輸配電系統電力開關技術輸配電系統電力開關技術

《輸配電系統電力開關技術》是2019年機械工業出版社出版的圖書，作者是勒內·斯梅茨（René Smeets）。本書強調了開關與電網之間的相互作用，包括各種開合工況下的暫態分析、選相開合等。書中還專門介紹了開關設備可靠性。

基本介紹

• 中文名：輸配電系統電力開關技術
• 作者：勒內·斯梅茨（René Smeets）
• 出版社：機械工業出版社
• ISBN：9787111620860 

內容簡介

《輸配電系統電力開關技術》是5位國際開關電器技術領域知名專家畢生經驗的總結，是開關電器領域的一本力作。與傳統的開關電器著作相比，本書強調了開關與電網之間的相互作用，包括各種開合工況下的暫態分析、選相開合等。書中還專門介紹了開關設備可靠性。相信無論是電力系統領域的工程師，還是電力設備領域的工程師，以及高等院校和科研機構的科研人員和學生，都可以從中受益。

圖書目錄

譯者序

原書前言

第1章 電力系統中的開合操作1

1.1簡介1

1.2本書的結構2

1.3電力系統分析5

1.4開合操作的目的7

1.4.1絕緣隔離與接地7

1.4.2母線轉換7

1.4.3負載投切7

1.4.4分斷故障電流8

1.5開關電弧9

1.6暫態恢復電壓（TRV）12

1.6.1暫態恢復電壓的描述12

1.6.2暫態恢復電壓的負載側和電源側分量14

1.7開關設備17

1.8斷路器的分類19

參考文獻23

第2章 電力系統中的故障24

2.1簡介24

2.2非對稱電流25

2.2.1基本概念25

2.2.2直流時間常數27

2.2.3三相系統中的非對稱電流29

2.3短路電流對系統和元器件的影響31

2.4故障統計數據37

2.4.1短路的發生及特點37

2.4.2短路電流的幅值38

參考文獻40

第3章 故障電流的開斷與關合42

3.1簡介42

3.2故障電流開斷42

3.3出線端故障43

3.3.1簡介43

3.3.2三相電流的開斷44

3.4變壓器限制的故障50

3.4.1用於計算暫態恢復電壓的變壓器建模51

3.4.2外部電容53

3.5電抗器限制的故障53

3.6架空線故障56

3.6.1近區故障56

3.6.2長線故障71

3.7失步開合72

3.7.1簡介72

3.7.2發電機和系統間的開合過程73

3.7.3兩個系統間的開合過程75

3.8故障電流的關合75

3.8.1關合短路電流對斷路器的影響75

3.8.2三相系統關合時的操作電壓暫態77

參考文獻83

第4章 負載開合85

4.1開合正常負載85

4.2開合容性負載86

4.2.1簡介86

4.2.2開合單相容性負載87

4.2.3開合三相容性負載92

4.2.4延遲擊穿現象93

4.2.5開合架空線101

4.2.6關合電容器組104

4.3開合感性負載110

4.3.1電流截流110

4.3.2電流截流的影響111

4.3.3感性負載開合的工況112

參考文獻122

第5章 開合過程暫態計算125

5.1解析法計算125

5.1.1簡介125

5.1.2 LR電路的關合125

5.1.3 RLC電路的開斷129

5.2暫態過程的數值仿真133

5.2.1歷史回顧133

5.2.2電磁暫態分析程式134

5.2.3電磁暫態仿真程式概述137

5.3暫態計算時網路元器件的表示方法138

參考文獻140

第6章 氣體介質中的電流開斷141

6.1簡介141

6.2空氣作為開斷介質143

6.2.1概述143

6.2.2通過拉長電弧開斷故障電流144

6.2.3滅弧柵片147

6.2.4敞開空氣中的電弧149

6.2.5採用壓縮空氣開斷電流150

6.3油作為開斷介質151

6.3.1簡介151

6.3.2多油斷路器中的電流開斷152

6.3.3少油斷路器中的電流開斷154

6.4六氟化硫（SF6）作為開斷介質155

6.4.1簡介155

6.4.2物理特性156

6.4.3 SF6的分解產物159

6.4.4 SF6對環境的影響162

6.4.5 SF6替代167

6.5 SF6-N2混合氣體168

參考文獻169

第7章 氣體斷路器172

7.1油斷路器172

7.2空氣斷路器174

7.3 SF6斷路器176

7.3.1簡介176

7.3.2雙壓式SF6斷路器178

7.3.3壓氣式SF6斷路器179

7.3.4自能式SF6斷路器183

7.3.5雙動原理187

7.3.6倍速原理188

7.3.7旋弧式SF6斷路器189

參考文獻189

第8章 真空中的電流開斷190

8.1簡介190

8.2作為開斷環境的真空191

8.3真空電弧194

8.3.1簡介194

8.3.2陰極鞘層和陽極鞘層195

8.3.3擴散型真空電弧196

8.3.4集聚型真空電弧199

8.3.5磁場控制的真空電弧200

參考文獻205

第9章 真空斷路器206

9.1真空滅弧室的基本特性206

9.2真空開關的觸頭材料209

9.2.1純金屬209

9.2.2合金210

9.3真空開關的可靠性211

9.4電壽命211

9.5機械壽命212

9.6開斷能力213

9.7絕緣耐受能力213

9.8電流傳導214

9.9真空度214

9.10高電壓等級真空開關215

9.10.1簡介215

9.10.2高電壓等級真空斷路器的發展216

9.10.3高電壓等級真空斷路器的實際套用217

9.10.4 X射線輻射218

9.10.5高壓真空斷路器與高壓SF6斷路器的比較218

參考文獻219

第10章特殊開合工況222

10.1發電機電流分斷222

10.1.1簡介222

10.1.2發電機斷路器225

10.2輸電系統中的電流延遲過零227

10.3隔離開關開合228

10.3.1簡介228

10.3.2空載電流開合229

10.3.3母線轉換用開合237

10.4接地239

10.4.1接地開關239

10.4.2高速接地開關239

10.5與串聯電容器組有關的開合241

10.5.1串聯電容器組的保護241

10.5.2旁路開關242

10.6開合操作導致的鐵磁諧振244

10.7並聯電容器組附近的故障電流開斷245

10.8特高壓系統中的開合247

10.8.1絕緣水平248

10.8.2特高壓系統中與開合相關的特性248

10.9高壓交流電纜系統的特性250

10.9.1背景250

10.9.2當前現狀250

10.10直流系統中的開合253

10.10.1簡介253

10.10.2低壓與中壓直流開斷253

10.10.3高壓直流開斷255

10.11分散式發電系統中的開合暫態過程257

10.11.1總體考慮257

10.11.2失步情況258

10.12非機械式裝置的開合259

10.12.1故障電流限制259

10.12.2熔斷器259

10.12.3 Is限流器261

參考文獻262

第11章 操作過電壓及其限制措施267

11.1過電壓267

11.2操作過電壓269

11.3操作過電壓的限制270

11.3.1限制措施270

11.3.2採用合閘電阻限制270

11.3.3採用避雷器限制272

11.3.4採用快速投入並聯電抗器限制276

11.4採用選相開合限制操作過電壓276

11.4.1選相開合的原理276

11.4.2選相分閘277

11.4.3選相合閘278

11.4.4極間錯相位關合技術279

11.4.5選相開合技術的套用279

11.4.6各種操作過電壓限制措施的比較288

11.4.7金屬氧化物避雷器對斷路器瞬態恢復電壓的影響290

11.4.8對斷路器的功能要求292

11.4.9可靠性方面294

11.5實際套用中的操作過電壓數據295

11.5.1架空線295

11.5.2並聯電容器組和並聯電抗器296

參考文獻298

第12章 開關設備可靠性研究300

12.1國際大電網會議（CIGRE）關於開關設備可靠性的研究300

12.1.1可靠性300

12.1.2全球範圍的調查301

12.1.3設備樣本與故障統計302

12.2電壽命與機械壽命307

12.2.1燃弧引起的劣化307

12.2.2電壽命驗證方法308

12.2.3機械壽命310

12.3 CIGRE關於斷路器壽命管理方面的研究310

12.3.1維護311

12.3.2監測與診斷311

12.3.3對於負載頻繁投切斷路器的壽命管理313

12.4變電站和系統可靠性研究313

參考文獻314

第13章標準、規範與試運行316

13.1故障電流開斷試驗標準316

13.1.1 IEC關於瞬態恢復電壓描述的背景和歷史317

13.1.2 IEC對瞬態恢復電壓的描述319

13.1.3 IEC規定的試驗方式320

13.1.4 IEC 規定的瞬態恢復電壓參數的選擇和套用323

13.2容性電流開合試驗的IEC標準326

13.3感性負載開合試驗的IEC標準328

13.3.1並聯電抗器的開合328

13.3.2中壓電動機的開合331

13.4規範和試運行331

13.4.1通用規範331

13.4.2斷路器規範332

13.4.3要求標書提供的信息333

13.4.4應隨標書提供的信息333

13.4.5斷路器的選擇333

13.4.6斷路器的試運行333

參考文獻334

第14章試驗335

14.1簡介335

14.2大容量試驗336

14.2.1簡介336

14.2.2直接試驗339

14.2.3合成試驗342

參考文獻356

附錄縮略語表357

作者簡介

René Smeets有超過30年的從事10kV到1200kV開關設備開合工作的經驗。在過去的19年中他在荷蘭的DNV GL（即前KEMA）大容量試驗室工作。他是IEEE會士。他還擔任“電流零點俱樂部”主席，該俱樂部是一個由電流開斷領域專家組成的非正式組織。他擁有博士學位，從2001年起擔任艾因霍芬大學兼職教授，從2013年起擔任西安交通大學客座教授。他曾任IEEE期刊的客座編輯，在開關和試驗方面發表過大量文章。他曾在世界各地講授開關方面的課程。

Lou van der Sluis從代爾夫特工業大學獲得電氣工程碩士學位。他於1977年加入KEMA大容量試驗室成為一名試驗工程師，參與了數據採集系統的開發、試驗迴路的計算機仿真以及試驗數據的數位化分析。從1992年起他成為代爾夫特工業大學電力系統系的全職教授。他是IEEE高級會員。

Mirsad Kapetanovi?於1993年和1997年在波赫共和國塞拉耶佛大學分別獲得碩士學位和博士學位。1982年他擔任塞拉耶佛的動力投資電力研究所高壓斷路器設計部負責人。1997年起他擔任塞拉耶佛大學電氣工程學院兼職教授。現在他是該校全職教授，併兼任埃內古博斯公司研發經理。他是IEEE會員。

David F.Peelo於1965年以優異成績畢業於都柏林大學電氣工程專業。隨後在瑞典盧德維卡市ASEA公司的高壓實驗室工作。1973年他加入加拿大溫哥華市卑詩水電局，成長為一名開關專家，並於2001年退休。隨後作為一名獨立顧問開始了新的職業生涯，並開始攻讀博士學位。他於2004年獲得博士學位，研究內容為高壓空氣隔離開關的開合現象。

Anton Janssen在電力傳輸與電/氣配送工業領域從事管理工作已有35年，包括在KEMA大容量實驗室的管理崗位。他尤其感興趣的領域包括電力暫態、保護與系統穩定性、資產與壽命管理、最佳化各種能源的組合、電力公司與政府的合作、最佳化網路和變電站拓撲、協調各種不穩定的可持續能源，以及指導博士生等。