空气绝缘预测理论与应用

本书旨在提出一种具有工程应用价值的空气绝缘放电电压预测理论与方法，以期为输变电设备外绝缘的优化设计和运维管理提供有益的依据。主要内容：在近百年的空气放电机理研究的基础上，基于空间映射的数学思想，提出空气绝缘的灰关联预测理论，建立空气间隙的起晕电压预测、空气间隙的工频击穿电压预测、空气间隙的冲击放电电压预测等一套较为完整的模型与方法，应用于阀厅金具、导线、绝缘子串、塔头间隙等实际工程结构的外绝缘放电电压预测。

第1章 空气绝缘预测的研究背景 1
1.1 空气放电研究与发展 3
1.1.1 空气放电试验 3
1.1.2 经典放电理论 5
1.1.3 放电物理模型 6
1.1.4 现有研究的启示 7
1.2 空气绝缘预测的研究设想 8
1.2.1 研究思路 9
1.2.2 实现方法 10
1.2.3 关键技术 11
1.3 本书内容概要 12
参考文献 12
第2章 空气绝缘预测的理论基础 16
2.1 空气放电的影响因素 17
2.1.1 间隙结构 17
2.1.2 电压波形 18
2.1.3 大气环境 18
2.2 空气间隙的储能特征量 19
2.2.1 电场分布特征量 19
2.2.2 电压波形特征量 23
2.2.3 储能特征集 27
2.3 空间映射的思想及应用 27
2.3.1 空间映射的基本思想 27
2.3.2 空间映射在绝缘预测中的应用 30
2.4 小结 33
参考文献 33
第3章 空气间隙放电电压预测模型 35
3.1 预测模型的算法选择 36
3.1.1 人工智能算法的应用 36
3.1.2 算法选择的依据 37
3.2 支持向量机的基本理论 38
3.2.1 统计学习理论 38
3.2.2 支持向量分类机 41
3.3 参数优化方法 45
3.3.1 交叉验证思想 45
3.3.2 网格搜索算法 45
3.3.3 遗传算法 46
3.3.4 粒子群优化算法 47
3.4 特征降维方法 48
3.4.1 归一化处理 48
3.4.2 相关性分析法 49
3.4.3 主成分分析法 49
3.5 样本选取方法 50
3.6 误差分析方法 50
3.7 预测模型的实现流程 51
3.8 小结 54
参考文献 54
第4章 电极结构的电晕起始电压预测 56
4.1 电晕放电 57
4.1.1 电晕放电的基本特性 57
4.1.2 电晕起始电压和起始场强 58
4.2 棒-板电极的起晕电压预测 59
4.2.1 训练和测试样本集 59
4.2.2 SVM预测结果及分析 61
4.2.3 与其他方法预测结果的对比 63
4.3 绞线起晕电压预测 73
4.3.1 绞线电场分析 73
4.3.2 绞线直流起晕电压预测 76
4.3.3 与其他方法预测结果的对比 77
4.4 阀厅均压球的直流起晕电压预测 82
4.4.1 电晕试验 83
4.4.2 起晕电压预测 84
4.4.3 结果分析和讨论 85
4.5 小结 86
参考文献 87
第5章 空气间隙的稳态击穿电压预测 89
5.1 稳态电压下空气间隙的击穿特性 90
5.1.1 均匀电场中的击穿特性 91
5.1.2 稍不均匀电场中的击穿特性 91
5.1.3 极不均匀电场中的击穿特性 92
5.2 典型电极短空气间隙击穿电压预测 93
5.2.1 典型电极短空气间隙工频击穿电压 93
5.2.2 电场分布特征分析 94
5.2.3 训练样本的正交设计 96
5.2.4 预测结果及分析 97
5.3 异形电极短空气间隙击穿电压预测 101
5.3.1 异形电极短空气间隙工频击穿电压 101
5.3.2 电场分布特征分析 104
5.3.3 训练样本的选取 106
5.3.4 预测结果及分析 107
5.4 小结 108
参考文献 109
第6章 空气间隙的冲击放电电压预测 111
6.1 冲击电压下空气间隙的击穿特性 112
6.1.1 空气间隙的雷电冲击放电特性 112
6.1.2 空气间隙的操作冲击放电特性 114
6.2 操作冲击放电电压预测 118
6.2.1 棒-板和棒-棒间隙操作冲击放电电压预测 118
6.2.2 不同间隙结构的操作冲击放电电压混合预测 121
6.3 雷电冲击放电电压预测 127
6.3.1 正极性雷电冲击放电电压预测 128
6.3.2 负极性雷电冲击放电电压预测 132
6.3.3 雷电冲击伏秒特性预测 135
6.4 小结 140
参考文献 141
第7章 空气绝缘预测模型的工程应用 144
7.1 输电线路绝缘子串并联间隙的放电电压预测 145
7.1.1 试验数据及样本 145
7.1.2 电场仿真计算 146
7.1.3 预测结果及分析 148
7.2 输电线路杆塔空气间隙的放电电压预测 149
7.2.1 输电线路杆塔空气间隙 149
7.2.2 电场计算及特征量提取 152
7.2.3 放电电压预测 158
7.3 直升机带电作业组合间隙放电电压预测 160
7.3.1 组合间隙放电电压预测方法 161
7.3.2 直升机带电作业组合间隙 163
7.3.3 电场计算及特征量提取 164
7.3.4 放电电压预测 167
7.4 小结 170
参考文献 171