高壓開關(guān)電器發(fā)展前沿技術(shù)
定 價:150 元
叢書名:智能制造與裝備制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級叢書
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- 作者:王建華,張國鋼,閆靜等著
- 出版時間:2020/3/1
- ISBN:9787111641575
- 出 版 社:機械工業(yè)出版社
- 中圖法分類:TM561
- 頁碼:434
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16K
本書分為11章,第1章是緒言,概要介紹了高壓開關(guān)技術(shù)發(fā)展中的一些熱點問題和解決問題的思路,第2~11章分別介紹了開關(guān)電器智能化技術(shù)、高壓直流開斷技術(shù)、高電壓等級真空開斷技術(shù)、真空斷路器容性開斷技術(shù)、相控合分技術(shù)、操動機構(gòu)可靠性研究、超導(dǎo)技術(shù)在開關(guān)設(shè)備中的應(yīng)用、高壓開關(guān)設(shè)備中SF6氣體替代研究、直流熔斷器技術(shù)、電力半導(dǎo)體器件電力開關(guān)等內(nèi)容。
本書是“十三五”國家重點出版物出版規(guī)劃項目。
本書是西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院智能化電器研究團隊研發(fā)成果的結(jié)晶,王建華教授負責本書的總編撰。
電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展,對安全、可靠輸送電力提出了越來越高的要求。這些要求很多都要通過高壓開關(guān)來實現(xiàn)。因此高壓開關(guān)近年來也獲得很大發(fā)展,主要表現(xiàn)在電壓等級、開斷容量、智能化、環(huán)境友好等。這些發(fā)展變化也驅(qū)使高壓開關(guān)不斷采用新的前沿技術(shù),許多技術(shù)來自于其他領(lǐng)域,遠遠超出傳統(tǒng)開關(guān)電器的范疇。本書主要目的就是針對近年來高壓開關(guān)設(shè)備發(fā)展的前沿技術(shù)進行介紹,為從事這個領(lǐng)域的科技工作者和工程師提供*新的資訊。相信這些技術(shù)的發(fā)展會成為新一代開關(guān)電力設(shè)備的重要基礎(chǔ)。
高壓開關(guān)設(shè)備是電力系統(tǒng)中的核心裝備,它在系統(tǒng)中主要起保護和控制作用。所用的電力能源都必須通過高壓開關(guān)輸送到需要的地方去,而系統(tǒng)一旦發(fā)生故障也必須通過斷路器的開斷實施保護,確保故障不會蔓延。另外,電網(wǎng)的隔離、改變拓撲結(jié)構(gòu)也都通過各種類型的高壓開關(guān)來實施。
隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展,無論從電網(wǎng)容量還是電壓等級和輸送功率都在快速增加,同時還對安全、可靠輸送電力提出了越來越高的要求。這些要求很多都要通過高壓開關(guān)來實現(xiàn)。因此高壓開關(guān)近年來也獲得很大發(fā)展,主要表現(xiàn)在電壓等級、開斷容量、智能化和環(huán)境友好等。這些發(fā)展變化也驅(qū)使高壓開關(guān)不斷采用新的前沿技術(shù),許多技術(shù)來自于其他領(lǐng)域,遠遠超出傳統(tǒng)開關(guān)電器的范疇。本書主要目的就是針對近年來高壓開關(guān)設(shè)備發(fā)展的前沿技術(shù)進行介紹,為從事這個領(lǐng)域的科技工作者和工程師提供最新的資訊。既然稱之為前沿技術(shù),未必已經(jīng)是成熟的技術(shù),是否能夠獲得實際工程應(yīng)用也在兩可之間,但我相信這些技術(shù)的發(fā)展會成為新一代開關(guān)電力設(shè)備的重要基礎(chǔ)。
本書分為11章,第1章是緒言,概要介紹了高壓開關(guān)技術(shù)發(fā)展中的一些熱點問題和解決問題的思路,第2~11章分別介紹了開關(guān)電器智能化技術(shù)、高壓直流開斷技術(shù)、高電壓等級真空開斷技術(shù)、真空斷路器容性開斷技術(shù)、相控合分技術(shù)、操動機構(gòu)可靠性研究、超導(dǎo)技術(shù)在開關(guān)設(shè)備中的應(yīng)用、高壓開關(guān)設(shè)備中SF6氣體替代研究、直流熔斷器技術(shù)、電力半導(dǎo)體器件電力開關(guān)等內(nèi)容。
本書的編寫是西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院智能化電器研究團隊共同完成的,其中王建華教授負責本書的總編撰,并執(zhí)筆編寫第1章,第2章由張國鋼教授執(zhí)筆,第3章由楊騉博士執(zhí)筆,第4章由馬慧博士執(zhí)筆,第5章由余勇祥博士執(zhí)筆,第6章由張博健博士執(zhí)筆,第7章由姚曉飛博士執(zhí)筆,第8章由項彬博士執(zhí)筆,第9章由閆靜博士執(zhí)筆,第10章由黃鑫健博士執(zhí)筆,第11章由高磊博士執(zhí)筆。耿英三教授和劉志遠教授在全書的內(nèi)容策劃上提出了很多有價值的意見。
本書涉及的內(nèi)容比較廣泛,許多內(nèi)容已經(jīng)超出了傳統(tǒng)意義上的電氣工程領(lǐng)域,我們力圖向各位讀者提供豐富的信息和新知識,但限于著者個人水平,一定會有許多疏漏和錯誤,請予以見諒。
王建華,教授,西安交通大學(xué),電力設(shè)備電氣絕緣國家重點實驗室主任。中國電工技術(shù)學(xué)會常務(wù)理事,中國電工技術(shù)學(xué)會電器智能化系統(tǒng)與應(yīng)用專委會主任委員,中國電機工程學(xué)會智能化電力設(shè)備及系統(tǒng)專委會主任委員,國家教育部科學(xué)技術(shù)委員會科技委員。
前言
第1章緒言1
11開關(guān)電器的智能化技術(shù)1
12環(huán)境友好型電器3
13直流開斷技術(shù)的新發(fā)展4
14真空斷路器的容性負荷投切和相控開斷6
15開關(guān)電器中的電工新材料和新器件7
16開關(guān)電器的機構(gòu)可靠性理論與方法7
第2章開關(guān)電器智能化技術(shù)9
21國內(nèi)外進展情況9
211智能電器的主要技術(shù)特征9
212高壓開關(guān)設(shè)備的智能化10
213新型電流傳感技術(shù)12
214混合式電力開斷技術(shù)14
215智能電器的主要發(fā)展趨勢15
22電力系統(tǒng)大電流測量理論與技術(shù)15
221電流傳感技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀16
222磁傳感器陣列式電流傳感器19
223基于磁傳感器陣列的時域電流測量方法21
23基于超聲波的液壓機構(gòu)壓力測量技術(shù)29
231高壓斷路器液壓機構(gòu)超聲測量方案30
232液壓測量系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)34
233液壓測量系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)38
24超高頻局部放電檢測技術(shù)41
241UHF法理論分析42
242天線理論基礎(chǔ)42
243UHF天線的結(jié)構(gòu)與尺寸44
244UHF天線性能參數(shù)46
245天線系數(shù)的標定49
246UHF天線局部放電測試實驗50
25智能電器控制單元的EMC設(shè)計51
251概述51
252智能電器控制單元電路板的EMC設(shè)計52
253時域宏模型結(jié)合電路仿真的混合設(shè)計方法57
26暫態(tài)電磁干擾對智能電器控制單元的耦合效應(yīng)分析64
261概述64
262暫態(tài)電磁干擾通過電子式電流互感器的傳導(dǎo)耦合效應(yīng)研究65
263外場激勵下多芯屏蔽電纜的傳輸特性研究71
27本章小結(jié)85
28參考文獻85
第3章高壓直流開斷技術(shù)87
31高壓直流斷路器發(fā)展概述87
311中國直流輸電工程建設(shè)87
312高壓直流斷路器綜述89
313高壓直流斷路器的研究難點91
32高壓直流斷路器的發(fā)展現(xiàn)狀92
321機械式直流斷路器的發(fā)展現(xiàn)狀92
322全固態(tài)式直流斷路器的發(fā)展現(xiàn)狀94
323混合式直流斷路器的發(fā)展現(xiàn)狀95
324限流式直流斷路器的發(fā)展現(xiàn)狀98
33高壓直流斷路器的分類和開斷原理101
331機械式直流斷路器開斷原理101
332全固態(tài)式直流斷路器開斷原理104
333混合式直流斷路器開斷原理104
334限流式直流斷路器開斷原理106
34高壓直流斷路器的關(guān)鍵參數(shù)106
341電流電壓定義106
342時間定義107
343額定電流開斷108
344高壓直流故障108
345系統(tǒng)穩(wěn)定性113
35高壓直流斷路器的測試方法114
351直接測試方法114
352間接測試方法115
36參考文獻118
第4章高電壓等級真空開斷技術(shù)123
41真空開斷技術(shù)在高電壓等級中的應(yīng)用123
411真空開斷技術(shù)簡介123
412高電壓等級真空斷路器的發(fā)展124
42高電壓等級真空開斷的關(guān)鍵技術(shù)125
421真空滅弧室絕緣耐壓特性研究125
422大電流真空電弧研究133
423真空斷路器溫升研究142
424真空斷路器操作特性研究144
43高電壓等級真空開斷技術(shù)最新動態(tài)149
431陶瓷外殼真空滅弧室149
432額定電流提升技術(shù)149
433SF6替代氣體外絕緣151
434新型操動機構(gòu)技術(shù)151
435“真空”組合電器153
436“超導(dǎo)”組合電器153
437新型高壓直流斷路器154
438超特高壓真空斷路器155
44本章小結(jié)156
45參考文獻156
第5章真空斷路器容性開斷技術(shù)165
51概述165
52容性投切的電路暫態(tài)過程166
521容性合閘過程166
522容性分閘過程170
53真空斷路器容性開斷研究現(xiàn)狀172
531合閘預(yù)擊穿過程的研究173
532分閘重擊穿過程的研究174
54容性電流開斷實驗回路177
541采用LC振蕩和變壓器方式的容性合成實驗回路177
542采用LC振蕩方式的直流恢復(fù)電壓容性合成實驗回路179
543采用變壓器方式的同步容性合成實驗回路181
55容性電流開斷技術(shù)研究184
551涌流控制技術(shù)184
552雙斷口技術(shù)184
553帶固定斷口真空斷路器技術(shù)186
554觸頭材料與制備工藝186
555相控合分閘技術(shù)186
556分合閘速度控制技術(shù)187
56老煉技術(shù)對容性開斷性能的改善189
561真空滅弧室老煉技術(shù)概述189
562納秒連續(xù)脈沖老煉裝置及其控制190
563納秒連續(xù)脈沖老煉效果及分析193
564納秒連續(xù)脈沖老煉對真空斷路器重擊穿概率的影響195
57本章小結(jié)196
58參考文獻196
第6章相控合分技術(shù)201
61概述201
62相控合分技術(shù)的基本原理202
621并聯(lián)電容器組的相控合分203
622并聯(lián)電抗器的相控合分203
623空載變壓器的相控合分205
624空載長線的相控合分208
625短路電流的相控開斷209
63相控合分技術(shù)對電力開關(guān)的技術(shù)要求211
631電氣性能要求211
632機械性能要求213
633相控控制器的性能要求214
64適用于相控操作的快速真空斷路器216
641基于電磁斥力操動機構(gòu)的快速真空斷路器216
642快速真空斷路器的機械性能219
643快速真空斷路器的相控開斷性能222
65基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的短路電流過零點預(yù)測算法231
651BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)232
652BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)缺點及改進方法233
653神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建與訓(xùn)練236
654基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的過零點預(yù)測算法優(yōu)化237
66參考文獻238
第7章操動機構(gòu)可靠性研究242
71概述242
72CIGRE關(guān)于運行中高壓斷路器的可靠性調(diào)查243
721術(shù)語和定義243
722運行中斷路器可靠性調(diào)查243
73國內(nèi)外高壓斷路器可靠性研究現(xiàn)狀248
74斷路器可靠性物理和失效物理249
741金屬材料失效機理249
742沖擊載荷作用下金屬材料的疲勞斷裂251
743可靠性物理和失效物理(RP/PoF)介紹253
75126kV真空斷路器操動機構(gòu)可靠性研究255
751彈簧操動機構(gòu)機械可靠性255
752分離磁路式永磁操動機構(gòu)機械可靠性258
753快速斥力機構(gòu)機械可靠性261
76本章小結(jié)263
77參考文獻263
第8章超導(dǎo)技術(shù)在開關(guān)設(shè)備中的應(yīng)用264
81國內(nèi)外研究現(xiàn)狀264
811超導(dǎo)限流器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀264
812超導(dǎo)限流器在直流系統(tǒng)中與斷路器配合的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀267
82超導(dǎo)限流直流開斷方案研究269
821限流直流開斷的拓撲結(jié)構(gòu)269
822限流器的理想限流波形270
823限流器的限流特性270
824限流器對直流斷路器開斷的影響276
825電阻型超導(dǎo)限流器和直流斷路器的配合281
83直流超導(dǎo)限流器的限流特性282
831直流超導(dǎo)限流器中超導(dǎo)線圈的繞制設(shè)計282
832直流超導(dǎo)限流器的限流特性測試285
8410kV超導(dǎo)限流直流斷路器的設(shè)計和實驗287
84110kV超導(dǎo)限流單元設(shè)計287
84210kV直流斷路器單元設(shè)計291
84310kV超導(dǎo)限流直流斷路器實驗方法293
84410kV超導(dǎo)限流直流斷路器實驗結(jié)果295
85本章小結(jié)297
86參考文獻297
第9章高壓開關(guān)設(shè)備中SF6氣體替代研究303
91引言303
92常規(guī)氣體305
93SF6混合氣體309
94新型環(huán)保氣體312
941八氟環(huán)丁烷(cC4F8)312
942三氟碘甲烷(CF3I)315
943氟化腈類氣體319
944氟化酮類氣體325
95干燥空氣絕緣+真空開斷技術(shù)330
96本章小結(jié)332
97參考文獻332
第10章直流熔斷器技術(shù)及應(yīng)用341
101概述341
1011直流熔斷器的應(yīng)用與發(fā)展342
1012直流熔斷器的國家標準343
102當前直流熔斷器研究的關(guān)鍵技術(shù)344
1021直流熔斷器的過載開斷特性344
1022混合式熔斷器的研究347
1023直流熔斷器的實驗方法研究351
1024直流熔斷器模型的研究354
1025直流熔斷器的發(fā)展方向355
103電動汽車用直流熔斷器356
1031概述356
1032電動汽車電氣系統(tǒng)組成356
1033電動汽車內(nèi)直流熔斷器類型358
1034電動汽車內(nèi)直流熔斷器的選型359
1035電動汽車用直流熔斷器的試驗364
104光伏用直流熔斷器367
1041概述367
1042光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成與分類367
1043光伏發(fā)電系統(tǒng)的保護對象介紹372
1044光伏發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)直流熔斷器的選型373
1045光伏用直流熔斷器的試驗378
105城市軌道交通用直流熔斷器381
1051概述381
1052城市軌道交通供電系統(tǒng)介紹382
1053軌道交通用直流熔斷器的選型384
106參考文獻388
第11章電力半導(dǎo)體器件電力開關(guān)390
111電力半導(dǎo)體器件390
1111電力半導(dǎo)體器件概述390
1112電力半導(dǎo)體器件的分類及其工作原理391
1113不可控器件——電力二極管392
1114半控型器件——晶閘管393
1115典型全控型器件395
1116寬禁帶半導(dǎo)體器件399
1117應(yīng)用于電力開斷的典型電力半導(dǎo)體器件的選擇404
112電力半導(dǎo)體器件在電力開斷中的應(yīng)用408
1121固態(tài)斷路器408
1122混合型斷路器412
113電力半導(dǎo)體器件應(yīng)用于電力開斷所面臨的問題及解決方案426
1131電力半導(dǎo)體器件的保護426
1132電力半導(dǎo)體器件的均壓均流427
1133電力半導(dǎo)體器件的散熱與冷卻429
114參考文獻430