第1章 氣體放電的基本物理過程…………………………………………………… 1
1.1 氣體中帶電質點的產生和消失…………………………………………… 1
1.1.1 氣體中帶電質點的產生…………………………………………… 1
1.1.2 負離子的形成……………………………………………………… 4
1.1.3 氣體中帶電質點的消失…………………………………………… 4
1.2 氣體放電機理……………………………………………………………… 5
1.2.1 湯遜氣體放電理論………………………………………………… 5
1.2.2 巴申定律…………………………………………………………… 9
1.2.3 湯遜放電理論的適用范圍………………………………………… 11
1.2.4 氣體放電的流注理論……………………………………………… 11
1.3 不均勻電場的放電過程…………………………………………………… 14
1.3.1 稍不均勻電場和極不均勻電場的放電特征……………………… 14
1.3.2 極不均勻電場中的電暈放電……………………………………… 14
1.3.3 極不均勻電場氣隙的擊穿和極性效應…………………………… 16
1.3.4 長氣隙的擊穿……………………………………………………… 17
第2章 氣體介質的電氣強度……………………………………………………… 18
2.1 氣隙的擊穿時間和伏秒特性……………………………………………… 18
2.1.1 氣隙的擊穿時間…………………………………………………… 18
2.1.2 氣隙的伏秒特性…………………………………………………… 19
2.2 均勻和極不均勻電場氣隙的擊穿特性…………………………………… 24
2.2.1 均勻電場氣隙的擊穿特性………………………………………… 24
2.2.2 極不均勻電場氣隙的擊穿電壓…………………………………… 25
2.3 大氣條件對氣隙擊穿電壓的影響………………………………………… 26
2.3.1 對空氣密度的校正………………………………………………… 26
2.3.2 對空氣濕度的校正………………………………………………… 27
2.3.3 對海拔高度的校正………………………………………………… 28
2.4 提高氣隙擊穿電壓的方法………………………………………………… 28
2.4.1 改善電場分布……………………………………………………… 28
2.4.2 采用高度真空……………………………………………………… 30
2.4.3 增高氣壓…………………………………………………………… 31
2.4.4 采用高耐電強度氣體……………………………………………… 31
2.5 氣隙的沿面放電…………………………………………………………… 32
2.5.1 均勻和稍不均勻電場中的沿面放電……………………………… 32
2.5.2 極不均勻電場且具有強垂直分量時的沿面放電………………… 33
2.5.3 極不均勻電場中垂直分量很弱時的沿面放電…………………… 34
2.5.4 固體介質表面有水膜時的沿面放電……………………………… 34
2.5.5 絕緣子染污狀態(tài)下的沿面放電…………………………………… 35
2.5.6 提高氣隙沿面放電電壓的方法…………………………………… 38
第3章 液體和固體介質的電氣強度……………………………………………… 39
3.1 液體和固體介質的極化、電導和損耗…………………………………… 39
3.1.1 相對介電常數……………………………………………………… 39
3.1.2 電介質的極化……………………………………………………… 40
3.1.3 電介質的電導……………………………………………………… 43
3.1.4 電介質的損耗……………………………………………………… 44
3.2 液體介質的擊穿…………………………………………………………… 50
3.2.1 純凈液體介質的擊穿理論………………………………………… 50
3.2.2 工程用液體介質的擊穿…………………………………………… 51
3.2.3 影響液體介質擊穿電壓的因素及其提高方法…………………… 51
3.3 固體介質的擊穿…………………………………………………………… 54
3.3.1 固體介質的擊穿機理……………………………………………… 54
3.3.2 影響固體介質擊穿電壓的主要因素……………………………… 56
3.4 組合絕緣的電氣強度……………………………………………………… 58
3.4.1 組合絕緣中的電場強度配合……………………………………… 58
3.4.2 “油屏障”式絕緣………………………………………………… 59
3.4.3 油紙絕緣…………………………………………………………… 60
第4章 電氣設備絕緣試驗………………………………………………………… 61
4.1 絕緣電阻及吸收比的測量………………………………………………… 61
4.2 泄漏電流的測量…………………………………………………………… 64
4.3 介質損失角正切的測量…………………………………………………… 66
4.3.1 測量電路…………………………………………………………… 67
4.3.2 測試功效…………………………………………………………… 69
4.3.3 測試時應注意的事項……………………………………………… 70
4.4 局部放電的測量…………………………………………………………… 71
4.4.1 局部放電基本概念………………………………………………… 71
4.4.2 局部放電檢測方法綜述…………………………………………… 74
4.4.3 脈沖電流法的測量原理…………………………………………… 75
4.5 工頻交流耐壓試驗………………………………………………………… 76
4.5.1 工頻高電壓的產生………………………………………………… 76
4.5.2 絕緣的工頻耐壓試驗……………………………………………… 79
4.6 直流耐壓試驗……………………………………………………………… 81
4.6.1 直流高電壓的產生………………………………………………… 81
4.6.2 直流高壓試驗的特點和應用范圍………………………………… 83
4.7 沖擊高壓試驗……………………………………………………………… 85
4.7.1 沖擊電壓發(fā)生器的原理…………………………………………… 85
4.7.2 沖擊高電壓的測量………………………………………………… 91
4.7.3 絕緣的沖擊耐壓試驗……………………………………………… 93
第5章 線路和繞組中的波過程…………………………………………………… 95
5.1 無損耗單導線中的波過程………………………………………………… 95
5.1.1 波傳播的物理概念………………………………………………… 95
5.1.2 波動方程及其解…………………………………………………… 95
5.1.3 波速及波阻抗……………………………………………………… 97
5.2 行波的折射與反射………………………………………………………… 98
5.2.1 行波的折射、反射規(guī)律…………………………………………… 98
5.2.2 彼德遜法則……………………………………………………… 102
5.3 行波通過串聯(lián)電感和并聯(lián)電容………………………………………… 103
5.3.1 無限長直角波通過串聯(lián)電感…………………………………… 103
5.3.2 無限長直角波通過并聯(lián)電容…………………………………… 104
5.4 行波的多次折、反射……………………………………………………… 105
5.5 無損耗平行多導線中的波過程………………………………………… 107
5.6 沖擊電暈對線路波過程的影響………………………………………… 111
5.6.1 對導線耦合系數的影響………………………………………… 111
5.6.2 對波阻抗和波速的影響………………………………………… 111
5.6.3 對波形的影響…………………………………………………… 112
5.7 變壓器繞組中的波過程………………………………………………… 112
5.7.1 單相繞組中的波過程…………………………………………… 113
5.7.2 三相繞組中的波過程…………………………………………… 116
5.7.3 變壓器繞組之間的波過程……………………………………… 118
第6章 雷電及防雷裝置…………………………………………………………… 119
6.1 雷電放電和雷電過電壓………………………………………………… 119
6.1.1 雷云的形成……………………………………………………… 119
6.1.2 雷電放電過程…………………………………………………… 120
6.1.3 雷電參數………………………………………………………… 121
6.1.4 雷電過電壓的形成……………………………………………… 125
6.2 避雷針和避雷線的保護范圍…………………………………………… 128
6.2.1 概 述…………………………………………………………… 128
6.2.2 避雷針…………………………………………………………… 129
6.2.3 避雷線…………………………………………………………… 132
6.3 避雷器…………………………………………………………………… 133
6.3.1 保護間隙………………………………………………………… 133
6.3.2 管式避雷器……………………………………………………… 134
6.3.3 普通閥式避雷器………………………………………………… 135
6.3.4 磁吹避雷器……………………………………………………… 138
6.3.5 金屬氧化物避雷器(MOA)……………………………………… 140
6.4 防雷接地裝置…………………………………………………………… 144
6.4.1 接地裝置一般概念……………………………………………… 144
6.4.2 防雷接地及有關計算…………………………………………… 147
第7章 電力系統(tǒng)雷電過電壓及其防護…………………………………………… 149
7.1 輸電線路的感應雷過電壓……………………………………………… 149
7.1.1 無避雷線時的感應過電壓……………………………………… 149
7.1.2 有避雷線時的感應過電壓……………………………………… 150
7.1.3 雷擊線路桿塔時線路上的感應電壓…………………………… 150
7.2 架空輸電線路的直擊雷過電壓和耐雷水平…………………………… 151
7.2.1 雷擊塔頂時的過電壓和耐雷水平……………………………… 151
7.2.2 雷擊避雷線檔距中央時的過電壓……………………………… 154
7.2.3 繞擊時的過電壓和耐雷水平…………………………………… 155
7.3 架空輸電線路的雷擊跳閘率及防雷措施……………………………… 156
7.3.1 建弧率…………………………………………………………… 156
7.3.2 有避雷線輸電線路雷擊跳閘率的計算………………………… 157
7.3.3 輸電線路防雷的具體措施……………………………………… 157
7.4 發(fā)電廠和變電所的直擊雷保護………………………………………… 159
7.4.1 發(fā)電廠和變電所裝設避雷針的原則…………………………… 160
7.4.2 避雷針與電氣設備之間防雷的最小距離的確定……………… 160
7.4.3 裝設避雷針(線)的有關規(guī)定…………………………………… 161
7.5 變電所雷電侵入波過電壓保護………………………………………… 162
7.6 變電所進線段保護……………………………………………………… 165
7.6.1 未沿全線架設避雷線的35kV 以上變電所的進線段保護…… 166
7.6.2 35kV 小容量變電所的進線段保護…………………………… 168
7.6.3 土壤高電阻率地區(qū)變電所的進線段保護……………………… 168
7.6.4 全線有避雷線的變電所的進線段保護接線…………………… 169
第8章 內部過電壓………………………………………………………………… 170
8.1 工頻過電壓……………………………………………………………… 171
8.1.1 空載長線路的電容效應………………………………………… 171
8.1.2 不對稱短路引起的工頻電壓升高……………………………… 173
8.1.3 甩負荷引起的工頻電壓升高…………………………………… 174
8.2 諧振過電壓……………………………………………………………… 175
8.2.1 線性諧振過電壓………………………………………………… 175
8.2.2 鐵磁諧振過電壓………………………………………………… 175
8.2.3 參數諧振過電壓………………………………………………… 177
8.3 切除空載線路過電壓…………………………………………………… 178
8.3.1 物理過程………………………………………………………… 178
8.3.2 影響因素和降壓措施…………………………………………… 180
8.4 合空載線路過電壓……………………………………………………… 181
8.4.1 發(fā)展過程………………………………………………………… 181
8.4.2 影響因素和限制措施…………………………………………… 184
8.5 切除空載變壓器過電壓………………………………………………… 185
8.5.1 發(fā)展過程………………………………………………………… 185
8.5.2 影響因素與限制措施…………………………………………… 187
8.6 斷續(xù)電弧接地過電壓…………………………………………………… 188
8.6.1 發(fā)展過程………………………………………………………… 188
8.6.2 防護措施………………………………………………………… 191
第9章 電力系統(tǒng)絕緣配合………………………………………………………… 194
9.1 絕緣配合的概念和原則………………………………………………… 194
9.1.1 絕緣配合的概念………………………………………………… 194
9.1.2 絕緣配合的原則………………………………………………… 194
9.2 中性點接地方式對絕緣水平的影響…………………………………… 196
9.3 絕緣配合慣用法………………………………………………………… 197
9.4 架空輸電線路的絕緣配合……………………………………………… 201
9.4.1 絕緣子串的選擇………………………………………………… 201
9.4.2 空氣間距的選擇………………………………………………… 204
第10章 電力設備的在線監(jiān)測與故障診斷……………………………………… 207
10.1 概 述…………………………………………………………………… 207
10.1.1 電力設備的絕緣故障及其危害………………………………… 207
10.1.2 在線監(jiān)測與狀態(tài)維修的必要性及意義………………………… 208
10.1.3 在線監(jiān)測技術的發(fā)展概況及基本技術要求…………………… 210
10.2 在線監(jiān)測系統(tǒng)的組成和分類…………………………………………… 212
10.2.1 系統(tǒng)的組成……………………………………………………… 212
10.2.2 系統(tǒng)的分類……………………………………………………… 216
10.2.3 專家系統(tǒng)在故障診斷中的應用………………………………… 216
10.3 GIS和高壓斷路器的在線監(jiān)測與故障診斷…………………………… 218
10.3.1 概 述…………………………………………………………… 218
10.3.2 高壓斷路器的監(jiān)測內容………………………………………… 220
10.3.3 GIS絕緣故障的監(jiān)測與診斷…………………………………… 222
10.3.4 SF6氣體泄漏的檢測…………………………………………… 223
10.4 變壓器油中溶解氣體的監(jiān)測與診斷…………………………………… 223
10.4.1 油中氣體的產生………………………………………………… 223
10.4.2 油中溶解氣體的在線監(jiān)測……………………………………… 225
10.4.3 油中氣體分析與故障診斷……………………………………… 225
10.5 變壓器局部放電的在線監(jiān)測…………………………………………… 227
10.5.1 局部放電對絕緣劣化的影響…………………………………… 227
10.5.2 局部放電信號的監(jiān)測…………………………………………… 228
10.5.3 局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)………………………………………… 229
參考文獻……………………………………………………………………………… 230