高低压电器及设计PDF电子书下载

第1篇 电力系统及其对高低压电器的基本要求 1

第1章 电力系统及其短路故障的计算 1

1.1 概述 1

1.1.1 动力系统、电力系统和电力网间的关系 1

1.1.2 电力系统中的电能质量标准参数 2

1.1.3 电力系统的接线 3

1.2 电力系统的关合与开断 4

1.2.1 电力系统关合与开断的类型 5

1.2.2 电力系统关合与开断时电弧的燃烧与熄灭 6

1.3 电力系统短路故障 6

1.3.1 电力系统短路电流的定义 6

1.3.2 电力系统短路故障的形式 7

1.3.3 电力系统短路故障的关合 7

1.3.4 电力系统短路故障的开断 8

1.3.5 电力系统开断短路故障时的瞬态恢复电压 9

1.4 短路故障关合与开断的计算 12

1.4.1 单相短路故障的关合 12

1.4.2 单相短路故障的开断 14

1.4.3 三相短路故障的开断 18

1.5 电容负荷的关合与开断 22

1.5.1 空载长线关合与开断时的过电压 23

1.5.2 无功补偿用电容器组关合与开断时的过电压 25

1.6 开断小电感电流电路时的过电压 27

1.6.1 小电感电流的出现 27

1.6.2 开断空载变压器时的过电压 28

1.7 开断近区故障时的过电压与限制措施 28

1.7.1 开断近区故障时的过电压 28

1.7.2 开断近区故障时限制过电压的措施 31

1.8 失步故障的开断 31

1.8.1 失步故障与联络用高压断路器 31

1.8.2 单相反相开断时的失步故障电流 32

1.8.3 单相反相开断时高压断路器断口上的瞬态恢复电压 32

1.8.4 三相反相开断时首开相的工频恢复电压 32

思考题与习题 33

第2章 电力系统中的高低压电器及其设计技术综述 34

2.1 概述 34

2.1.1 高低压电器的定义 34

2.1.2 行业与产品的发展历程 35

2.1.3 高低压电器的技术发展 37

2.2 电力系统对高低压电器的基本要求 37

2.2.1 电力系统对低压电器的基本要求 38

2.2.2 电力系统对高压电器的基本要求 38

2.3 高低压电器与用电设备间的特性配合 41

2.3.1 保护电器与被保护对象的特性配合 41

2.3.2 高低压电器之间的保护特性配合 41

2.3.3 高低压电器的保护特性 42

2.4 关于高低压开关设备的解释性说明 43

2.5 低压电器研发新技术及应用 44

思考题与习题 44

第2篇 低压电器 45

第3章 低压电器概述 45

3.1 低压电器类型 45

3.2 低压电器市场 45

3.3 低压电器行业 46

3.3.1 行业状况 46

3.3.2 产品现状 46

3.3.3 发展趋势 47

3.4 低压电器技术的发展 47

3.4.1 标准 47

3.4.2 已应用的技术 47

3.4.3 待研究的技术 51

思考题与习题 52

第4章 低压配电电器 53

4.1 低压配电电器的定义、分类和性能 53

4.1.1 定义 53

4.1.2 分类 53

4.1.3 性能要求 53

4.2 低压开关类电器 55

4.2.1 类型 55

4.2.2 用途 55

4.2.3 典型产品 55

4.3 低压熔断器类电器 59

4.3.1 原理 59

4.3.2 类型 60

4.3.3 结构 61

4.3.4 主要技术参数 61

4.3.5 产品选择 62

4.3.6 典型产品 63

4.4 低压断路器类电器 64

4.4.1 概述 64

4.4.2 分类 64

4.4.3 基本特性与技术参数 66

4.4.4 工作原理 68

4.4.5 低压断路器设计技术 89

4.4.6 典型产品的设计技术 95

4.5 终端电器 100

4.5.1 概况 100

4.5.2 特征 101

4.5.3 分类 101

思考题与习题 105

第5章 低压控制电器 107

5.1 定义与分类 107

5.2 接触器 109

5.2.1 定义 109

5.2.2 分类 109

5.2.3 结构 111

5.2.4 工作原理 113

5.2.5 技术现状 115

5.3 继电器 117

5.3.1 概况 117

5.3.2 中间继电器 118

5.3.3 时间继电器 119

5.3.4 热继电器 121

5.3.5 电流继电器和电压继电器 123

5.3.6 速度继电器 124

5.4 起动器 125

5.5 主令电器 125

5.6 变阻器和电阻器 128

5.7 电磁铁 128

5.7.1 概况 128

5.7.2 电磁铁的设计与优化 129

5.8 低压电器用银基触头材料 135

思考题与习题 136

第6章 低压电器试验技术 138

6.1 概述 138

6.2 一般检查 139

6.3 动作范围试验 144

6.3.1 概述 144

6.3.2 动作特性试验 144

6.3.3 保护特性试验 146

6.4 温升试验 149

6.4.1 概述 149

6.4.2 试验条件 149

6.4.3 试验依据 151

6.4.4 试验方法 152

6.4.5 试验类型 153

6.4.6 试验电路 154

6.4.7 试验结果的判定 154

6.5 绝缘介电性能试验 154

6.5.1 概述 154

6.5.2 绝缘电阻的测量 155

6.5.3 冲击耐受电压试验 156

6.5.4 工频耐受电压试验 159

6.6 额定接通与分断能力试验 160

6.6.1 概述 160

6.6.2 接触器的额定接通与分断能力试验 160

6.6.3 低压断路器的额定接通与分断能力试验 161

6.7 短路接通与分断能力试验 162

6.8 短时耐受电流能力试验 163

6.9 寿命试验 164

6.9.1 机械寿命试验 164

6.9.2 电寿命试验 164

思考题与习题 168

第3篇 高压电器 169

第7章 高压电器概述 169

7.1 高压电器的定义 169

7.2 高压电器的作用和特点 170

7.3 电力系统对高压电器的要求及高压电器的工作条件 170

7.3.1 电力系统的两类工作状态 170

7.3.2 电力系统对高压电器的要求 170

7.3.3 高压电器的工作条件 171

7.4 高压电器的工作环境 171

7.5 高压电器的分类 172

7.6 高压电器的基本技术参数 177

7.6.1 电压 178

7.6.2 电流 179

7.6.3 开断时间 180

7.6.4 额定绝缘水平 181

7.7 高压电器设备的发展 182

思考题与习题 183

第8章 电力系统短路故障的关合与开断 184

8.1 综述 184

8.2 短路故障的关合 184

8.3 单相短路故障的开断 186

8.4 三相短路故障的开断 188

8.4.1 三相不接地短路故障的开断 188

8.4.2 三相接地短路故障的开断 189

8.5 电力系统的瞬态恢复电压特性 190

8.5.1 双频电路 190

8.5.2 电力系统的瞬态恢复电压 191

8.6 近区故障的开断 193

8.7 失步故障的开断 195

8.7.1 单相反相故障的开断 195

8.7.2 三相反相故障开断时首开相的工频恢复电压 196

8.8 电容负荷的关合与开断 196

8.9 大电感负荷的开断 200

思考题与习题 201

第9章 高压断路器及其操动机构 202

9.1 高压断路器的定义和组成 203

9.1.1 高压断路器的定义 203

9.1.2 高压断路器的组成 203

9.2 电力系统对高压断路器的基本要求 203

9.3 高压断路器的种类、结构与主要技术参数 206

9.3.1 高压断路器的分类 206

9.3.2 高压断路器的主要技术参数 209

9.3.3 高压断路器参数的选择 211

9.4 高压电器产品型号的编制 211

9.4.1 产品型号的内容 211

9.4.2 产品型号的命名原则 212

9.4.3 产品型号的组成 212

9.5 高压断路器的操动机构 214

9.5.1 定义和工作原理 214

9.5.2 基本要求 214

9.5.3 分类方式 215

9.5.4 分闸方式 216

9.5.5 技术要求 217

9.6 高压断路器中的其他装置 217

9.7 高压断路器的发展方向 217

思考题与习题 218

第10章 六氟化硫高压断路器和全封闭组合电器 220

10.1 概况 220

10.1.1 六氟化硫气体 220

10.1.2 SF6高压断路器 221

10.1.3 六氟化硫全封闭组合电器 223

10.2 SF6高压断路器的种类及其工作原理 223

10.2.1 按结构形式不同的分类 223

10.2.2 按断口数量不同的分类 226

10.2.3 按使用场所不同的分类 226

10.2.4 按灭弧室壳体绝缘方式不同的分类 226

10.2.5 按灭弧原理不同的分类 227

10.3 SF6高压断路器的操动机构 234

10.3.1 功能要求 235

10.3.2 原理和应用 235

10.3.3 优缺点比较 238

10.3.4 发展趋势 239

10.4 六氟化硫全封闭组合电器（GIS） 241

10.4.1 概况 241

10.4.2 GIS的组成元件 243

10.4.3 GIS的三相共筒化、复合化和小型化 247

10.4.4 GIS的二次系统现代化和智能化 247

思考题与习题 248

第11章 高压真空开关电器 249

11.1 真空电弧的特性 249

11.1.1 真空间隙的击穿 249

11.1.2 真空电弧的两种形态与熄灭原理 250

11.1.3 真空电弧的伏安（u-i）特性曲线 251

11.1.4 截断电流和过电压的限制 252

11.2 真空灭弧室 254

11.2.1 概况 254

11.2.2 结构 255

11.3 高压真空断路器 264

11.3.1 概述 264

11.3.2 现状 265

11.3.3 应用 266

11.3.4 构成 267

11.3.5 特点 267

11.3.6 型号 268

11.3.7 设计 268

11.3.8 高压真空断路器的技术进步 270

11.3.9 高压真空断路器标准 271

11.3.10 影响高压真空断路器技术参数的因素 271

11.3.11 高压真空断路器的分类 274

11.3.12 高压真空断路器的常见产品及问题 287

11.3.13 高压真空断路器的操动机构 289

11.3.14 操作过电压 298

11.4 高压真空接触器 299

思考题与习题 301

第12章 其他高压电器 302

12.1 高压隔离开关 302

12.1.1 定义、用途与分类 302

12.1.2 结构型式 303

12.1.3 产品技术 304

12.2 中压级自动转换开关 306

12.3 高压接地开关 307

12.4 高压负荷开关 308

12.4.1 定义 308

12.4.2 技术参数 308

12.4.3 种类及其性能 309

12.4.4 应用 315

12.5 高压熔断器 315

12.5.1 定义 315

12.5.2 特性 315

12.5.3 结构 316

12.6 高压避雷器 318

12.6.1 用途 318

12.6.2 间隙放电特性 318

12.6.3 管式避雷器 319

12.6.4 阀型避雷器 320

12.6.5 磁吹阀式避雷器 320

12.6.6 金属氧化物避雷器（压敏电阻） 320

12.7 重合器与分段器 322

思考题与习题 322

第13章 高压开关设备试验 323

13.1 概况 323

13.2 高压开关设备试验的类型 323

13.3 高压开关设备试验的方法 326

13.4 绝缘试验 328

13.4.1 工频耐压试验 328

13.4.2 冲击电压试验 329

13.4.3 局部放电试验 330

13.4.4 人工污秽试验 330

13.4.5 泄漏电流试验 330

13.4.6 无线电干扰试验（RIV） 330

13.5 大容量试验 331

13.5.1 概述 331

13.5.2 开断和关合能力试验 331

13.5.3 出线端进行短路开断和关合试验 332

13.5.4 近区故障的开断和关合试验 339

13.5.5 电容电流的开断和关合能力试验 339

13.6 短时和峰值耐受电流试验 340

13.7 温升和机械性能试验 341

13.7.1 温升试验 341

13.7.2 回路电阻试验 344

13.7.3 机械性能试验 344

13.8 电磁兼容（EMC）试验 345

思考题与习题 345

附录 346

参考文献 349