智能制造与装备制造业转型升级丛书 SF6高压电器设计 第5版
作者：（中国）黎斌 著
出版时间：2019年版
内容简介
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。本书特点是：理论分析精炼，设计计算方法适用。本书可供高压电器研究、设计人员，电力部门研究、设计和管理人员阅读，也可供高等院校相关专业教师、研究生参考。本书是相关专业毕业生和研究生快速适应工作的好帮手。
目录
第1章SF6的基本特性1
1.1SF6的物理性能1
1.2SF6的气体状态参数2
1.3SF6的化学性能3
1.3.1SF6具有良好的热稳定性3
1.3.2SF6电弧分解过程4
1.3.3SF6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
1.3.5SF6电弧分解物中有剧毒的
S2F10吗?5
1.4SF6的绝缘特性5
1.5SF6气体的熄弧特性15
第2章SF6电器的气体管理20
2.1SF6气体的杂质管理20
2.2SF6气体的湿度管理23
2.3SF6气体的密封管理32
附录2.ASF6湿度测量值的温度折算表41
附录2.B充SF6检漏一个密封环节允许
漏气浓度增量ΔC及单点允许
漏气率F吸的计算46
附录2.C充氦检漏允许泄漏率计算48
第3章GCB/GIS总体设计49
3.1设计思想的更新49
3.2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3.3GCB/GIS总体设计的核心50
3.4GCB/GIS总体结构设计要求50
3.5GCB/GIS可靠性的验证试验53
第4章T·GCB/GIS出线套管
设计54
4.140.5～145kV出线套管内绝缘设计54
4.2252～363kV出线套管内绝缘设计56
4.3550～1100kV出线套管内绝缘设计57
4.4套管外绝缘设计60
4.5瓷套机械强度设计64
4.6550kV SF6电流互感器支持套管中间
电位屏蔽设计实例66
4.6.1中间电位屏蔽尺寸的优化设计66
4.6.2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
5.1复合绝缘子的特点和应用69
5.2伞裙材料的选用70
5.3绝缘子芯体(筒、棒)材料的
选择71
5.4复合绝缘子设计的四点要求72
5.5复合绝缘子长期运行的可靠性76
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
6.1SF6气隙绝缘结构设计79
6.1.1气隙电场设计基准79
6.1.2SF6气隙中电极优化设计79
6.2环氧树脂浇注件设计81
6.3真空浸渍环氧玻璃丝管(筒)设计96
第7章合闸电阻及并联电容器
设计101
7.1合闸电阻额定参数的选择101
7.2电阻片的特性参数102
7.3合闸电阻设计计算103
7.4合闸电阻的触头及传动装置设计106
7.5并联电容器设计110
第8章GCB/GIS的电接触和温升113
8.1接触电阻113
8.2梅花触头设计114
8.3自力型触头设计117
8.4表带触头的设计与制造工艺119
8.5螺旋弹簧触头设计121
8.6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
9.1平均分闸速度vf的设计135
9.2触头开距lk及全行程l0设计137
9.3喷嘴设计137
9.4气缸直径的初步设计144
9.5分闸特性及其与喷嘴的配合146
9.6缓和断口电场的屏蔽设计148
9.7双气室自能式灭弧室的发展148
9.8近似量化类比分析法在灭弧室设计
中的应用151
9.8.1252kV、40kA灭弧室开断试验
结果分析与改进151
9.8.2252kV、50kA单气室自能式
灭弧室的增容设计154
9.8.3800kV灭弧室设计要领155
9.8.4特高压GCB灭弧室设计思路156
9.9机构操作功及传动系统强度计算158
第10章密封结构设计167
10.1密封机理167
10.2影响SF6电器泄漏量的因素167
10.3O形密封圈和密封槽的设计170
10.4SF6动密封设计173
10.5高严气密封设计175
10.6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
11.1三工位隔离开关的基本结构178
11.2DS及ES断口开距设计179
11.3DS断口触头屏蔽设计180
11.4DS分合闸速度设计181
11.51100kV GIS—DS、ES设计的特殊
问题181
11.6快速接地开关设计183
11.7GIS母线设计184
第12章SF6电器壳体设计188
12.1壳体电气性能要求188
12.2壳体材质及加工工艺选择188
12.3壳体电气尺寸设计189
12.4焊接壳体设计与计算189
12.5铸铝壳体设计与计算193
12.6壳体耐电弧烧蚀能力设计195
12.7壳体加工质量监控设计195
12.8壳体制造的质量管理196
第13章吸附剂及爆破片设计197
13.1吸附剂设计197
13.2爆破片设计199
第14章环温对SF6电器设计的
影响200
14.1日照对SF6电器及户外隔离开关
温升的影响200
14.2高寒地区产品的设计与应用202方案——加热保温套设计207
14.2.5高寒地区产品的选择209
第15章SF6电流互感器绕组设计210
15.1CT误差及准确级210
15.2影响CT电流误差的因素213
15.3测量级和保护级绕组设计及误差
计算步骤214
15.40.2级和5P级CT绕组设计及误差
计算示例217
15.4.10.2级、FS5、126kV、2×300/5A、
30VA绕组设计及误差计算
（第一方案）217
15.4.20.2级、FS5、126kV、2×300/5A、
30VA绕组改进设计及误差计算
(第二方案)219
15.4.3252kV、5P25、2×300/5A、50VA
绕组设计及误差计算220
15.5暂态保护特性绕组的基本特性
参数222
15.6暂态磁通密度增大系数Ktd与暂态
误差ε^224
15.6.1CT铁心未饱和时的暂态过程224
15.6.2CT暂态面积系数Ktd225
15.6.3暂态误差计算式226
15.7暂态特性绕组设计计算步骤和计算
示例227
15.7.1TPY绕组计算步骤227
15.7.2550kV、1250/1A、10VA、TPY
绕组计算示例228
15.7.3550kV、2500/1A、15VA、TPY
绕组计算示例230
15.8铁心饱和及其对暂态绕组工作特性
的影响231
15.9影响CT暂态特性的因素及其改善
措施232
15.10CT罩与CT线圈屏蔽设计234
附录15.ASMC101等合金磁化曲线图234
第16章GIS设计标准化242
16.1GIS设计非标准化的弊病242
16.2GIS设计标准化的重要意义242
16.3GIS结构设计标准化242
16.4GIS图样和设计文件的标准化及
分类管理257
第17章GIS小型化和智能化设计
(在线监测技术及应用)260
17.1一次元件小型化260
17.2GIS二次监控智能化262
17.2.4MEMS露点微湿度传感器
开发272
17.2.5 GCB/GIS智能操作274
第18章局部放电的UHF电磁波和超
声波监测276
18.1超高频（UHF）局部放电电磁波的
特征276
18.1.1GIS局部放电电磁波的频率与
波长276
18.1.2采用UHF法检测GIS局放的
必要性276
18.2GIS超高频局放电磁波的种类及
特征276
18.3GIS局放电磁波的辐射与传播277
18.4UHF局放电磁波的接收284
18.5外部干扰的抑制290
18.6局放源定位291
18.7内置式传感器的研究方向292
18.8外置式传感器的研究方向296
18.9传感器的馈电与阻抗匹配300
18.10超高频法局放诊断系统301
18.11GIS局放定期检测与全时在线
监测302
18.12超声波诊断法303
第19章断路器灭弧室电寿命的诊断
与在线监测技术306
19.1线路操作与保护用断路器电寿命
诊断306
19.2负荷电流频繁操作断路器电寿命
监测311
第20章SF6复合电器H·GIS及
电容式复合绝缘母线的特点、
应用与发展317
20.1H·GIS及PASS的定义和结构
特征317
20.2AIS、GIS、H·GIS及PASS的特点
分析323
20.3选用H·GIS的技术经济分析325
20.4550kV H·GIS使用示例325
20.5复合电器的演变326
20.6电容式复合绝缘母线在GIS/H·GIS开关
站的应用328
第21章SF6交/直流GIL的设计与
研究334
21.1GIL的特点334
21.2GIL的应用334
21.3GIL的基本母线单元及气隔单元的
长度设计335
21.4GIL的热胀冷缩及其调节336
21.5绝缘介质气压设计336
21.6GIL母线的电接触及母线支撑336
21.7基本母线单元和可拆母线单元
设计337
21.7.3GIL绝缘件设计要求340
21.7.4可拆母线单元设计340
ⅩⅨⅩⅩ21.7.5GIL高气密性设计341
21.8GIL/GIS金属微粒的危害、产生及
防治341
21.9GIL的外壳支撑与接地343
21.10超/特高压过江河隧道GIL和大城市
地下管廊GIL特殊设计344
21.11直流GIL的应用、绝缘特性及设计
要求346
21.12直流高压电器绝缘的7个重点研究
课题353
第22章高压SF6电器的抗震设计355
22.1地震特性参数355
22.2产品动力特性参数357
22.3高压电器设备抗震设计360
22.4高压电器设备抗震能力的验证362
第23章GCB/GIS的典型开断、
ACF断路器的特殊运行工况及
结构设计要求365
23.1断路器的BTF开断365
23.2SLF开断367
23.3反相开断369
23.4并联开断370
23.5空载变压器开断371
23.6切合电容器组及空载长线371
23.6.1切合电容器组371
23.6.2切合空载长线372
23.6.3切空载长线的开断电流及试验
方法373
23.6.4长线合闸过电压374
23.7切电抗器375
23.8发展性故障开断376
23.9超/特高压交流滤波断路器的特殊
运行工况及结构设计要求376
23.10GIS—DS的典型切合操作385
23.11GIS—FES的分合操作388
第24章电网对CT/VT的不同要求和
运行注意事项389
24.1CT测量级绕组389
24.2CT 5P及10P稳态保护级绕组390
24.3CT暂态保护用绕组(TP)390
24.4CT 10%误差曲线391
24.5CT参数要求对CT结构设计的
影响391
24.6使用CT时的注意事项392
24.7两种电压互感器的特征及运行中
应处理好的主要问题393
第25章计算机辅助设计395
25.1高压电场数值计算395
25.1.3GCB灭弧室电场计算及电场
优化设计399
25.2应力与变形分析400
25.3抗震计算401
25.4灭弧室开断能力计算402
第26章环保气体高压电器的研发407
26.1环保气体高压电器研发的任务和
方法407
26.1.1环保气体高压电器研发的任务407
26.1.2环保气体高压电器的研究方法407
26.2SF6混合气体的研究与应用408
26.3SF6替代气体的研究417
26.3.1C4、C5、C6系新气体的
主要特性417
ⅩⅪ26.3.2对c-C4F8的热情追逐与冷静
思考417
26.3.3国内外对三氟碘甲烷（CF3I)
的研究概况418
26.3.4国内外对C4F7N的研究及应用
前景421
26.3.5重视六氟二丁炔（C4F6）
的研究424
26.4气—固绝缘方式的研究425
26.5环保气体高压电器设计的研究课题425
26.6停笔寄语426
参考文献427
