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1.1 SF6的物理性能1

第1章 SF6的基本特性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11

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

2.1.1 SF6气体的毒性19

2.1.2 生物试验方法19

第2章 SF6电器的气体管理19

2.1 SF6气体的杂质管理19

2.1.3 电弧分解气体的毒性及处理20

2.2 SF6气体的水分管理21

2.2.1 水分进入开关的途径21

2.2.2 水分对开关性能的影响22

2.2.3 水分的控制值23

2.2.4 水分的检测方法24

2.2.5 控制水分的方法24

2.3.1 SF6开关设备的密封结构25

2.3.2 密封环节的清擦与装配25

2.3 SF6气体的密封管理25

2.2.6 运行开关的水分处理25

2.3.3 检漏方法26

2.3.4 SF6密度的监控28

第3章 GCB/GIS总体设计30

3.1 设计思想的更新30

3.2 GCB/GIS总体设计的核心30

3.3 GCB/GIS总体结构设计要求31

3.3.1 GCB灭弧室及操动机构的选择31

3.3.5 环境因素的影响32

3.3.4 结构整体化设计32

3.3.2 罐式与瓷柱式GCB的合理分工32

3.3.3 高低档参数有机搭配32

3.4 GCB/GIS可靠性的验证试验33

3.4.1 电寿命试验33

3.4.2 机械强度试验33

3.4.3 高低温环境下的操作试验33

3.4.4 耐风沙、暴雨、冰雪*34及污秽试验34

4.1 40.5～145kV出线套管内绝缘设计35

4.1.1 中心导体设计35

第4章 T·GCB/GIS出线套管设计35

4.1.2 允许雷电冲击场强值E的选择36

4.2 252～363kV出线套管内绝缘设计37

4.3 550～1100kV出线套管内绝缘设计38

4.3.1 中间电位内屏蔽的作用38

4.3.2 中间电位内屏蔽的设计39

4.3.3 中间电位及接地屏蔽设计尺寸的验算39

4.3.4 中间屏蔽支持绝缘子设计40

4.4 套管外绝缘设计40

4.4.1 瓷件基本尺寸及耐受电压的计算40

4.4.3 瓷套外屏蔽设计42

4.4.2 高海拔、防污秽型瓷套设计42

4.5 瓷套机械强度设计43

4.5.1 瓷套法兰胶装比43

4.5.2 瓷质与工艺43

4.5.3 瓷套内水压与弯曲强度设计44

4.6 550kVSF6电流互感器支持套管中间电位屏蔽设计实例45

第5章 硅橡胶复合绝缘子的特点和设计47

5.1 复合绝缘子的特点和应用47

5.2 伞裙材料的选用48

5.3 绝缘子芯体（筒、棒）材料的选择49

5.4 复合绝缘子设计的四点要求50

5.4.1 机械强度设计要求51

5.4.2 刚度设计要求52

5.4.3 电气性能设计要求52

5.4.4 胶装及密封设计要求53

5.5 复合绝缘子长期运行的可靠性54

5.5.1 绝缘子表面亲（疏）水性与污闪54

5.5.2 硅橡胶疏水性的迁移与运行可靠性54

5.5.3 HTV硅橡胶的高能硅氧键与运行可靠性54

5.5.5 硅橡胶护套及伞裙组装工艺设计与运行可靠性55

5.5.6 水分入侵芯体对复合绝缘子机械强度的影响55

5.5.4 抗电蚀能力与运行可靠性55

第6章 SF6电器用环氧树脂浇注绝缘件设计57

6.1 设计基准57

6.2 典型的绝缘筒、棒设计58

6.2.1 沿面放电距离的确定58

6.3 绝缘筒（棒）机械强度设计59

6.3.2 抗拉强度设计59

6.3.1 许用应力59

6.2.3 屏蔽罩设计59

6.2.2 绝缘筒（棒）直经D(d)的设计59

6.3.3 抗弯、抗扭强度设计60

6.3.4 抗剪与抗压强度设计61

6.4 盆式绝缘子设计61

6.4.1 盆式绝缘子各部位允许场强61

6.4.2 消除楔形气隙的不良影响62

6.4.3 利用屏蔽坑减小三交区场强62

6.5 P·GCB绝缘操作杆设计63

7.1.2 电阻投入时间t64

7.1.1 电阻值R64

7.1 合闸电阻额定参数的选择64

第7章 合闸电阻及并联电容器设计64

7.1.3 电压负荷65

7.1.4 电阻两次投入的时差△t65

7.2 电阻片的特性参数65

7.3 合闸电阻设计计算66

7.3.1 设计步骤66

7.3.2 计算实例（一）66

7.3.3 计算实例（二）69

7.4 合闸电阻的触头及传动装置设计70

7.5 并联电容器设计71

第8章 GCB/GIS的电接触设计73

8.1 接触电阻73

8.2 梅花触头设计74

8.2.1 动触头设计74

8.2.2 触头弹簧圈向心力计算74

8.2.3 触片设计75

8.2.4 触指电动稳定性设计75

8.2.5 触指热稳定性设计76

8.3.3 触头材料及许用变形应力77

8.3.2 接触压力计算77

8.3.1 导电截面及触指数设计77

8.3 自力型触头设计77

8.3.4 镟压成形插入式触头（自力型触头的进化）78

8.4 表带触头的设计与制造工艺78

8.4.1 表带触头的特点78

8.4.2 表带触头设计78

8.4.3 表带触头的材料、制作工艺及表面处理79

8.4.4 电动稳定性与热稳定性核算79

8.5.2 螺旋弹簧滑动触头设计要点80

8.5.1 螺旋弹簧滑动触头的特点80

8.5 螺旋弹簧滑动触头设计80

第9章 GCB灭弧室数学计算模型的设计与估算82

9.1 平均分闸速度vf的设计82

9.2 触头开距lk及全行程l0设计84

9.3 喷嘴设计84

9.3.1 上游区设计84

9.3.2 喉颈部设计85

9.3.3 下游区设计87

9.3.4 喷嘴材料88

9.4.2 按短路开断电流设计气缸直径Dc89

9.4.1 气缸直径Dc与机构操作力F89

9.4 气缸直径的初步设计89

9.5 分闸特性及其与喷嘴的配合92

9.5.1 分闸初期应有较大的加速度92

9.5.2 分闸速度对自能式灭弧室开断性能的影响93

9.5.3 分闸后期应有平缓的缓冲特性93

9.5.4 分闸特性与喷嘴的配合94

9.6 罐式断路器外壳直径设计94

9.7 机构操作功估算94

9.7.1 定分闸弹簧功94

9.7.2 合闸弹簧设计95

9.7.3 调整分、合闸速度特性的方法97

9.7.4 近似量化类比分析法在灭弧室设计中的应用98

第10章 密封结构设计99

10.1 密封机理99

10.2 影响SF6电器泄漏量的因素99

10.3O 形密封圈和密封槽的设计102

10.4 SF6动密封设计103

10.4.1 转动密封设计103

10.4.2 动密封设计104

11.1 DS及ES断口开距设计105

11.2 S断口触头屏蔽设计105

第11章 GIS中的DS和ES设计105

11.3 DS分合闸速度设计106

11.4 快速接地开关合闸速度设计107

11.5 1100kVGIS-DS、ES设计的特殊问题107

第12章 SF6电器壳体设计109

12.1 壳体电气性能要求109

12.2 壳体材质及加工工艺选择109

12.4.1 壳体强度监控110

12.4.2 焊缝气密性监控110

12.4 壳体加工质量监控设计110

12.3 壳体强度计算110

12.4.3 铸件壳体气密性监控111

第13章 吸附剂及爆破片设计112

13.1 吸附剂设计112

13.1.1 F—03吸附剂性能简介112

13.1.2 F—03吸附剂活化处理112

13.1.3 吸附剂用量设计113

13.2.3 压力泄放口径设计114

13.2.2 爆破压力设计114

13.2 爆破片设计114

13.2.1 爆破片的选型与安装114

第14章 环温对SF6电器设计的影响115

14.1 日照对SF6电器及户外隔离开关温升的影响115

14.1.1 考虑方法115

14.1.2 日照温升试验115

14.1.3 试验值分析115

14.1.4 结论116

14.2 高寒地区产品的设计与应用117

14.2.1 降低额定参数使用117

14.2.2 开关充SF6+N2混合气体118

14.2.3 经济实用的低温产品设计方案——加热保温套设计120

第15章 SF6电流互感器绕组设计123

15.1 CT误差及准确级123

15.1.1 CT误差的产生123

15.1.2 T准确级125

15.2.4 铁心截面积S的影响126

15.2.3 平均磁路长度lcp的影响126

15.2.5 铁心材料的影响126

15.2.2 二次绕组匝数N2的影响126

15.2.1 一次电流的影响126

15.2 影响CT电流误差的因素126

15.2.6 二次负荷的影响127

15.2.7 绕组阻抗ZCT的影响127

15.3 测量级和保护级绕组设计及误差计算步骤127

15.3.1 绕组及铁心内径设计127

15.3.2 铁心设计127

15.3.3 确定绕组结构及阻抗128

15.3.4 测量级绕组误差计算步骤129

15.4 0.2级和5P级CT绕组设计及误差计算示例130

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）130

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）132

15.4.3 252kV,5P25,2×300/5A,50VA绕组设计计算133

15.5 暂态保护绕组的基本特性参数135

15.5.1 设计暂态保护特性绕组的原始数据135

15.5.2 额定二次回路时间常数T2136

15.5.3 额定瞬变面积系数Ktf136

15.5.4 铁心剩磁系数Ksc136

15.5.5 暂态特性CT绕组的分级136

15.6.1 CT铁心未饱和时的暂态过程137

15.6 暂态磁通密度增大系数Ktd与暂态误差ε137

15.6.2 CT暂态面积系数Ktd138

15.6.3 暂态误差计算式139

15.7 暂态特性绕组设计计算步骤和计算示例140

15.7.1 TPY绕组计算步骤140

5.7.2 550kV,1250/1A,10VA,*141TPY绕组计算示例141

15.7.3 550kV,2500/1A,15VA,TPY绕组计算示例143

15.8 铁心饱和及其对暂态绕组工作特性的影响144

15.9 影响CT暂态特性的因素及其改善措施145

附录SMC101等合金磁化曲线图147

16.2 GIS设计标准化的重要意义154

第16章 GIS设计标准化154

16.1 CIS设计非标准化的弊病154

16.3 GIS结构设计标准化155

16.3. 1GIS基本元件标准化155

16.3.2 GIS基本接线间隔标准化的主要要求155

16.3.3 126kVGIS标准化的基本接线间隔155

16.3.4 252kVGIS标准化的基本接线间隔159

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164

16.3.6 与各标准间隔对应的辅件标准化164

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164

16.3.8 GIS与电缆接口件标准化164

16.3.9 GIS与变压器接口件标准化167

16.4.1 GIS图样的标准化设计及管理169

16.4 GIS图样和设计文件的标准化及分类管理169

16.4.2 GIS基本间隔气体系统图的标准化设计170

16.4.3 GIS基本单元的配套表（MX表）及各种汇总表的标准化170

16.4.4 GIS间隔的配套表及各种汇总表的标准化170

16.4.5 GIS工程设计通知书171

16.4.6 GIS通用设计文件的标准化171

第17章 GIS小型化和智能化设计（在线监测技术及应用）172

17.1 一次元件小型化172

17.2.1 开发可靠性高、寿命长的信息传感器174

17.2 二次监控智能化174

17.2.2 PISA和光纤传输技术182

17.2.3 智能化就地控制柜和保护单元182

17.2.4 GIS运行状态分析软件及按运行状态维修GIS183

17.2.5 GCB智能操作190

第18章 GIS的派生产品——H·GIS的设计191

18.1 H·GIS及PASS的定义和结构特征191

18.1.1 H·GIS191

18.1.2 PASS194

18.2.2 对H·GIS和PASS的评议197

18.2 AIS、GIS、H·GIS及PASS的特点分析197

18.2.1 结构和功能对比197

18.3 选用H·GIS的技术经济分析199

18.4 550kVH·GIS使用示例199

第19章 高压SF6电器的抗震设计200

19.1 地震特性参数200

19.1.1 地震裂度200

19.1.2 地震频率与地震周期200

19.1.3 地震波形200

19.1.4 地震加速度201

19.2 品动力特性参数202

19.2.1 产品自振频率fg202

19.2.2 振动阻尼与阻尼比ε202

19.2.3 弹性元件的刚度及弹性模量202

19.2.4 共振时的加速度（振幅）放大系数β203

19.3 高压电器设备抗震设计205

19.3.1 自振频率fg和阻尼比ε205

19.3.2 加速度的放大系数β205

19.3.4 位移估算206

19.3.5 提高高压电器设备抗震能力的措施206

19.3.3 强度估算206

19.4 高压电器设备抗震能力的验证207

19.4.1 计算机进行抗震能力计算207

19.4.2 抗地震性能试验208

第20章 GCB/GIS的典型开断、CT/VT的运行及设计注意事项210

20.1 断路器的典型开断210

20.1.1 BTF开断210

20.1.2 SLF开断212

20.1.3 反相开断214

20.1.4 并联开断215

20.1.5 空载变压器开断216

20.1.6 切合电容器组及空载长线216

20.1.7 切电抗器220

20.1.8 发展性故障开断221

20.2 GIS-DS的典型切合操作221

20.2.1 切合母线转换电流（环流）221

20.2.2 切小电容电流222

20.3.2 FES切合感应电流223

20.4 电网不同工况对CT的不同要求223

20.3.1 FES短路关合223

20.3 GIS-FES的分合操作223

20.4.1 测量级绕组224

20.4.2 5P及10P稳态保护级绕组224

20.4.3 暂态保护用绕组（TP）225

20.4.4 10％误差曲线225

20.4.5 CT参数要求对CT结构设计的影响226

20.4.6 CT使用注意事项227

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227

20.5.1 电压互感器的误差227

20.5.3 电容式电压互感器的特点228

20.5.2 电磁式电压互感器运行注意事项228

第21章 计算机辅助设计229

21.1 高压电场数值计算229

21.1.1 电场计算方法229

21.1.2 LVQB-252SF6电流互感器三维电场计算（示例）229

21.1.3 GCB灭弧室电场计算及电场优化设计233

21.2 应力与变形分析233

21.3 抗震计算235

21.4 灭弧室开断能力计算236

附录A近似量化类比分析法在灭弧室设计中的应用240

参考文献245

后记247