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第1章 绪论1

1.1 高压输电的必要性1

1.2 我国电力工业的发展3

1.3 电力工业对高电压技术发展的促进作用6

1.4 新材料和新技术在高电压技术中的应用7

1.5 高电压技术在其他领域的应用9

第2章 气体放电的基本物理过程11

2.1 带电质点的产生与消失11

2.1.1 气体中电子与正离子的产生11

2.1.2 电极表面的电子逸出13

2.1.3 气体中负离子的形成14

2.1.4 带电质点的消失15

2.2 放电的电子崩阶段15

2.2.1 非自持放电和自持放电的不同特点15

2.2.2 电子崩的形成16

2.2.3 影响碰撞电离系数的因素17

2.3 自持放电条件18

2.3.1 pd值较小时的情况18

2.3.2 pd值较大时的情况19

2.3.3 电负性气体的情况21

2.4 不均匀电场中气体放电的特点21

2.4.1 稍不均匀电场和极不均匀电场的不同特点21

2.4.2 极不均匀电场中的电晕放电22

2.4.3 不均匀电场中放电的极性效应24

2.5 放电等离子体26

2.5.1 等离子体的分类与术语26

2.5.2 平衡等离子体27

2.5.3 非平衡等离子体29

习题30

第3章 气体间隙的击穿强度31

3.1 稳态电压下的击穿31

3.1.1 均匀电场中的击穿31

3.1.2 稍不均匀电场中的击穿32

3.1.3 极不均匀电场中的击穿33

3.2 雷电冲击电压下的击穿34

3.2.1 冲击电压的标准波形34

3.2.2 放电时延35

3.2.3 50%击穿电压及冲击系数35

3.2.4 伏-秒特性36

3.3 操作冲击电压下的击穿38

3.3.1 操作冲击电压下击穿的U形曲线38

3.3.2 操作冲击电压的推荐波形38

3.3.3 长空气间隙在操作冲击电压下的击穿强度39

3.4 大气密度和湿度对击穿的影响39

3.4.1 大气校正因数40

3.4.2 海拔的影响41

3.5 SF6气体间隙中的击穿41

3.5.1 均匀和稍不均匀电场中的击穿41

3.5.2 极不均匀电场中的击穿43

3.5.3 影响击穿场强的因素44

3.5.4 快前沿脉冲电压下的击穿46

3.6 提高气体间隙击穿电压的措施47

3.6.1 改善电场分布的措施47

3.6.2 削弱电离过程的措施48

习题50

第4章 气体中沿固体绝缘表面的放电51

4.1 界面电场分布的典型情况51

4.2 均匀电场中的沿面放电51

4.3 极不均匀电场中的沿面放电53

4.3.1 具有强垂直分量时的沿面放电53

4.3.2 具有弱垂直分量时的沿面放电54

4.4 受潮表面的沿面放电56

4.4.1 表面凝露对沿面放电的影响57

4.4.2 表面淋雨对沿面放电的影响57

4.5 脏污绝缘表面的沿面放电58

4.5.1 污闪的发展过程59

4.5.2 影响污闪电压的因素59

4.5.3 污秽等级的划分60

4.5.4 防止污闪的措施61

习题62

第5章 液体和固体介质的电气特性63

5.1 电介质的极化、电导与损耗63

5.1.1 电介质的极化63

5.1.2 电介质的电导65

5.1.3 电介质的能量损耗66

5.2 液体介质的击穿67

5.2.1 影响液体介质击穿的因素68

5.2.2 减小杂质影响的措施69

5.3 固体介质的击穿70

5.3.1 电击穿70

5.3.2 热击穿71

5.3.3 电化学击穿72

5.4 组合绝缘的特性75

5.4.1 油-屏障绝缘和油纸绝缘的特点75

5.4.2 多介质系统中的电场75

5.4.3 电场调整的方法76

5.5 绝缘的老化77

5.5.1 电介质的热老化78

5.5.2 介质的电老化78

5.5.3 机械力的影响78

5.5.4 环境的影响79

习题79

第6章 电气设备绝缘的预防性试验80

6.1 绝缘电阻的测试80

6.1.1 多层介质的吸收现象80

6.1.2 绝缘电阻和吸收比的测量82

6.2 泄漏电流的测量83

6.3 介质损耗角正切值的测量85

6.3.1 西林电桥的基本原理85

6.3.2 外界电磁场对电桥的干扰87

6.3.3 影响tanδ测量结果的因素88

6.3.4 数字化测量方法88

6.4 局部放电的测试89

6.4.1 局部放电的检测回路89

6.4.2 局部放电的测量阻抗和测量仪器90

6.4.3 用超声波探测器测量局部放电91

6.5 电压分布的测量91

6.6 绝缘油的电气试验和气相色谱分析92

6.7 绝缘状态的在线监测94

6.7.1 tanδ的在线监测94

6.7.2 局部放电的在线监测95

6.7.3 油中气体含量的在线监测96

习题96

第7章 电气设备绝缘的高电压试验98

7.1 交流高电压试验98

7.1.1 工频高电压的产生98

7.1.2 串联谐振交流高电压的产生101

7.1.3 交流高电压试验102

7.2 直流高电压试验103

7.2.1 直流高电压的产生103

7.2.2 直流高电压的试验106

7.3 冲击电压试验107

7.3.1 冲击电压发生器与参数计算107

7.3.2 截断波的产生方法110

7.3.3 操作冲击电压的获得111

7.3.4 陡波前冲击电压的产生111

7.4 脉冲功率技术112

7.4.1 脉冲功率技术的内涵与特点112

7.4.2 脉冲功率装置的基本构成112

7.4.3 脉冲功率技术的应用114

7.5 稳态高电压的测量116

7.5.1 气体放电间隙117

7.5.2 静电电压表118

7.5.3 利用高压电容器的测量方法119

7.5.4 高压分压器120

7.6 冲击电压的测量121

7.6.1 球间隙测量冲击电压的幅值122

7.6.2 冲击电压分压器122

7.6.3 纳秒脉冲测量技术127

7.7 光电与数字化测量技术130

7.7.1 光电测量技术130

7.7.2 数字化测量技术132

习题133

第8章 集中参数的过渡过程及线路和绕组中的波过程134

8.1 线性集中参数电路的过渡过程134

8.1.1 直流电压作用在LC串联回路上的过渡过程134

8.1.2 交流电压作用在RLC串联回路上的过渡过程135

8.2 波在单根均匀无损导线上的传播137

8.2.1 单根输电线路的等效电路137

8.2.2 波阻抗与波速137

8.2.3 波动方程及其解139

8.2.4 前行波和反行波140

8.3 行波的折射与反射141

8.3.1 折射系数和反射系数141

8.3.2 彼德逊法则143

8.3.3 等效波法则144

8.4 行波通过串联电感与旁过并联电容145

8.4.1 直角波通过串联电感145

8.4.2 直角波旁过并联电容146

8.5 行波的多次折、反射148

8.6 行波在无损平行多导线系统中的传播151

8.7 冲击电晕对线路上波过程的影响154

8.8 变压器绕组中的波过程155

8.8.1 单绕组中的波过程155

8.8.2 三相绕组中的振荡过程159

8.8.3 绕组间波的传递160

8.8.4 变压器的内部保护160

8.9 旋转电机绕组中的波过程161

习题162

第9章 雷电及防雷装置163

9.1 雷电放电的发展过程163

9.2 雷电参数164

9.3 避雷针和避雷线167

9.4 避雷器169

9.4.1 保护间隙170

9.4.2 管式避雷器170

9.4.3 阀式避雷器170

9.5 防雷接地176

习题179

第10章 输电线路的防雷保护180

10.1 输电线路防雷的原则和措施180

10.2 线路感应雷过电压181

10.2.1 无避雷线时的感应雷过电压182

10.2.2 有避雷线时的感应雷过电压183

10.3 输电线路的直击雷过电压183

10.3.1 无避雷线时的直击雷过电压183

10.3.2 有避雷线时的直击雷过电压185

10.4 输电线路雷击跳闸率的计算188

习题191

第11章 发电厂和变电所的防雷保护192

11.1 发电厂和变电所的直击雷保护192

11.1.1 装设避雷针（线）的原则192

11.1.2 避雷针（线）的设计计算192

11.1.3 几个具体问题193

11.2 发电厂和变电所的行波保护194

11.2.1 避雷器的保护作用194

11.2.2 变电所的进线保护197

11.3 变电所防雷的几个具体问题200

11.3.1 三绕组变压器和自耦变压器的防雷保护200

11.3.2 变压器的中性点保护201

11.3.3 配电变压器的防雷保护202

11.4 气体绝缘变电所的防雷保护202

11.4.1 GIS变电所雷电过电压保护的特点203

11.4.2 GIS变电所常用的雷电保护接线203

11.5 旋转电机的防雷203

11.5.1 旋转电机防雷保护的特点204

11.5.2 直配电机的防雷保护204

11.5.3 非直配电机的防雷保护206

习题206

第12章 暂时过电压207

12.1 工频电压升高207

12.1.1 超高压系统中工频电压升高的重要性208

12.1.2 工频电压升高的原因208

12.1.3 工频电压升高的限制措施211

12.2 谐振过电压213

12.2.1 谐振的类型213

12.2.2 铁磁谐振过电压214

习题216

第13章 操作过电压217

13.1 中性点不接地系统电弧接地引起的过电压217

13.1.1 过电压发展的物理过程217

13.1.2 限制过电压的措施219

13.2 合闸空载线路引起的过电压221

13.2.1 产生过电压的物理过程221

13.2.2 影响过电压的因素222

13.2.3 限制过电压的措施222

13.3 切除空载线路引起的过电压223

13.3.1 产生过电压的物理过程223

13.3.2 影响过电压的因素224

13.3.3 限制过电压的措施225

13.4 切除空载变压器产生的过电压225

13.4.1 产生过电压的物理过程225

13.4.2 影响过电压的因素226

13.4.3 限制过电压的措施226

13.5 GIS中快速暂态过电压（VFTO）227

13.5.1 VFTO产生的机理227

13.5.2 VFTO的特性227

13.5.3 VFTO的影响因素228

13.5.4 VFTO的危害229

13.5.5 V FTO的防护230

13.5.6 GIS的VFTO计算实例230

习题232

第14章 直流系统过电压233

14.1 来自换流站交流侧的过电压233

14.1.1 暂时过电压233

14.1.2 操作过电压233

14.1.3 雷击过电压234

14.2 来自换流站直流侧的过电压234

14.2.1 暂时过电压234

14.2.2 操作过电压234

14.2.3 雷电过电压237

14.3 陡波过电压238

14.4 换流站的过电压防护238

14.4.1 换流站直流线路的防护238

14.4.2 换流站直流侧的防护238

14.4.3 换流站交流侧设备的防护240

14.4.4 交流电网的防护240

习题240

第15章 电力系统的电磁环境241

15.1 交流输电线路的电磁环境241

15.2 变电站的电磁环境245

15.3 直流输电线路的电磁环境247

15.4 换流站的电磁环境250

15.5 电力系统外部的电磁骚扰源252

15.6 电力系统电磁环境的一般性防护方法253

习题253

第16章 电力系统过电压计算254

16.1 概述254

16.2 单相电磁暂态过程的元件模型256

16.2.1 集中参数电路模型256

16.2.2 分布参数电力模型——单相无损线的Bergeron等效计算电路258

16.2.3 线路损耗近似的处理方法262

16.2.4 电源支路的模拟262

16.2.5 单相暂态等效计算网络的形成及求解263

16.3 多相电磁暂态过程的数学模型266

16.4 开关元件与非线性元件模型267

16.5 初始值的确定268

习题268

第17章 电力系统的绝缘配合269

17.1 绝缘配合的基本概念与方法269

17.1.1 绝缘配合的原则269

17.1.2 绝缘配合的方法270

17.2 输变电设备绝缘水平的确定271

17.3 输电线路绝缘水平的确定276

17.3.1 绝缘子片数的确定276

17.3.2 输电线路空气间隙的确定278

习题279

参考文献280