《断路器的理论与设计》求取 ⇩

目录1

第一章　断路器的电弧物理1

1.1　引言：断路器的分断元件——电弧1

1.2　断路器中的电弧2

1.3　高气压电弧2

1.3.1　高气压电弧的特性2

1.3.2 电极区4

1.3.3　弧柱5

1.3.4　电弧中的电离6

1.3.4.1　热电离6

1.3.4.2　碰撞电离7

1.3.4.3　负离子的形成8

1.3.5　复合9

1.3.6　弧柱中的电子和正离子的速度11

1.3.7　弧柱中的电流、电导率及功率损耗11

1.3.8 电弧中的磁现象：环形磁场12

1.3.9 电弧中的磁现象：横向磁场13

1.3.10　电弧的热现象14

1.3.10.1 电弧中的温度分布15

1.3.10.2　电弧的边界17

1.3.11　静态电弧特性17

1.3.12　过渡状态中的电弧18

1.3.13　动态电弧方程和电弧熄灭20

1.3.14　弧后电流和电弧的时间常数24

1.3.15 电流截断25

1.4　真空电弧26

1.4.1　真空电弧的定义26

1.4.2　两种形态的真空电弧26

1.4.3　扩散型真空电弧26

1.4.3.1　阴极斑点27

1.4.3.2　等离子区28

1.4.4　扩散型电弧向集聚型电弧的转化30

1.4.7　扩散型电弧的电流零点过程31

1.4.6　真空电弧的开断能力31

1.4.5　完全集聚的真空电弧31

1.4.8　弧后电流33

1.5　电弧特性的测量方法34

1.5.1 （a）类：测量35

1.5.1.1 电压35

1.5.1.2　电流36

1.5.1.3　压力36

1.5.1.4　电弧的几何形状37

1.5.2　（b）类：基础研究37

1.5.2.1　电弧温度37

1.5.2.3　电子密度38

1.5.2.2　气体密度38

1.6　参考文献39

第二章 网络切合时的状况42

2.1　前言42

2.2　短路开断：工频现象42

2.2.1　三相短路开断：工频恢复电压42

2.2.2　不对称短路的开断43

2.2.3　中性点接地的影响44

2.3　短路切断：瞬态现象45

2.3.1　瞬态恢复电压45

2.3.2　近区故障54

2.4　负载和系统的开断61

2.4.1　负载功率因数的影响61

2.4.2　失步开断66

2.4.3　单相开断70

2.4.4　长输电线的合闸和重合闸72

2.5　无功电流的切断76

2.5.1　小感性电流的电流截断76

2.5.2　电容开断85

2.6　参考文献94

2.7　通用文献目录97

3.1　概述98

第三章　油断路器98

3.2　灭弧室：设计原则100

3.2.1 概述100

3.2.2　横吹100

3.2.3　纵吹单元101

3.2.4　影响灭弧的因素102

3.2.4.1 开断速度102

3.2.4.2　关合速度103

3.2.4.3　电路开断时产生的气体104

3.2.4.4　典型灭弧室特性106

3.2.5　灭弧室串联107

3.2.6　结构特点108

3.3　触头和导电系统——设计原理112

3.3.1　概述112

3.3.2　承载额定电流112

3.3.2.1　集肤和邻近效应115

3.3.3　承载短路电流116

3.3.3.1 电动力116

3.3.3.2　承载热稳定电流116

3.3.4　结构特点117

3.4　机构——设计原则120

3.4.1　概述120

3.4.2　能量水平123

3.4.3　脱扣机构链124

3.4.4 闩127

3.4.5　电磁驱动器128

3.4.5.1　概述128

3.4.5.2　串联脱扣装置129

3.4.5.3　并联脱扣装置130

3.4.6　结构特点132

3.4.7　液压机构134

3.5　绝缘——设计原理135

3.5.1 概述135

3.5.2　绝缘配合135

3.5.4.1　材料137

3.5.3　碳粒和水分的影响137

3.5.4　结构特点137

3.5.4.2　套管140

3.5.4.3　带支座的绝缘142

3.6　断路器结构142

3.6.1　概述142

3.6.2　敞开式多油断路器143

3.6.2.1　概述143

3.6.2.2　69千伏多油断路器143

3.6.2.3　161/220千伏多油断路器144

3.6.2.4　300～380千伏多油断路器146

3.6.3　敞开式少油断路器147

3.6.3.1　单断口型147

3.6.3.2　多断口型148

3.6.4　金属铠装断路器149

3.6.4.1 概述149

3.6.4.2　金属铠装多油断路器149

3.6.4.3　金属铠装少油断路器151

3.6.5　绝缘铠装断路器155

3.6.6.4　低温156

3.6.6.3　基础156

3.6.6.2　二次控制特性156

3.6.6.1　概述156

3.6.6　断路器有关应用方面的特点156

3.6.6.5　地震条件157

3.6.6.6　慢分和慢合157

3.7　超高压油断路器的未来157

3.8　参考文献159

第四章　磁吹断路器160

4.1　在空气中断弧的电路开断160

4.1.1　灭弧原理160

4.1.2　电弧的功率平衡理论160

4.1.4　交流电路开断161

4.1.3　直流电路开断161

4.2　电弧控制163

4.2.1　触头和起弧163

4.2.2　灭弧栅165

4.2.2.1　裸金属板型或冷阴极165

4.2.2.2　绝缘钢板168

4.2.2.3　具有外部铁磁回路的绝缘板170

4.2.2.4　具有外部“吹弧”线圈而无铁磁回路的绝缘板型171

4.2.2.5　旋弧绝缘板173

4.2.3.1　燃弧时间／电流特性175

4.2.3　性能特点175

4.2.3.2　电压／电流特性176

4.2.3.3　开断性能177

4.3　结构179

4.3.1　直流断路器179

4.3.2　低压交流磁吹断路器185

4.3.3　高压断路器187

4.4　机构189

4.4.1 合闸机构设计参数189

4.4.1.1　设计问题190

4.4.2　脱扣机构及设计参数192

4.4.3　机构链193

4.5　带熔断器的断路器196

4.6　参考文献199

第五章　压缩空气断路器200

5.1　导言200

5.2　压缩空气介质的性能203

5.2.1　概述203

5.2.2　静态电气性能203

5.2.3　动态电气性能206

5.2.4　机械性能214

5.3　灭弧装置的型式218

5.4　断路器型式及基本布置220

5.4.1 “敞开式”220

5.4.2　金属壳封闭式223

5.4.3　隔离器224

5.4.4　电压控制用的阻抗227

5.4.5　触头240

5.4.6　气阀与气动机构243

5.4.7　消音器247

5.5　操作程序和要求248

5.5.1　概述248

5.5.2　合闸249

5.5.3　分闸251

5.6　典型断路器示例251

6.2　SF6的特性263

6.2.1 物理特性263

6.1 史话263

第六章　SF6断路器263

6.2.2　化学特性264

6.2.3 电特性265

6.3　SF6断路器268

6.3.1　开断方法268

6.3.2　金属筒封闭的双压力式269

6.3.3　绝缘支柱的双压力式271

6.3.4　双压力式的气体干燥275

6.3.5　高压冲击式或压气式275

6.3.6　配电用冲击式或压气式280

6.4　SF6断路器的喷嘴285

6.5　SF6断路器的未来发展286

6.6　参考文献287

第七章　真空断路器289

7.1　引言289

7.2　与真空灭弧室触头相关的真空电弧现象292

7.2.1 基本过程292

7.2.2　螺旋瓣触头292

7.2.3　杯状触头296

7.3　电力真空灭弧室的设计和结构297

7.4.1　开断302

7.4　真空灭弧室的开断能力302

7.4.2　真空灭弧室的重燃303

7.4.3　电容电流开闭304

7.4.4　感性小电流的开断304

7.5　真空断路器的设计304

7.5.1 真空断路器的一般形式和形状304

7.5.2　灭弧室的固定305

7.5.3　机械驱动的布置306

7.5.4　动触头的导向306

7.5.5　与动触头杆的连接306

7.5.6　灭弧室电流的馈送306

7.5.8　触头行程307

7.5.7　触头压力307

7.5.9　触头速度（关合）308

7.5.10　触头速度（分闸）308

7.5.11　加速力308

7.5.12　触头磨损309

7.5.13　灭弧室的冷却309

7.5.14　机械偏置310

7.5.15　绝缘310

7.6　真空灭弧室的真空试验310

7.7　真空断路器的形式311

7.8.1　配电和用电断路器312

7.8　真空断路器举例312

7.8.2　第二代真空断路器314

7.8.3　25千伏铁道道旁断路器316

7.8.4　铁道电气机车用断路器318

7.8.5　超高压断路器318

7.9　参考文献321

第八章　断路器的规范和试验323

8.1　规范323

8.2　环境323

8.3.1　环境空气温度324

8.3　正常工作条件324

8.3.2　海拔高度325

8.3.3　大气条件325

8.4　机械试验326

8.4.1　机械强度型式试验326

8.4.2　操作范围327

8.4.3　部件试验327

8.5　耐压试验328

8.5.1　设计试验329

8.5.1.1　升降法329

8.5.1.2　固定电压多次加压法329

8.5.1.4　等高线法330

8.5.1.3　累积频度法330

8.6　介质损耗试验331

8.7　局部放电试验332

8.8　无线电干扰试验334

8.9　温升试验334

8.9.1　试验安排335

8.9.2　温度测量336

8.9.3　控制和辅助回路337

8.9.4　主回路电阻338

8.9.5　试验结果的解释338

8.10.1　试验标准339

8.10　短路试验339

8.10.2　瞬态恢复电压340

8.10.3　回路固有参数342

8.10.4　试验方法344

8.10.5 电压分布344

8.10.6　单元试验347

8.10.7　选相352

8.10.8　试验安排353

8.10.9　开断失败的识别355

8.11　合成试验357

8.11.1　电压引入358

8.11.2　电流引入359

8.11.4　开断电流361

8.11.5　电流变化率361

8.11.3　合成试验的有效性361

8.11.6　电流零前阶段362

8.11.7　弧后阶段363

8.11.8　恢复电压363

8.11.9　引入时间363

8.11.10　合成试验程序364

8.11.11　多半波试验364

8.11.12　具有分闸电阻的断路器365

8.11.13　近区故障：电流引入367

8.11.14　关合能力367

8.12　试验设备368

8.11.15　组合的试验循环368

8.12.1　短路发电机369

8.12.2　短路合闸开关370

8.12.3　保护断路器370

8.12.4　变压器370

8.12.5　限流电抗器和限流电阻371

8.12.6　连接线371

8.12.7　人工输电线371

8.12.8 电容器372

8.12.9　测量和控制设备372

8.12.11　合成回路的恢复电压源373

8.12.10　辅助设备373

8.12.12　合成回路用的火花间隙374

8.12.13　合成回路用的延弧设备374

8.12.14　合成回路用的辅助断路器375

8.13　容性电流切断375

8.13.1　线路充电电流376

8.13.2　电缆充电电流377

8.13.3 电容器组电流378

8.14　小感性电流开断378

8.15　发展性故障380

8.16　回路的并联开断381

8.17.1　可燃性大气382

8.17　特殊工作条件382

8.17.2　污秽383

8.17.3　地震385

8.17.4　船用设备386

8.17.5　噪音387

8.18　参考文献388

第九章　断路器的绝缘389

9.1　绝缘设计技术389

9.2　气体绝缘396

9.2.1　断路器应用的气体396

9.2.2　空气的耐电强度397

9.2.2.1　均匀场397

9.2.2.2　非均匀场399

9.2.3　SF6的耐电强度403

9.2.4 净化效应404

9.2.5　粉尘和纤维效应406

9.2.6　电极面积效应406

9.2.7　温度效应407

9.2.8　气体中绝缘支持件的表面闪络407

9.3　真空绝缘410

9.3.1　真空的耐电强度410

9.3.1.1　与电极开距的关系410

9.3.1.2　压力效应411

9.3.1.3　老炼412

9.3.1.4 电极材料413

9.3.1.5　电极形状413

9.3.1.6　真空中固体绝缘的闪络413

9.4　绝缘液414

9.4.1　矿物油的耐电强度415

9.4.1.1　杂质的影响415

9.4.1.2　油体积效应419

9.4.1.3　频率效应420

9.4.1.4　流体静压力效应421

9.4.1.5　固体绝缘在油中的沿面闪络421

9.5.1　概况422

9.5.2　塑料422

9.5　固体绝缘422

9.5.2.1　热塑性塑料423

9.5.2.2　热固性塑料425

9.5.2.3　合成橡胶425

9.5.3　浇注环氧树脂426

9.5.3.1　场强控制427

9.5.3.2　耐电强度428

9.5.3.3　机械强度430

9.5.4　增强塑料431

9.5.4.1　玻璃纤维增强环氧树脂塑料的电气特性432

9.5.4.2　玻璃纤维增强环氧树脂的机械特性432

9.5.5.2　油浸纸（O.I.P.）套管435

9.5.5.3　环氧树脂纸套管435

9.5.5　纸绝缘435

9.5.5.1 合成树脂胶粘纸（S.R.B.P.）套管435

9.5.5.4　断路器套管内的场强436

9.5.6　瓷439

9.5.6.1　一般特性439

9.5.6.2　设计判据440

9.5.7　固体绝缘的电劣化442

9.5.7.1　热老化442

9.5.7.2　电痕化442

9.5.7.3　气泡和局部放电444

9.6　参考文献445