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第1章 SF6的基本特性1

1.1 SF6的物理性能1

1.2 SF6的气体状态参数2

1.3 SF6的化学性能3

1.3.1 SF6具有良好的热稳定性3

1.3.2 SF6电弧分解过程4

1.3.3 SF6与开关灭弧室材料的化学反应4

1.3.4 水和氧等杂质产生酸性有害物质4

1.3.5 SF6电弧分解物中有剧毒的S2F10吗？5

1.4 SF6的绝缘特性5

1.4.1 SF6气体间隙的绝缘特性5

1.4.2 SF6中绝缘子的沿面放电特性1

1.5 SF6气体的熄弧特性14

1.5.1 SF6气体特性创造了良好的熄弧条件14

1.5.2 SF6中的气流特性16

第2章 SF6电器的气体管理19

2.1 SF6气体的杂质管理19

2.1.1 SF6气体的毒性19

2.1.2 生物试验方法19

2.1.3 电弧分解气体的毒性及处理20

2.2 SF6气体的湿度管理22

2.2.1 水分进入开关的途径22

2.2.2 水分对开关性能的影响22

2.2.3 温度对SF6湿度测量值的影响24

2.2.4 用相对湿度标定湿度限值科学准确27

2.2.5 SF6湿度限值28

2.2.6 SF6湿度测量方法29

2.2.7 SF6湿度控制方法30

2.2.8 运行开关的水分处理30

2.3 SF6气体的密封管理30

2.3.1 SF6开关设备的密封结构30

2.3.2 密封环节的清擦与装配31

2.3.3 检漏方法31

2.3.4 SF6密度的监控33

第3章 GCB/GIS总体设计36

3.1 设计思想的更新36

3.2 GCB/GIS总体设计的核心36

3.3 GCB/GIS总体结构设计要求37

3.3.1 GCB灭弧室及操动机构的选择37

3.3.2 罐式与瓷柱式GCB的合理分工38

3.3.3 高低档参数有机搭配38

3.3.4 结构整体化设计38

3.3.5 环境因素的影响38

3.4 GCB/GIS可靠性的验证试验39

3.4.1 电寿命试验39

3.4.2 机械强度试验39

3.4.3 高低温环境下的操作试验39

3.4.4 耐风沙、暴雨、冰雪及污秽试验40

第4章 T·GCB/GIS出线套管设计41

4.1 40.5～145kV出线套管内绝缘设计41

4.1.1 中心导体设计41

4.1.2 允许雷电冲击场强值E1的选择42

4.2 252～363kV出线套管内绝缘设计43

4.3 550～1100kV出线套管内绝缘设计44

4.3.1 中间电位内屏蔽的作用44

4.3.2 中间电位内屏蔽的设计45

4.3.3 中间电位及接地屏蔽设计尺寸的验算45

4.3.4 中间屏蔽支持绝缘子设计46

4.4 套管外绝缘设计46

4.4.1 瓷件基本尺寸及耐受电压的计算46

4.4.2 高海拔、防污秽型瓷套设计48

4.4.3 瓷套外屏蔽设计49

4.5 瓷套机械强度设计50

4.5.1 瓷套法兰胶装比51

4.5.2 瓷质与工艺51

4.5.3 瓷套内水压与弯曲强度设计51

4.6 550kV SF6电流互感器支持套管中间电位屏蔽设计实例53

第5章 硅橡胶复合绝缘子的特点和设计55

5.1 复合绝缘子的特点和应用55

5.2 伞裙材料的选用56

5.3 绝缘子芯体（筒、棒）材料的选择57

5.4 复合绝缘子设计的四点要求58

5.4.1 机械强度设计要求59

5.4.2 刚度设计要求60

5.4.3 电气性能设计要求60

5.4.4 胶装及密封设计要求61

5.5 复合绝缘子长期运行的可靠性62

5.5.1 绝缘子表面亲（疏）水性与污闪62

5.5.2 硅橡胶疏水性的迁移与运行可靠性62

5.5.3 HTV硅橡胶的高能硅氧键与运行可靠性62

5.5.4 抗电蚀能力与运行可靠性63

5.5.5 硅橡胶护套及伞裙组装工艺设计与运行可靠性63

5.5.6 水分入侵芯体对复合绝缘子机械强度的影响63

第6章 SF6电器用环氧树脂浇注及真空浸渍管绝缘件设计65

6.1 设计基准65

6.2 典型的绝缘筒、棒设计66

6.2.1 沿面放电距离的确定66

6.2.2 绝缘筒（棒）直径D（d）的设计67

6.2.3 屏蔽罩设计67

6.3 绝缘筒（棒）机械强度设计67

6.3.1 许用应力67

6.3.2 抗拉强度设计68

6.3.3 抗弯、抗扭强度设计68

6.3.4 抗剪与抗压强度设计69

6.3.5 嵌件的处理69

6.4 盆式绝缘子设计69

6.4.1 盆式绝缘子各部位允许场强70

6.4.2 消除楔形气隙的不良影响70

6.4.3 利用屏蔽坑减小三交区场强70

6.5 真空浸渍环氧玻璃布管绝缘件设计71

第7章 合闸电阻及并联电容器设计72

7.1 合闸电阻额定参数的选择72

7.1.1 电阻值R72

7.1.2 电阻投入时间t72

7.1.3 电压负荷73

7.1.4 电阻两次投入的时差△t73

7.2 电阻片的特性参数73

7.3 合闸电阻设计计算74

7.3.1 设计步骤74

7.3.2 计算实例（一）74

7.3.3 计算实例（二）76

7.4 合闸电阻的触头及传动装置设计77

7.4.1 合闸电阻投切动作原理77

7.4.2 电阻片安装方式设计78

7.4.3 电阻触头及分合闸速度设计79

7.5 并联电容器设计81

7.5.1 并联电容器容量设计（800kV双断口串联T. GCB计算例）81

7.5.2 电容元件及电容器参数选择82

7.5.3 电容器组的结构设计83

第8章 GCB/GIS的电接触设计84

8.1 接触电阻84

8.2 梅花触头设计85

8.2.1 动触头设计85

8.2.2 触头弹簧圈向心力计算85

8.2.3 触片设计86

8.2.4 触指电动稳定性设计86

8.2.5 触指热稳定性设计87

8.3 自力型触头设计88

8.3.1 导电截面及触指数设计88

8.3.2 接触压力计算88

8.3.3 触头材料及许用变形应力88

8.3.4 镟压成形插入式触头（自力型触头的进化）89

8.4 表带触头的设计与制造工艺89

8.4.1 表带触头的特点89

8.4.2 表带触头设计89

8.4.3 表带触头的材料、制作工艺及表面处理90

8.4.4 电动稳定性与热稳定性核算90

8.5 螺旋弹簧滑动触头设计91

8.5.1 螺旋弹簧触头的特点91

8.5.2 A型螺旋弹簧触头设计要点91

8.5.3 B型螺旋弹簧触头设计92

第9章 GCB灭弧室数学计算模型的设计与估算98

9.1 平均分闸速度vf的设计98

9.2 触头开距lk及全行程lo设计100

9.3 喷嘴设计100

9.3.1 上游区设计100

9.3.2 喉颈部设计102

9.3.3 下游区设计104

9.3.4 喷嘴材料106

9.4 气缸直径的初步设计107

9.4.1 气缸直径Dc与机构操作力F107

9.4.2 气缸直径Dc的经验设计值107

9.5 分闸特性及其与喷嘴的配合108

9.5.1 分闸初期应有较大的加速度108

9.5.2 分闸速度对自能式灭弧室开断性能的影响109

9.5.3 分闸后期应有平缓的缓冲特性109

9.5.4 分闸特性与喷嘴的配合110

9.6 缓和断口电场的屏蔽设计110

9.7 机构操作功估算111

9.7.1 确定分闸弹簧功111

9.7.2 合闸弹簧设计112

9.7.3 调整分、合闸速度特性的方法113

9.8 近似量化类比分析法在灭弧室设计中的应用114

9.8.1 252kV、40kA灭弧室开断试验结果分析与改进114

9.8.2 252kV、50kA单气室自能式灭弧室的增容设计117

9.8.3 800kV灭弧室设计要领118

第10章 密封结构设计120

10.1 密封机理120

10.2 影响SF6电器泄漏量的因素120

10.3 O形密封圈和密封槽的设计123

10.4 SF6动密封设计124

10.4.1 转动密封设计124

10.4.2 直动密封设计125

10.4.3 X形动密封圈设计125

第11章 GIS中的DS和ES设计127

11.1 DS及ES断口开距设计127

11.2 DS断口触头屏蔽设计127

11.3 DS分合闸速度设计128

11.4 快速接地开关合闸速度设计128

11.5 1100kV GIS-DS、ES设计的特殊问题129

第12章 SF6电器壳体设计131

12.1 壳体电气性能要求131

12.2 壳体材质及加工工艺选择131

12.3 SF6电器壳体设计132

12.4 壳体强度设计与计算132

12.4.1 壳体强度设计132

12.4.2 壳体壁厚设计133

12.4.3 圆筒端盖（法兰）厚度设计133

12.4.4 圆筒端部封头强度设计133

12.5 壳体加工质量监控设计134

12.5.1 壳体强度监控134

12.5.2 焊缝气密性监控134

12.5.3 铸件壳体气密性监控134

第13章 吸附剂及爆破片设计135

13.1 吸附剂设计135

13.1.1 F—3吸附剂性能简介135

13.1.2 F—03吸附剂活化处理135

13.1.3 吸附剂用量设计136

13.2 爆破片设计137

13.2.1 爆破片的选型与安装137

13.2.2 爆破压力设计137

13.2.3 压力泄放口径设计137

第14章 环温对SF6电器设计的影响138

14.1 日照对SF6电器及户外隔离开关温升的影响138

14.1.1 考虑方法138

14.1.2 日照温升试验138

14.1.3 试验值分析138

14.1.4 结论139

14.2 高寒地区产品的设计与应用140

14.2.1 降低额定参数使用140

14.2.2 开关充SF6+N2混合气体141

14.2.3 经济实用的低温产品设计方案——加热保温套设计144

第15章 SF6电流互感器绕组设计146

15.1 CT误差及准确级146

15.1.1 CT误差的产生146

15.1.2 CT准确级148

15.2 影响CT电流误差的因素149

15.2.1 一次电流的影响149

15.2.2 二次绕组匝数N2的影响149

15.2.3 平均磁路长度lcP的影响149

15.2.4 铁心截面积S的影响149

15.2.5 铁心材料的影响149

15-2.6 二次负荷的影响150

15.2.7 绕组阻抗ZCT的影响150

15.3 测量级和保护级绕组设计及误差计算步骤150

15.3.1 绕组及铁心内径设计150

15.3.2 铁心设计150

15.3.3 确定绕组结构及阻抗151

15.3.4 测量级绕组误差计算步骤152

15.3.5 稳态保护级（5P、10P）绕组误差计算步骤153

15.4 0.2级和5P级CT绕组设计及误差计算示例153

15.4.1 0.2级，FS5，126kV, 2×300/5A，30VA绕组设计及误差计算（第一方案）153

15.4.2 0.2级，FS5，126kV, 2×300/5A，30VA绕组改进设计与计算（第二方案）155

15.4.3 252kV，5P25，2×300/5A, 50VA绕组设计计算156

15.5 暂态保护绕组的基本特性参数158

15.5.1 设计暂态保护特性绕组的原始数据158

15.5.2 额定二次回路时间常数T2159

15.5.3 额定瞬变面积系数Ktf159

15.5.4 铁心剩磁系数Ksc159

15.5.5 暂态特性CT绕组的分级159

15.6 暂态磁通密度增大系数Ktd与暂态误差？160

15.6.1 CT铁心未饱和时的暂态过程160

15.6.2 CT暂态面积系数Ktd161

15.6.3 暂态误差计算式162

15.7 暂态特性绕组设计计算步骤和计算示例163

15.7.1 TPY绕组计算步骤163

15.7.2 550kV,1250/1A,10VA,TPY绕组计算示例164

15.7.3 550kV,2500/1A,15VA,TPY绕组计算示例166

15.8 铁心饱和及其对暂态绕组工作特性的影响167

15.9 影响CT暂态特性的因素及其改善措施168

附录 SMC101等合金磁化曲线图170

第16章 GIS设计标准化177

16.1 CIS设计非标准化的弊病177

16.2 GIS设计标准化的重要意义177

16.3 GIS结构设计标准化178

16.3.1 GIS基本元件标准化178

16.3.2 GIS基本接线间隔标准化的主要要求178

16.3.3 126kV GIS标准化的基本接线间隔178

16.3.4 252kV GIS标准化的基本接线间隔182

16.3.5 与各标准间隔对应的GIS主回路联结件及其内导标准化187

16.3.6 与各标准间隔对应的辅件标准化187

16.3.7 与各标准间隔对应的就地控制柜及气体监控柜的标准化187

16.3.8 GIS与电缆接口件标准化187

16.3.9 GIS与变压器接口件标准化190

16.4 GIS图样和设计文件的标准化及分类管理192

16.4.1 GIS图样的标准化设计及管理192

16.4.2 GIS基本间隔气体系统图的标准化设计193

16.4.3 GIS基本单元的配套表（MX表）及各种汇总表的标准化193

16.4.4 GIS间隔的配套表及各种汇总表的标准化193

16.4.5 GIS工程设计通知书194

16.4.6 GIS通用设计文件的标准化194

第17章 GIS小型化和智能化设计（在线监测技术及应用）195

17.1 一次元件小型化195

17.2 二次监控智能化197

17.2.1 开发可靠性高、寿命长的信息传感器197

17.2.2 PISA和光纤传输技术205

17.2.3 智能化就地控制柜和保护单元205

17.2.4 GIS运行状态分析软件及按运行状态维修GIS（局放分析及电寿命监测）206

17.2.5 GCB智能操作214

第18章 GIS的派生产品——H·GIS的设计215

18.1 H·GIS及PASS的定义和结构特征215

18.1.1 H·GIS215

18.1.2 PASS218

18.2 AIS、GIS、H·GIS及PASS的特点分析221

18.2.1 结构和功能对比221

18.2.2 对H·GIS和PASS的评议221

18.3 选用H·GIS的技术经济分析223

18.4 550kV H·GIS使用示例223

18.5 复合电器的演变224

第19章 高压SF6电器的抗震设计227

19.1 地震特性参数227

19.1.1 地震裂度227

19.1.2 地震频率与地震周期227

19.1.3 地震波形227

19.1.4 地震加速度228

19.2 产品动力特性参数229

19.2.1 产品自振频率fg229

19.2.2 振动阻尼与阻尼比？229

19.2.3 弹性元件的刚度及弹性模量229

19.2.4 共振时的加速度（振幅）放大系数β230

19.3 高压电器设备抗震设计232

19.3.1 自振频率fg和阻尼比ξ232

19.3.2 加速度的放大系数β232

19.3.3 强度估算233

19.3.4 位移估算233

19.3.5 提高高压电器设备抗震能力的措施234

19.4 高压电器设备抗震能力的验证234

19.4.1 计算机进行抗震能力计算234

19.4.2 抗地震性能试验235

第20章 GCB/GIS的典型开断、CT/VT的运行及设计注意事项237

20.1 断路器的典型开断237

20.1.1 BTF开断237

20.1.2 SLF开断239

20.1.3 反相开断241

20.1.4 并联开断242

20.1.5 空载变压器开断243

20.1.6 切合电容器组及空载长线243

20.1.7 切电抗器247

20.1.8 发展性故障开断248

20.2 GIS-DS的典型切合操作248

20.2.1 切合母线转换电流（环流）248

20.2.2 切小电容电流249

20.3 GIS-FES的分合操作250

20.3.1 FES短路关合250

20.3.2 FES切合感应电流250

20.4 电网不同工况对CT的不同要求250

20.4.1 测量级绕组251

20.4.2 5P及10P稳态保护级绕组251

20.4.3 暂态保护用绕组（TP）252

20.4.4 10％误差曲线252

20.4.5 CT参数要求对CT结构设计的影响253

20.4.6 CT使用注意事项254

20.5 两种电压互感器的特征及运行中应处理好的主要问题254

20.5.1 电压互感器的误差254

20.5.2 电磁式电压互感器运行注意事项255

20.5.3 电容式电压互感器的特点255

第21章 计算机辅助设计256

21.1 高压电场数值计算256

21.1.1 电场计算方法256

21.1.2 LVQB-252 SF6电流互感器三维电场计算（示例）256

21.1.3 GCB灭弧室电场计算及电场优化设计260

21.2 应力与变形分析260

21.3 抗震计算262

21.4 灭弧室开断能力计算263

参考文献267

第1版后记269