輸配電系統(tǒng)電力開關技術

譯者序
原書前言

第1章 電力系統(tǒng)中的開合操作1
1.1簡介1
1.2本書的結構2
1.3電力系統(tǒng)分析5
1.4開合操作的目的7
1.4.1絕緣隔離與接地7
1.4.2母線轉換7
1.4.3負載投切7
1.4.4分斷故障電流8
1.5開關電弧9
1.6暫態(tài)恢復電壓（TRV）12
1.6.1暫態(tài)恢復電壓的描述12
1.6.2暫態(tài)恢復電壓的負載側和電源側分量14
1.7開關設備17
1.8斷路器的分類19
參考文獻23

第2章 電力系統(tǒng)中的故障24
2.1簡介24
2.2非對稱電流25
2.2.1基本概念25
2.2.2直流時間常數(shù)27
2.2.3三相系統(tǒng)中的非對稱電流29
2.3短路電流對系統(tǒng)和元器件的影響31
2.4故障統(tǒng)計數(shù)據(jù)37
2.4.1短路的發(fā)生及特點37
2.4.2短路電流的幅值38
參考文獻40

第3章 故障電流的開斷與關合42
3.1簡介42
3.2故障電流開斷42
3.3出線端故障43
3.3.1簡介43
3.3.2三相電流的開斷44
3.4變壓器限制的故障50
3.4.1用于計算暫態(tài)恢復電壓的變壓器建模51
3.4.2外部電容53
3.5電抗器限制的故障53
3.6架空線故障56
3.6.1近區(qū)故障56
3.6.2長線故障71
3.7失步開合72
3.7.1簡介72
3.7.2發(fā)電機和系統(tǒng)間的開合過程73
3.7.3兩個系統(tǒng)間的開合過程75
3.8故障電流的關合75
3.8.1關合短路電流對斷路器的影響75
3.8.2三相系統(tǒng)關合時的操作電壓暫態(tài)77
參考文獻83

第4章 負載開合85
4.1開合正常負載85
4.2開合容性負載86
4.2.1簡介86
4.2.2開合單相容性負載87
4.2.3開合三相容性負載92
4.2.4延遲擊穿現(xiàn)象93
4.2.5開合架空線101
4.2.6關合電容器組104
4.3開合感性負載110
4.3.1電流截流110
4.3.2電流截流的影響111
4.3.3感性負載開合的工況112
參考文獻122

第5章 開合過程暫態(tài)計算125
5.1解析法計算125
5.1.1簡介125
5.1.2 LR電路的關合125
5.1.3 RLC電路的開斷129
5.2暫態(tài)過程的數(shù)值仿真133
5.2.1歷史回顧133
5.2.2電磁暫態(tài)分析程序134
5.2.3電磁暫態(tài)仿真程序概述137
5.3暫態(tài)計算時網(wǎng)絡元器件的表示方法138
參考文獻140

第6章 氣體介質中的電流開斷141
6.1簡介141
6.2空氣作為開斷介質143
6.2.1概述143
6.2.2通過拉長電弧開斷故障電流144
6.2.3滅弧柵片147
6.2.4敞開空氣中的電弧149
6.2.5采用壓縮空氣開斷電流150
6.3油作為開斷介質151
6.3.1簡介151
6.3.2多油斷路器中的電流開斷152
6.3.3少油斷路器中的電流開斷154
6.4六氟化硫（SF6）作為開斷介質155
6.4.1簡介155
6.4.2物理特性156
6.4.3 SF6的分解產(chǎn)物159
6.4.4 SF6對環(huán)境的影響162
6.4.5 SF6替代167
6.5 SF6-N2混合氣體168
參考文獻169

第7章 氣體斷路器172
7.1油斷路器172
7.2空氣斷路器174
7.3 SF6斷路器176
7.3.1簡介176
7.3.2雙壓式SF6斷路器178
7.3.3壓氣式SF6斷路器179
7.3.4自能式SF6斷路器183
7.3.5雙動原理187
7.3.6倍速原理188
7.3.7旋弧式SF6斷路器189
參考文獻189

第8章 真空中的電流開斷190
8.1簡介190
8.2作為開斷環(huán)境的真空191
8.3真空電弧194
8.3.1簡介194
8.3.2陰極鞘層和陽極鞘層195
8.3.3擴散型真空電弧196
8.3.4集聚型真空電弧199
8.3.5磁場控制的真空電弧200
參考文獻205

第9章 真空斷路器206
9.1真空滅弧室的基本特性206
9.2真空開關的觸頭材料209
9.2.1純金屬209
9.2.2合金210
9.3真空開關的可靠性211
9.4電壽命211
9.5機械壽命212
9.6開斷能力213
9.7絕緣耐受能力213
9.8電流傳導214
9.9真空度214
9.10高電壓等級真空開關215
9.10.1簡介215
9.10.2高電壓等級真空斷路器的發(fā)展216
9.10.3高電壓等級真空斷路器的實際應用217
9.10.4 X射線輻射218
9.10.5高壓真空斷路器與高壓SF6斷路器的比較218
參考文獻219

第10章特殊開合工況222
10.1發(fā)電機電流分斷222
10.1.1簡介222
10.1.2發(fā)電機斷路器225
10.2輸電系統(tǒng)中的電流延遲過零227
10.3隔離開關開合228
10.3.1簡介228
10.3.2空載電流開合229
10.3.3母線轉換用開合237
10.4接地239
10.4.1接地開關239
10.4.2高速接地開關239
10.5與串聯(lián)電容器組有關的開合241
10.5.1串聯(lián)電容器組的保護241
10.5.2旁路開關242
10.6開合操作導致的鐵磁諧振244
10.7并聯(lián)電容器組附近的故障電流開斷245
10.8特高壓系統(tǒng)中的開合247
10.8.1絕緣水平248
10.8.2特高壓系統(tǒng)中與開合相關的特性248
10.9高壓交流電纜系統(tǒng)的特性250
10.9.1背景250
10.9.2當前現(xiàn)狀250
10.10直流系統(tǒng)中的開合253
10.10.1簡介253
10.10.2低壓與中壓直流開斷253
10.10.3高壓直流開斷255
10.11分布式發(fā)電系統(tǒng)中的開合暫態(tài)過程257
10.11.1總體考慮257
10.11.2失步情況258
10.12非機械式裝置的開合259
10.12.1故障電流限制259
10.12.2熔斷器259
10.12.3 Is限流器261
參考文獻262

第11章 操作過電壓及其限制措施267
11.1過電壓267
11.2操作過電壓269
11.3操作過電壓的限制270
11.3.1限制措施270
11.3.2采用合閘電阻限制270
11.3.3采用避雷器限制272
11.3.4采用快速投入并聯(lián)電抗器限制276
11.4采用選相開合限制操作過電壓276
11.4.1選相開合的原理276
11.4.2選相分閘277
11.4.3選相合閘278
11.4.4極間錯相位關合技術279
11.4.5選相開合技術的應用279
11.4.6各種操作過電壓限制措施的比較288
11.4.7金屬氧化物避雷器對斷路器瞬態(tài)恢復電壓的影響290
11.4.8對斷路器的功能要求292
11.4.9可靠性方面294
11.5實際應用中的操作過電壓數(shù)據(jù)295
11.5.1架空線295
11.5.2并聯(lián)電容器組和并聯(lián)電抗器296
參考文獻298

第12章 開關設備可靠性研究300
12.1國際大電網(wǎng)會議（CIGRE）關于開關設備可靠性的研究300
12.1.1可靠性300
12.1.2全球范圍的調查301
12.1.3設備樣本與故障統(tǒng)計302
12.2電壽命與機械壽命307
12.2.1燃弧引起的劣化307
12.2.2電壽命驗證方法308
12.2.3機械壽命310
12.3 CIGRE關于斷路器壽命管理方面的研究310
12.3.1維護311
12.3.2監(jiān)測與診斷311
12.3.3對于負載頻繁投切斷路器的壽命管理313
12.4變電站和系統(tǒng)可靠性研究313
參考文獻314

第13章標準、規(guī)范與試運行316
13.1故障電流開斷試驗標準316
13.1.1 IEC關于瞬態(tài)恢復電壓描述的背景和歷史317
13.1.2 IEC對瞬態(tài)恢復電壓的描述319
13.1.3 IEC規(guī)定的試驗方式320
13.1.4 IEC 規(guī)定的瞬態(tài)恢復電壓參數(shù)的選擇和應用323
13.2容性電流開合試驗的IEC標準326
13.3感性負載開合試驗的IEC標準328
13.3.1并聯(lián)電抗器的開合328
13.3.2中壓電動機的開合331
13.4規(guī)范和試運行331
13.4.1通用規(guī)范331
13.4.2斷路器規(guī)范332
13.4.3要求標書提供的信息333
13.4.4應隨標書提供的信息333
13.4.5斷路器的選擇333
13.4.6斷路器的試運行333
參考文獻334

第14章試驗335
14.1簡介335
14.2大容量試驗336
14.2.1簡介336
14.2.2直接試驗339
14.2.3合成試驗342
參考文獻356

附錄縮略語表357