高電壓工程基礎（第2版）

內容簡介

本書介紹與高電壓有關的電介質--氣體、液體、固體的放電過程、發展機理及絕緣特性，分析影響這欠想棄些特性的因素；交流、直流高電壓和衝擊高電壓的產生方法、原理、基本裝置以及它們的測量手段，相關絕緣的試驗技術；電力系統過電壓產生的物理過程及其防護措施與電力系統絕緣配合的基本概念；同時反映近年來高電壓領域的新技術，第2版除對原來內容進行完善修改外，還增加了“直流系統過電壓”和“電力系統電磁環境”兩章，以適應電力工業發展的需要。本書籍作者具有多年的教學經驗，精選內容，刪繁就簡，既糠船灶充體現加強基礎，又使其具有適用性，併兼顧不同水平讀者的要求。

圖書目錄

前言

第1版前言

第1章緒論1

1.1高壓輸電的必要性1

1.2我國電力工業的發展3

1.3電力工業對高電壓技術

發展的促進作用6

1.4新材料和新技術在高電壓

技術中的套用7

1.5高電壓技術在其他領域的套用9

第2章氣體放電的基本物理過程11

2.1帶電質點的產生與消失11

2.1.1氣體中電子與正離子的產生11

2.1.2電極表面的電子逸出13

2.1.3氣體中負離子的形成14

2.1.4帶電質點的消失15

2.2放電的電子崩階段15

2.2.1非自持放電和自持

放電的不同特點15

2.2.2電子崩的形成16

2.2.3影響碰撞電離係數的因素17

2.3自持放電條件18

2.3.1pd值較小時的情況18

2.3.2pd值較大時的情況19

2.3.3電負性氣體的情況21

2.4不均勻電場中氣體放電的特點21

2.4.1稍不均勻電場和極不均勻

電場的不同特點21

2.4.2極不均勻電場中的電暈放電22

2.4.3不均勻電場中放電的極性效應24

2.5放電電漿26

2.5.1電漿的分類與術語26

2.5.2平衡電漿27

2.5.3非平衡電漿29

習題30

第3章氣體間隙的擊穿強度31

3.1穩態電壓下的擊穿31

3.1.1均勻電場中的擊穿31

3.1.2稍不均勻電場中愉達婆的擊穿32

3.1.3極不均勻電場中的擊穿33

3.2雷電衝擊民乘電壓下的擊穿34

3.2.1衝擊電壓的標準波形34

3.2.2放電時延35

3.2.350%擊穿電壓及衝擊係數35

3.2.4伏秒特性36

3.3操作衝擊電壓下的擊穿38

3.3.1操作衝擊電壓下

擊穿的U形曲線38

3.3.2操作衝擊電壓的推薦波形38

3.3.3長空氣間隙在操作衝擊電壓下

的擊穿強度39

3.4大氣密度和濕度對擊穿的影響39

3.4.1大氣校正因數40

3.4.2海拔的影響41

3.5SF6氣體間隙中的擊穿41

3.5.1均勻和稍不均勻

電場中的擊穿41

3.5.2極不均勻電場中的擊穿43

3.5.3影響擊穿場強的因素44

3.5.4快前沿脈衝電壓下的擊穿46

3.6提高氣體間隙擊穿電壓的措施47

3.6.1改善電場分布的措施47

3.6.2削弱電離過程的措施48

習題50

第4章氣體中沿固體絕緣

表面的放電51

4.1界面電場分布的贈匪局典型情舉精凳府況51

4.2均勻電場中的沿面放電51

4.3極不均勻電場中的沿面放電53

4.3.1具有強垂直分量時

的沿面放電53

4.3.2具有弱垂直分量時

的沿面放電54

4.4受潮表面的沿面放電56

4.4.1表面凝露對沿面放電的影響57

4.4.2表面淋雨對沿面放電的影響57

4.5髒污絕緣表面的沿面放電58

4.5.1污閃的發展過程59

4.5.2影響污閃電壓的因素59

4.5.3污穢等級的劃分60

4.5.4防止污閃的措施61

習題62

〖1〗Ⅵ高電壓工程基礎第2版

第5章液體和固體介質的電氣特性63

5.1電介質的極化、電導與損耗63

5.1.1電介質的極化63

5.1.2電介質的電導65

5.1.3電介質的能量損耗66

5.2液體介質的擊穿67

5.2.1影響液體介質擊穿的因素68

5.2.2減小雜質影響的措施69

5.3固體介質的擊穿70

5.3.1電擊穿70

5.3.2熱擊穿71

5.3.3電化學擊穿72

5.4組合絕緣的特性75

5.4.1油屏障絕緣和油紙

絕緣的特點75

5.4.2多介質系統中的電場75

5.4.3電場調整的方法76

5.5絕緣的老化77

5.5.1電介質的熱老化78

5.5.2介質的電老化78

5.5.3機械力的影響78

5.5.4環境的影響79

習題79

第6章電氣設備絕緣的預防性試驗80

6.1絕緣電阻的測試80

6.1.1多層介質的吸收現象80

6.1.2絕緣電阻和吸收比的紋驗悼測量82

6.2泄漏電流的測量83

6.3介質損耗角正切值的測量85

6.3.1西林電橋的基本原理85

6.3.2外界電磁場對電橋的干擾87

6.3.3影響tanδ測量結果的因素88

6.3.4數位化測量方法88

6.4局部放電的測試89

6.4.1局部放電的檢測迴路89

6.4.2局部放電的測量

阻抗和測量儀器90

6.4.3用超音波探測器

測量局部放電91

6.5電壓分布的測量91

6.6絕緣油的電氣試驗

和氣相色譜分析92

6.7絕緣狀態的線上監測94

6.7.1tanδ的線上監測94

6.7.2局部放電的線上監測95

6.7.3油中氣體含量的線上監測96

習題96

第7章電氣設備絕緣的高電壓試驗98

7.1交流高電壓試驗98

7.1.1工頻高電壓的產生98

7.1.2串聯諧振交流高電壓的產生101

7.1.3交流高電壓試驗102

7.2直流高電壓試驗103

7.2.1直流高電壓的產生103

7.2.2直流高電壓的試驗106

7.3衝擊電壓試驗107

7.3.1衝擊電壓發生器與參數計算107

7.3.2截斷波的產生方法110

7.3.3操作衝擊電壓的獲得111

7.3.4陡波前衝擊電壓的產生111

7.4脈衝功率技術112

7.4.1脈衝功率技術的內涵與特點112

7.4.2脈衝功率裝置的基本構成112

7.4.3脈衝功率技術的套用114

7.5穩態高電壓的測量116

7.5.1氣體放電間隙117

7.5.2靜電電壓表118

7.5.3利用高壓電容器的測量方法119

7.5.4高壓分壓器120

7.6衝擊電壓的測量121

7.6.1球間隙測量衝擊電壓的幅值122

7.6.2衝擊電壓分壓器122

7.6.3納秒脈衝測量技術127

〖1〗Ⅶ7.7光電與數位化測量技術130

7.7.1光電測量技術130

7.7.2數位化測量技術132

習題133

第8章集中參數的過渡過程及線路和

繞組中的波過程134

8.1線性集中參數電路的過渡過程134

8.1.1直流電壓作用在LC串聯迴路上

的過渡過程134

8.1.2交流電壓作用在RLC串聯迴路上

的過渡過程135

8.2波在單根均勻無損導線上的傳播137

8.2.1單根輸電線路的等效電路137

8.2.2波阻抗與波速137

8.2.3波動方程及其解139

8.2.4前行波和反行波140

8.3行波的折射與反射141

8.3.1折射係數和反射係數141

8.3.2彼德遜法則143

8.3.3等效波法則144

8.4行波通過串聯電感與旁過並聯電容145

8.4.1直角波通過串聯電感145

8.4.2直角波旁過並聯電容146

8.5行波的多次折、反射148

8.6行波在無損平行多

導線系統中的傳播151

8.7衝擊電暈對線路上波過程的影響154

8.8變壓器繞組中的波過程155

8.8.1單繞組中的波過程155

8.8.2三相繞組中的振盪過程159

8.8.3繞組間波的傳遞160

8.8.4變壓器的內部保護160

8.9旋轉電機繞組中的波過程161

習題162

第9章雷電及防雷裝置163

9.1雷電放電的發展過程163

9.2雷電參數164

9.3避雷針和避雷線167

9.4避雷器169

9.4.1保護間隙170

9.4.2管式避雷器170

9.4.3閥式避雷器170

9.5防雷接地176

習題179

第10章輸電線路的防雷保護180

10.1輸電線路防雷的原則和措施180

10.2線路感應雷過電壓181

10.2.1無避雷線時的感應

雷過電壓182

10.2.2有避雷線時的感應

雷過電壓183

10.3輸電線路的直擊雷過電壓183

10.3.1無避雷線時的直擊雷過電壓183

10.3.2有避雷線時的直擊雷過電壓185

10.4輸電線路雷擊跳閘率的計算188

習題191

第11章發電廠和變電所的

防雷保護192

11.1發電廠和變電所的直擊雷保護192

11.1.1裝設避雷針（線）的原則192

11.1.2避雷針（線）的設計計算192

11.1.3幾個具體問題193

11.2發電廠和變電所的行波保護194

11.2.1避雷器的保護作用194

11.2.2變電所的進線保護197

11.3變電所防雷的幾個具體問題200

11.3.1三繞組變壓器和自耦變壓器

的防雷保護200

11.3.2變壓器的中性點保護201

11.3.3配電變壓器的防雷保護202

11.4氣體絕緣變電所的防雷保護202

11.4.1GIS變電所雷電過電壓

保護的特點203

11.4.2GIS變電所常用的

雷電保護接線203

11.5旋轉電機的防雷203

11.5.1旋轉電機防雷保護的特點204

11.5.2直配電機的防雷保護204

11.5.3非直配電機的防雷保護206

習題206

〖1〗Ⅷ高電壓工程基礎第2版〖1〗Ⅸ第12章暫時過電壓207

12.1工頻電壓升高207

12.1.1超高壓系統中工頻

電壓升高的重要性208

12.1.2工頻電壓升高的原因208

12.1.3工頻電壓升高的限制措施211

12.2諧振過電壓213

12.2.1諧振的類型213

12.2.2鐵磁諧振過電壓214

習題216

第13章操作過電壓217

13.1中性點不接地系統電弧

接地引起的過電壓217

13.1.1過電壓發展的物理過程217

13.1.2限制過電壓的措施219

13.2合閘空載線路引起的過電壓221

13.2.1產生過電壓的物理過程221

13.2.2影響過電壓的因素222

13.2.3限制過電壓的措施222

13.3切除空載線路引起的過電壓223

13.3.1產生過電壓的物理過程223

13.3.2影響過電壓的因素224

13.3.3限制過電壓的措施225

13.4切除空載變壓器產生的過電壓225

13.4.1產生過電壓的物理過程225

13.4.2影響過電壓的因素226

13.4.3限制過電壓的措施226

13.5GIS中快速暫態過電壓(VFTO)227

13.5.1VFTO產生的機理227

13.5.2VFTO的特性227

13.5.3VFTO的影響因素228

13.5.4VFTO的危害229

13.5.5VFTO的防護230

13.5.6GIS的VFTO計算實例230

習題232

第14章直流系統過電壓233

14.1來自換流站交流側的過電壓233

14.1.1暫時過電壓233

14.1.2操作過電壓233

14.1.3雷擊過電壓234

14.2來自換流站直流側的過電壓234

14.2.1暫時過電壓234

14.2.2操作過電壓234

14.2.3雷電過電壓237

14.3陡波過電壓238

14.4換流站的過電壓防護238

14.4.1換流站直流線路的防護238

14.4.2換流站直流側的防護238

14.4.3換流站交流側設備的防護240

14.4.4交流電網的防護240

習題240

第15章電力系統的電磁環境241

15.1交流輸電線路的電磁環境241

15.1.1交流輸電線路的工頻電磁環境

15.1.2交流輸電線路的高頻電磁環境

15.2變電站的電磁環境245

15.3直流輸電線路的電磁環境247

15.4換流站的電磁環境250

15.5電力系統外部的電磁騷擾源252

15.6電力系統電磁環境的一般性防護

方法253

習題253

第16章電力系統過電壓計算254

16.1概述254

16.2單相電磁暫態過程的元件模型256

16.2.1集中參數電路模型256

16.2.2分布參數電力模型——單相無損

線的Bergeron等效計算電路258

16.2.3線路損耗近似的處理方法262

16.2.4電源支路的模擬262

16.2.5單相暫態等效計算

網路的形成及求解263

16.3多相電磁暫態過程的數學模型266

16.4開關元件與非線性元件模型267

16.5初始值的確定268

習題268

第17章電力系統的絕緣配合269

17.1絕緣配合的基本概念與方法269

17.1.1絕緣配合的原則269

17.1.2絕緣配合的方法270

17.2輸變電設備絕緣水平的確定271

17.3輸電線路絕緣水平的確定276

17.3.1絕緣子片數的確定276

17.3.2輸電線路空氣間隙的確定278

習題279

參考文獻280

高電壓工程基礎（第2版）

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