiáng)度的配合…………………………………………………………124 4-10-4局部強(qiáng)場的處理………………………………………………………………125 §4-11對電介質(zhì)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(jī)械性能……………………………………………………………………129 4-11-4物理、化學(xué)性能………………………………………………………………130 習(xí)題…………………………………………………………………………………………130第5章電氣設(shè)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(zhì)損耗因數(shù)(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(yīng)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(xí)題…………………………………………………………………………………………147 第6章電氣設(shè)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(chǎn)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(yīng)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(lián)合電壓和合成電壓試驗………………………………………………………200 6-4-1聯(lián)合電壓試驗…………………………………………………………………200 6-4-2合成電壓試驗…………………………………………………………………201 習(xí)題…………………………………………………………………………………………202 第二篇電力系統(tǒng)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(dǎo)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(guī)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(shù)電路(彼德遜法則)……………………………………………212 7-2-4行波通過串聯(lián)電感和并聯(lián)電容…………………………………………………213 §7-3行波的多次折、反射……………………………………………………………216 §7-4無損耗平行多導(dǎo)線系統(tǒng)中的波過程……………………………………………218 §7-5行波在有損導(dǎo)線上傳播的衰減和變形…………………………………………223 7-5-1導(dǎo)線電阻和導(dǎo)線對地電導(dǎo)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(wěn)態(tài)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(nèi)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(diǎn)接地(YN)………………………………………233 7-7-2三相繞組星形接線、中性點(diǎn)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(yīng)電壓分量(電容傳遞)………………………………………………234 7-8-2電磁感應(yīng)電壓分量(電磁傳遞)………………………………………………235 §7-9旋轉(zhuǎn)電動機(jī)繞組中的波過程……………………………………………………237 7-9-1電動機(jī)繞組的等值電路………………………………………………………237 7-9-2電動機(jī)繞組的波阻、波速………………………………………………………238 7-9-3電動機(jī)繞組中行波的傳播過程…………………………………………………238 習(xí)題…………………………………………………………………………………………239 第8章雷電參數(shù)及防雷裝置…………………………………………………………………241 §8-1雷電參數(shù)…………………………………………………………………………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(shù)…………………………………………………………………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(hù)范圍……………………………………………………………246 8-2-3避雷線的保護(hù)范圍……………………………………………………………249 §8-3保護(hù)間隙和避雷器………………………………………………………………250 8-3-1保護(hù)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(shù)……………………………………………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(shù)……………………………………………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(hù)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(xí)題…………………………………………………………………………………………272 第9章輸電線路的防雷保護(hù)…………………………………………………………………274 §9-1架空輸電線路的感應(yīng)雷過電壓…………………………………………………275 9-1-1感應(yīng)雷過電壓的形成…………………………………………………………275 9-1-2架空輸電線的感應(yīng)雷過電壓計算………………………………………………276 9-1-3感應(yīng)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(dǎo)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(xí)題…………………………………………………………………………………………294 第10章發(fā)電廠、變電站的防雷保護(hù)………………………………………………………295 §10-1發(fā)電廠、變電站的直擊雷保護(hù)………………………………………………295 §10-2變電站的侵入波保護(hù)…………………………………………………………297 §10-3變電站的進(jìn)線段防雷保護(hù)……………………………………………………300 10-3-1進(jìn)線段防雷保護(hù)的作用………………………………………………………301 10-3-2變電站進(jìn)線段防雷保護(hù)接線…………………………………………………30210-3-3變電站的近區(qū)雷擊……………………………………………………………303 10-3-4變電站的耐雷指標(biāo)……………………………………………………………304 §10-4變壓器中性點(diǎn)防雷保護(hù)………………………………………………………305 §10-5三繞組變壓器、自耦變壓器的防雷保護(hù)……………………………………306 10-5-1三繞組變壓器的防雷保護(hù)……………………………………………………306 10-5-2自耦變壓器防雷保護(hù)…………………………………………………………307 §10-6配電變壓器的防雷保護(hù)………………………………………………………308 §10-7全封閉氣體絕緣開關(guān)設(shè)備變電站的防雷保護(hù)………………………………309 §10-8旋轉(zhuǎn)電機(jī)的防雷保護(hù)…………………………………………………………311 10-8-1旋轉(zhuǎn)電機(jī)防雷保護(hù)的特點(diǎn)……………………………………………………311 10-8-2直配發(fā)電機(jī)防雷………………………………………………………………311 10-8-3非直配發(fā)電機(jī)的防雷…………………………………………………………313 習(xí)題…………………………………………………………………………………………314 第11章電力系統(tǒng)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(yīng)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(fù)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(lián)補(bǔ)償線路不對稱切合引起的工頻諧振……………………………………328 11-2-2消弧線圈補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)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(shù)諧振過電壓………………………………………………………………346 習(xí)題…………………………………………………………………………………………348 第12章電力系統(tǒng)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 §12-7GIS中的快速暫態(tài)過電壓(VFTO)………………………………………365 習(xí)題…………………………………………………………………………………………369 第13章電力系統(tǒng)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(dǎo)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(dǎo)線對桿塔(構(gòu)架)的空氣間隙選擇……………………………………378 13-3-4特高壓架空導(dǎo)線空氣間隙的選擇……………………………………………379 §13-4電氣設(shè)備絕緣水平的確定……………………………………………………381 習(xí)題…………………………………………………………………………………………385 附錄A測量用球隙的擊穿電壓………………………………………………………………386 附錄B國產(chǎn)交流系統(tǒng)用無間隙金屬氧化物避雷器電氣參數(shù)………………………………391 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………………392