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本書總結(jié)了作者50年來在SF6高壓電器開發(fā)工作中的研究成果與設(shè)計經(jīng)驗，詳盡地介紹了SF6氣體的理化電氣特性和SF6氣體管理方面的研究成果，總結(jié)了SF6高壓電器的結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)驗及設(shè)計計算方法。作者以超前意識對SF6金屬封閉式組合電器小型化和智能化提出了許多有用的見解，并對該產(chǎn)品的在線監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行了有實用價值的論述。對困惑高壓電器行業(yè)多年的技術(shù)難題(如溫度對SF6濕度測量值的影響、SF6濕度的限值及其在線監(jiān)測、斷路器電壽命在線監(jiān)測技術(shù)、產(chǎn)品局部放電特性及UHF法測量技術(shù)、日照對產(chǎn)品溫升的影響、高寒地區(qū)產(chǎn)品的設(shè)計與選用等)，作者以自己的研究成果作了比較科學(xué)的回答。為減少溫室氣體的使用和排放，作者總結(jié)了近年來國內(nèi)外對SF6混合氣體和替代氣體的主要研究成果，并提出了環(huán)保氣體高壓電器的研究方向和設(shè)計思路，為開展環(huán)保電器的研發(fā)拉開了序幕。本書還系統(tǒng)地介紹了SF6電流互感器的設(shè)計計算方法，對有暫態(tài)特性的CT繞組的工作特性作了深入的分析。
本書特點是：理論分析精煉，設(shè)計計算方法適用。
本書可供高壓電器研究、設(shè)計人員，電力部門研究、設(shè)計和管理人員閱讀，也可供高等院校相關(guān)專業(yè)教師、研究生參考。本書是相關(guān)專業(yè)畢業(yè)生和研究生快速適應(yīng)工作的好幫手。

第5版前言
在幅員遼闊的國土上，從北向南、從西向東、縱橫交錯的超/特高壓輸電網(wǎng)為我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展提供著強(qiáng)大的動力。為適應(yīng)電力建設(shè)快速發(fā)展的需要，我國高壓電器行業(yè)也面臨著由制造大國躍升為制造強(qiáng)國的變革。
本書是SF6高壓電器理論探討、制造與運行經(jīng)驗交流的園地，理當(dāng)與時俱進(jìn)，不斷修改完善，為高壓電器這一重大變革提供理論支撐。為此，作者對第4版做了較大的調(diào)整與增補(bǔ)，分述如下。
（1）鑒于目前可供SF6電器使用的微水傳感器都是用濕敏薄膜制作的，傳感器內(nèi)殘留水分的脫附十分困難，使?jié)穸葴y量數(shù)據(jù)重復(fù)性太差，無法使用。借鑒露點檢測儀在GIS體外測量SF6水分的使用經(jīng)驗，在第5版第17章中介紹了基于冷鏡露點測濕原理采用微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)制作微型化、低成本的微水傳感器的設(shè)想，希望GIS/GIL制造運行單位與中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所合作將這一創(chuàng)新技術(shù)設(shè)想做成產(chǎn)品，為GIS/GIL和未來的環(huán)保氣體高壓電器實現(xiàn)濕度在線監(jiān)測做出貢獻(xiàn)。
（2）針對我國一些電站GIS/GIL在配置局部放電監(jiān)測裝置時，對局放檢測裝置性能了解不夠，對傳感器的配置、局放信號的傳輸損失和檢測裕度未研究、未計算，導(dǎo)致現(xiàn)場運行時故障多發(fā)：或平安無事的產(chǎn)品局放檢測儀卻謊報軍情，或產(chǎn)品局放嚴(yán)重發(fā)展，絕緣件都爆炸了，局放檢測儀還在睡大覺。為解決這些問題，本書第5版在第18章中補(bǔ)充了局放檢測儀的靈敏度與傳感器配置的相關(guān)知識與計算，并推薦使用檢測靈敏度較高、適于在線監(jiān)測與GIS/GIL體外巡檢的介窗式局放檢測系統(tǒng)。
（3）關(guān)于斷路器滅弧室電壽命監(jiān)測，本書做過詳細(xì)分析。武漢華工先艦電器公司根據(jù)本書第19章所述的相對剩余電壽命計算式開發(fā)的電壽命分析軟件裝在Onsage-BK型高壓斷路器在線監(jiān)測裝置中已運行多年，性能穩(wěn)定，是智能式GIS必備的裝置。近年來一些GCB/GIS使用單位企圖通過斷路器的分閘動態(tài)電阻和動態(tài)弧觸頭接觸行程的測量來監(jiān)視滅弧室電壽命。本書在第5版第19章對此增寫了專題論述負(fù)荷電流頻繁操作斷路器電壽命監(jiān)測。
（4）為滿足電力建設(shè)快速發(fā)展對交/直流GIL的多種需求，第5版第21章增寫了超/特高壓過江河隧道GIL和大城市地下綜合管廊GIL的可靠性和適用性設(shè)計；對直流高壓GIL/GIS的絕緣設(shè)計（如直流絕緣件形狀優(yōu)化設(shè)計、如何應(yīng)對絕緣件表面電荷不良影響等）作了介紹，并提出了直流GIL/GIS必須重視的7項重要的絕緣研究課題。
第5版前言SF6高壓電器設(shè)計第5版（5）直流超/特高壓輸電的快速發(fā)展，使高壓電器制造行業(yè)感受到了不小的壓力與鞭策，至今國內(nèi)外還沒有適于交流濾波電容器和補(bǔ)償電容器操作的專用斷路器（ACF斷路器），用常規(guī)的線路保護(hù)斷路器不適應(yīng)這種特殊的操作工況，事故多發(fā)。本書第5版第23章增寫了開發(fā)專用ACF斷路器的必要性和具體的設(shè)計措施，對ACF斷路器切容性負(fù)荷時可能出現(xiàn)的非自持性擊穿（NSDD）現(xiàn)象提出了新見解和深入研究的建議。
（6）SF6高壓電器已為世界各國的電力建設(shè)服務(wù)了半個多世紀(jì)，其不可磨滅的貢獻(xiàn)應(yīng)載入世界電力科技發(fā)展史冊。但是，SF6是典型的溫室氣體，為保護(hù)人類生存環(huán)境，減少SF6用量、尋找新的環(huán)保型替代氣體，已成為全世界相關(guān)行業(yè)科技人員的研究熱點。本書第5版第26章綜述并點評了國內(nèi)外SF6混合氣體和SF6替代氣體的主要研究成果，提出了環(huán)保氣體高壓電器設(shè)計的6項研究課題，為我國環(huán)保高壓電器的研發(fā)拉開序幕。
（7）SF6混合氣體及SF6替代氣體產(chǎn)品開發(fā)的最難點是熄弧性能的研究，是環(huán)保型高壓斷路器滅弧室的結(jié)構(gòu)設(shè)計。環(huán)保電器的研發(fā)和設(shè)計需要相關(guān)理論的支撐，也需要計算機(jī)仿真計算的助力。本書第5版第25章簡介了沈陽工業(yè)大學(xué)在SF6及其混合氣體中開斷電弧的仿真計算的最新成果。
感謝全國高壓電器研究、制造和使用的廣大科技人員，近20年來在SF6高壓電器設(shè)計這塊園地共同耕耘與收獲，也感謝機(jī)械工業(yè)出版社職工為其播種傾注熱情、灌溉汗水。
作者多次強(qiáng)調(diào)：本書不完全是純理論的專著，其中還涉及產(chǎn)品設(shè)計、運行經(jīng)驗的總結(jié)以及高壓電器前沿新技術(shù)的探討，難免有不當(dāng)之處。望讀者與時俱進(jìn)、去偽存真地吸收營養(yǎng)。為利于工作，希望讀者封存舊版本，使用新的第5版本。
作者想干的事太多太多，但已進(jìn)入力不從心之年，必須遵從人生交替?zhèn)鞒械淖匀环▌t，只能把這只標(biāo)有環(huán)保電器彩標(biāo)的接力棒交給后來者，盼你們接穩(wěn)棒朝著既定目標(biāo)奮力奔跑吧！

黎斌
2019年8月于西安

第1章SF6的基本特性1
11SF6的物理性能1
12SF6的氣體狀態(tài)參數(shù)2
13SF6的化學(xué)性能3
131SF6具有良好的熱穩(wěn)定性3
132SF6電弧分解過程4
133SF6與開關(guān)滅弧室材料的化學(xué)
反應(yīng)4
134水和氧等雜質(zhì)產(chǎn)生酸性有害
物質(zhì)4
135SF6電弧分解物中有劇毒的
S2F10嗎?5
14SF6的絕緣特性5
141SF6氣體間隙的絕緣特性5
142SF6中絕緣子的沿面放電特性11
143減小金屬微粒危害的措施13
15SF6氣體的熄弧特性15
151SF6氣體特性創(chuàng)造了良好的熄弧
條件15
152SF6中的氣流特性17
第2章SF6電器的氣體管理20
21SF6氣體的雜質(zhì)管理20
211SF6氣體的毒性20
212生物試驗方法20
213電弧分解氣體的毒性及處理21
22SF6氣體的濕度管理23
221水分進(jìn)入開關(guān)的途徑23
222水分對開關(guān)性能的影響23
223溫度對SF6濕度測量值的影響25
224SF6濕度測量值的溫度折算28
225用相對濕度標(biāo)定濕度限值科學(xué)
準(zhǔn)確28
226SF6濕度限值與國標(biāo)GB/T 8905的
修改30
227SF6濕度測量方法30
228SF6濕度控制方法31
229運行開關(guān)的水分處理32
23SF6氣體的密封管理32
231SF6開關(guān)設(shè)備的密封結(jié)構(gòu)32
232密封環(huán)節(jié)的清擦與裝配32
233工程適用的檢漏方法(真空監(jiān)視、
肥皂泡監(jiān)視、充SF6及充He
檢漏)32
234SF6密度的監(jiān)控及誤差分析37
附錄2ASF6濕度測量值的溫度折算表41
附錄2B充SF6檢漏一個密封環(huán)節(jié)允許
漏氣濃度增量C及單點允許
漏氣率F吸的計算46
附錄2C充氦檢漏允許泄漏率計算48
第3章GCB/GIS總體設(shè)計49
31設(shè)計思想的更新49
32簡單就是可靠、簡單就是效益49
目錄SF6高壓電器設(shè)計第5版33GCB/GIS總體設(shè)計的核心50
34GCB/GIS總體結(jié)構(gòu)設(shè)計要求50
341GCB滅弧室及操動機(jī)構(gòu)的選擇50
342罐式與瓷柱式GCB的合理
分工51
343高低檔參數(shù)有機(jī)搭配51
344結(jié)構(gòu)整體化設(shè)計52
345環(huán)境因素的影響52
35GCB/GIS可靠性的驗證試驗53
351電壽命試驗53
352機(jī)械強(qiáng)度試驗53
353高低溫環(huán)境下的操作試驗53
354耐風(fēng)沙、暴雨、冰雪及污穢試驗53
第4章T·GCB/GIS出線套管
設(shè)計54
41405～145kV出線套管內(nèi)絕緣設(shè)計54
411中心導(dǎo)體設(shè)計54
412允許雷電沖擊場強(qiáng)值E1的
選擇55
42252～363kV出線套管內(nèi)絕緣設(shè)計56
43550～1100kV出線套管內(nèi)絕緣設(shè)計57
431中間電位內(nèi)屏蔽的作用57
432中間電位內(nèi)屏蔽的設(shè)計58
433中間電位及接地屏蔽設(shè)計尺寸的
驗算59
434中間屏蔽支持絕緣子設(shè)計60
44套管外絕緣設(shè)計60
441瓷件基本尺寸及耐受電壓的
計算60
442高海拔、防污穢型瓷套設(shè)計62
443瓷套外屏蔽設(shè)計62
45瓷套機(jī)械強(qiáng)度設(shè)計64
451瓷套法蘭膠裝比64
452瓷質(zhì)與工藝64
453瓷套內(nèi)水壓與抗彎強(qiáng)度設(shè)計65
46550kV SF6電流互感器支持套管中間
電位屏蔽設(shè)計實例66
461中間電位屏蔽尺寸的優(yōu)化設(shè)計66
462中間電位屏蔽的加工工藝方案
設(shè)計67
第5章硅橡膠復(fù)合絕緣子的特點和
設(shè)計69
51復(fù)合絕緣子的特點和應(yīng)用69
52傘裙材料的選用70
53絕緣子芯體(筒、棒)材料的
選擇71
54復(fù)合絕緣子設(shè)計的四點要求72
541機(jī)械強(qiáng)度設(shè)計要求73
542剛度設(shè)計要求74
543電氣性能設(shè)計要求74
544膠裝及密封設(shè)計要求75
55復(fù)合絕緣子長期運行的可靠性76
551絕緣子表面親(疏)水性與
污閃76
552硅橡膠疏水性的遷移與運行
可靠性76
553HTV硅橡膠的高能硅氧鍵與運行
可靠性77
554抗電蝕能力與運行可靠性77
555硅橡膠護(hù)套及傘裙組裝工藝設(shè)計
與運行可靠性77
556水分入侵芯體對復(fù)合絕緣子機(jī)械
強(qiáng)度的影響78
第6章ＳＦ６電器絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計
氣體間隙、環(huán)氧樹脂澆注件、
真空浸漬管(筒)件79
61SF6氣隙絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計79
611氣隙電場設(shè)計基準(zhǔn)79
612SF6氣隙中電極優(yōu)化設(shè)計79
62環(huán)氧樹脂澆注件設(shè)計81
621絕緣件電場設(shè)計基準(zhǔn)81
622典型的絕緣筒(棒)結(jié)構(gòu)設(shè)計82
623絕緣筒(棒)機(jī)械強(qiáng)度設(shè)計84
624盆式絕緣子設(shè)計10個要點86
625盆式絕緣子強(qiáng)度要求96
63真空浸漬環(huán)氧玻璃絲管(筒)設(shè)計96
631真空浸漬管(筒)性能96
632真空浸漬管（筒）絕緣件電氣
結(jié)構(gòu)設(shè)計97
633真空浸漬管(筒)絕緣件機(jī)械
強(qiáng)度設(shè)計99
第7章合閘電阻及并聯(lián)電容器
設(shè)計101
71合閘電阻額定參數(shù)的選擇101
711電阻值R101
712電阻投入時間t102
713電壓負(fù)荷U102
714電阻兩次投入的時差t102
72電阻片的特性參數(shù)102
73合閘電阻設(shè)計計算103
731設(shè)計步驟103
732計算實例(一)103
733計算實例（二）105
74合閘電阻的觸頭及傳動裝置設(shè)計106
741合閘電阻投切動作原理106
742電阻片安裝方式設(shè)計107
743電阻觸頭及分合閘速度設(shè)計108
75并聯(lián)電容器設(shè)計110
751并聯(lián)電容器容量設(shè)計（800kV雙
斷口串聯(lián)T·GCB計算例）110
752電容元件及電容器參數(shù)選擇111
753電容器組的結(jié)構(gòu)設(shè)計112
第8章GCB/GIS的電接觸和溫升113
81接觸電阻113
82梅花觸頭設(shè)計114
821動觸頭設(shè)計114
822觸頭彈簧圈向心力計算114
823觸片設(shè)計115
824觸指電動穩(wěn)定性設(shè)計115
825觸指熱穩(wěn)定性設(shè)計116
83自力型觸頭設(shè)計117
831導(dǎo)電截面及觸指數(shù)設(shè)計117
832接觸壓力計算117
833觸頭材料及許用變形應(yīng)力118
834旋壓成形插入式觸頭(自力型
觸頭的進(jìn)化)118
835銅鎢觸頭及其質(zhì)量控制118
84表帶觸頭的設(shè)計與制造工藝119
841表帶觸頭的特點119
842表帶觸頭的設(shè)計119
843表帶觸頭的材料、制作工藝及
表面處理120
844電動穩(wěn)定性與熱穩(wěn)定性核算120
85螺旋彈簧觸頭設(shè)計121
851螺旋彈簧觸頭的特點121
852螺旋彈簧觸頭及彈簧槽設(shè)計121
853觸頭通流能力核算125
854接觸壓力、接觸電阻與熱穩(wěn)定性
核算125
855單圈接觸壓力的測試值126
856單圈接觸電阻的測試值127
857彈簧觸頭焊點強(qiáng)度分析及焊點
結(jié)構(gòu)設(shè)計128
858彈簧觸頭不能用于隔離開關(guān)主
觸頭130
859銅絲線徑d0的選擇130
8510彈簧觸頭安放位置的選擇130
8511彈簧觸頭接觸電阻的穩(wěn)定性130
8512彈簧觸頭的選用和表面處理132
86導(dǎo)體發(fā)熱與溫升計算132
第9章GCB滅弧室數(shù)學(xué)計算模型的
設(shè)計與估算135
91平均分閘速度vf的設(shè)計135
92觸頭開距l(xiāng)k及全行程l0設(shè)計137
93噴嘴設(shè)計137
931上游區(qū)設(shè)計138
932喉頸部設(shè)計139
933下游區(qū)設(shè)計142
934噴嘴材料143
94氣缸直徑的初步設(shè)計144
941氣缸直徑Ｄc與機(jī)構(gòu)操作力F144
942氣缸直徑Dc的經(jīng)驗設(shè)計值145
95分閘特性及其與噴嘴的配合146
951分閘初期應(yīng)有較大的加速度146
952分閘速度對自能式滅弧室開斷
性能的影響147
953分閘后期應(yīng)有平緩的緩沖
特性147
954分閘特性與噴嘴的配合147
955調(diào)整分、合閘速度特性的
方法147
96緩和斷口電場的屏蔽設(shè)計148
97雙氣室自能式滅弧室的發(fā)展148
971405～145kV單動雙氣室自能式
滅弧室逐步完善穩(wěn)定148
972觸頭雙動滅弧室的產(chǎn)生149
973雙動雙氣室滅弧室設(shè)計要點149
974對雙氣室和單氣室滅弧室的
評價150
98近似量化類比分析法在滅弧室設(shè)計
中的應(yīng)用151
981252kV、40kA滅弧室開斷試驗
結(jié)果分析與改進(jìn)151
982252kV、50kA單氣室自能式
滅弧室的增容設(shè)計154
983800kV滅弧室設(shè)計要領(lǐng)155
984特高壓GCB滅弧室設(shè)計思路156
99機(jī)構(gòu)操作功及傳動系統(tǒng)強(qiáng)度計算158
991運動件等效質(zhì)量計算158
992機(jī)構(gòu)操作功計算160
993彈簧機(jī)構(gòu)的分、合閘彈簧
設(shè)計162
994液壓機(jī)構(gòu)儲能碟簧設(shè)計162
995開關(guān)操作系統(tǒng)強(qiáng)度計算165
第10章密封結(jié)構(gòu)設(shè)計167
101密封機(jī)理167
102影響SF6電器泄漏量的因素167
103O形密封圈和密封槽的設(shè)計170
1031O形密封圈直徑（外徑D）與
線徑d0的配合170
1032密封圈材質(zhì)的選用170
1033密封圈表面要求172
1034密封槽尺寸設(shè)計172
104SF6動密封設(shè)計173
1041轉(zhuǎn)動密封唇形橡膠圈設(shè)計173
1042X形動密封圈設(shè)計173
1043矩形密封圈直動密封設(shè)計175
105高嚴(yán)氣密封設(shè)計175
106密封部位的防水防腐蝕設(shè)計176
第11章GIS中的DS、ES和母線
設(shè)計178
111三工位隔離開關(guān)的基本結(jié)構(gòu)178
112DS及ES斷口開距設(shè)計179
113DS斷口觸頭屏蔽設(shè)計180
114DS分合閘速度設(shè)計181
1151100kV GISDS、ES設(shè)計的特殊
問題181
116快速接地開關(guān)設(shè)計183
117GIS母線設(shè)計184
1171波紋管設(shè)計185
1172可拆卸母線外殼設(shè)計186
1173絕緣支持件設(shè)計186
第12章SF6電器殼體設(shè)計188
121殼體電氣性能要求188
122殼體材質(zhì)及加工工藝選擇188
123殼體電氣尺寸設(shè)計189
124焊接殼體設(shè)計與計算189
1241焊接殼體強(qiáng)度設(shè)計因素189
1242焊接殼體壁厚設(shè)計190
1243焊接圓筒端蓋(法蘭)及蓋
板厚度設(shè)計191
1244焊接圓筒端部封頭強(qiáng)度設(shè)計191
1245焊接結(jié)構(gòu)及焊縫位置設(shè)計191
125鑄鋁殼體設(shè)計與計算193
1251鑄鋁殼體強(qiáng)度設(shè)計因素193
1252鑄造殼體厚度設(shè)計193
126殼體耐電弧燒蝕能力設(shè)計195
127殼體加工質(zhì)量監(jiān)控設(shè)計195
1271殼體強(qiáng)度監(jiān)控195
1272焊縫氣密性監(jiān)控195
1273鑄件殼體氣密性監(jiān)控195
128殼體制造的質(zhì)量管理196
第13章吸附劑及爆破片設(shè)計197
131吸附劑設(shè)計197
1311F03吸附劑性能簡介197
1312F03吸附劑活化處理197
1313吸附劑用量設(shè)計198
132爆破片設(shè)計199
1321爆破片的選型與安裝199
1322爆破壓力設(shè)計199
1323壓力泄放口徑設(shè)計199
第14章環(huán)溫對SF6電器設(shè)計的
影響200
141日照對SF6電器及戶外隔離開關(guān)
溫升的影響200
1411考慮方法200
1412日照溫升試驗200
1413試驗值分析200
1414結(jié)論201
142高寒地區(qū)產(chǎn)品的設(shè)計與應(yīng)用202
1421降低額定參數(shù)使用202
1422開關(guān)充SF6 N2混合氣體203
1423

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