内容简介
本书为“十三五”职业教育规划教材。
全书分三个学习情境，其主要内容包括绝缘介质电气性能及击穿过程、电气设备绝缘试验和电力系统过电压防护。本书从基本物理概念及物理过程入手，引入国家标准、行业标准和职业规范，适当介绍新技术、新方法，突出了以能力培养为核心的教学理念。
本书可作为高职高专院校电力技术类专业的教学用书，也可以作为发供电企业生产技能人员的培训参考书。
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- 封面
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- 内容提要
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- 前言
- 学习情境1 绝缘介质电气性能及击穿过程
- 子情境1.1 绝缘材料的电气性能
- 1.1.1 电介质的极化
- 一、极化的概念和极化的形式
- （一）极化的概念
- （二）极化的形式
- 1.电子式极化
- 2.离子式极化
- 3.偶极子式极化
- 4.夹层式极化
- 二、介电常数
- 1.气体电介质的相对介电常数（见表1-1）
- 2.液体电介质的相对介电常数（见表1-2）
- 3.固体电介质的相对介电常数（见表1-3）
- 三、电介质极化在工程上的意义
- 1.1.2 电介质的电导
- 一、电介质电导的概念
- 二、电介质的等值电路和绝缘电阻
- 三、各类电介质电导的特点
- 1.气体电介质的电导
- 2.液体电介质的电导
- 3.固体电介质的电导
- 四、电介质电导在工程上的意义
- 1.1.3 电介质的损耗
- 一、电介质损耗的概念
- 二、介质损失角正切tanδ
- 三、各类电介质损耗的特点
- 1.气体电介质的损耗
- 2.液体和固体电介质的损耗
- 四、电介质损耗在工程上的意义
- 子情境1.2 气体绝缘材料及其击穿特性
- 1.2.1 六氟化硫气体
- 一、SF6气体的性质
- 1.SF6气体的物理性质
- 2.SF6气体的化学性质
- 3.SF6气体的电气性质
- 二、SF6气体使用时的注意事项
- 1.2.2 气体中带电质点的产生与消失
- 一、气体中带电质点的产生
- 1.碰撞游离
- 2.光游离
- 3.热游离
- 4.表面游离
- 二、气体中带电质点的消失
- 1.带电质点受电场力的作用流入电极
- 2.带电质点的扩散
- 3.带电质点的复合
- 4.附着效应
- 1.2.3 均匀电场中气体的击穿过程
- 一、汤逊理论
- 1.均匀电场中气体的伏安特性
- 2.汤逊理论
- 二、巴申定律
- 三、流注理论
- 1.空间电荷对电场的畸变作用
- 2.流注的形成和发展
- 1.2.4 不均匀电场中气体的击穿过程
- 一、电晕放电
- 二、极性效应
- 三、极不均匀电场中的放电发展过程
- 四、不均匀电场中空气间隙的击穿电压
- 1.稍不均匀电场中的击穿电压
- 2.极不均匀电场中的击穿电压
- 1.2.5 冲击电压下气体的击穿过程
- 一、标准冲击电压波形
- 二、放电时延
- 三、50％冲击击穿电压
- 四、伏秒特性
- 1.伏秒特性的概念
- 2.伏秒特性的制定
- 3.伏秒特性的应用
- 1.2.6 沿面放电
- 一、均匀电场中的沿面放电
- 二、极不均匀电场中的沿面放电
- 1.套管的沿面放电（电场具有强垂直分量）
- 2.支柱绝缘子的沿面放电（电场具有弱垂直分量）
- 3.悬式绝缘子串的沿面放电（电场具有弱垂直分量）
- 三、淋雨时绝缘子的沿面放电
- 四、污秽时绝缘子的沿面放电
- 1.污秽时绝缘子的沿面放电过程
- 2.提高绝缘子污闪电压的方法
- 1.2.7 大气状态对气体击穿电压的影响
- 一、空气相对密度的影响
- 二、湿度的影响
- 三、海拔高度对放电电压的影响
- 子情境1.3 液体绝缘材料及其击穿特性
- 1.3.1 变压器油
- 一、变压器油的作用
- 1.绝缘作用
- 2.散热冷却作用
- 3.灭弧作用
- 4.密封作用
- 二、变压器油的基本特性
- （一）变压器油的物理性质
- 1.色度
- 2.油的透明度
- 3.油的荧光
- 4.油的气味
- 5.密度
- 6.黏度
- 7.闪点
- 8.凝固点
- 9.杂质
- （二）化学性能
- 1.酸值（酸价）
- 2.水溶性酸和碱
- 3.安定度（抗氧化安定性）
- （三）变压器油的电气性能
- 1.油的绝缘电阻
- 2.介质损失角
- 3.击穿电压
- 三、变压器油的运行要求
- 1.3.2 液体电介质的击穿
- 一、液体电介质的击穿机理
- （一）电击穿理论
- （二）气泡击穿理论（小桥理论）
- 二、影响液体电介质击穿电压的因素
- 1.杂质（悬浮水、纤维）
- 2.温度
- 3.电场的均匀程度
- 4.电压作用时间
- 5.压力
- 三、提高液体电介质击穿电压的方法
- （一）提高以及保持油的品质
- 1.过滤
- 2.防潮
- 3.祛气
- （二）采用固体介质降低杂质的影响
- 1.覆盖层
- 2.绝缘层
- 3.屏障
- 子情境1.4 固体绝缘材料及其击穿特性
- 1.4.1 云母
- 一、云母绝缘材料的分类
- 二、制备云母绝缘材料的原材料
- 1.介电材料
- 2.补强材料
- 3.粘结剂
- 三、云母制品
- 1.云母带
- 2.云母板
- 3.云母箔
- 1.4.2 玻璃
- 一、玻璃绝缘材料的性质
- 二、玻璃绝缘材料的应用
- 1.4.3 陶瓷
- 一、瓷绝缘材料的分类
- 二、瓷绝缘材料的性能
- 1.物理性能
- 2.电气性能
- 1.4.4 合成树脂
- 一、交联聚乙烯
- 二、酚醛树脂
- 三、环氧树脂
- 1.4.5 固体电介质的击穿
- 一、固体电介质的击穿机理
- 1.电击穿
- 2.热击穿
- 3.电化学击穿
- 二、影响固体电介质击穿电压的主要因素
- 1.电压作用时间
- 2.温度
- 3.电场均匀程度
- 4.电压种类
- 5.累积效应
- 6.受潮
- 7.机械负荷
- 三、提高固体电介质击穿电压的方法
- 1.改进制造工艺
- 2.改进绝缘设计
- 3.改善绝缘的运行条件
- 1.4.6 电介质的老化
- 一、电老化
- 二、热老化
- 1.耐热性
- 2.电介质的耐热等级
- 三、受潮老化
- 四、机械力的影响
- 【工程案例1】 油浸变压器绝缘结构
- 一、变压器绝缘作用
- 二、变压器的绝缘分类和要求
- 1.变压器的绝缘的划分
- 2.变压器绝缘的要求
- 3.变压器绝缘材料
- 三、绝缘结构介绍
- （一）主绝缘结构
- 1.绕组与铁心之间
- 2.绕组与绕组之间
- 3.绕组与箱壳之间
- 4.引出线的绝缘
- 5.分接开关的绝缘
- 6.变压器的外部主绝缘
- （二）纵向绝缘
- 思考题
- 学习情境2 电气设备绝缘试验
- 子情境2.1 绝缘预防性试验
- 一、电气设备试验概述
- 二、绝缘预防性试验
- 子情境2.2 绝缘电阻、吸收比和极化指数的测量
- 一、绝缘电阻、吸收比和极化指数
- 二、常用绝缘电阻表工作原理与试验接线
- 1.手摇式绝缘电阻表
- 2.电子指针式绝缘电阻表和数字式绝缘电阻表
- 3.智能绝缘电阻测试仪
- 三、测量方法与注意事项
- 四、影响绝缘电阻的因素、测试效果和分析判断
- （一）影响绝缘电阻的因素
- 1.温度的影响
- 2.湿度的影响
- 3.放电时间的影响
- （二）测试效果
- （三）分析判断
- 子情境2.3 直流泄漏电流试验和直流耐压试验
- 一、直流高压试验的目的和特点
- 1.直流泄漏电流试验的目的和特点
- 2.直流耐压试验的目的和特点
- 二、试验接线及直流高电压的获得
- （一）试验接线
- 1.微安表接在高压侧
- 2.微安表接在低压侧
- （二）直流高压电源的获得
- 1.简单半波整流直流电源
- 2.倍压整流直流电源
- 3.多级串接整流直流电源
- 三、泄漏电流和直流电压的测量
- （一）泄漏电流的测量
- 1.微安表的保护
- 2.消除杂散电流的影响
- （二）直流高电压的测量
- 1.用静电电压表测量
- 2.用电阻分压器配合低压仪表测量
- 3.用高值电阻与直流微安表串联
- 4.用球隙测量
- 5.在试验变压器低压侧测量
- 四、试验中的注意事项
- 五、影响因素和试验结果判断
- （一）影响因素
- 1.高压连接导线对地泄漏电流的影响
- 2.空气湿度对表面泄漏电流的影响
- 3.温度的影响
- 4.残余电荷的影响
- （二）直流泄漏电流试验结果判断
- 子情境2.4 介质损失角正切的测量
- 一、介质损失角正切试验目的和特点
- 1.集中性缺陷部分的绝缘与良好部分绝缘为并联关系
- 2.集中性缺陷部分的绝缘与良好部分绝缘为串联关系
- 二、测试仪器与接线要求
- （一）西林电桥测试原理与测试接线
- 1.西林电桥测试原理
- 2.QS1型西林电桥测试接线
- （二）数字式介质损耗测试仪测试原理及测试接线
- 三、测量tanδ过程中的常见干扰因素及消除措施
- （一）抗电场干扰的措施
- 1.屏蔽法
- 2.倒相法
- 3.移相法
- 4.异频法
- 5.全自动反干扰源法
- （二）抗磁场干扰的措施
- （三）被试品表面泄漏电流的影响
- 四、影响tanδ的因素和结果分析
- （一）影响因素
- 1.温度的影响
- 2.试验电压的影响
- 3.被试品电容的影响
- （二）分析判断
- 子情境2.5 局部放电试验
- 一、试验目的和意义
- 二、局部放电量及测量接线
- （一）局部放电量
- （二）测量接线及测量仪器
- （三）测量回路的校正
- 三、测量局部放电时的干扰因素及消除措施
- 四、试验结果分析判断
- 子情境2.6 交流耐压试验
- 一、交流耐压试验目的和意义
- 二、高压试验变压器工频耐压试验及串联谐振高压交流耐压试验
- （一）高压试验变压器工频耐压试验
- 1.试验接线
- 2.高压试验变压器
- 3.工频高压试验变压器的选择
- 4.试验变压器的串接
- （二）串联谐振高压交流耐压试验
- 1.调节电感产生串联谐振的工频耐压试验
- 2.调节频率产生串联谐振的耐压试验
- （三）耐压试验时高电压的测量
- 1.试验变压器低压侧测量
- 2.高压侧测量
- （四）耐压试验中的注意事项
- （五）耐压试验结果分析判断
- 1.根据试验回路接入表计的指示进行分析
- 2.根据控制回路的状况来分析
- 3.根据被试品的状况来判断
- 4.根据试验前后被试品绝缘电阻的变化来判断
- 三、变压器感应耐压试验
- （一）感应耐压试验的目的
- （二）对试验电压和试验时间的要求
- （三）倍频电源的获取
- （四）试验接线
- 1.全绝缘变压器
- 2.分级绝缘的变压器
- （五）试验电压测量设备及方法
- （六）试验结果分析判断
- 子情境2.7 冲击耐压试验
- 一、试验目的和意义
- 二、试验接线及冲击高电压的产生
- （一）雷电冲击耐压试验
- 1.单级冲击电压发生器
- 2.多级冲击电压发生器
- （二）操作冲击高压的产生
- 1.利用多级冲击电压发生器
- 2.利用小型冲击电压发生器与变压器的联合
- 三、冲击高电压的测量
- （一）用球间隙测量
- （二）用分压器测量系统测量
- 1.测量冲击电压用的分压器
- 2.示波器和峰值电压表
- 四、试验注意事项
- 五、试验结果分析判断
- 1.根据所记录的电压电流波形图来判断
- 2.根据放电声音来判断
- 3.根据超声波检测来判断
- 4.根据工频复试来判断
- 子情境2.8 绝缘油气相色谱分析
- 一、试验目的和意义
- 二、绝缘油取样
- 1.取油样的容器工具
- 2.取样方法
- 三、气体继电器放气取样
- 1.取气样的容器
- 2.取气样的方法
- 3.油样保存和运输
- 四、油中溶解气体气相色谱的分析
- （一）充油设备内部故障产生的气体
- （二）气相色谱分析系统
- （三）分析结果判断方法
- 1.特征气体法
- 2.油中溶解气体的注意值
- 3.产气速率的注意值
- 4.三比值法
- 5.对一氧化碳和二氧化碳的判断
- （四）判断故障的步骤
- （五）关于气体继电器气体的分析判断
- （六）试验中的注意事项
- 【工程案例2】 变压器高压试验作业指导书
- 1.适用范围
- 2.引用文件
- 3.试验前准备
- 3.1 准备工作安排
- 3.2 作业人员要求
- 3.3 仪器仪表和工具
- 3.4 危险点分析及控制措施
- 3.5 试验分工
- 4.试验程序
- 4.1 开工
- 4.2 试验项目和操作标准
- 4.3 原始记录与正式报告
- 4.4 竣工
- 思考题
- 学习情境3 电力系统过电压防护
- 子情境3.1 防雷设备认知
- 3.1.1 雷电的模型
- 一、雷电概述
- 二、雷电放电的计算模型
- 三、雷电参数
- 1.雷电流的幅值及雷电流幅值的概率分布
- 2.雷电流的波前时间和半峰值时间
- 3.雷电流的陡度
- 4.雷电流的波形
- 3.1.2 避雷针、避雷线的保护范围
- 一、避雷针
- 1.单支避雷针的保护范围
- 2.两支等高避雷针的保护范围
- 二、避雷线的保护范围
- （一）单根避雷线的保护范围
- （二）两根等高避雷线的保护范围
- 3.1.3 感应雷防护设备避雷器的认识
- 一、保护间隙和管型避雷器
- 二、阀式避雷器
- 1.普通阀式避雷器
- 2.磁吹阀式避雷器
- 三、氧化锌避雷器
- 四、避雷器的名词术语与主要特性参数
- 3.1.4 防雷接地装置的选择
- 一、接地方式
- 二、接地电阻
- 三、接地极
- 1.单根垂直接地体的接地电阻
- 2.多根垂直接地体的接地电阻
- 3.水平接地体的接地电阻
- 4.工频接地电阻
- 5.冲击接地电阻
- 3.1.5 防雷设备的检测试验
- 一、金属氧化物避雷器试验
- 1.测量避雷器及底座绝缘电阻
- 2.测量直流1mA时的临界动作电压U1mA和0.75U1mA直流电压下的泄漏电流
- 3.测量运行电压下的交流泄漏电流
- 4.工频参考电流下的工频参考电压测量
- 5.放电计数器试验
- 二、电气接地装置工频特性参数测量
- 1.对测量仪表的要求
- 2.影响工频接地电阻实测值的因素和消除其影响的方法
- 3.接地电阻的测量方法
- 【工程案例3】 无间隙金属氧化物避雷器试验作业指导书
- 1.适用范围
- 2.引用文件
- 3.试验前准备
- 3.1 准备工作安排
- 3.2 作业人员要求
- 3.3 仪器仪表和工具
- 3.4 危险点分析及控制措施
- 3.5 试验分工
- 4.试验程序
- 4.1 开工
- 4.2 试验项目和操作标准
- 4.3 原始记录与正式报告
- 4.4 竣工
- 子情境3.2 发电厂和变电站的防雷保护
- 3.2.1 直击雷保护
- 一、对避雷针安装位置的要求
- 1.独立避雷针
- 2.构架避雷针
- 二、对避雷线安装位置的要求
- 3.2.2 变电站内避雷器的保护作用
- 一、阀式避雷器的保护作用分析
- 1.变压器和避雷器之间距离为零时的情况
- 2.变压器和避雷器之间有一定距离时的情况
- 二、避雷器的保护距离
- 3.2.3 变电站的进线段保护
- 一、35kV以上架空进线段的保护
- 1.雷电流计算
- 2.雷电波陡度计算
- 二、35kV及以上电缆进线段的保护
- 三、35kV小容量变电站进线段的简易保护
- 3.2.4 变压器的防雷保护
- 一、三绕组变压器的防雷保护
- 二、自耦变压器的防雷保护
- 三、变压器的中性点保护
- 3.2.5 配电变压器的防雷保护
- 3.2.6 气体绝缘变电站（GIS）的过电压保护
- 一、GIS变电站防雷保护的特点
- 二、GIS变电站的防雷防护接线
- 1.与架空线路直接相连的GIS变电站的防雷保护接线
- 2.经电缆段进线的GIS变电站的防雷接线方式
- 3.2.7 输电线路的防雷保护
- 一、感应雷过电压的形成
- 二、感应雷过电压的计算
- 三、直击雷过电压
- 1.雷击杆塔塔顶
- 2.雷击避雷线档距中央
- 3.雷绕过避雷线击于导线上
- 四、输电线路耐雷性能的指标及防雷措施
- 1.耐雷水平的计算
- 2.有避雷线线路的雷击跳闸率计算
- 3.线路的防雷措施
- 子情境3.3 电力系统过电压与绝缘配合
- 3.3.1 电力系统操作过电压
- 一、切除空载线路的过电压
- 二、空载线路的合闸过电压
- 三、切除空载变压器过电压
- 四、电弧接地过电压
- 五、电力系统解列过电压
- 3.3.2 工频过电压
- 3.3.3 谐振过电压
- 一、线性谐振过电压
- 二、非线性谐振过电压
- 三、参数谐振过电压
- 3.3.4 绝缘配合的概念和原则
- 一、绝缘配合的基本原则
- 二、绝缘配合的方法
- 【工程案例4】 35kV变电站绝缘配合及过电压保护
- 1.35kV电气设备的绝缘配合
- 2.10kV电气设备的绝缘配合
- 3.雷电过电压保护
- 4.接地
- 思考题
- 附录1 一球接地时，球隙放电标准电压表（I.E.C1960年公布）
- 附录2 氧化锌避雷器电气特性
- 附录3 人工接地极工频接地电阻的计算
- 参考文献
- 封底
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版权信息
出版社：中国电力出版社
出版时间：2018
作者：伍家洁
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