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編輯推薦: |
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作者50多年对SF6高压电器研究成果与设计经验的总结;
详尽介绍SF6高压电器的结构设计经验和设计计算方法;
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对困惑高压电器行业多年的技术难题,作了比较科学的回答;
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內容簡介: |
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,作者总结了近年来国内外对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。
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關於作者: |
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国家教育委员会、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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目錄:
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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的绝缘特性5
141SF6气体间隙的绝缘特性5
142SF6中绝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C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设计思想的更新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TGCBGIS出线套管
设计54
41405~145kV出线套管内绝缘设计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出线套管内绝缘设计56
43550~1100kV出线套管内绝缘设计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中间屏蔽支持绝缘子设计60
44套管外绝缘设计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章硅橡胶复合绝缘子的特点和
设计69
51复合绝缘子的特点和应用69
52伞裙材料的选用70
53绝缘子芯体筒、棒材料的
选择71
54复合绝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复合绝缘子长期运行的可靠性76
551绝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绝缘子机械
强度的影响78
第6章SF6电器绝缘结构设计
气体间隙、环氧树脂浇注件、
真空浸渍管筒件79
61SF6气隙绝缘结构设计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绝缘件电场设计基准81
622典型的绝缘筒棒结构设计82
623绝缘筒棒机械强度设计84
624盆式绝缘子设计10个要点86
625盆式绝缘子强度要求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)绝缘件电气
结构设计97
633真空浸渍管筒绝缘件机械
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t102
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TGCB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
第10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
第11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 GISDS、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绝缘支持件设计186
第12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
第13章吸附剂及爆破片设计197
131吸附剂设计197
1311F03吸附剂性能简介197
1312F03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
第14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
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內容試閱:
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第5版前言
在幅员辽阔的国土上,从北向南、从西向东、纵横交错的超特高压输电网为我国经济持续发展提供着强大的动力。为适应电力建设快速发展的需要,我国高压电器行业也面临着由制造大国跃升为制造强国的变革。
本书是SF6高压电器理论探讨、制造与运行经验交流的园地,理当与时俱进,不断修改完善,为高压电器这一重大变革提供理论支撑。为此,作者对第4版做了较大的调整与增补,分述如下。
(1)鉴于目前可供SF6电器使用的微水传感器都是用湿敏薄膜制作的,传感器内残留水分的脱附十分困难,使湿度测量数据重复性太差,无法使用。借鉴露点检测仪在GIS体外测量SF6水分的使用经验,在第5版第17章中介绍了基于冷镜露点测湿原理采用微机电系统(MEMS)技术制作微型化、低成本的微水传感器的设想,希望GISGIL制造运行单位与中科院上海微系统与信息技术研究所合作将这一创新技术设想做成产品,为GISGIL和未来的环保气体高压电器实现湿度在线监测做出贡献。
(2)针对我国一些电站GISGIL在配置局部放电监测装置时,对局放检测装置性能了解不够,对传感器的配置、局放信号的传输损失和检测裕度未研究、未计算,导致现场运行时故障多发:或平安无事的产品局放检测仪却谎报军情,或产品局放严重发展,绝缘件都爆炸了,局放检测仪还在睡大觉。为解决这些问题,本书第5版在第18章中补充了局放检测仪的灵敏度与传感器配置的相关知识与计算,并推荐使用检测灵敏度较高、适于在线监测与GISGIL体外巡检的介窗式局放检测系统。
(3)关于断路器灭弧室电寿命监测,本书做过详细分析。武汉华工先舰电器公司根据本书第19章所述的相对剩余电寿命计算式开发的电寿命分析软件装在Onsage-BK型高压断路器在线监测装置中已运行多年,性能稳定,是智能式GIS必备的装置。近年来一些GCBGIS使用单位企图通过断路器的分闸动态电阻和动态弧触头接触行程的测量来监视灭弧室电寿命。本书在第5版第19章对此增写了专题论述负荷电流频繁操作断路器电寿命监测。
(4)为满足电力建设快速发展对交直流GIL的多种需求,第5版第21章增写了超特高压过江河隧道GIL和大城市地下综合管廊GIL的可靠性和适用性设计;对直流高压GILGIS的绝缘设计(如直流绝缘件形状优化设计、如何应对绝缘件表面电荷不良影响等)作了介绍,并提出了直流GILGIS必须重视的7项重要的绝缘研究课题。
第5版前言SF6高压电器设计第5版(5)直流超特高压输电的快速发展,使高压电器制造行业感受到了不小的压力与鞭策,至今国内外还没有适于交流滤波电容器和补偿电容器操作的专用断路器(ACF断路器),用常规的线路保护断路器不适应这种特殊的操作工况,事故多发。本书第5版第23章增写了开发专用ACF断路器的必要性和具体的设计措施,对ACF断路器切容性负荷时可能出现的非自持性击穿(NSDD)现象提出了新见解和深入研究的建议。
(6)SF6高压电器已为世界各国的电力建设服务了半个多世纪,其不可磨灭的贡献应载入世界电力科技发展史册。但是,SF6是典型的温室气体,为保护人类生存环境,减少SF6用量、寻找新的环保型替代气体,已成为全世界相关行业科技人员的研究热点。本书第5版第26章综述并点评了国内外SF6混合气体和SF6替代气体的主要研究成果,提出了环保气体高压电器设计的6项研究课题,为我国环保高压电器的研发拉开序幕。
(7)SF6混合气体及SF6替代气体产品开发的最难点是熄弧性能的研究,是环保型高压断路器灭弧室的结构设计。环保电器的研发和设计需要相关理论的支撑,也需要计算机仿真计算的助力。本书第5版第25章简介了沈阳工业大学在SF6及其混合气体中开断电弧的仿真计算的最新成果。
感谢全国高压电器研究、制造和使用的广大科技人员,近20年来在SF6高压电器设计这块园地共同耕耘与收获,也感谢机械工业出版社职工为其播种倾注热情、灌溉汗水。
作者多次强调:本书不完全是纯理论的专著,其中还涉及产品设计、运行经验的总结以及高压电器前沿新技术的探讨,难免有不当之处。望读者与时俱进、去伪存真地吸收营养。为利于工作,希望读者封存旧版本,使用新的第5版本。
作者想干的事太多太多,但已进入力不从心之年,必须遵从人生交替传承的自然法则,只能把这只标有环保电器彩标的接力棒交给后来者,盼你们接稳棒朝着既定目标奋力奔跑吧!
黎斌
2019年8月于西安
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