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第0章 绪论 1

0.1 高压输电的发展 1

0.1.1 高压输电的出现与电压等级的提高 1

0.1.2 交流特高压输电 2

0.1.3 远距离大容量直流输电 2

0.1.4 节约输电走廊与环境友好的输电方式 3

0.1.5 基于大容量电力电子技术的交直流输电 4

0.2 中国电力工业的现状与展望 4

0.2.1 发电量与装机容量 4

0.2.2 电压等级、电网结构与输电线路 4

0.2.3 电源结构与可再生能源发电 5

0.2.4 输变电装备 6

0.2.5 电网建设与长期缺电 6

0.2.6 中国电力工业的展望 7

0.3 高电压、高场强下的特殊问题 9

0.4 高电压下的特殊现象及其应用 10

第1章 气体放电过程的分析 12

1.1 带电质点与气体放电 12

1.1.1 气体放电的主要形式 12

1.1.2 带电质点的产生 13

1.1.3 带电质点的消失 15

1.2 低气压下均匀电场自持放电的汤逊理论和巴申定律 16

1.2.1 汤逊理论 16

1.2.2 巴申定律与均匀电场击穿电压 20

1.2.3 汤逊放电理论的适用范围 22

1.3 高气压下均匀电场自持放电的流注理论 23

1.3.1 空间电荷对电场的畸变 23

1.3.2 流注的形成 24

1.3.3 均匀电场中的自持放电条件 25

1.3.4 流注理论对放电现象的解释 26

1.4 高气压下不均匀电场气体击穿的发展过程 27

1.4.1 电场不均匀程度的划分 27

1.4.2 极不均匀电场气体的电晕放电 27

1.4.3 极不均匀电场的极性效应 31

1.4.4 长间隙击穿过程 33

1.4.5 稍不均匀电场的自持放电条件与极性效应 35

练习题 36

第2章 不同电压形式下空气的绝缘特性 38

2.1 电场分布的分析与电场调整 38

2.1.1 电场的分布与典型电极结构 39

2.1.2 电场分布的数值计算 41

2.1.3 电极表面局部电场的调整 42

2.2 持续作用电压下空气的绝缘特性 45

2.2.1 均匀电场中空气间隙的绝缘特性 45

2.2.2 稍不均匀电场中空气间隙的绝缘特性 45

2.2.3 极不均匀电场中空气间隙的绝缘特性 47

2.3 雷电冲击电压下空气的绝缘特性 50

2.3.1 雷电冲击电压的形成与标准波形 50

2.3.2 放电时延 55

2.3.3 50％放电电压 55

2.3.4 冲击系数与伏秒特性 56

2.4 操作冲击电压下空气的绝缘特性 59

2.4.1 操作冲击电压的形成与波形 59

2.4.2 操作冲击放电电压的特点 60

2.5 提高气体间隙击穿电压的措施 63

2.5.1 改进电极形状 64

2.5.2 利用空间电荷 64

2.5.3 极不均匀场中屏障的采用 65

2.5.4 固体绝缘覆盖层 67

2.5.5 高气压的采用 67

2.5.6 高真空的采用 68

2.5.7 高电气强度气体SF6的采用 69

练习题 76

第3章 高压外绝缘及沿面放电 77

3.1 大气条件对空气间隙放电的影响 77

3.1.1 大气状态对放电电压的影响 77

3.1.2 海拔高度对放电电压的影响 81

3.2 高压外绝缘及高压绝缘子 82

3.2.1 外绝缘及其工作条件 82

3.2.2 绝缘子的分类及基本要求 83

3.3 绝缘子的沿面放电 86

3.3.1 均匀电场中气体沿固体电介质表面的放电 87

3.3.2 极不均匀电场具有弱垂直分量时的沿面放电 87

3.3.3 极不均匀电场具有强垂直分量时的沿面放电 87

3.3.4 沿面闪络电压的影响因素与提高措施 90

3.4 绝缘子的雨中放电 93

3.4.1 绝缘子的淋雨闪络 93

3.4.2 绝缘子的人工淋雨试验方法 94

3.4.3 提高绝缘子湿闪电压的措施 94

3.5 绝缘子的污秽放电 95

3.5.1 绝缘子污秽闪络的特点 95

3.5.2 从积污到污闪 96

3.5.3 绝缘子的污秽试验与污闪特性 97

3.5.4 污秽地区绝缘子的配置 102

3.5.5 绝缘子的覆冰闪络 103

3.5.6 提高瓷和玻璃绝缘子污闪电压的方法 104

3.5.7 硅橡胶复合绝缘子及有机外绝缘 104

练习题 106

第4章 液体、固体电介质的电气性能 108

4.1 电介质电气性能的基本概念 108

4.1.1 电介质物质结构基本知识 108

4.1.2 电介质电气性能的划分 109

4.1.3 常见液体和固体电介质的电气性能参数 110

4.2 液体、固体电介质的极化、电导与损耗 111

4.2.1 电介质的极化及相对介电常数 111

4.2.2 电介质的电导、电阻及电导率、电阻率 114

4.2.3 电介质中的能量损耗及电介质损耗角正切 118

4.3 液体电介质的击穿 120

4.3.1 液体电介质的击穿理论 120

4.3.2 影响液体电介质击穿电压的因素 122

4.3.3 提高液体电介质击穿电压的方法 124

4.4 固体电介质的击穿 125

4.4.1 固体电介质的击穿过程 125

4.4.2 影响固体电介质击穿电压的主要因素 128

4.5 电介质中的空间电荷 129

4.6 组合绝缘 130

4.6.1 组合绝缘中的电场分布与调整 130

4.6.2 组合绝缘的电气性能 132

4.7 电介质的其他性能 134

练习题 136

第5章 绝缘检测和诊断 138

5.1 基本概念 138

5.2 绝缘电阻与泄漏电流的测量 140

5.2.1 工作原理 140

5.2.2 测量绝缘电阻与吸收比的方法 141

5.2.3 泄漏电流的测量 142

5.3 电介质损耗角正切的测量 143

5.3.1 西林电桥基本原理 144

5.3.2 反接法的西林电桥 145

5.3.3 存在外界电磁场干扰时的测量 145

5.4 局部放电的测量 147

5.4.1 测量局部放电的几种方法 147

5.4.2 测量局部放电的脉冲电流法 147

5.4.3 脉冲电流法的基本回路和检测阻抗 149

5.4.4 脉冲电流法的测量仪器及其校订 151

5.4.5 实施PD测量的其他技术问题 152

5.5 绝缘油中溶解气体的色谱分析 153

5.6 耐压试验 155

5.6.1 交流耐压试验 155

5.6.2 直流耐压试验 156

5.6.3 雷电冲击耐压试验 156

5.6.4 操作冲击耐压试验 157

5.7 各种预防性试验方法的特点总结 158

5.8 绝缘的在线监测 158

5.8.1 tanδ的在线监测 159

5.8.2 局部放电的在线监测 159

练习题 159

第6章 高电压和冲击大电流的产生 161

6.1 交流高电压的产生 161

6.1.1 概述 161

6.1.2 试验变压器的电压与容量 163

6.1.3 串级高压试验变压器 166

6.1.4 试验变压器容性试品上的电压升高 168

6.1.5 高压串联谐振试验设备 169

6.2 直流高电压的产生 171

6.2.1 半波整流直流装置 172

6.2.2 直流输出电压和纹波因数 172

6.2.3 限流电阻与硅堆选择 173

6.2.4 倍压直流与串级直流装置 174

6.3 冲击高电压的产生 176

6.3.1 冲击电压发生器基本原理 176

6.3.2 放电回路的近似计算 178

6.3.3 考虑回路电感的近似计算 180

6.3.4 冲击电压发生器放电回路计算举例 181

6.3.5 用高压变压器产生操作冲击电压 181

6.4 冲击大电流的产生 182

6.4.1 冲击电流发生器的功用与电流波形的规定 182

6.4.2 冲击电流发生器的基本原理 183

6.4.3 冲击电流发生器的结构 185

练习题 185

第7章 高电压的测量 188

7.1 高电压测量基本概念 188

7.1.1 概论 188

7.1.2 高电压测量系统 188

7.1.3 交直流高电压的测量 189

7.1.4 冲击高电压的测量 190

7.2 球隙放电法测量高电压 191

7.2.1 测量球隙 191

7.2.2 球隙法测量交直流高电压 192

7.2.3 球隙法测量冲击高电压 193

7.2.4 球隙法测量高电压的优缺点 194

7.3 高压静电电压表 195

7.4 分压器 195

7.4.1 分压器的作用和要求 195

7.4.2 分压器原理与分类 196

7.5 电阻分压器 197

7.5.1 高压直流电阻分压器 197

7.5.2 高压交流电阻分压器 200

7.5.3 测量冲击电压的电阻分压器 200

7.6 高压电容分压器 203

7.6.1 电容分压器的构成 203

7.6.2 高压交流电容分压器 205

7.6.3 测量冲击电压的电容分压器 206

7.7 阻尼式电容分压器 207

7.8 微分积分测量系统 208

7.9 对冲击电压测量系统响应特性的要求 209

7.10 测量冲击高电压的示波器 209

7.11 利用光电技术测量高电压 210

7.12 高电压电场测量 211

7.13 高电压测量系统中弱电仪器的抗干扰措施 212

7.13.1 电磁干扰来源 212

7.13.2 干扰抑制措施 214

练习题 215

第8章 传输线的波过程 217

8.1 波阻抗 217

8.2 波的折射、反射与衰减、变形 220

8.2.1 末端开路时的折反射 221

8.2.2 末端短路时的折反射 221

8.2.3 末端接集中负载时的折反射 221

8.2.4 波的衰减与变形 223

8.3 通过并联电容与串联电感的波过程 224

8.3.1 彼德逊法则 224

8.3.2 通过并联电容的波过程 224

8.3.3 通过串联电感的波过程 225

练习题 225

第9章 雷电过电压及其防护 227

9.1 雷电参数 227

9.1.1 雷电流的波形和极性 227

9.1.2 雷电流的幅值、陡度、波前、波长 227

9.1.3 雷暴日、雷电小时及落雷密度 228

9.1.4 雷电定位系统对雷电的测量 229

9.2 防雷保护的基本措施 229

9.2.1 避雷针 230

9.2.2 避雷线 231

9.2.3 避雷器 232

9.2.4 接地装置 235

9.3 架空输电线路的雷电过电压 237

9.3.1 概述 237

9.3.2 感应过电压 238

9.3.3 雷击导线过电压 239

9.3.4 雷击塔顶过电压 239

9.3.5 雷击跳闸率 240

9.4 发电厂、变电站的雷电过电压及其防护 241

9.4.1 直击雷过电压防护 241

9.4.2 侵入波过电压防护 242

9.4.3 气体绝缘变电站的过电压防护 242

练习题 243

第10章 操作过电压与绝缘配合 244

10.1 高压断路器的分合闸 245

10.1.1 高压开关的功能与分类 245

10.1.2 断路器的开断与熄灭电弧 245

10.1.3 断路器的关合与预击穿 246

10.1.4 高压断路器的重合闸 247

10.2 空载线路合闸过电压 247

10.2.1 正常空载线路合闸过电压 248

10.2.2 重合闸过电压 248

10.2.3 空载线路合闸过电压的影响因素及限制措施 249

10.3 切除空载线路过电压 250

10.4 特快速瞬态过电压 251

10.5 操作过电压的限制措施 252

10.5.1 利用断路器并联电阻限制分合闸过电压 252

10.5.2 利用避雷器限制操作过电压 253

10.6 绝缘配合的基本概念与基本方法 254

10.6.1 工频过电压对绝缘配合的影响 254

10.6.2 绝缘配合的原则 255

10.6.3 绝缘配合的基本方法 257

10.6.4 架空输电线路绝缘水平的确定 258

10.6.5 直流系统的绝缘配合 259

练习题 259

附录A 电力设备的耐受电压值 260

附录B 国内外部分高电压实验室参数表 262

主要参考文献 264