第1章 绪论 1
1.1 气体绝缘组合电器结构 1
1.1.1 气体绝缘组合电器的总体结构 1
1.1.2 气体绝缘组合电器的应用与发展 5
1.2 电力变压器结构 6
1.2.1 电力变压器的总体结构 6
1.2.2 电力变压器的分部构成 7
1.3 局部放电的危害、产生及发展过程 9
1.3.1 局部放电对电气设备绝缘的危害 9
1.3.2 局部放电的产生与发展过程 9
1.4 局部放电检测方法与评价 11
1.4.1 非电检测法 12
1.4.2 局放分解组分检测法 12
1.4.3 电检测法 13
1.4.4 各种主要检测方法的比较 15
1.5 传感器在局部放电检测中的应用 15
参考文献 17
第2章 传感器评价指标 18
2.1 基本参数指标 18
2.1.1 量程指标 19
2.1.2 灵敏度指标 19
2.1.3 精度指标 21
2.1.4 动态性能指标 23
2.2 环境参数指标 27
2.2.1 温度指标 28
2.2.2 抗冲振指标 28
2.2.3 大气环境参数 28
2.3 可靠性指标 29
2.4 其他指标 29
2.4.1 电源 29
2.4.2 结构 29
2.4.3 安装连接 30
参考文献 30
第3章 脉冲电流传感器 31
3.1 脉冲电流法原理 31
3.2 脉冲电流法传感器的分类 32
3.2.1 检测阻抗传感器 32
3.2.2 罗氏线圈传感器 37
3.2.3 光学电流传感器 43
3.3 脉冲电流法传感器评价标准 50
3.3.1 传感器检测灵敏度 50
3.3.2 脉冲分辨率 51
3.3.3 放电量校正 52
3.3.4 检测阻抗传感器评价标准 53
3.3.5 罗氏线圈评价标准 54
3.3.6 光学电流传感器评价标准 55
参考文献 56
第4章 特高频传感器 58
4.1 特高频传感器的基本概念及表征参数 59
4.1.1 特高频传感器接收原理 59
4.1.2 方向图 60
4.1.3 方向性系数 61
4.1.4 天线效率 62
4.1.5 增益 62
4.1.6 驻波比 62
4.1.7 输入阻抗 63
4.1.8 极化方式 64
4.1.9 带宽 65
4.2 应用于气体绝缘组合电器中的特高频传感器 66
4.2.1 内置型圆盘传感器 66
4.2.2 微带天线传感器 69
4.2.3 横向电磁波喇叭天线传感器 75
4.2.4 分形天线传感器 82
4.2.5 平面等角螺旋天线传感器 88
4.3 应用于变压器的特高频传感器 94
4.3.1 套筒单极子天线传感器 95
4.3.2 终端加载的领结形天线传感器 101
4.3.3 对跖Vivaldi天线传感器 104
4.4 应用于电缆的特高频传感器 115
4.5 特高频传感器评价标准 119
4.5.1 基本参数指标 119
4.5.2 环境参数指标 120
4.5.3 可靠性指标 120
4.5.4 其他指标 120
参考文献 120
第5章 超声波传感器 124
5.1 局部放电产生超声波的机理 124
5.1.1 电-力-声类比 125
5.1.2 局部放电产生超声波机理 126
5.1.3 局部放电产生声波的特性 128
5.2 传感器接收的超声波特征量 132
5.2.1 放电量与超声波特征量的定量关系 132
5.2.2 局部放电模式与超声波的定性关系 136
5.2.3 超声波法测量局部放电的现象解释 136
5.3 超声传感器的基本概念 137
5.3.1 超声传感器的原理 137
5.3.2 局部放电超声信号的传播规律 137
5.3.3 超声传感器的分类 140
5.4 常用超声传感器 141
5.4.1 压电晶体传感器 141
5.4.2 局部放电超声光纤传感器 143
5.4.3 局部放电超声阵列传感器 146
5.4.4 超声传感器选型对比 148
5.4.5 常见超声传感器及设备 149
5.5 超声传感器评价标准 152
5.5.1 基本参数指标 152
5.5.2 环境参数指标 152
5.5.3 可靠性指标 152
5.5.4 其他指标 153
参考文献 153
第6章 光测量传感器 157
6.1 光测法检测的原理与优势 157
6.2 局部放电光谱特性 158
6.2.1 空气中的局部放电光谱 158
6.2.2 变压器油中的局部放电光谱 161
6.2.3 GIS中SF6的局部放电光谱 164
6.3 光测法技术 166
6.3.1 紫外传感技术 166
6.3.2 光纤传感技术 173
6.3.3 红外检测技术 184
6.4 光测法传感器评价标准 190
6.4.1 紫外光参数指标 190
6.4.2 荧光光纤传感器参数指标 191
6.4.3 红外热像仪性能指标 193
参考文献 194
第7章 电化学气体传感器 197
7.1 电气设备局部放电常见特征分解组分 197
7.2 电化学气敏传感器检测机理与特性 198
7.3 常见气体检测仪 201
7.3.1 气相色谱仪 201
7.3.2 气相色谱-质谱联用仪 206
7.3.3 傅里叶变换红外光谱仪 209
7.3.4 烟气分析仪 211
7.3.5 SF6分解产物测试仪 213
7.4 电化学气体传感器分类 214
7.4.1 金属氧化物半导体式传感器 215
7.4.2 催化燃烧式传感器 217
7.4.3 定电位电解式气体传感器 218
7.4.4 伽伐尼电池式氧气传感器 220
7.4.5 光离子化传感器 220
7.5 电化学气体传感器评价标准 223
7.5.1 基本参数指标 223
7.5.2 环境参数指标 224
7.5.3 交叉干扰 224
参考文献 225
第8章 纳米气敏传感器 227
8.1 纳米气敏传感器现状与传感原理 227
8.2 常见纳米气敏传感器 229
8.2.1 二氧化钛气敏传感器 229
8.2.2 碳纳米管气敏传感器 232
8.2.3 石墨烯气敏传感器 236
8.2.4 有机聚合物气敏传感器 240
8.3 纳米气敏传感器的掺杂与改性 244
8.3.1 掺杂与改性研究方法及气敏试验设备 244
8.3.2 金属掺杂 246
8.3.3 官能团修饰 258
8.3.4 有机高分子掺杂 262
8.4 纳米气敏传感器的形貌表征手段 265
8.4.1 X射线衍射 266
8.4.2 扫描电子显微镜 267
8.4.3 透射电子显微镜 269
8.4.4 比表面积表征 270
8.5 纳米气敏传感器的评价标准 271
8.5.1 灵敏度和稳定性 271
8.5.2 响应时间和恢复时间 272
8.5.3 选择性 272
8.5.4 线性度 272
参考文献 272
第9章 光谱类气体传感器 276
9.1 特征分解气体常用光谱检测手段 276
9.1.1 红外光谱分析技术 276
9.1.2 紫外-可见光谱分析技术 278
9.1.3 拉曼光谱分析技术 280
9.2 光谱检测法常用传感器分类 280
9.2.1 光电探测器 280
9.2.2 声探测器 282
9.3 常用传感器及其主要的性能参数 283
9.3.1 热释电型探测器 283
9.3.2 光电二极管 286
9.3.3 CCD型传感器 289
9.3.4 驻极体电容式传声器 293
9.3.5 石英音叉 295
9.4 光学检测法传感器的应用及发展 297
参考文献 299
第10章 电力变压器局部放电监测 301
10.1 电力变压器局部放电超声波检测 301
10.1.1 案例一：间歇性局部放电检测 301
10.1.2 案例二：局部放电三维定位 306
10.1.3 案例三：悬浮电位放电故障 308
10.2 电力变压器局部放电及局部过热光测法检测 309
10.2.1 案例一：散热器堵塞故障 309
10.2.2 案例二：绝缘管母护套破裂 312
10.3 变压器油中溶解气体检测法 315
10.4 多种方法联合检测变压器局部放电 316
参考文献 320
第11章 气体绝缘设备局部放电监测 321
11.1 局部放电超声波检测 321
11.1.1 案例一：GIS设备中的CT故障 321
11.1.2 案例二：CT引线电蚀磨损 322
11.1.3 案例三：GIS内部金属悬浮缺陷 323
11.1.4 案例四：绝缘表面脏污导致沿面放电 325
11.2 局部放电的化学分析法检测 330
11.3 局部放电特高频法检测 332
11.3.1 案例一：杂质引起沿面放电 332
11.3.2 案例二：GIS内部悬浮电位放电 334
11.3.3 案例三：内锥绝缘子裂缝缺陷 336
参考文献 337
第12章 电力电缆局部放电监测 338
12.1 局部放电脉冲电流法检测 338
12.1.1 案例一：电缆内部故障 338
12.1.2 案例二：电缆连接处故障 341
12.1.3 案例三：电缆尾部故障 342
12.2 局部放电特高频法检测 343
12.2.1 案例一：电缆本体故障 343
12.2.2 案例二：电缆终端缺陷 344
12.3 局部放电红外测温检测 346
12.3.1 案例一：电流型缺陷 346
12.3.2 案例二：电压型缺陷 348
参考文献 350
索引 351