第1章 氣體放電的基本物理過(guò)程…………………………………………………… 1
1.1 氣體中帶電質(zhì)點(diǎn)的產(chǎn)生和消失…………………………………………… 1
1.1.1 氣體中帶電質(zhì)點(diǎn)的產(chǎn)生…………………………………………… 1
1.1.2 負(fù)離子的形成……………………………………………………… 4
1.1.3 氣體中帶電質(zhì)點(diǎn)的消失…………………………………………… 4
1.2 氣體放電機(jī)理……………………………………………………………… 5
1.2.1 湯遜氣體放電理論………………………………………………… 5
1.2.2 巴申定律…………………………………………………………… 9
1.2.3 湯遜放電理論的適用范圍………………………………………… 11
1.2.4 氣體放電的流注理論……………………………………………… 11
1.3 不均勻電場(chǎng)的放電過(guò)程…………………………………………………… 14
1.3.1 稍不均勻電場(chǎng)和極不均勻電場(chǎng)的放電特征……………………… 14
1.3.2 極不均勻電場(chǎng)中的電暈放電……………………………………… 14
1.3.3 極不均勻電場(chǎng)氣隙的擊穿和極性效應(yīng)…………………………… 16
1.3.4 長(zhǎng)氣隙的擊穿……………………………………………………… 17
第2章 氣體介質(zhì)的電氣強(qiáng)度……………………………………………………… 18
2.1 氣隙的擊穿時(shí)間和伏秒特性……………………………………………… 18
2.1.1 氣隙的擊穿時(shí)間…………………………………………………… 18
2.1.2 氣隙的伏秒特性…………………………………………………… 19
2.2 均勻和極不均勻電場(chǎng)氣隙的擊穿特性…………………………………… 24
2.2.1 均勻電場(chǎng)氣隙的擊穿特性………………………………………… 24
2.2.2 極不均勻電場(chǎng)氣隙的擊穿電壓…………………………………… 25
2.3 大氣條件對(duì)氣隙擊穿電壓的影響………………………………………… 26
2.3.1 對(duì)空氣密度的校正………………………………………………… 26
2.3.2 對(duì)空氣濕度的校正………………………………………………… 27
2.3.3 對(duì)海拔高度的校正………………………………………………… 28
2.4 提高氣隙擊穿電壓的方法………………………………………………… 28
2.4.1 改善電場(chǎng)分布……………………………………………………… 28
2.4.2 采用高度真空……………………………………………………… 30
2.4.3 增高氣壓…………………………………………………………… 31
2.4.4 采用高耐電強(qiáng)度氣體……………………………………………… 31
2.5 氣隙的沿面放電…………………………………………………………… 32
2.5.1 均勻和稍不均勻電場(chǎng)中的沿面放電……………………………… 32
2.5.2 極不均勻電場(chǎng)且具有強(qiáng)垂直分量時(shí)的沿面放電………………… 33
2.5.3 極不均勻電場(chǎng)中垂直分量很弱時(shí)的沿面放電…………………… 34
2.5.4 固體介質(zhì)表面有水膜時(shí)的沿面放電……………………………… 34
2.5.5 絕緣子染污狀態(tài)下的沿面放電…………………………………… 35
2.5.6 提高氣隙沿面放電電壓的方法…………………………………… 38
第3章 液體和固體介質(zhì)的電氣強(qiáng)度……………………………………………… 39
3.1 液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗…………………………………… 39
3.1.1 相對(duì)介電常數(shù)……………………………………………………… 39
3.1.2 電介質(zhì)的極化……………………………………………………… 40
3.1.3 電介質(zhì)的電導(dǎo)……………………………………………………… 43
3.1.4 電介質(zhì)的損耗……………………………………………………… 44
3.2 液體介質(zhì)的擊穿…………………………………………………………… 50
3.2.1 純凈液體介質(zhì)的擊穿理論………………………………………… 50
3.2.2 工程用液體介質(zhì)的擊穿…………………………………………… 51
3.2.3 影響液體介質(zhì)擊穿電壓的因素及其提高方法…………………… 51
3.3 固體介質(zhì)的擊穿…………………………………………………………… 54
3.3.1 固體介質(zhì)的擊穿機(jī)理……………………………………………… 54
3.3.2 影響固體介質(zhì)擊穿電壓的主要因素……………………………… 56
3.4 組合絕緣的電氣強(qiáng)度……………………………………………………… 58
3.4.1 組合絕緣中的電場(chǎng)強(qiáng)度配合……………………………………… 58
3.4.2 “油屏障”式絕緣………………………………………………… 59
3.4.3 油紙絕緣…………………………………………………………… 60
第4章 電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)………………………………………………………… 61
4.1 絕緣電阻及吸收比的測(cè)量………………………………………………… 61
4.2 泄漏電流的測(cè)量…………………………………………………………… 64
4.3 介質(zhì)損失角正切的測(cè)量…………………………………………………… 66
4.3.1 測(cè)量電路…………………………………………………………… 67
4.3.2 測(cè)試功效…………………………………………………………… 69
4.3.3 測(cè)試時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)……………………………………………… 70
4.4 局部放電的測(cè)量…………………………………………………………… 71
4.4.1 局部放電基本概念………………………………………………… 71
4.4.2 局部放電檢測(cè)方法綜述…………………………………………… 74
4.4.3 脈沖電流法的測(cè)量原理…………………………………………… 75
4.5 工頻交流耐壓試驗(yàn)………………………………………………………… 76
4.5.1 工頻高電壓的產(chǎn)生………………………………………………… 76
4.5.2 絕緣的工頻耐壓試驗(yàn)……………………………………………… 79
4.6 直流耐壓試驗(yàn)……………………………………………………………… 81
4.6.1 直流高電壓的產(chǎn)生………………………………………………… 81
4.6.2 直流高壓試驗(yàn)的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍………………………………… 83
4.7 沖擊高壓試驗(yàn)……………………………………………………………… 85
4.7.1 沖擊電壓發(fā)生器的原理…………………………………………… 85
4.7.2 沖擊高電壓的測(cè)量………………………………………………… 91
4.7.3 絕緣的沖擊耐壓試驗(yàn)……………………………………………… 93
第5章 線路和繞組中的波過(guò)程…………………………………………………… 95
5.1 無(wú)損耗單導(dǎo)線中的波過(guò)程………………………………………………… 95
5.1.1 波傳播的物理概念………………………………………………… 95
5.1.2 波動(dòng)方程及其解…………………………………………………… 95
5.1.3 波速及波阻抗……………………………………………………… 97
5.2 行波的折射與反射………………………………………………………… 98
5.2.1 行波的折射、反射規(guī)律…………………………………………… 98
5.2.2 彼德遜法則……………………………………………………… 102
5.3 行波通過(guò)串聯(lián)電感和并聯(lián)電容………………………………………… 103
5.3.1 無(wú)限長(zhǎng)直角波通過(guò)串聯(lián)電感…………………………………… 103
5.3.2 無(wú)限長(zhǎng)直角波通過(guò)并聯(lián)電容…………………………………… 104
5.4 行波的多次折、反射……………………………………………………… 105
5.5 無(wú)損耗平行多導(dǎo)線中的波過(guò)程………………………………………… 107
5.6 沖擊電暈對(duì)線路波過(guò)程的影響………………………………………… 111
5.6.1 對(duì)導(dǎo)線耦合系數(shù)的影響………………………………………… 111
5.6.2 對(duì)波阻抗和波速的影響………………………………………… 111
5.6.3 對(duì)波形的影響…………………………………………………… 112
5.7 變壓器繞組中的波過(guò)程………………………………………………… 112
5.7.1 單相繞組中的波過(guò)程…………………………………………… 113
5.7.2 三相繞組中的波過(guò)程…………………………………………… 116
5.7.3 變壓器繞組之間的波過(guò)程……………………………………… 118
第6章 雷電及防雷裝置…………………………………………………………… 119
6.1 雷電放電和雷電過(guò)電壓………………………………………………… 119
6.1.1 雷云的形成……………………………………………………… 119
6.1.2 雷電放電過(guò)程…………………………………………………… 120
6.1.3 雷電參數(shù)………………………………………………………… 121
6.1.4 雷電過(guò)電壓的形成……………………………………………… 125
6.2 避雷針和避雷線的保護(hù)范圍…………………………………………… 128
6.2.1 概 述…………………………………………………………… 128
6.2.2 避雷針…………………………………………………………… 129
6.2.3 避雷線…………………………………………………………… 132
6.3 避雷器…………………………………………………………………… 133
6.3.1 保護(hù)間隙………………………………………………………… 133
6.3.2 管式避雷器……………………………………………………… 134
6.3.3 普通閥式避雷器………………………………………………… 135
6.3.4 磁吹避雷器……………………………………………………… 138
6.3.5 金屬氧化物避雷器(MOA)……………………………………… 140
6.4 防雷接地裝置…………………………………………………………… 144
6.4.1 接地裝置一般概念……………………………………………… 144
6.4.2 防雷接地及有關(guān)計(jì)算…………………………………………… 147
第7章 電力系統(tǒng)雷電過(guò)電壓及其防護(hù)…………………………………………… 149
7.1 輸電線路的感應(yīng)雷過(guò)電壓……………………………………………… 149
7.1.1 無(wú)避雷線時(shí)的感應(yīng)過(guò)電壓……………………………………… 149
7.1.2 有避雷線時(shí)的感應(yīng)過(guò)電壓……………………………………… 150
7.1.3 雷擊線路桿塔時(shí)線路上的感應(yīng)電壓…………………………… 150
7.2 架空輸電線路的直擊雷過(guò)電壓和耐雷水平…………………………… 151
7.2.1 雷擊塔頂時(shí)的過(guò)電壓和耐雷水平……………………………… 151
7.2.2 雷擊避雷線檔距中央時(shí)的過(guò)電壓……………………………… 154
7.2.3 繞擊時(shí)的過(guò)電壓和耐雷水平…………………………………… 155
7.3 架空輸電線路的雷擊跳閘率及防雷措施……………………………… 156
7.3.1 建弧率…………………………………………………………… 156
7.3.2 有避雷線輸電線路雷擊跳閘率的計(jì)算………………………… 157
7.3.3 輸電線路防雷的具體措施……………………………………… 157
7.4 發(fā)電廠和變電所的直擊雷保護(hù)………………………………………… 159
7.4.1 發(fā)電廠和變電所裝設(shè)避雷針的原則…………………………… 160
7.4.2 避雷針與電氣設(shè)備之間防雷的最小距離的確定……………… 160
7.4.3 裝設(shè)避雷針(線)的有關(guān)規(guī)定…………………………………… 161
7.5 變電所雷電侵入波過(guò)電壓保護(hù)………………………………………… 162
7.6 變電所進(jìn)線段保護(hù)……………………………………………………… 165
7.6.1 未沿全線架設(shè)避雷線的35kV 以上變電所的進(jìn)線段保護(hù)…… 166
7.6.2 35kV 小容量變電所的進(jìn)線段保護(hù)…………………………… 168
7.6.3 土壤高電阻率地區(qū)變電所的進(jìn)線段保護(hù)……………………… 168
7.6.4 全線有避雷線的變電所的進(jìn)線段保護(hù)接線…………………… 169
第8章 內(nèi)部過(guò)電壓………………………………………………………………… 170
8.1 工頻過(guò)電壓……………………………………………………………… 171
8.1.1 空載長(zhǎng)線路的電容效應(yīng)………………………………………… 171
8.1.2 不對(duì)稱短路引起的工頻電壓升高……………………………… 173
8.1.3 甩負(fù)荷引起的工頻電壓升高…………………………………… 174
8.2 諧振過(guò)電壓……………………………………………………………… 175
8.2.1 線性諧振過(guò)電壓………………………………………………… 175
8.2.2 鐵磁諧振過(guò)電壓………………………………………………… 175
8.2.3 參數(shù)諧振過(guò)電壓………………………………………………… 177
8.3 切除空載線路過(guò)電壓…………………………………………………… 178
8.3.1 物理過(guò)程………………………………………………………… 178
8.3.2 影響因素和降壓措施…………………………………………… 180
8.4 合空載線路過(guò)電壓……………………………………………………… 181
8.4.1 發(fā)展過(guò)程………………………………………………………… 181
8.4.2 影響因素和限制措施…………………………………………… 184
8.5 切除空載變壓器過(guò)電壓………………………………………………… 185
8.5.1 發(fā)展過(guò)程………………………………………………………… 185
8.5.2 影響因素與限制措施…………………………………………… 187
8.6 斷續(xù)電弧接地過(guò)電壓…………………………………………………… 188
8.6.1 發(fā)展過(guò)程………………………………………………………… 188
8.6.2 防護(hù)措施………………………………………………………… 191
第9章 電力系統(tǒng)絕緣配合………………………………………………………… 194
9.1 絕緣配合的概念和原則………………………………………………… 194
9.1.1 絕緣配合的概念………………………………………………… 194
9.1.2 絕緣配合的原則………………………………………………… 194
9.2 中性點(diǎn)接地方式對(duì)絕緣水平的影響…………………………………… 196
9.3 絕緣配合慣用法………………………………………………………… 197
9.4 架空輸電線路的絕緣配合……………………………………………… 201
9.4.1 絕緣子串的選擇………………………………………………… 201
9.4.2 空氣間距的選擇………………………………………………… 204
第10章 電力設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)與故障診斷……………………………………… 207
10.1 概 述…………………………………………………………………… 207
10.1.1 電力設(shè)備的絕緣故障及其危害………………………………… 207
10.1.2 在線監(jiān)測(cè)與狀態(tài)維修的必要性及意義………………………… 208
10.1.3 在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展概況及基本技術(shù)要求…………………… 210
10.2 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成和分類…………………………………………… 212
10.2.1 系統(tǒng)的組成……………………………………………………… 212
10.2.2 系統(tǒng)的分類……………………………………………………… 216
10.2.3 專家系統(tǒng)在故障診斷中的應(yīng)用………………………………… 216
10.3 GIS和高壓斷路器的在線監(jiān)測(cè)與故障診斷…………………………… 218
10.3.1 概 述…………………………………………………………… 218
10.3.2 高壓斷路器的監(jiān)測(cè)內(nèi)容………………………………………… 220
10.3.3 GIS絕緣故障的監(jiān)測(cè)與診斷…………………………………… 222
10.3.4 SF6氣體泄漏的檢測(cè)…………………………………………… 223
10.4 變壓器油中溶解氣體的監(jiān)測(cè)與診斷…………………………………… 223
10.4.1 油中氣體的產(chǎn)生………………………………………………… 223
10.4.2 油中溶解氣體的在線監(jiān)測(cè)……………………………………… 225
10.4.3 油中氣體分析與故障診斷……………………………………… 225
10.5 變壓器局部放電的在線監(jiān)測(cè)…………………………………………… 227
10.5.1 局部放電對(duì)絕緣劣化的影響…………………………………… 227
10.5.2 局部放電信號(hào)的監(jiān)測(cè)…………………………………………… 228
10.5.3 局部放電在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)………………………………………… 229
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………… 230