SF6高压电器设计 第2版PDF电子书下载

第1章 SF6的基本特性 1

1.1 SF6的物理性能 1

1.2 SF6的气体状态参数 2

1.3 SF6的化学性能 3

1.3.1 SF6具有良好的热稳定性 3

1.3.2 SF6电弧分解过程 4

1.3.3 SF6与开关灭弧室材料的化学反应 4

1.3.4 水和氧等杂质产生酸性有害物质 4

1.3.5 SF6电弧分解物中有剧毒的S2F10吗？ 5

1.4 SF6的绝缘特性 5

1.4.1 SF6气体间隙的绝缘特性 5

1.4.2 SF6中绝缘子的沿面放电特性 1

1.5 SF6气体的熄弧特性 14

1.5.1 SF6气体特性创造了良好的熄弧条件 14

1.5.2 SF6中的气流特性 16

第2章 SF6电器的气体管理 19

2.1 SF6气体的杂质管理 19

2.1.1 SF6气体的毒性 19

2.1.2 生物试验方法 19

2.1.3 电弧分解气体的毒性及处理 20

2.2 SF6气体的湿度管理 22

2.2.1 水分进入开关的途径 22

2.2.2 水分对开关性能的影响 22

2.2.3 温度对SF6湿度测量值的影响 24

2.2.4 用相对湿度标定湿度限值科学准确 27

2.2.5 SF6湿度限值 28

2.2.6 SF6湿度测量方法 29

2.2.7 SF6湿度控制方法 30

2.2.8 运行开关的水分处理 30

2.3 SF6气体的密封管理 30

2.3.1 SF6开关设备的密封结构 30

2.3.2 密封环节的清擦与装配 31

2.3.3 检漏方法 31

2.3.4 SF6密度的监控 33

第3章 GCB/GIS总体设计 36

3.1 设计思想的更新 36

3.2 GCB/GIS总体设计的核心 36

3.3 GCB/GIS总体结构设计要求 37

3.3.1 GCB灭弧室及操动机构的选择 37

3.3.2 罐式与瓷柱式GCB的合理分工 38

3.3.3 高低档参数有机搭配 38

3.3.4 结构整体化设计 38

3.3.5 环境因素的影响 38

3.4 GCB/GIS可靠性的验证试验 39

3.4.1 电寿命试验 39

3.4.2 机械强度试验 39

3.4.3 高低温环境下的操作试验 39

3.4.4 耐风沙、暴雨、冰雪及污秽试验 40

第4章 T·GCB/GIS出线套管设计 41

4.1 40.5～145kV出线套管内绝缘设计 41

4.1.1 中心导体设计 41

4.1.2 允许雷电冲击场强值E1的选择 42

4.2 252～363kV出线套管内绝缘设计 43

4.3 550～1100kV出线套管内绝缘设计 44

4.3.1 中间电位内屏蔽的作用 44

4.3.2 中间电位内屏蔽的设计 45

4.3.3 中间电位及接地屏蔽设计尺寸的验算 45

4.3.4 中间屏蔽支持绝缘子设计 46

4.4 套管外绝缘设计 46

4.4.1 瓷件基本尺寸及耐受电压的计算 46

4.4.2 高海拔、防污秽型瓷套设计 48

4.4.3 瓷套外屏蔽设计 49

4.5 瓷套机械强度设计 50

4.5.1 瓷套法兰胶装比 51

4.5.2 瓷质与工艺 51

4.5.3 瓷套内水压与弯曲强度设计 51

4.6 550kV SF6电流互感器支持套管中间电位屏蔽设计实例 53

第5章 硅橡胶复合绝缘子的特点和设计 55

5.1 复合绝缘子的特点和应用 55

5.2 伞裙材料的选用 56

5.3 绝缘子芯体（筒、棒）材料的选择 57

5.4 复合绝缘子设计的四点要求 58

5.4.1 机械强度设计要求 59

5.4.2 刚度设计要求 60

5.4.3 电气性能设计要求 60

5.4.4 胶装及密封设计要求 61

5.5 复合绝缘子长期运行的可靠性 62

5.5.1 绝缘子表面亲（疏）水性与污闪 62

5.5.2 硅橡胶疏水性的迁移与运行可靠性 62

5.5.3 HTV硅橡胶的高能硅氧键与运行可靠性 62

5.5.4 抗电蚀能力与运行可靠性 63

5.5.5 硅橡胶护套及伞裙组装工艺设计与运行可靠性 63

5.5.6 水分入侵芯体对复合绝缘子机械强度的影响 63

第6章 SF6电器用环氧树脂浇注及真空浸渍管绝缘件设计 65

6.1 设计基准 65

6.2 典型的绝缘筒、棒设计 66

6.2.1 沿面放电距离的确定 66

6.2.2 绝缘筒（棒）直径D（d）的设计 67

6.2.3 屏蔽罩设计 67

6.3 绝缘筒（棒）机械强度设计 67

6.3.1 许用应力 67

6.3.2 抗拉强度设计 68

6.3.3 抗弯、抗扭强度设计 68

6.3.4 抗剪与抗压强度设计 69

6.3.5 嵌件的处理 69

6.4 盆式绝缘子设计 69

6.4.1 盆式绝缘子各部位允许场强 70

6.4.2 消除楔形气隙的不良影响 70

6.4.3 利用屏蔽坑减小三交区场强 70

6.5 真空浸渍环氧玻璃布管绝缘件设计 71

第7章 合闸电阻及并联电容器设计 72

7.1 合闸电阻额定参数的选择 72

7.1.1 电阻值R 72

7.1.2 电阻投入时间t 72

7.1.3 电压负荷 73

7.1.4 电阻两次投入的时差△t 73

7.2 电阻片的特性参数 73

7.3 合闸电阻设计计算 74

7.3.1 设计步骤 74

7.3.2 计算实例（一） 74

7.3.3 计算实例（二） 76

7.4 合闸电阻的触头及传动装置设计 77

7.4.1 合闸电阻投切动作原理 77

7.4.2 电阻片安装方式设计 78

7.4.3 电阻触头及分合闸速度设计 79

7.5 并联电容器设计 81

7.5.1 并联电容器容量设计（800kV双断口串联T. GCB计算例） 81

7.5.2 电容元件及电容器参数选择 82

7.5.3 电容器组的结构设计 83

第8章 GCB/GIS的电接触设计 84

8.1 接触电阻 84

8.2 梅花触头设计 85

8.2.1 动触头设计 85

8.2.2 触头弹簧圈向心力计算 85

8.2.3 触片设计 86

8.2.4 触指电动稳定性设计 86

8.2.5 触指热稳定性设计 87

8.3 自力型触头设计 88

8.3.1 导电截面及触指数设计 88

8.3.2 接触压力计算 88

8.3.3 触头材料及许用变形应力 88

8.3.4 镟压成形插入式触头（自力型触头的进化） 89

8.4 表带触头的设计与制造工艺 89

8.4.1 表带触头的特点 89

8.4.2 表带触头设计 89

8.4.3 表带触头的材料、制作工艺及表面处理 90

8.4.4 电动稳定性与热稳定性核算 90

8.5 螺旋弹簧滑动触头设计 91

8.5.1 螺旋弹簧触头的特点 91

8.5.2 A型螺旋弹簧触头设计要点 91

8.5.3 B型螺旋弹簧触头设计 92

第9章 GCB灭弧室数学计算模型的设计与估算 98

9.1 平均分闸速度vf的设计 98

9.2 触头开距lk及全行程lo设计 100

9.3 喷嘴设计 100

9.3.1 上游区设计 100

9.3.2 喉颈部设计 102

9.3.3 下游区设计 104

9.3.4 喷嘴材料 106

9.4 气缸直径的初步设计 107

9.4.1 气缸直径Dc与机构操作力F 107

9.4.2 气缸直径Dc的经验设计值 107

9.5 分闸特性及其与喷嘴的配合 108

9.5.1 分闸初期应有较大的加速度 108

9.5.2 分闸速度对自能式灭弧室开断性能的影响 109

9.5.3 分闸后期应有平缓的缓冲特性 109

9.5.4 分闸特性与喷嘴的配合 110

9.6 缓和断口电场的屏蔽设计 110

9.7 机构操作功估算 111

9.7.1 确定分闸弹簧功 111

9.7.2 合闸弹簧设计 112

9.7.3 调整分、合闸速度特性的方法 113

9.8 近似量化类比分析法在灭弧室设计中的应用 114

9.8.1 252kV、40kA灭弧室开断试验结果分析与改进 114

9.8.2 252kV、50kA单气室自能式灭弧室的增容设计 117

9.8.3 800kV灭弧室设计要领 118

第10章 密封结构设计 120

10.1 密封机理 120

10.2 影响SF6电器泄漏量的因素 120

10.3 O形密封圈和密封槽的设计 123

10.4 SF6动密封设计 124

10.4.1 转动密封设计 124

10.4.2 直动密封设计 125

10.4.3 X形动密封圈设计 125

第11章 GIS中的DS和ES设计 127

11.1 DS及ES断口开距设计 127

11.2 DS断口触头屏蔽设计 127

11.3 DS分合闸速度设计 128

11.4 快速接地开关合闸速度设计 128

11.5 1100kV GIS-DS、ES设计的特殊问题 129

第12章 SF6电器壳体设计 131

12.1 壳体电气性能要求 131

12.2 壳体材质及加工工艺选择 131

12.3 SF6电器壳体设计 132

12.4 壳体强度设计与计算 132

12.4.1 壳体强度设计 132

12.4.2 壳体壁厚设计 133

12.4.3 圆筒端盖（法兰）厚度设计 133

12.4.4 圆筒端部封头强度设计 133

12.5 壳体加工质量监控设计 134

12.5.1 壳体强度监控 134

12.5.2 焊缝气密性监控 134

12.5.3 铸件壳体气密性监控 134

第13章 吸附剂及爆破片设计 135

13.1 吸附剂设计 135

13.1.1 F—3吸附剂性能简介 135

13.1.2 F—03吸附剂活化处理 135

13.1.3 吸附剂用量设计 136

13.2 爆破片设计 137

13.2.1 爆破片的选型与安装 137

13.2.2 爆破压力设计 137

13.2.3 压力泄放口径设计 137

第14章 环温对SF6电器设计的影响 138

14.1 日照对SF6电器及户外隔离开关温升的影响 138

14.1.1 考虑方法 138

14.1.2 日照温升试验 138

14.1.3 试验值分析 138

14.1.4 结论 139

14.2 高寒地区产品的设计与应用 140

14.2.1 降低额定参数使用 140

14.2.2 开关充SF6+N2混合气体 141

14.2.3 经济实用的低温产品设计方案——加热保温套设计 144

第15章 SF6电流互感器绕组设计 146

15.1 CT误差及准确级 146

15.1.1 CT误差的产生 146

15.1.2 CT准确级 148

15.2 影响CT电流误差的因素 149

15.2.1 一次电流的影响 149

15.2.2 二次绕组匝数N2的影响 149

15.2.3 平均磁路长度lcP的影响 149

15.2.4 铁心截面积S的影响 149

15.2.5 铁心材料的影响 149

15-2.6 二次负荷的影响 150

15.2.7 绕组阻抗ZCT的影响 150

15.3 测量级和保护级绕组设计及误差计算步骤 150

15.3.1 绕组及铁心内径设计 150

15.3.2 铁心设计 150

15.3.3 确定绕组结构及阻抗 151

15.3.4 测量级绕组误差计算步骤 152

15.3.5 稳态保护级（5P、10P）绕组误差计算步骤 153

15.4 0.2级和5P级CT绕组设计及误差计算示例 153

15.4.1 0.2级，FS5，126kV, 2×300/5A，30VA绕组设计及误差计算（第一方案） 153

15.4.2 0.2级，FS5，126kV, 2×300/5A，30VA绕组改进设计与计算（第二方案） 155

15.4.3 252kV，5P25，2×300/5A, 50VA绕组设计计算 156

15.5 暂态保护绕组的基本特性参数 158

15.5.1 设计暂态保护特性绕组的原始数据 158

15.5.2 额定二次回路时间常数T2 159

15.5.3 额定瞬变面积系数Ktf 159

15.5.4 铁心剩磁系数Ksc 159

15.5.5 暂态特性CT绕组的分级 159

15.6 暂态磁通密度增大系数Ktd与暂态误差？ 160

15.6.1 CT铁心未饱和时的暂态过程 160

15.6.2 CT暂态面积系数Ktd 161

15.6.3 暂态误差计算式 162

15.7 暂态特性绕组设计计算步骤和计算示例 163

15.7.1 TPY绕组计算步骤 163

15.7.2 550kV,1250/1A,10VA,TPY绕组计算示例 164

15.7.3 550kV,2500/1A,15VA,TPY绕组计算示例 166

15.8 铁心饱和及其对暂态绕组工作特性的影响 167

15.9 影响CT暂态特性的因素及其改善措施 168

附录 SMC101等合金磁化曲线图 170

第16章 GIS设计标准化 177

16.1 CIS设计非标准化的弊病 177

16.2 GIS设计标准化的重要意义 177

16.3 GIS结构设计标准化 178

16.3.1 GIS基本元件标准化 178

16.3.2 GIS基本接线间隔标准化的主要要求 178

16.3.3 126kV GIS标准化的基本接线间隔 178

16.3.4 252kV GIS标准化的基本接线间隔 182

16.3.5 与各标准间隔对应的GIS主回路联结件及其内导标准化 187

16.3.6 与各标准间隔对应的辅件标准化 187

16.3.7 与各标准间隔对应的就地控制柜及气体监控柜的标准化 187

16.3.8 GIS与电缆接口件标准化 187

16.3.9 GIS与变压器接口件标准化 190

16.4 GIS图样和设计文件的标准化及分类管理 192

16.4.1 GIS图样的标准化设计及管理 192

16.4.2 GIS基本间隔气体系统图的标准化设计 193

16.4.3 GIS基本单元的配套表（MX表）及各种汇总表的标准化 193

16.4.4 GIS间隔的配套表及各种汇总表的标准化 193

16.4.5 GIS工程设计通知书 194

16.4.6 GIS通用设计文件的标准化 194

第17章 GIS小型化和智能化设计（在线监测技术及应用） 195

17.1 一次元件小型化 195

17.2 二次监控智能化 197

17.2.1 开发可靠性高、寿命长的信息传感器 197

17.2.2 PISA和光纤传输技术 205

17.2.3 智能化就地控制柜和保护单元 205

17.2.4 GIS运行状态分析软件及按运行状态维修GIS（局放分析及电寿命监测） 206

17.2.5 GCB智能操作 214

第18章 GIS的派生产品——H·GIS的设计 215

18.1 H·GIS及PASS的定义和结构特征 215

18.1.1 H·GIS 215

18.1.2 PASS 218

18.2 AIS、GIS、H·GIS及PASS的特点分析 221

18.2.1 结构和功能对比 221

18.2.2 对H·GIS和PASS的评议 221

18.3 选用H·GIS的技术经济分析 223

18.4 550kV H·GIS使用示例 223

18.5 复合电器的演变 224

第19章 高压SF6电器的抗震设计 227

19.1 地震特性参数 227

19.1.1 地震裂度 227

19.1.2 地震频率与地震周期 227

19.1.3 地震波形 227

19.1.4 地震加速度 228

19.2 产品动力特性参数 229

19.2.1 产品自振频率fg 229

19.2.2 振动阻尼与阻尼比？ 229

19.2.3 弹性元件的刚度及弹性模量 229

19.2.4 共振时的加速度（振幅）放大系数β 230

19.3 高压电器设备抗震设计 232

19.3.1 自振频率fg和阻尼比ξ 232

19.3.2 加速度的放大系数β 232

19.3.3 强度估算 233

19.3.4 位移估算 233

19.3.5 提高高压电器设备抗震能力的措施 234

19.4 高压电器设备抗震能力的验证 234

19.4.1 计算机进行抗震能力计算 234

19.4.2 抗地震性能试验 235

第20章 GCB/GIS的典型开断、CT/VT的运行及设计注意事项 237

20.1 断路器的典型开断 237

20.1.1 BTF开断 237

20.1.2 SLF开断 239

20.1.3 反相开断 241

20.1.4 并联开断 242

20.1.5 空载变压器开断 243

20.1.6 切合电容器组及空载长线 243

20.1.7 切电抗器 247

20.1.8 发展性故障开断 248

20.2 GIS-DS的典型切合操作 248

20.2.1 切合母线转换电流（环流） 248

20.2.2 切小电容电流 249

20.3 GIS-FES的分合操作 250

20.3.1 FES短路关合 250

20.3.2 FES切合感应电流 250

20.4 电网不同工况对CT的不同要求 250

20.4.1 测量级绕组 251

20.4.2 5P及10P稳态保护级绕组 251

20.4.3 暂态保护用绕组（TP） 252

20.4.4 10％误差曲线 252

20.4.5 CT参数要求对CT结构设计的影响 253

20.4.6 CT使用注意事项 254

20.5 两种电压互感器的特征及运行中应处理好的主要问题 254

20.5.1 电压互感器的误差 254

20.5.2 电磁式电压互感器运行注意事项 255

20.5.3 电容式电压互感器的特点 255

第21章 计算机辅助设计 256

21.1 高压电场数值计算 256

21.1.1 电场计算方法 256

21.1.2 LVQB-252 SF6电流互感器三维电场计算（示例） 256

21.1.3 GCB灭弧室电场计算及电场优化设计 260

21.2 应力与变形分析 260

21.3 抗震计算 262

21.4 灭弧室开断能力计算 263

参考文献 267

第1版后记 269