SF6高压电器设计 第5版 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子书 mobi 在线

本书总结了作者50年来在SF6高压电器开发工作中的研究成果与设计经验，详尽地介绍了SF6气体的理化电气特性和SF6气体管理方面的研究成果，总结了SF6高压电器的结构设计经验及设计计算方法。作者以超前意识对SF6金属封闭式组合电器小型化和智能化提出了许多有用的见解，并对该产品的在线监测技术进行了有实用价值的论述。对困惑高压电器行业多年的技术难题(如温度对SF6湿度测量值的影响、SF6湿度的限值及其在线监测、断路器电寿命在线监测技术、产品局部放电特性及UHF法测量技术、日照对产品温升的影响、高寒地区产品的设计与选用等)，作者以自己的研究成果作了比较科学的回答。为减少温室气体的使用和排放，作者总结了近年来 外对SF6混合气体和替代气体的主要研究成果，并提出了环保气体高压电器的研究方向和设计思路，为开展环保电器的研发拉开了序幕。本书还系统地介绍了SF6电流互感器的设计计算方法，对有暂态特性的CT绕组的工作特性作了深入的分析。

本书特点是：理论分析精炼，设计计算方法适用。

本书可供高压电器研究、设计人员，电力部门研究、设计和管理人员阅读，也可供高等院校相关专业教师、研究生参考。本书是相关专业毕业生和研究生快速适应工作的好帮手。

第1章SF6的基本特性1

11SF6的物理性能1

12SF6的气体状态参数2

13SF6的化学性能3

131SF6具有良好的热稳定性3

132SF6电弧分解过程4

133SF6与开关灭弧室材料的化学

反应4

134水和氧等杂质产生酸性有害

物质4

135SF6电弧分解物中有剧毒的

S2F10吗?5

14SF6的 缘特性5

141SF6气体间隙的 缘特性5

142SF6中 缘子的沿面放电特性11

143减小金属微粒危害的措施13

15SF6气体的熄弧特性15

151SF6气体特性创造了良好的熄弧

条件15

152SF6中的气流特性17

第2章SF6电器的气体管理20

21SF6气体的杂质管理20

211SF6气体的毒性20

212生物试验方法20

213电弧分解气体的毒性及处理21

22SF6气体的湿度管理23

221水分进入开关的途径23

222水分对开关性能的影响23

223温度对SF6湿度测量值的影响25

224SF6湿度测量值的温度折算28

225用相对湿度标定湿度限值科学

准确28

226SF6湿度限值与国标GBT 8905的

修改30

227SF6湿度测量方法30

228SF6湿度控制方法31

229运行开关的水分处理32

23SF6气体的密封管理32

231SF6开关设备的密封结构32

232密封环节的清擦与装配32

233工程适用的检漏方法(真空监视、

肥皂泡监视、充SF6及充He

检漏)32

234SF6密度的监控及误差分析37

附录2ASF6湿度测量值的温度折算表41

附录2B充SF6检漏一个密封环节允许

漏气浓度增量ΔC及单点允许

漏气率F吸的计算46

附录2C充氦检漏允许泄漏率计算48

第3章GCBGIS总体设计49

31设计思想的 新49

32简单就是可靠、简单就是效益49

目录SF6高压电器设计第5版33GCBGIS总体设计的核心50

34GCBGIS总体结构设计要求50

341GCB灭弧室及操动机构的选择50

342罐式与瓷柱式GCB的合理

分工51

343高低档参数有机搭配51

344结构整体化设计52

345环境因素的影响52

35GCBGIS可靠性的验证试验53

351电寿命试验53

352机械强度试验53

353高低温环境下的操作试验53

354耐风沙、暴雨、冰雪及污秽试验53

第4章T·GCBGIS出线套管

设计54

41405～145kV出线套管内 缘设计54

411中心导体设计54

412允许雷电冲击场强值E1的

选择55

42252～363kV出线套管内 缘设计56

43550～1100kV出线套管内 缘设计57

431中间电位内屏蔽的作用57

432中间电位内屏蔽的设计58

433中间电位及接地屏蔽设计尺寸的

验算59

434中间屏蔽支持 缘子设计60

44套管外 缘设计60

441瓷件基本尺寸及耐受电压的

计算60

442高海拔、防污秽型瓷套设计62

443瓷套外屏蔽设计62

45瓷套机械强度设计64

451瓷套法兰胶装比64

452瓷质与工艺64

453瓷套内水压与抗弯强度设计65

46550kV SF6电流互感器支持套管中间

电位屏蔽设计实例66

461中间电位屏蔽尺寸的优化设计66

462中间电位屏蔽的加工工艺方案

设计67

第5章硅橡胶复合 缘子的特点和

设计69

51复合 缘子的特点和应用69

52伞裙材料的选用70

53 缘子芯体(筒、棒)材料的

选择71

54复合 缘子设计的四点要求72

541机械强度设计要求73

542刚度设计要求74

543电气性能设计要求74

544胶装及密封设计要求75

55复合 缘子长期运行的可靠性76

551 缘子表面亲(疏)水性与

污闪76

552硅橡胶疏水性的迁移与运行

可靠性76

553HTV硅橡胶的高能硅氧键与运行

可靠性77

554抗电蚀能力与运行可靠性77

555硅橡胶护套及伞裙组装工艺设计

与运行可靠性77

556水分入侵芯体对复合 缘子机械

强度的影响78

第6章ＳＦ６电器 缘结构设计——

气体间隙、环氧树脂浇注件、

真空浸渍管(筒)件79

61SF6气隙 缘结构设计79

611气隙电场设计基准79

612SF6气隙中电极优化设计79

62环氧树脂浇注件设计81

621 缘件电场设计基准81

622典型的 缘筒(棒)结构设计82

623 缘筒(棒)机械强度设计84

624盆式 缘子设计10个要点86

625盆式 缘子强度要求96

63真空浸渍环氧玻璃丝管(筒)设计96

631真空浸渍管(筒)性能96

632真空浸渍管（筒） 缘件电气

结构设计97

633真空浸渍管(筒) 缘件机械

强度设计99

第7章合闸电阻及并联电容器

设计101

71合闸电阻额定参数的选择101

711电阻值R101

712电阻投入时间t102

713电压负荷U102

714电阻两次投入的时差Δt102

72电阻片的特性参数102

73合闸电阻设计计算103

731设计步骤103

732计算实例(一)103

733计算实例（二）105

74合闸电阻的触头及传动装置设计106

741合闸电阻投切动作原理106

742电阻片安装方式设计107

743电阻触头及分合闸速度设计108

75并联电容器设计110

751并联电容器容量设计（800kV双

断口串联T·GCB计算例）110

752电容元件及电容器参数选择111

753电容器组的结构设计112

第8章GCBGIS的电接触和温升113

81接触电阻113

82梅花触头设计114

821动触头设计114

822触头弹簧圈向心力计算114

823触片设计115

824触指电动稳定性设计115

825触指热稳定性设计116

83自力型触头设计117

831导电截面及触指数设计117

832接触压力计算117

833触头材料及许用变形应力118

834旋压成形插入式触头(自力型

触头的进化)118

835铜钨触头及其质量控制118

84表带触头的设计与制造工艺119

841表带触头的特点119

842表带触头的设计119

843表带触头的材料、制作工艺及

表面处理120

844电动稳定性与热稳定性核算120

85螺旋弹簧触头设计121

851螺旋弹簧触头的特点121

852螺旋弹簧触头及弹簧槽设计121

853触头通流能力核算125

854接触压力、接触电阻与热稳定性

核算125

855单圈接触压力的测试值126

856单圈接触电阻的测试值127

857弹簧触头焊点强度分析及焊点

结构设计128

858弹簧触头不能用于隔离开关主

触头130

859铜丝线径d0的选择130

8510弹簧触头安放位置的选择130

8511弹簧触头接触电阻的稳定性130

8512弹簧触头的选用和表面处理132

86导体发热与温升计算132

第9章GCB灭弧室数学计算模型的

设计与估算135

91平均分闸速度vf的设计135

92触头开距lk及全行程l0设计137

93喷嘴设计137

931上游区设计138

932喉颈部设计139

933下游区设计142

934喷嘴材料143

94气缸直径的初步设计144

941气缸直径Ｄc与机构操作力F144

942气缸直径Dc的经验设计值145

95分闸特性及其与喷嘴的配合146

951分闸初期应有较大的加速度146

952分闸速度对自能式灭弧室开断

性能的影响147

953分闸后期应有平缓的缓冲

特性147

954分闸特性与喷嘴的配合147

955调整分、合闸速度特性的

方法147

96缓和断口电场的屏蔽设计148

97双气室自能式灭弧室的发展148

971405～145kV单动双气室自能式

灭弧室逐步完善稳定148

972触头双动灭弧室的产生149

973双动双气室灭弧室设计要点149

974对双气室和单气室灭弧室的

评价150

98近似量化类比分析法在灭弧室设计

中的应用151

981252kV、40kA灭弧室开断试验

结果分析与改进151

982252kV、50kA单气室自能式

灭弧室的增容设计154

983800kV灭弧室设计要领155

984特高压GCB灭弧室设计思路156

99机构操作功及传动系统强度计算158

991运动件等效质量计算158

992机构操作功计算160

993弹簧机构的分、合闸弹簧

设计162

994液压机构储能碟簧设计162

995开关操作系统强度计算165

0章密封结构设计167

101密封机理167

102影响SF6电器泄漏量的因素167

103O形密封圈和密封槽的设计170

1031O形密封圈直径（外径D）与

线径d0的配合170

1032密封圈材质的选用170

1033密封圈表面要求172

1034密封槽尺寸设计172

104SF6动密封设计173

1041转动密封唇形橡胶圈设计173

1042X形动密封圈设计173

1043矩形密封圈直动密封设计175

105高严气密封设计175

106密封部位的防水防腐蚀设计176

1章GIS中的DS、ES和母线

设计178

111三工位隔离开关的基本结构178

112DS及ES断口开距设计179

113DS断口触头屏蔽设计180

114DS分合闸速度设计181

1151100kV GIS—DS、ES设计的特殊

问题181

116快速接地开关设计183

117GIS母线设计184

1171波纹管设计185

1172可拆卸母线外壳设计186

1173 缘支持件设计186

2章SF6电器壳体设计188

121壳体电气性能要求188

122壳体材质及加工工艺选择188

123壳体电气尺寸设计189

124焊接壳体设计与计算189

1241焊接壳体强度设计因素189

1242焊接壳体壁厚设计190

1243焊接圆筒端盖(法兰)及盖

板厚度设计191

1244焊接圆筒端部封头强度设计191

1245焊接结构及焊缝位置设计191

125铸铝壳体设计与计算193

1251铸铝壳体强度设计因素193

1252铸造壳体厚度设计193

126壳体耐电弧烧蚀能力设计195

127壳体加工质量监控设计195

1271壳体强度监控195

1272焊缝气密性监控195

1273铸件壳体气密性监控195

128壳体制造的质量管理196

3章吸附剂及爆破片设计197

131吸附剂设计197

1311F—03吸附剂性能简介197

1312F—03吸附剂活化处理197

1313吸附剂用量设计198

132爆破片设计199

1321爆破片的选型与安装199

1322爆破压力设计199

1323压力泄放口径设计199

4章环温对SF6电器设计的

影响200

141日照对SF6电器及户外隔离开关

温升的影响200

1411考虑方法200

1412日照温升试验200

1413试验值分析200

1414结论201

142高寒地区产品的设计与应用202

1421降低额定参数使用202

1422开关充SF6+N2混合气体203

1423(SF6+CF4)混合气体的

应用206

1424经济实用的低温产品设计

方案——加热保温套设计207

1425高寒地区产品的选择209

5章SF6电流互感器绕组设计210

151CT误差及准确级210

1511CT误差的产生210

1512CT准确级212

152影响CT电流误差的因素213

1521一次电流的影响213

1522二次绕组匝数N2的影响213

1523平均磁路长度lcp的影响213

1524铁心截面积S的影响213

1525铁心材料的影响213

1526二次负荷的影响214

1527绕组阻抗ZCT的影响214

153测量级和保护级绕组设计及误差

计算步骤214

1531绕组及铁心内径设计214

1532铁心设计214

1533确定绕组的结构及阻抗215

1534测量级绕组误差计算步骤216

1535稳态保护级（5P、10P）绕组

误差计算步骤217

15402级和5P级CT绕组设计及误差

计算示例217

154102级、FS5、126kV、2×3005A、

30VA绕组设计及误差计算

（ 方案）217

154202级、FS5、126kV、2×3005A、

30VA绕组改进设计及误差计算

(第二方案)219

1543252kV、5P25、2×3005A、50VA

绕组设计及误差计算220

155暂态保护特性绕组的基本特性

参数222

1551设计暂态保护特性绕组的

原始数据222

1552额定二次回路时间常数T2223

1553额定瞬变面积系数Ktf223

1554铁心剩磁系数Ksc223

1555暂态特性CT绕组的分级223

156暂态磁通密度增大系数Ktd与暂态

误差ε^224

1561CT铁心未饱和时的暂态过程224

1562CT暂态面积系数Ktd225

1563暂态误差计算式226

157暂态特性绕组设计计算步骤和计算

示例227

1571TPY绕组计算步骤227

1572550kV、12501A、10VA、TPY

绕组计算示例228

1573550kV、25001A、15VA、TPY

绕组计算示例230

158铁心饱和及其对暂态绕组工作特性

的影响231

159影响CT暂态特性的因素及其改善

措施232

1510CT罩与CT线圈屏蔽设计234

附录15ASMC101等合金磁化曲线图234

6章GIS设计标准化242

161GIS设计非标准化的弊病242

162GIS设计标准化的重要意义242

163GIS结构设计标准化242

1631GIS基本元件标准化243

1632GIS基本接线间隔标准化的主要

要求243

1633126kV GIS标准化的基本接线

间隔243

1634252kV GIS标准化的基本接线

间隔248

ⅩⅦⅩⅧ1635与各标准间隔对应的GIS主回

路联结件及其内导标准化252

1636与各标准间隔对应的辅件

标准化252

1637与各标准间隔对应的就地控制

柜及气体监控柜的标准化252

1638GIS与电缆接口件标准化252

1639GIS与变压器接口件标准化255

164GIS图样和设计文件的标准化及

分类管理257

1641GIS图样的标准化设计及管理257

1642GIS基本间隔气体系统图的

标准化设计258

1643GIS基本单元的配套表(MX表)

及各种汇总表的标准化258

1644GIS基本间隔的配套表及各种

汇总表的标准化258

1645GIS工程设计通知书259

1646GIS通用设计文件的标准化259

7章GIS小型化和智能化设计

(在线监测技术及应用)260

171一次元件小型化260

172GIS二次监控智能化262

1721GIS智能化组件系统的组成262

1722GIS智能化组件的功能要求263

1723开发可靠性高、寿命长的信息

传感器263

1724MEMS露点微湿度传感器

开发272

1725 GCBGIS智能操作274

8章局部放电的UHF电磁波和超

声波监测276

181超高频（UHF）局部放电电磁波的

特征276

1811GIS局部放电电磁波的频率与

波长276

1812采用UHF法检测GIS局放的

必要性276

182GIS超高频局放电磁波的种类及

特征276

183GIS局放电磁波的辐射与传播277

1831电磁波辐射277

1832电磁波发射278

1833GIS中局放电磁波的传播

方式278

1834局放电磁波传输的三种工况281

1835GIS中局放电磁波的传输

特点283

1836微波传输中的阻抗匹配283

184UHF局放电磁波的接收284

1841局放信号的两种接收方式——电

容耦合与电磁感应284

1842接收天线的效率和增益286

1843传感器的相对输出功率287

1844传感器的特性287

1845局放检测系统可靠性设计及

适用性验证289

185外部干扰的抑制290

186局放源定位291

1861信号幅值定位291

1862信号时差定位291

1863平分面法定位292

187内置式传感器的研究方向292

1871圆盘形电容耦合传感器292

1872偶极天线294

188外置式传感器的研究方向296

1881缝隙传感器的设计296

1882矩形喇叭传感器的设计298

1883平面等角螺旋天线299

189传感器的馈电与阻抗匹配300

1891传感器的馈电300

1892接头301

1893输入阻抗与负载阻抗的匹配301

1810超高频法局放诊断系统301

1811GIS局放定期检测与全时在线

监测302

1812超声波诊断法303

9章断路器灭弧室电寿命的诊断

与在线监测技术306

191线路操作与保护用断路器电寿命

诊断306

1911不同开断电流的折算306

1912我国GCB电寿命限值的

合理性307

1913相对剩余电寿命的计算310

192负荷电流频繁操作断路器电寿命

监测311

1921负荷电流操作断路器灭弧室电寿命

衰变特征311

1922弧触头与断路器的电寿命312

1923断路器的动态超程与动态接触

电阻312

1924弧触头有效接触行程阈值的

限值与应用315

1925讨论315

第20章SF6复合电器H·GIS及

电容式复合 缘母线的特点、

应用与发展317

201H·GIS及PASS的定义和结构

特征317

2011H·GIS317

2012PASS320

202AIS、GIS、H·GIS及PASS的特点

分析323

2021结构和功能对比323

2022对H·GIS和PASS的评议323

203选用H·GIS的技术经济分析325

204550kV H·GIS使用示例325

205复合电器的演变326

206电容式复合 缘母线在GISH·GIS开关

站的应用328

2061电容式复合 缘母线的结构328

2062电容式复合 缘母线的特性329

2063电容式复合 缘母线与GIS

H·GIS配合使用及意义330

2064电容式复合 缘母线(CIL)

的应用前景333

第21章SF6交直流GIL的设计与

研究334

211GIL的特点334

212GIL的应用334

213GIL的基本母线单元及气隔单元的

长度设计335

214GIL的热胀冷缩及其调节336

215 缘介质气压设计336

216GIL母线的电接触及母线支撑336

217基本母线单元和可拆母线单元

设计337

2171母线截面、长度及支撑设计338

2172交流GIL 缘件积聚表面电荷的

可能性及其影响340

2173GIL 缘件设计要求340

2174可拆母线单元设计340

ⅩⅨⅩⅩ2175GIL高气密性设计341

218GILGIS金属微粒的危害、产生及

防治341

219GIL的外壳支撑与接地343

2191波纹管变形力的平衡与外壳支撑

的设计343

2192竖（斜）井GIL的外壳支撑343

2193GIL的外壳接地344

2110超特高压过江河隧道GIL和大城市

地下管廊GIL特殊设计344

2111直流GIL的应用、 缘特性及设计

要求346

21111超特高压直流GIL的应用

前景346

21112直流 缘子表面电荷的聚散及

影响346

21113直流 缘子表面电阻的分布与

影响348

21114直流气隙的 缘特性348

21115直流 缘件的设计要求349

21116金属微粒对 缘件表面电场的

破坏352

2112直流高压电器 缘的7个重点研究

课题353

第22章高压SF6电器的抗震设计355

221地震特性参数355

2211地震烈度355

2212地震频率与地震周期355

2213地震波形355

2214地震加速度356

222产品动力特性参数357

2221产品自振频率fg357

2222振动阻尼与阻尼比ξ357

2223弹性元件的刚度及弹性模量357

2224共振时的加速度(振幅)放大

系数β358

223高压电器设备抗震设计360

2231自振频率fg和阻尼比ξ360

2232加速度的放大系数β360

2233强度估算361

2234位移估算361

2235提高高压电器设备抗震能力的

措施362

224高压电器设备抗震能力的验证362

2241用计算机进行抗震能力计算362

2242抗地震性能试验363

第23章GCBGIS的典型开断、

ACF断路器的特殊运行工况及

结构设计要求365

231断路器的BTF开断365

2311短路开断电流直流分量IDC365

2312首相开断系数K1365

2313暂态恢复电压(TRV)366

2314 BTF开断与灭弧室特性367

232SLF开断367

2321 TRV初期锯齿波的形成368

2322TRV初期增长速度368

2323SLF开断与灭弧室特性368

2324断口并联电容改善SLF开断

条件369

233反相开断369

234并联开断370

235空载变压器开断371

236切合电容器组及空载长线371

2361切合电容器组371

2362切合空载长线372

2363切空载长线的开断电流及试验

方法373

2364长线合闸过电压374

237切电抗器375

2371无截流开断375

2372有截流开断375

238发展性故障开断376

239超特高压交流滤波断路器的特殊

运行工况及结构设计要求376

2391ACF断路器的特殊运行工况

及其运行现状376

2392ACF断路器切电容负荷的可能

故障与隐形故障特征377

2393ACF断路器断口电压分布

不均匀性导致产品的内外

缘事故379

2394ACF断路器的创新设计要点380

2395ACF断路器合闸涌流的危害及

对策384

2396罐式断路器T·GCB切合滤波

电器的适应性385

2397ACF断路器的型式试验及相应

的国标修改385

2310GIS—DS的典型切合操作385

23101切合母线转换电流(环流)385

23102切小电容电流387

2311GIS—FES的分合操作388

23111FES短路关合388

23112FES切合感应电流388

第24章电网对CTVT的不同要求和

运行注意事项389

241CT测量级绕组389

242CT 5P及10P稳态保护级绕组390

243CT暂态保护用绕组(TP)390

244CT 10%误差曲线391

245CT参数要求对CT结构设计的

影响391

246使用CT时的注意事项392

247两种电压互感器的特征及运行中

应处理好的主要问题393

第25章计算机辅助设计395

251高压电场数值计算395

2511电场计算方法395

2512LVQB—252 SF6电流互感器

三维电场计算395

2513GCB灭弧室电场计算及电场

优化设计399

252应力与变形分析00

253抗震计算401

254灭弧室开断能力计算402

第26章环保气体高压电器的研发407

261环保气体高压电器研发的任务和

方法407

2611环保气体高压电器研发的任务407

2612环保气体高压电器的研究方法407

262SF6混合气体的研究与应用408

2621混合气体的协同效应408

2622SF6混合气体的 缘特性研究409

2623SF6N2混合气体与纯SF6间的

缘特性、压力特性的换算412

2624SF6混合气体熄弧特性的研究413

2625SF6混合气体的应用416

263SF6替代气体的研究417

2631C4、C5、C6系新气体的

主要特性417

ⅩⅪ2632对c-C4F8的热情追逐与冷静

思考417

2633 外对三氟 （CF3I)

的研究概况418

2634 外对C4F7N的研究及应用

前景421

2635重视六氟二丁炔（C4F6）

的研究424

264气—固 缘方式的研究425

265环保气体高压电器设计的研究课题425

266停笔寄语426

参考文献427

黎斌，原西安高压开关厂主任设计师，教授级高工。

  1962年毕业于华中科技大学，长期从事油断路器、真空开关、SF6断路器、SF6金属封闭式组合电器及SF6电流互感器开发设计工作。产品研究开发成果获 教育委员会、原机械工业部颁发的科技进步奖和各种荣誉证书10多项，发表专业论文50余篇。

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