高电压工程基础 第2版PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 高压输电的必要性 1

1.2 我国电力工业的发展 3

1.3 电力工业对高电压技术发展的促进作用 6

1.4 新材料和新技术在高电压技术中的应用 7

1.5 高电压技术在其他领域的应用 9

第2章 气体放电的基本物理过程 11

2.1 带电质点的产生与消失 11

2.1.1 气体中电子与正离子的产生 11

2.1.2 电极表面的电子逸出 13

2.1.3 气体中负离子的形成 14

2.1.4 带电质点的消失 15

2.2 放电的电子崩阶段 15

2.2.1 非自持放电和自持放电的不同特点 15

2.2.2 电子崩的形成 16

2.2.3 影响碰撞电离系数的因素 17

2.3 自持放电条件 18

2.3.1 pd值较小时的情况 18

2.3.2 pd值较大时的情况 19

2.3.3 电负性气体的情况 21

2.4 不均匀电场中气体放电的特点 21

2.4.1 稍不均匀电场和极不均匀电场的不同特点 21

2.4.2 极不均匀电场中的电晕放电 22

2.4.3 不均匀电场中放电的极性效应 24

2.5 放电等离子体 26

2.5.1 等离子体的分类与术语 26

2.5.2 平衡等离子体 27

2.5.3 非平衡等离子体 29

习题 30

第3章 气体间隙的击穿强度 31

3.1 稳态电压下的击穿 31

3.1.1 均匀电场中的击穿 31

3.1.2 稍不均匀电场中的击穿 32

3.1.3 极不均匀电场中的击穿 33

3.2 雷电冲击电压下的击穿 34

3.2.1 冲击电压的标准波形 34

3.2.2 放电时延 35

3.2.3 50%击穿电压及冲击系数 35

3.2.4 伏-秒特性 36

3.3 操作冲击电压下的击穿 38

3.3.1 操作冲击电压下击穿的U形曲线 38

3.3.2 操作冲击电压的推荐波形 38

3.3.3 长空气间隙在操作冲击电压下的击穿强度 39

3.4 大气密度和湿度对击穿的影响 39

3.4.1 大气校正因数 40

3.4.2 海拔的影响 41

3.5 SF6气体间隙中的击穿 41

3.5.1 均匀和稍不均匀电场中的击穿 41

3.5.2 极不均匀电场中的击穿 43

3.5.3 影响击穿场强的因素 44

3.5.4 快前沿脉冲电压下的击穿 46

3.6 提高气体间隙击穿电压的措施 47

3.6.1 改善电场分布的措施 47

3.6.2 削弱电离过程的措施 48

习题 50

第4章 气体中沿固体绝缘表面的放电 51

4.1 界面电场分布的典型情况 51

4.2 均匀电场中的沿面放电 51

4.3 极不均匀电场中的沿面放电 53

4.3.1 具有强垂直分量时的沿面放电 53

4.3.2 具有弱垂直分量时的沿面放电 54

4.4 受潮表面的沿面放电 56

4.4.1 表面凝露对沿面放电的影响 57

4.4.2 表面淋雨对沿面放电的影响 57

4.5 脏污绝缘表面的沿面放电 58

4.5.1 污闪的发展过程 59

4.5.2 影响污闪电压的因素 59

4.5.3 污秽等级的划分 60

4.5.4 防止污闪的措施 61

习题 62

第5章 液体和固体介质的电气特性 63

5.1 电介质的极化、电导与损耗 63

5.1.1 电介质的极化 63

5.1.2 电介质的电导 65

5.1.3 电介质的能量损耗 66

5.2 液体介质的击穿 67

5.2.1 影响液体介质击穿的因素 68

5.2.2 减小杂质影响的措施 69

5.3 固体介质的击穿 70

5.3.1 电击穿 70

5.3.2 热击穿 71

5.3.3 电化学击穿 72

5.4 组合绝缘的特性 75

5.4.1 油-屏障绝缘和油纸绝缘的特点 75

5.4.2 多介质系统中的电场 75

5.4.3 电场调整的方法 76

5.5 绝缘的老化 77

5.5.1 电介质的热老化 78

5.5.2 介质的电老化 78

5.5.3 机械力的影响 78

5.5.4 环境的影响 79

习题 79

第6章 电气设备绝缘的预防性试验 80

6.1 绝缘电阻的测试 80

6.1.1 多层介质的吸收现象 80

6.1.2 绝缘电阻和吸收比的测量 82

6.2 泄漏电流的测量 83

6.3 介质损耗角正切值的测量 85

6.3.1 西林电桥的基本原理 85

6.3.2 外界电磁场对电桥的干扰 87

6.3.3 影响tanδ测量结果的因素 88

6.3.4 数字化测量方法 88

6.4 局部放电的测试 89

6.4.1 局部放电的检测回路 89

6.4.2 局部放电的测量阻抗和测量仪器 90

6.4.3 用超声波探测器测量局部放电 91

6.5 电压分布的测量 91

6.6 绝缘油的电气试验和气相色谱分析 92

6.7 绝缘状态的在线监测 94

6.7.1 tanδ的在线监测 94

6.7.2 局部放电的在线监测 95

6.7.3 油中气体含量的在线监测 96

习题 96

第7章 电气设备绝缘的高电压试验 98

7.1 交流高电压试验 98

7.1.1 工频高电压的产生 98

7.1.2 串联谐振交流高电压的产生 101

7.1.3 交流高电压试验 102

7.2 直流高电压试验 103

7.2.1 直流高电压的产生 103

7.2.2 直流高电压的试验 106

7.3 冲击电压试验 107

7.3.1 冲击电压发生器与参数计算 107

7.3.2 截断波的产生方法 110

7.3.3 操作冲击电压的获得 111

7.3.4 陡波前冲击电压的产生 111

7.4 脉冲功率技术 112

7.4.1 脉冲功率技术的内涵与特点 112

7.4.2 脉冲功率装置的基本构成 112

7.4.3 脉冲功率技术的应用 114

7.5 稳态高电压的测量 116

7.5.1 气体放电间隙 117

7.5.2 静电电压表 118

7.5.3 利用高压电容器的测量方法 119

7.5.4 高压分压器 120

7.6 冲击电压的测量 121

7.6.1 球间隙测量冲击电压的幅值 122

7.6.2 冲击电压分压器 122

7.6.3 纳秒脉冲测量技术 127

7.7 光电与数字化测量技术 130

7.7.1 光电测量技术 130

7.7.2 数字化测量技术 132

习题 133

第8章 集中参数的过渡过程及线路和绕组中的波过程 134

8.1 线性集中参数电路的过渡过程 134

8.1.1 直流电压作用在LC串联回路上的过渡过程 134

8.1.2 交流电压作用在RLC串联回路上的过渡过程 135

8.2 波在单根均匀无损导线上的传播 137

8.2.1 单根输电线路的等效电路 137

8.2.2 波阻抗与波速 137

8.2.3 波动方程及其解 139

8.2.4 前行波和反行波 140

8.3 行波的折射与反射 141

8.3.1 折射系数和反射系数 141

8.3.2 彼德逊法则 143

8.3.3 等效波法则 144

8.4 行波通过串联电感与旁过并联电容 145

8.4.1 直角波通过串联电感 145

8.4.2 直角波旁过并联电容 146

8.5 行波的多次折、反射 148

8.6 行波在无损平行多导线系统中的传播 151

8.7 冲击电晕对线路上波过程的影响 154

8.8 变压器绕组中的波过程 155

8.8.1 单绕组中的波过程 155

8.8.2 三相绕组中的振荡过程 159

8.8.3 绕组间波的传递 160

8.8.4 变压器的内部保护 160

8.9 旋转电机绕组中的波过程 161

习题 162

第9章 雷电及防雷装置 163

9.1 雷电放电的发展过程 163

9.2 雷电参数 164

9.3 避雷针和避雷线 167

9.4 避雷器 169

9.4.1 保护间隙 170

9.4.2 管式避雷器 170

9.4.3 阀式避雷器 170

9.5 防雷接地 176

习题 179

第10章 输电线路的防雷保护 180

10.1 输电线路防雷的原则和措施 180

10.2 线路感应雷过电压 181

10.2.1 无避雷线时的感应雷过电压 182

10.2.2 有避雷线时的感应雷过电压 183

10.3 输电线路的直击雷过电压 183

10.3.1 无避雷线时的直击雷过电压 183

10.3.2 有避雷线时的直击雷过电压 185

10.4 输电线路雷击跳闸率的计算 188

习题 191

第11章 发电厂和变电所的防雷保护 192

11.1 发电厂和变电所的直击雷保护 192

11.1.1 装设避雷针（线）的原则 192

11.1.2 避雷针（线）的设计计算 192

11.1.3 几个具体问题 193

11.2 发电厂和变电所的行波保护 194

11.2.1 避雷器的保护作用 194

11.2.2 变电所的进线保护 197

11.3 变电所防雷的几个具体问题 200

11.3.1 三绕组变压器和自耦变压器的防雷保护 200

11.3.2 变压器的中性点保护 201

11.3.3 配电变压器的防雷保护 202

11.4 气体绝缘变电所的防雷保护 202

11.4.1 GIS变电所雷电过电压保护的特点 203

11.4.2 GIS变电所常用的雷电保护接线 203

11.5 旋转电机的防雷 203

11.5.1 旋转电机防雷保护的特点 204

11.5.2 直配电机的防雷保护 204

11.5.3 非直配电机的防雷保护 206

习题 206

第12章 暂时过电压 207

12.1 工频电压升高 207

12.1.1 超高压系统中工频电压升高的重要性 208

12.1.2 工频电压升高的原因 208

12.1.3 工频电压升高的限制措施 211

12.2 谐振过电压 213

12.2.1 谐振的类型 213

12.2.2 铁磁谐振过电压 214

习题 216

第13章 操作过电压 217

13.1 中性点不接地系统电弧接地引起的过电压 217

13.1.1 过电压发展的物理过程 217

13.1.2 限制过电压的措施 219

13.2 合闸空载线路引起的过电压 221

13.2.1 产生过电压的物理过程 221

13.2.2 影响过电压的因素 222

13.2.3 限制过电压的措施 222

13.3 切除空载线路引起的过电压 223

13.3.1 产生过电压的物理过程 223

13.3.2 影响过电压的因素 224

13.3.3 限制过电压的措施 225

13.4 切除空载变压器产生的过电压 225

13.4.1 产生过电压的物理过程 225

13.4.2 影响过电压的因素 226

13.4.3 限制过电压的措施 226

13.5 GIS中快速暂态过电压（VFTO） 227

13.5.1 VFTO产生的机理 227

13.5.2 VFTO的特性 227

13.5.3 VFTO的影响因素 228

13.5.4 VFTO的危害 229

13.5.5 V FTO的防护 230

13.5.6 GIS的VFTO计算实例 230

习题 232

第14章 直流系统过电压 233

14.1 来自换流站交流侧的过电压 233

14.1.1 暂时过电压 233

14.1.2 操作过电压 233

14.1.3 雷击过电压 234

14.2 来自换流站直流侧的过电压 234

14.2.1 暂时过电压 234

14.2.2 操作过电压 234

14.2.3 雷电过电压 237

14.3 陡波过电压 238

14.4 换流站的过电压防护 238

14.4.1 换流站直流线路的防护 238

14.4.2 换流站直流侧的防护 238

14.4.3 换流站交流侧设备的防护 240

14.4.4 交流电网的防护 240

习题 240

第15章 电力系统的电磁环境 241

15.1 交流输电线路的电磁环境 241

15.2 变电站的电磁环境 245

15.3 直流输电线路的电磁环境 247

15.4 换流站的电磁环境 250

15.5 电力系统外部的电磁骚扰源 252

15.6 电力系统电磁环境的一般性防护方法 253

习题 253

第16章 电力系统过电压计算 254

16.1 概述 254

16.2 单相电磁暂态过程的元件模型 256

16.2.1 集中参数电路模型 256

16.2.2 分布参数电力模型——单相无损线的Bergeron等效计算电路 258

16.2.3 线路损耗近似的处理方法 262

16.2.4 电源支路的模拟 262

16.2.5 单相暂态等效计算网络的形成及求解 263

16.3 多相电磁暂态过程的数学模型 266

16.4 开关元件与非线性元件模型 267

16.5 初始值的确定 268

习题 268

第17章 电力系统的绝缘配合 269

17.1 绝缘配合的基本概念与方法 269

17.1.1 绝缘配合的原则 269

17.1.2 绝缘配合的方法 270

17.2 输变电设备绝缘水平的确定 271

17.3 输电线路绝缘水平的确定 276

17.3.1 绝缘子片数的确定 276

17.3.2 输电线路空气间隙的确定 278

习题 279

参考文献 280