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第1篇 电力系统及其对高低压电器的基本要求1

第1章 电力系统及其短路故障的计算1

1.1 概述1

1.1.1 动力系统、电力系统和电力网间的关系1

1.1.2 电力系统中的电能质量标准参数2

1.1.3 电力系统的接线3

1.2 电力系统的关合与开断4

1.2.1 电力系统关合与开断的类型5

1.2.2 电力系统关合与开断时电弧的燃烧与熄灭6

1.3 电力系统短路故障6

1.3.1 电力系统短路电流的定义6

1.3.2 电力系统短路故障的形式7

1.3.3 电力系统短路故障的关合7

1.3.4 电力系统短路故障的开断8

1.3.5 电力系统开断短路故障时的瞬态恢复电压9

1.4 短路故障关合与开断的计算12

1.4.1 单相短路故障的关合12

1.4.2 单相短路故障的开断14

1.4.3 三相短路故障的开断18

1.5 电容负荷的关合与开断22

1.5.1 空载长线关合与开断时的过电压23

1.5.2 无功补偿用电容器组关合与开断时的过电压25

1.6 开断小电感电流电路时的过电压27

1.6.1 小电感电流的出现27

1.6.2 开断空载变压器时的过电压28

1.7 开断近区故障时的过电压与限制措施28

1.7.1 开断近区故障时的过电压28

1.7.2 开断近区故障时限制过电压的措施31

1.8 失步故障的开断31

1.8.1 失步故障与联络用高压断路器31

1.8.2 单相反相开断时的失步故障电流32

1.8.3 单相反相开断时高压断路器断口上的瞬态恢复电压32

1.8.4 三相反相开断时首开相的工频恢复电压32

思考题与习题33

第2章 电力系统中的高低压电器及其设计技术综述34

2.1 概述34

2.1.1 高低压电器的定义34

2.1.2 行业与产品的发展历程35

2.1.3 高低压电器的技术发展37

2.2 电力系统对高低压电器的基本要求37

2.2.1 电力系统对低压电器的基本要求38

2.2.2 电力系统对高压电器的基本要求38

2.3 高低压电器与用电设备间的特性配合41

2.3.1 保护电器与被保护对象的特性配合41

2.3.2 高低压电器之间的保护特性配合41

2.3.3 高低压电器的保护特性42

2.4 关于高低压开关设备的解释性说明43

2.5 低压电器研发新技术及应用44

思考题与习题44

第2篇 低压电器45

第3章 低压电器概述45

3.1 低压电器类型45

3.2 低压电器市场45

3.3 低压电器行业46

3.3.1 行业状况46

3.3.2 产品现状46

3.3.3 发展趋势47

3.4 低压电器技术的发展47

3.4.1 标准47

3.4.2 已应用的技术47

3.4.3 待研究的技术51

思考题与习题52

第4章 低压配电电器53

4.1 低压配电电器的定义、分类和性能53

4.1.1 定义53

4.1.2 分类53

4.1.3 性能要求53

4.2 低压开关类电器55

4.2.1 类型55

4.2.2 用途55

4.2.3 典型产品55

4.3 低压熔断器类电器59

4.3.1 原理59

4.3.2 类型60

4.3.3 结构61

4.3.4 主要技术参数61

4.3.5 产品选择62

4.3.6 典型产品63

4.4 低压断路器类电器64

4.4.1 概述64

4.4.2 分类64

4.4.3 基本特性与技术参数66

4.4.4 工作原理68

4.4.5 低压断路器设计技术89

4.4.6 典型产品的设计技术95

4.5 终端电器100

4.5.1 概况100

4.5.2 特征101

4.5.3 分类101

思考题与习题105

第5章 低压控制电器107

5.1 定义与分类107

5.2 接触器109

5.2.1 定义109

5.2.2 分类109

5.2.3 结构111

5.2.4 工作原理113

5.2.5 技术现状115

5.3 继电器117

5.3.1 概况117

5.3.2 中间继电器118

5.3.3 时间继电器119

5.3.4 热继电器121

5.3.5 电流继电器和电压继电器123

5.3.6 速度继电器124

5.4 起动器125

5.5 主令电器125

5.6 变阻器和电阻器128

5.7 电磁铁128

5.7.1 概况128

5.7.2 电磁铁的设计与优化129

5.8 低压电器用银基触头材料135

思考题与习题136

第6章 低压电器试验技术138

6.1 概述138

6.2 一般检查139

6.3 动作范围试验144

6.3.1 概述144

6.3.2 动作特性试验144

6.3.3 保护特性试验146

6.4 温升试验149

6.4.1 概述149

6.4.2 试验条件149

6.4.3 试验依据151

6.4.4 试验方法152

6.4.5 试验类型153

6.4.6 试验电路154

6.4.7 试验结果的判定154

6.5 绝缘介电性能试验154

6.5.1 概述154

6.5.2 绝缘电阻的测量155

6.5.3 冲击耐受电压试验156

6.5.4 工频耐受电压试验159

6.6 额定接通与分断能力试验160

6.6.1 概述160

6.6.2 接触器的额定接通与分断能力试验160

6.6.3 低压断路器的额定接通与分断能力试验161

6.7 短路接通与分断能力试验162

6.8 短时耐受电流能力试验163

6.9 寿命试验164

6.9.1 机械寿命试验164

6.9.2 电寿命试验164

思考题与习题168

第3篇 高压电器169

第7章 高压电器概述169

7.1 高压电器的定义169

7.2 高压电器的作用和特点170

7.3 电力系统对高压电器的要求及高压电器的工作条件170

7.3.1 电力系统的两类工作状态170

7.3.2 电力系统对高压电器的要求170

7.3.3 高压电器的工作条件171

7.4 高压电器的工作环境171

7.5 高压电器的分类172

7.6 高压电器的基本技术参数177

7.6.1 电压178

7.6.2 电流179

7.6.3 开断时间180

7.6.4 额定绝缘水平181

7.7 高压电器设备的发展182

思考题与习题183

第8章 电力系统短路故障的关合与开断184

8.1 综述184

8.2 短路故障的关合184

8.3 单相短路故障的开断186

8.4 三相短路故障的开断188

8.4.1 三相不接地短路故障的开断188

8.4.2 三相接地短路故障的开断189

8.5 电力系统的瞬态恢复电压特性190

8.5.1 双频电路190

8.5.2 电力系统的瞬态恢复电压191

8.6 近区故障的开断193

8.7 失步故障的开断195

8.7.1 单相反相故障的开断195

8.7.2 三相反相故障开断时首开相的工频恢复电压196

8.8 电容负荷的关合与开断196

8.9 大电感负荷的开断200

思考题与习题201

第9章 高压断路器及其操动机构202

9.1 高压断路器的定义和组成203

9.1.1 高压断路器的定义203

9.1.2 高压断路器的组成203

9.2 电力系统对高压断路器的基本要求203

9.3 高压断路器的种类、结构与主要技术参数206

9.3.1 高压断路器的分类206

9.3.2 高压断路器的主要技术参数209

9.3.3 高压断路器参数的选择211

9.4 高压电器产品型号的编制211

9.4.1 产品型号的内容211

9.4.2 产品型号的命名原则212

9.4.3 产品型号的组成212

9.5 高压断路器的操动机构214

9.5.1 定义和工作原理214

9.5.2 基本要求214

9.5.3 分类方式215

9.5.4 分闸方式216

9.5.5 技术要求217

9.6 高压断路器中的其他装置217

9.7 高压断路器的发展方向217

思考题与习题218

第10章 六氟化硫高压断路器和全封闭组合电器220

10.1 概况220

10.1.1 六氟化硫气体220

10.1.2 SF6高压断路器221

10.1.3 六氟化硫全封闭组合电器223

10.2 SF6高压断路器的种类及其工作原理223

10.2.1 按结构形式不同的分类223

10.2.2 按断口数量不同的分类226

10.2.3 按使用场所不同的分类226

10.2.4 按灭弧室壳体绝缘方式不同的分类226

10.2.5 按灭弧原理不同的分类227

10.3 SF6高压断路器的操动机构234

10.3.1 功能要求235

10.3.2 原理和应用235

10.3.3 优缺点比较238

10.3.4 发展趋势239

10.4 六氟化硫全封闭组合电器（GIS）241

10.4.1 概况241

10.4.2 GIS的组成元件243

10.4.3 GIS的三相共筒化、复合化和小型化247

10.4.4 GIS的二次系统现代化和智能化247

思考题与习题248

第11章 高压真空开关电器249

11.1 真空电弧的特性249

11.1.1 真空间隙的击穿249

11.1.2 真空电弧的两种形态与熄灭原理250

11.1.3 真空电弧的伏安（u-i）特性曲线251

11.1.4 截断电流和过电压的限制252

11.2 真空灭弧室254

11.2.1 概况254

11.2.2 结构255

11.3 高压真空断路器264

11.3.1 概述264

11.3.2 现状265

11.3.3 应用266

11.3.4 构成267

11.3.5 特点267

11.3.6 型号268

11.3.7 设计268

11.3.8 高压真空断路器的技术进步270

11.3.9 高压真空断路器标准271

11.3.10 影响高压真空断路器技术参数的因素271

11.3.11 高压真空断路器的分类274

11.3.12 高压真空断路器的常见产品及问题287

11.3.13 高压真空断路器的操动机构289

11.3.14 操作过电压298

11.4 高压真空接触器299

思考题与习题301

第12章 其他高压电器302

12.1 高压隔离开关302

12.1.1 定义、用途与分类302

12.1.2 结构型式303

12.1.3 产品技术304

12.2 中压级自动转换开关306

12.3 高压接地开关307

12.4 高压负荷开关308

12.4.1 定义308

12.4.2 技术参数308

12.4.3 种类及其性能309

12.4.4 应用315

12.5 高压熔断器315

12.5.1 定义315

12.5.2 特性315

12.5.3 结构316

12.6 高压避雷器318

12.6.1 用途318

12.6.2 间隙放电特性318

12.6.3 管式避雷器319

12.6.4 阀型避雷器320

12.6.5 磁吹阀式避雷器320

12.6.6 金属氧化物避雷器（压敏电阻）320

12.7 重合器与分段器322

思考题与习题322

第13章 高压开关设备试验323

13.1 概况323

13.2 高压开关设备试验的类型323

13.3 高压开关设备试验的方法326

13.4 绝缘试验328

13.4.1 工频耐压试验328

13.4.2 冲击电压试验329

13.4.3 局部放电试验330

13.4.4 人工污秽试验330

13.4.5 泄漏电流试验330

13.4.6 无线电干扰试验（RIV）330

13.5 大容量试验331

13.5.1 概述331

13.5.2 开断和关合能力试验331

13.5.3 出线端进行短路开断和关合试验332

13.5.4 近区故障的开断和关合试验339

13.5.5 电容电流的开断和关合能力试验339

13.6 短时和峰值耐受电流试验340

13.7 温升和机械性能试验341

13.7.1 温升试验341

13.7.2 回路电阻试验344

13.7.3 机械性能试验344

13.8 电磁兼容（EMC）试验345

思考题与习题345

附录346

参考文献349