高电压技术

图书标准信息

• 作者 张嘉伟
• 出版社 电子工业出版社
• 出版时间 2023-04
• 版次 1
• ISBN 9787121453847
• 定价 79.80元
• 装帧 其他
• 开本 其他
• 纸张 胶版纸
• 页数 392页

【内容简介】

本书涵盖高电压与绝缘技术的基本理论和试验技术，以及相关交叉学科的新知识，包含5部分内容：①气、液、固三类电介质的放电理论（第1～5章）；②耐压绝缘试验（第6、7章）；③输电线路和绕组中的波过程（第8章）；④雷电和过电压及其防护（第9～11章）；⑤绝缘配合与电磁环境（第12章）。其中第1部分在介绍电介质放电理论的基础上，加入了一定的工程应用实例和发展前沿技术；第2部分主要介绍高电压试验基础及规程，另外将在线监测的相关技术基础引入本书，旨在增强本书的实用性和适用性；第3部分详细介绍了输电线路和绕组中的波过程理论；第4部分在传统的防雷和防护技术基础上，增加了新型防雷技术及设备的内容，并扩展了其应用领域和范围；第5部分结合国家对能源发展的要求和电力系统的发展现状，对绝缘配合与电磁环境进行了阐述。 本书既可作为电气工程等相关专业的教材，也可作为专业技术人员从工程实际向融合创新提升的基础知识参考书。

【作者简介】

张嘉伟，1982年生，博士（后）、教授，博士生导师。法国里昂国立应用科学院取得博士学位，意大利博洛尼亚大学博士后，日本福冈大学访问学者，德国海德堡大学、德国海德堡理论研究学院（HITS）访问教授。入选陕西省高层次引进人才计划，陕西省青年科技奖获得者，陕西省引进国外智力示范基地负责人，陕西省高校青年创新团队负责人，校杰出青年教师、科研先进个人、教书育人先进个人，现任高电压与绝缘技术研究所所长。主要从事电气工程、新能源系统、智能电网、智能传感方面的教学与研究。

主讲过多门电力系统相关课程。培养电力企业人才千余人。主持、省部级、校企联合项目15项，包括国家科技部国际合作项目、国家自然科学基金国际合作项目、省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室项目、中国科学院硅器件技术重点实验室项目、工程电介质国家重点实验室基金项目、国家电网公司总部科技项目等。发表论文60余篇，出版英文专著2部，特邀撰写Wiley-VCH出版社英文专著1章，撰写规划教材2部，公开及授权发明专利30余项多项已成果转化，获中国安装协会科学技术进步奖二等奖。担任IEEE CEIDP Board Member（全球仅8个席位）、中国电工技术学会电介质专委会委员、中国电机工程学会高电压技术专委会青年学组成员、中国物理学会静电专委会青年委员、中国电工技术学会等离子体及应用专委会委员等。

【目录】

目录 

绪论 1 

第1章 气体放电的基本物理过程 5 

1.1 带电粒子的产生和消失 6 

1.1.1 气体放电的主要形式 6 

1.1.2 带电粒子的产生 7 

1.1.3 带电粒子的消失 11 

1.2 电子崩的形成和发展过程 12 

1.2.1 非自持放电和自持放电 12 

1.2.2 电子崩的形成和发展 13 

1.2.3 自持放电的条件 14 

1.2.4 气体击穿与帕邢定律 17 

1.3 流注的发展过程 18 

1.3.1 空间电荷对原有电场的影响 19 

1.3.2 流注的形成 20 

1.3.3 电负性气体的情况 22 

1.4 不均匀电场中的放电过程 22 

1.4.1 稍不均匀电场和极不均匀电场的放电特性 23 

1.4.2 极不均匀电场中的电晕放电 24 

1.4.3 电晕放电的起始场强 25 

1.4.4 极不均匀电场中的极性效应 29 

1.5 长气隙击穿过程 31 

1.5.1 放电时间 31 

1.5.2 冲击电压波形的标准化 32 

1.5.3 冲击电压下的气隙击穿特性 34 

1.6 放电等离子体 36 

1.6.1 等离子体基本参数 36 

1.6.2 等离子体鞘层 37 

1.6.3 等离子体的应用 39 

第2章 气体间隙的击穿特性 40 

2.1 均匀和稍不均匀电场气隙的击穿特性 41 

2.2 极不均匀电场气隙的击穿特性 45 

2.2.1 直流电压 46 

2.2.2 工频交流电压 47 

2.2.3 雷电冲击电压 48 

2.2.4 操作冲击电压 49 

2.3 大气条件对气隙击穿特性的影响及其校正 52 

2.3.1 对空气密度的校正 53 

2.3.2 对湿度的校正 53 

2.3.3 对海拔高度的校正 54 

2.4 提高气体介质电气强度的方法 54 

2.4.1 改进电极形状以改善电场分布 55 

2.4.2 利用空间电荷改善电场分布 56 

2.4.3 采用屏障 57 

2.4.4 采用高气压 59 

2.4.5 采用高电气强度气体 60 

2.4.6 采用高真空 61 

2.5 绝缘气体和气体绝缘电气设备 61 

2.5.1 SF6气体的绝缘性能 62 

2.5.2 SF6气体理化特性方面的若干问题 64 

2.5.3 SF6混合气体 65 

2.5.4 气体绝缘电气设备 67 

第3章 液体电介质的电气性能 69 

3.1 液体电介质的极化和损耗 70 

3.1.1 液体电介质的介电常数 70 

3.1.2 液体电介质的损耗 71 

3.2 液体电介质的电导 72 

3.2.1 液体电介质的离子电导 72 

3.2.2 液体电介质的电泳电导与华尔顿定律 74 

3.2.3 液体电介质在强电场下的电导 75 

3.3 液体电介质的击穿 76 

3.3.1 高度纯净去气液体电介质的电击穿理论 76 

3.3.2 含气纯净液体电介质的气泡击穿理论 77 

3.3.3 工程用液体电介质的杂质击穿 78 

3.3.4 减小杂质影响的措施 81 

3.4 变压器油及其特性 82 

3.4.1 变压器油的主要作用 83 

3.4.2 变压器油的性能要求 83 

3.4.3 矿物油和植物油的对比 84 

第4章 固体电介质的电气性能 86 

4.1 固体电介质的极化和损耗 87 

4.1.1 固体电介质的介电常数 87 

4.1.2 固体电介质的损耗 89 

4.2 固体电介质的电导 91 

4.2.1 固体电介质的离子电导 91 

4.2.2 固体电介质的电子电导 92 

4.2.3 固体电介质的表面电导 92 

4.3 固体电介质的击穿 95 

4.3.1 电击穿的基本理论 96 

4.3.2 热击穿的基本理论 97 

4.3.3 电化学击穿的基本理论 98 

4.4 固体电介质的老化 100 

4.4.1 固体电介质的环境老化 100 

4.4.2 固体电介质的电老化 101 

4.4.3 固体电介质的热老化 101 

4.5 常见固体电介质 103 

4.5.1 电工陶瓷 103 

4.5.2 硅橡胶 104 

4.5.3 交联聚乙烯 105 

4.5.4 环氧树脂 105 

4.5.5 纤维材料 107 

第5章 沿面放电和组合绝缘 108 

5.1 不同电场均匀度下的沿面放电 109 

5.1.1 界面电场分布的典型情况 109 

5.1.2 均匀电场中的沿面放电 110 

5.1.3 具有强垂直分量时的沿面放电 112 

5.1.4 具有弱垂直分量时的沿面放电 114 

5.2 不同电场均匀度下的沿面放电 117 

5.2.1 受潮表面的沿面放电 117 

5.2.2 脏污表面的沿面放电 119 

5.3 绝缘子结构及其关键技术 124 

5.3.1 瓷质绝缘子 124 

5.3.2 玻璃绝缘子 125 

5.3.3 复合绝缘子 126 

5.4 组合绝缘 126 

5.4.1 各组分间的相互渗透 127 

5.4.2 油纸绝缘结构 129 

5.4.3 组合绝缘的优化方式 130 

第6章 绝缘预防性试验 133 

6.1 绝缘电阻、吸收比和泄漏电流的测量 134 

6.1.1 绝缘电阻和吸收比的测量 134 

6.1.2 泄漏电流的测量 137 

6.2 介质损耗角正切值测量 139 

6.2.1 谢林电桥测量原理 139 

6.2.2 可发现的缺陷及其局限性 142 

6.2.3 谢林电桥测量的影响因素 142 

6.3 局部放电的测量 144 

6.3.1 局部放电测量基础 144 

6.3.2 局部放电电气测量方法 146 

6.4 绝缘油性能测量 147 

第7章 电气设备绝缘的高电压试验 151 

7.1 工频高电压试验 152 

7.1.1 工频高电压的产生 152 

7.1.2 工频高电压的测量 154 

7.1.3 绝缘的工频耐压试验 160 

7.2 直流高电压试验 161 

7.2.1 直流高电压的产生 162 

7.2.2 直流高电压的测量 165 

7.2.3 绝缘的直流耐压试验 170 

7.3 冲击电压试验 173 

7.3.1 冲击电压的产生 173 

7.3.2 冲击电压的测量 177 

7.3.3 绝缘的冲击耐压试验 186 

7.4 高电压的光电与数字化测量技术 188 

7.4.1 光电测量技术 188 

7.4.2 数字化测量技术 189 

7.5 电气设备的在线检测和故障诊断 191 

7.5.1 传统的在线检测和故障诊断技术 191 

7.5.2 典型电气设备的在线检测和故障诊断 194 

7.5.3 新技术在电气设备在线检测和故障诊断中的应用 199 

第8章 输电线路和绕组中的波过程 205 

8.1 波沿均匀无损耗单导线的传播 206 

8.1.1 线路方程及解 206 

8.1.2 波速和波阻抗 208 

8.1.3 均匀无损耗单导线波过程的基本概念 212 

8.2 行波的折射和反射 213 

8.2.1 折射系数和反射系数 213 

8.2.2 几种特殊端接情况下的波过程 215 

8.2.3 集中参数等值电路（彼得逊法则） 216 

8.3 行波的多次折射、反射 221 

8.4 波在多导线系统中的传播 223 

8.5 波在有损耗线路上的传播 227 

8.5.1 线路电阻和绝缘电导的影响 228 

8.5.2 冲击电晕的影响 228 

8.6 变压器绕组中的波过程 230 

8.6.1 单相绕组中的波过程 230 

8.6.2 变压器对过电压的内部保护 234 

8.6.3 三相绕组中的波过程 235 

8.6.4 波在变压器绕组间的传递 236 

8.7 旋转电机绕组中的波过程 237 

8.8 传输线理论及其应用 238 

8.8.1 传输线的基本类型和参数 239 

8.8.2 传输线组合 243 

8.8.3 传输线的实例与发展 243 

第9章 雷电及防雷装置 247 

9.1 雷电放电过程 248 

9.1.1 雷电参数 249 

9.1.2 雷电过电压的形成 254 

9.1.3 雷电过电压的危害 255 

9.2 避雷针、避雷线、避雷器 256 

9.2.1 避雷针的保护范围 256 

9.2.2 避雷线的保护范围 258 

9.2.3 避雷器 259 

9.3 接地装置 265 

9.3.1 接地和接地装置 265 

9.3.2 接地电阻的测量 266 

9.3.3 降低接地电阻的措施 269 

9.4 接地装置防腐 271 

9.4.1 接地装置腐蚀的危害 271 

9.4.2 接地装置腐蚀的产生 272 

9.4.3 腐蚀诊断 273 

9.4.4 接地装置的防腐措施 274 

第10章 雷电过电压及其防护 277 

10.1 输电线路的防雷保护 278 

10.1.1 输电线路防雷的原则和措施 278 

10.1.2 线路感应过电压 280 

10.1.3 线路直击雷电过电压 282 

10.1.4 输电线路雷击跳闸率 287 

10.1.5 架空绝缘线路防雷技术措施 289 

10.2 发电厂和变电所的防雷保护 290 

10.2.1 发电厂和变电所的直击雷保护 291 

10.2.2 发电厂和变电所的行波保护 293 

10.2.3 主要设备的防雷保护 299 

10.2.4 智能变电站的防雷保护 301 

10.2.5 气体绝缘变电所的防雷保护 303 

10.2.6 旋转电机的防雷保护 305 

10.3 特殊建筑及设施的防雷保护 308 

10.3.1 古建筑的防雷保护 308 

10.3.2 飞机的防雷保护 311 

第11章 内部过电压 314 

11.1 暂时过电压 315 

11.1.1 工频电压升高 315 

11.1.2 谐振过电压 322 

11.2 操作过电压 325 

11.2.1 中性点不接地系统电弧接地引起的过电压 326 

11.2.2 空载线路合闸引起的过电压 329 

11.2.3 切除空载线路引起的过电压 332 

11.2.4 切除空载变压器产生的过电压 335 

11.3 快速瞬态过电压 336 

11.3.1 VFTO产生的机理及特性 337 

11.3.2 VFTO的危害及防护 339 

11.3.3 VFTO的测量与抑制 341 

第12章 绝缘配合与电磁环境 360 

12.1 绝缘配合 361 

12.1.1 绝缘配合的概述 361 

12.1.2 中性点接地方式对绝缘水平的影响 365 

12.1.3 绝缘配合惯用法 365 

12.2 电磁环境 369 

12.2.1 交流输电线路的电磁环境 369 

12.2.2 变电站的电磁环境 373 

12.2.3 直流输电线路的电磁环境 376 

12.2.4 换流站的电磁环境 379 

12.2.5 电力系统电磁环境的一般性防护方法 380 

参考文献 382