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作者简介

黎斌，原西安高压开关厂主任设计师，教授级高工。 　　1962年毕业于华中科技大学。长期从事油断路器、真空开关、SF6断路器、SF6金属封闭式组合电器及SF6电流互感器开发设计工作。产品研究开发成果获国家教育委员会、原机械工业部颁发的科技进步奖和各种荣誉证书10多项，发表专业论文50余篇。被选入《中国专家大辞典》。

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内容介绍

《SF6高压电器设计（第3版）》总结了作者30多年来在SF6高压电器开发工作中的研究成果与设计经验，详尽地介绍了SF6气体的理化电气特性和SF6气体管理方面的研究成果，总结了SF6高压电器的结构设计经验及设计计算方法。作者以超前意识对SF6金属封闭式组合电器小型化和智能化提出了许多有用的见解，并对该产品的在线监测技术进行了有实用价值的论述。对困惑高压电器行业多年的技术难题（如温度对SF6湿度测量值的影响、SF6湿度的限值及其在线监测、日照对产品温升的影响、高寒地区产品的设计与选用等），作者以自己的研究成果作了比较科学的回答。《SF6高压电器设计（第3版）》还系统地介绍了SF6电流互感器的设计计算方法，对有暂态特性的CT绕组的工作特性作了深入的分析。 　　《SF6高压电器设计（第3版）》特点是：理论分析精炼，设计计算方法适用。 　　《SF6高压电器设计（第3版）》可供高压电器研究、设计人员，电力部门研究、设计和管理人员阅读，也可供高等院校相关专业教师、研究生参考。

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第3版前言 第2版前言 第1版代序 符号说明 第1章 SF6的基本特性 1.1 SF6的物理性能 1.2 SF6的气体状态参数 1.3 SF6的化学性能 1.3.1 SF6具有良好的热稳定性 1.3.2 SF6电弧分解过程 1.3.3 SF6与开关灭弧室材料的化学反应 1.3.4 水和氧等杂质产生酸性有害物质 1.3.5 SF6电弧分解物中有剧毒的S2F10吗？ 1.4 SF6的绝缘特性 1.4.1 SF6气体间隙的绝缘特性 1.4.2 SF6中绝缘子的沿面放电特性 1.4.3 减小金属微粒危害的措施 1.5 SF6气体的熄弧特性 1.5.1 SF6气体特性创造了良好的熄弧条件 1.5.2 SF6中的气流特性 第2章 SF6电器的气体管理 2.1 SF6气体的杂质管理 2.1.1 SF6气体的毒性 2.1.2 生物试验方法 2.1.3 电弧分解气体的毒性及处理 2.2 SF6气体的湿度管理 2.2.1 水分进入开关的途径 2.2.2 水分对开关性能的影响 2.2.3 温度对SF6湿度测量值的影响 2.2.4 SF6湿度测量值的温度折算 2.2.5 用相对湿度标定湿度限值科学准确 2.2.6 SF6湿度限值 2.2.7 SF6湿度测量方法 2.2.8 SF6湿度控制方法 2.2.9 运行开关的水分处理 2.3 SF6气体的密封管理 2.3.1 SF6开关设备的密封结构 2.3.2 密封环节的清擦与装配 2.3.3 工程适用的检漏方法(真空监视、肥皂泡监视、充SF6及充He检漏) 2.3.4 SF6密度的监控及误差分析 附录2.A SF6湿度测量值的温度折算表 附录2.B充SF6检漏一个密封环节允许漏气浓度增量AC及单点允许漏气率F吸的计算 附录2.C充氦检漏允许泄漏率计算 第3章 GCB／GIS总体设计 3.1 设计思想的更新 3.2 简单就是可靠、简单就是效益 3.3 GCB／GIS总体设计的核心 3.4 GCB／GIS总体结构设计要求 3.4.1 GCB灭弧室及操动机构的选择 3.4.2 罐式与瓷柱式GCB的合理分工 3.4.3 高低档参数有机搭配 3.4.4 结构整体化设计 3.4.5 环境因素的影响 3.5 GCB／GIS可靠性的验证试验 3.5.1 电寿命试验 3.5.2 机械强度试验 3.5.3 高低温环境下的操作试验 3.5.4 耐风沙、暴雨、冰雪及污秽试验 第4章 T?GCB／GIS出线套管设计 4.1 40.5 ～145KV出线套管内绝缘设计 4.1.1 中心导体设计 4.1.2 允许雷电冲击场强值E1的选择 4.2 252～363kV出线套管内绝缘设计 4.3 550～1100kV出线套管内绝缘设计 4.3.1 中间电位内屏蔽的作用 4.3.2 中间电位内屏蔽的设计 4.3.3 中间电位及接地屏蔽设计尺寸的验算 4.3.4 中间屏蔽支持绝缘子设计 4.4 套管外绝缘设计 4.4.1 瓷件基本尺寸及耐受电压的计算 4.4.2 高海拔、防污秽型瓷套设计 4.4.3 瓷套外屏蔽设计 4.5 瓷套机械强度设计 4.5.1 瓷套法兰胶装比 4.5.2 瓷质与工艺 4.5.3 瓷套内水压与抗弯强度设计 4.6 550kV SF6电流互感器支持套管中间电位屏蔽设计实例 4.6.1 中间电位屏蔽尺寸的优化设计 4.6.2 中间电位屏蔽的加工工艺方案设计 第5章硅橡胶复合绝缘子的特点和设计 5.1 复合绝缘子的特点和应用 5.2 伞裙材料的选用 5.3 绝缘子芯体(筒、棒)材料的选择 5.4 复合绝缘子设计的四点要求 5.4.1 机械强度设计要求 5.4.2 刚度设计要求 5.4.3 电气性能设计要求 5.4.4 胶装及密封设计要求 5.5 复合绝缘子长期运行的可靠性 5.5.1 绝缘子表面亲(疏)水性与污闪 5.5.2 硅橡胶疏水性的迁移与运行可靠性 5.5.3 HTV硅橡胶的高能硅氧键与运行可靠性 5.5.4 抗电蚀能力与运行可靠性 5.5.5 硅橡胶护套及伞裙组装工艺设计与运行可靠性 5.5.6 水分入侵芯体对复合绝缘子机械强度的影响 第6章 SF6电器绝缘结构设计——气体间隙、环氧树脂浇注件、真空浸渍管(筒)件 6.1 SF6气隙绝缘结构设计 6.1.1 气隙电场设计基准 6.1.2 SF6气隙中电极优化设计 6.2 环氧树脂浇注件设计 6.2.1 绝缘件电场设计基准 6.2.2 典型的绝缘筒(棒)结构设计 6.2.3 绝缘筒(棒)机械强度设计 6.2.4 盆式绝缘子设计10个要点 6.3 真空浸渍环氧玻璃丝管(筒)设计 6.3.1 真空浸渍管(筒)性能 6.3.2 真空浸渍管(筒)绝缘件电气结构设计 6.3.3 真空浸渍管(筒)绝缘件机械强度设计 第7章合闸电阻及并联电容器设计 7.1 合闸电阻额定参数的选择 7.1.1 电阻值R 7.1.2 电阻投入时间t 7.1.3 电压负荷 7.1.4 电阻两次投入的时差△t 7.2 电阻片的特性参数 7.3 合闸电阻设计计算 7.3.1 设计步骤 7.3.2 计算实例(一) 7.3.3 计算实例(二) 7.4 合闸电阻的触头及传动装置设计 7.4.1 合闸电阻投切动作原理 7.4.2 电阻片安装方式设计 7.4.3 电阻触头及分合闸速度设计 7.5 并联电容器设计 7.5.1 并联电容器容量设计(800kV双断口串联T?GCB计算例) 7.5.2 电容元件及电容器参数选择 7.5.3 电容器组的结构设计 第8章 GCB／GIs的电接触和温升 8.1 接触电阻 8.2 梅花触头设计 8.2.1 动触头设计 8.2.2 触头弹簧圈向心力计算 8.2.3 触片设计 8.2.4 触指电动稳定性设计 8.2.5 触指热稳定性设计 8.3 自力型触头设计 8.3.1 导电截面及触指数设计 8.3.2 接触压力计算 8.3.3 触头材料及许用变形应力 8.3.4 旋压成形插入式触头 (自力型触头的进化) 8.3.5 铜钨触头及其质量控制 8.4 表带触头的设计与制造工艺 8.4.1 表带触头的特点 8.4.2 表带触头的设计 8.4.3 表带触头的材料、制作工艺及表面处理 8.4.4 电动稳定性与热稳定性核算 8.5 螺旋弹簧触头设计 8.5.1 螺旋弹簧触头的特点 8.5.2 螺旋弹簧触头及弹簧槽设计 8.5.3 弹簧触头接触电阻的稳定性 8.5.4 弹簧触头的选用和表面处理 8.6 导体发热与温升计算 第9章 GCB灭弧室数学计算模型的设计与估算 9.1 平均分闸速度Vf的设计 9.2 触头开距lk及全行程lo设计 9.3 喷嘴设计 9.3.1 上游区设计 9.3.2 喉颈部设计 9.3.3 下游区设计 9.3.4 喷嘴材料 9.4 气缸直径的初步设计 9.4.1 气缸直径Dc与机构操作力F 9.4.2 气缸直径Dc的经验设计值 9.5 分闸特性及其与喷嘴的配合 9.5.1 分闸初期应有较大的加速度 9.5.2 分闸速度对自能式灭弧室开断性能的影响 9.5.3 分闸后期应有平缓的缓冲特性 9.5.4 分闸特性与喷嘴的配合 9.6 缓和断口电场的屏蔽设计 9.7 双气室自能式灭弧室的发展 9.7.1 40.5 ～145kV自能式灭弧室逐步完善稳定 9.7.2 触头双动灭弧室的产生 9.7.3 双动双气室灭弧室设计要点 9.7.4 对双气室和单气室灭弧室的评价 9.8 近似量化类比分析法在灭弧室设计中的应用 9.8.1 252kV、40kA灭弧室开断试验结果分析与改进 9.8.2 252kV、50kA单气室自能式灭弧室的增容设计 9.8.3 800kV灭弧室设计要领 9.9 机构操作功及传动系统强度计算 9.9.1 运动件等效质量计算 9.9.2 机构操作功计算 9.9.3 弹簧机构的分、合闸弹簧设计 9.9.4 液压机构储能碟簧设计 9.9.5 开关操作系统强度计算 9.10 调整分、合闸速度特性的方法 第10章密封结构设计 10.1 密封机理 10.2 影响SF6电器泄漏量的因素 10.3 0形密封圈和密封槽的设计 10.3.1 0形密封圈直径(外径D)与线径d0的配合 10.3.2 密封圈材质的选用 10.3.3 密封圈表面要求 10.3.4 密封槽尺寸设计 10.4 SF6动密封设计 10.4.1 转动密封唇形橡胶圈设计 10.4.2 x形动密封圈设计 10.4.3 矩形密封圈直动密封设计 10.5 密封部位的防水防腐蚀设计 第11章 GIS中的DS、ES和母线设计 11.1 三工位隔离开关的基本结构 11.2 DS及ES断口开距设计 11.3 DS断口触头屏蔽设计 11.4 DS分合闸速度设计 11.5 1100kV GIS—DS、ES设计的特殊问题 11.6 快速接地开关设计 11.7 GIS母线设计 11.7.1 波纹管设计 11.7.2 可拆卸母线外壳设计 11.7.3 绝缘支持件设计 第12章 SF6电器壳体设计 12.1 壳体电气性能要求 12.2 壳体材质及加工工艺选择 12.3 壳体电气尺寸设计 12.4 焊接壳体设计与计算 12.4.1 焊接壳体强度设计因素 12.4.2 焊接壳体壁厚设计 12.4.3 焊接圆筒端盖(法兰)及盖板厚度设计 12.4.4 焊接圆筒端部封头强度设计 12.4.5 焊缝结构及焊缝位置设计 12.5 铸铝壳体设计与计算 12.5.1 铸铝壳体强度设计因素 12.5.2 铸造壳体厚度设计 12.6 壳体耐电弧烧蚀能力设计 12.7 壳体加工质量监控设计 12.7.1 壳体强度监控 12.7.2 焊缝气密性监控 12.7.3 铸件壳体气密性监控 第13章吸附剂及爆破片设计 13.1 吸附剂设计 13.1.1 F—O3吸附剂性能简介 13.1.2 F—O3吸附剂活化处理 13.1.3 吸附剂用量设计 13.2 爆破片设计 13.2.1 爆破片的选型与安装 13.2.2 爆破压力设计 13.2.3 压力泄放口径设计 第14章环温对SF6电器设计的影响 14.1 日照对SF6电器及户外隔离开关温升的影响 14.1.1 考虑方法 14.1.2 日照温升试验 14.1.3 试验值分析 14.1.4 结论 14.2 高寒地区产品的设计与应用 14.2.1 降低额定参数使用 14.2.2 开关充SF6+N2混合气体 14.2.3 (SF6+CF4)混合气体的应用 14.2.4 经济实用的低温产品设计方案——加热保温套设计 14.2.5 高寒地区(-40／-50℃)产品的选择 第15章 SF6电流互感器绕组设计 15.1 CT误差及准确级 15.1.1 CT误差的产生 15.1.2 CT准确级 15.2 影响cT电流误差的因素 15.2.1 一次电流的影响 15.2.2 二次绕组匝数Ⅳ2的影响 15.2.3 平均磁路长度lcp的影响 15.2.4 铁心截面积S的影响 15.2.5 铁心材料的影响 15.2.6 二次负荷的影响 15.2.7 绕组阻抗Zct的影响 15.3 测量级和保护级绕组设计及误差计算步骤 15.3.1 绕组及铁心内径设计 15.3.2 铁心设计 15.3.3 确定绕组的结构及阻抗 15.3.4 测量级绕组误差计算步骤 15.3.5 稳态保护级(5P、10P)绕组误差计算步骤 15.4 0.2 级和5P级CT绕组设计及误差计算示例 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) 15.4.2 02 级、FS5、126kV、2×300／5A、30VA绕组改进设计及误差计算(第二方案) …… 第16章 GIS设计标准化 第17章 GIS小型化和智能化设计(在线监测技术及应用) 第18章 GIS的派生产品——H·GIS的设计 第19章高压SF6电器的抗震设计 第20章 GCB/GIS的典型开断、CT/VT的运行及设计注意事项 第21章计算机辅助设计 参考文献 第1版后记

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