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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