高低压电器及设计

本书在全面介绍电力系统用高压电器和低压电器靠前外发展状况的基础上，对高压电器和低压电器的用途、结构特点、技术参数、试验方法及设计原则进行了系统介绍，对近期新研制的高压电器和低压电器的产品及其设计技术的发展水平和动向进行了讲述。本书包括“电力系统对高低压电器的基本要求、低压电器和高压电器”三篇，书中的大量示例由靠前外的行业企业提供。
本书具有系统性、全面性、实用性和优选性的特点。本书既可作为高等院校电气类专业的教材，也可供从事高压电器、低压电器制造业的管理人员和设计人员以及电力系统的运行与维护人员参考。

前言
第1篇电力系统及其对高低压电器的基本要求
第1章电力系统及其短路故障的计算
1.1概述
1.1.1动力系统、电力系统和电力网间的关系
1.1.2电力系统中的电能质量标准参数
1.1.3电力系统的接线
1.2电力系统的关合与开断
1.2.1电力系统关合与开断的类型
1.2.2电力系统关合与开断时电弧的燃烧与熄灭
1.3电力系统短路故障
1.3.1电力系统短路电流的定义
1.3.2电力系统短路故障的形式
1.3.3电力系统短路故障的关合
1.3.4电力系统短路故障的开断
1.3.5电力系统开断短路故障时的瞬态恢复电压
1.4短路故障关合与开断的计算
1.4.1单相短路故障的关合
1.4.2单相短路故障的开断
1.4.3三相短路故障的开断
1.5电容负荷的关合与开断
1.5.1空载长线关合与开断时的过电压
1.5.2无功补偿用电容器组关合与开断时的过电压
1.6开断小电感电流电路时的过电压
1.6.1小电感电流的出现
1.6.2开断空载变压器时的过电压
1.7开断近区故障时的过电压与限制措施
1.7.1开断近区故障时的过电压
1.7.2开断近区故障时限制过电压的措施
1.8失步故障的开断
1.8.1失步故障与联络用高压断路器
1.8.2单相反相开断时的失步故障电流
1.8.3单相反相开断时高压断路器断口上的瞬态恢复电压
1.8.4三相反相开断时首开相的工频恢复电压
思考题与习题
第2章电力系统中的高低压电器及其设计技术综述
2.1概述
2.1.1高低压电器的定义
2.1.2行业与产品的发展历程
2.1.3高低压电器的技术发展
2.2电力系统对高低压电器的基本要求
2.2.1电力系统对低压电器的基本要求
2.2.2电力系统对高压电器的基本要求
2.3高低压电器与用电设备间的特性配合
2.3.1保护电器与被保护对象的特性配合
2.3.2高低压电器之间的保护特性配合
2.3.3高低压电器的保护特性
2.4关于高低压开关设备的解释性说明
2.5低压电器研发新技术及应用
思考题与习题
第2篇低压电器
第3章低压电器概述
3.1低压电器类型
3.2低压电器市场
3.3低压电器行业
3.3.1行业状况
3.3.2产品现状
3.3.3发展趋势
3.4低压电器技术的发展
3.4.1标准
3.4.2已应用的技术
3.4.3待研究的技术
思考题与习题
第4章低压配电电器
4.1低压配电电器的定义、分类和性能
4.1.1定义
4.1.2分类
4.1.3性能要求
4.2低压开关类电器
4.2.1类型
4.2.2用途
4.2.3典型产品
4.3低压熔断器类电器
4.3.1原理
4.3.2类型
4.3.3结构
4.3.4主要技术参数
4.3.5产品选择
4.3.6典型产品
4.4低压断路器类电器
4.4.1概述
4.4.2分类
4.4.3基本特性与技术参数
4.4.4工作原理
4.4.5低压断路器设计技术
4.4.6典型产品的设计技术
4.5终端电器
4.5.1概况
4.5.2特征
4.5.3分类
思考题与习题
第5章低压控制电器
5.1定义与分类
5.2接触器
5.2.1定义
5.2.2分类
5.2.3结构
5.2.4工作原理
5.2.5技术现状
5.3继电器
5.3.1概况
5.3.2中间继电器
5.3.3时间继电器
5.3.4热继电器
5.3.5电流继电器和电压继电器
5.3.6速度继电器
5.4起动器
5.5主令电器
5.6变阻器和电阻器
5.7电磁铁
5.7.1概况
5.7.2电磁铁的设计与优化
5.8低压电器用银基触头材料
思考题与习题
第6章低压电器试验技术
6.1概述
6.2一般检查
6.3动作范围试验
6.3.1概述
6.3.2动作特性试验
6.3.3保护特性试验
6.4温升试验
6.4.1概述
6.4.2试验条件
6.4.3试验依据
6.4.4试验方法
6.4.5试验类型
6.4.6试验电路
6.4.7试验结果的判定
6.5绝缘介电性能试验
6.5.1概述
6.5.2绝缘电阻的测量
6.5.3冲击耐受电压试验
6.5.4工频耐受电压试验
6.6额定接通与分断能力试验
6.6.1概述
6.6.2接触器的额定接通与分断能力试验
6.6.3低压断路器的额定接通与分断能力试验
6.7短路接通与分断能力试验
6.8短时耐受电流能力试验
6.9寿命试验
6.9.1机械寿命试验
6.9.2电寿命试验
思考题与习题
第3篇高压电器
第7章高压电器概述
7.1高压电器的定义
7.2高压电器的作用和特点
7.3电力系统对高压电器的要求及高压电器的工作条件
7.3.1电力系统的两类工作状态
7.3.2电力系统对高压电器的要求
7.3.3高压电器的工作条件
7.4高压电器的工作环境
7.5高压电器的分类
7.6高压电器的基本技术参数
7.6.1电压
7.6.2电流
7.6.3开断时间
7.6.4额定绝缘水平
7.7高压电器设备的发展
思考题与习题
第8章电力系统短路故障的关合与开断
8.1综述
8.2短路故障的关合
8.3单相短路故障的开断
8.4三相短路故障的开断
8.4.1三相不接地短路故障的开断
8.4.2三相接地短路故障的开断
8.5电力系统的瞬态恢复电压特性
8.5.1双频电路
8.5.2电力系统的瞬态恢复电压
8.6近区故障的开断
8.7失步故障的开断
8.7.1单相反相故障的开断
8.7.2三相反相故障开断时首开相的工频恢复电压
8.8电容负荷的关合与开断
8.9大电感负荷的开断
思考题与习题
第9章高压断路器及其操动机构
9.1高压断路器的定义和组成
9.1.1高压断路器的定义
9.1.2高压断路器的组成
9.2电力系统对高压断路器的基本要求
9.3高压断路器的种类、结构与主要技术参数
9.3.1高压断路器的分类
9.3.2高压断路器的主要技术参数
9.3.3高压断路器参数的选择
9.4高压电器产品型号的编制
9.4.1产品型号的内容
9.4.2产品型号的命名原则
9.4.3产品型号的组成
9.5高压断路器的操动机构
9.5.1定义和工作原理
9.5.2基本要求
9.5.3分类方式
9.5.4分闸方式
9.5.5技术要求
9.6高压断路器中的其他装置
9.7高压断路器的发展方向
思考题与习题
第10章六氟化硫高压断路器和全封闭组合电器
10.1概况
10.1.1六氟化硫气体
10.1.2SF6高压断路器
10.1.3六氟化硫全封闭组合电器
10.2SF6高压断路器的种类及其工作原理
10.2.1按结构形式不同的分类
10.2.2按断口数量不同的分类
10.2.3按使用场所不同的分类
10.2.4按灭弧室壳体绝缘方式不同的分类
10.2.5按灭弧原理不同的分类
10.3SF6高压断路器的操动机构
10.3.1功能要求
10.3.2原理和应用
10.3.3优缺点比较
10.3.4发展趋势
10.4六氟化硫全封闭组合电器（GIS）
10.4.1概况
10.4.2GIS的组成元件
10.4.3GIS的三相共简化、复合化和小型化
10.4.4GIS的二次系统现代化和智能化
思考题与习题
第11章高压真空开关电器
11.1真空电弧的特性
11.1.1真空间隙的击穿
11.1.2真空电弧的两种形态与熄灭原理
11.1.3真空电弧的伏安（u—i）特性曲线
11.1.4截断电流和过电压的限制
11.2真空灭弧室
11.2.1概况
11.2.2结构
11.3高压真空断路器
11.3.1概述
11.3.2现状
11.3.3应用
11.3.4构成
11.3.5特点
11.3.6型号
11.3.7设计
11.3.8高压真空断路器的技术进步
11.3.9高压真空断路器标准
11.3.10影响高压真空断路器技术参数的因素
11.3.11高压真空断路器的分类
11.3.12高压真空断路器的常见产品及问题
11.3.13高压真空断路器的操动机构
11.3.14操作过电压
11.4高压真空接触器
思考题与习题
第12章其他高压电器
12.1高压隔离开关
12.1.1定义、用途与分类
12.1.2结构型式
12.1.3产品技术
12.2中压级自动转换开关
12.3高压接地开关
12.4高压负荷开关
12.4.1定义
12.4.2技术参数
12.4.3种类及其性能
12.4.4应用
12.5高压熔断器
12.5.1定义
12.5.2特性
12.5.3结构
12.6高压避雷器
12.6.1用途
12.6.2间隙放电特性
12.6.3管式避雷器
12.6.4阀型避雷器
12.6.5磁吹阀式避雷器
12.6.6金属氧化物避雷器（压敏电阻）
12.7重合器与分段器
思考题与习题
第13章高压开关设备试验
13.1概况
13.2高压开关设备试验的类型
13.3高压开关设备试验的方法
13.4绝缘试验
13.4.1工频耐压试验
13.4.2冲击电压试验
13.4.3局部放电试验
13.4.4人工污秽试验
13.4.5泄漏电流试验
13.4.6无线电干扰试验（RIV）
13.5大容量试验
13.5.1概述
13.5.2开断和关合能力试验
13.5.3出线端进行短路开断和关合试验
13.5.4近区故障的开断和关合试验
13.5.5电容电流的开断和关合能力试验
13.6短时和峰值耐受电流试验
13.7温升和机械性能试验
13.7.1温升试验
13.7.2回路电阻试验
13.7.3机械性能试验
13.8电磁兼容（EMC）试验
思考题与习题
附录
参考文献

前言教育部为贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》和《国家中长期人才发展规划纲要(2010—2020年)》，于2010年开始实施“卓越工程师教育培养计划”(简称“卓越计划”)。作为首批实施高校之一，湖南工程学院为推进“卓越计划”，对相关专业的专业课程进行了整合，本书即是在对电气工程及其自动化专业开设的“低压电器”和“高压电器”两门课程内容进行整合的基础上编写而成的。
    本书所述的“高低压电器”之“电器”，是指用于电力系统，对电能的产生、输送和应用起控制、保护、检测、变换与切换及调节作用的电气器具。按照额定电压的大小不同，分为低压电器和高压电器。本书采用最新的国家标准。
    本书结合行业企业产品生产发展状况，在介绍高低压电器基本原理的基础上，以大量案例，较全面地反映了当今国内外高低压电器的最新产品与技术发展情况。
    本书首次将“低压电器”和“高压电器”作为一个整体进行介绍，它既可用于高等院校电气类学生就高低压电器进行集中课程或单独课程的学习，也可以为相关行业企业工程技术人员进行产品设计和系统集成提供有益帮助。
    全书共分三篇。其中，第1篇为电力系统及其对高低压电器的基本要求，包括第1章电力系统及其短路故障的计算和第2章电力系统中的高低压电器及其设计技术综述；第2篇为低压电器，包括第3章低压电器概述、第4章低压配电电器、第5章低压控制电器和第6章低压电器试验技术；第3篇为高压电器，包括第7章高压电器概述、第8章电力系统短路故障的关合与开断、第9章高压断路器及其操动机构、第10章六氟化硫高压断路器和全封闭组合电器、第11章高压真空开关电器、第12章其他高压电器和第13章高压开关设备试验。
    本书由湖南工程学院李靖教授（博士）编著。编写过程中，得到了西安交通大学、清华大学、上海电器科学研究所（集团）有限公司、西安高压电器研究院有限责任公司、桂林电器科学研究所、正泰电器、德力西电气、良信电器、西开电气、平高电气、上海诺雅克电气有限公司、厦门ABB开关有限公司、深圳市泰永电气科技有限公司、沈阳二一三电器有限公司和湖南工程学院等单位许多同志的帮助，他们为本书提供了大量宝贵的专业资料。作为主审，贺湘琰老师对全书进行了审阅，提出了不少宝贵意见，在此一并表示感谢。
    由于编者水平有限，书中不妥之处在所难免，恳请读者批评指正。
    编者