高压开关电器发展前沿技术电子书

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第1章 绪言

1.1 开关电器的智能化技术

1.2 环境友好型电器

1.3 直流开断技术的新发展

1.4 真空断路器的容性负荷投切和相控开断

1.5 开关电器中的电工新材料和新器件

1.6 开关电器的机构可靠性理论与方法

第2章 开关电器智能化技术

2.1 国内外进展情况

2.1.1 智能电器的主要技术特征

2.1.2 高压开关设备的智能化

2.1.3 新型电流传感技术

2.1.4 混合式电力开断技术

2.1.5 智能电器的主要发展趋势

2.2 电力系统大电流测量理论与技术

2.2.1 电流传感技术的发展现状

2.2.2 磁传感器阵列式电流传感器

2.2.3 基于磁传感器阵列的时域电流测量方法

2.3 基于超声波的液压机构压力测量技术

2.3.1 高压断路器液压机构超声测量方案

2.3.2 液压测量系统的硬件结构

2.3.3 液压测量系统的软件实现

2.4 超高频局部放电检测技术

2.4.1 UHF法理论分析

2.4.2 天线理论基础

2.4.3 UHF天线的结构与尺寸

2.4.4 UHF天线性能参数

2.4.5 天线系数的标定

2.4.6 UHF天线局部放电测试实验

2.5 智能电器控制单元的EMC设计

2.5.1 概述

2.5.2 智能电器控制单元电路板的EMC设计

2.5.3 时域宏模型结合电路仿真的混合设计方法

2.6 暂态电磁干扰对智能电器控制单元的耦合效应分析

2.6.1 概述

2.6.2 暂态电磁干扰通过电子式电流互感器的传导耦合效应研究

2.6.3 外场激励下多芯屏蔽电缆的传输特性研究

2.7 本章小结

2.8 参考文献

第3章 高压直流开断技术

3.1 高压直流断路器发展概述

3.1.1 中国直流输电工程建设

3.1.2 高压直流断路器综述

3.1.3 高压直流断路器的研究难点

3.2 高压直流断路器的发展现状

3.2.1 机械式直流断路器的发展现状

3.2.2 全固态式直流断路器的发展现状

3.2.3 混合式直流断路器的发展现状

3.2.4 限流式直流断路器的发展现状

3.3 高压直流断路器的分类和开断原理

3.3.1 机械式直流断路器开断原理

3.3.2 全固态式直流断路器开断原理

3.3.3 混合式直流断路器开断原理

3.3.4 限流式直流断路器开断原理

3.4 高压直流断路器的关键参数

3.4.1 电流电压定义

3.4.2 时间定义

3.4.3 额定电流开断

3.4.4 高压直流故障

3.4.5 系统稳定性

3.5 高压直流断路器的测试方法

3.5.1 直接测试方法

3.5.2 间接测试方法

3.6 参考文献

第4章 高电压等级真空开断技术

4.1 真空开断技术在高电压等级中的应用

4.1.1 真空开断技术简介

4.1.2 高电压等级真空断路器的发展

4.2 高电压等级真空开断的关键技术

4.2.1 真空灭弧室绝缘耐压特性研究

4.2.2 大电流真空电弧研究

4.2.3 真空断路器温升研究

4.2.4 真空断路器操作特性研究

4.3 高电压等级真空开断技术最新动态

4.3.1 陶瓷外壳真空灭弧室

4.3.2 额定电流提升技术

4.3.3 SF6替代气体外绝缘

4.3.4 新型操动机构技术

4.3.5 “真空”组合电器

4.3.6 “超导”组合电器

4.3.7 新型高压直流断路器

4.3.8 超特高压真空断路器

4.4 本章小结

4.5 参考文献

第5章 真空断路器容性开断技术

5.1 概述

5.2 容性投切的电路暂态过程

5.2.1 容性合闸过程

5.2.2 容性分闸过程

5.3 真空断路器容性开断研究现状

5.3.1 合闸预击穿过程的研究

5.3.2 分闸重击穿过程的研究

5.4 容性电流开断实验回路

5.4.1 采用LC振荡和变压器方式的容性合成实验回路

5.4.2 采用LC振荡方式的直流恢复电压容性合成实验回路

5.4.3 采用变压器方式的同步容性合成实验回路

5.5 容性电流开断技术研究

5.5.1 涌流控制技术

5.5.2 双断口技术

5.5.3 带固定断口真空断路器技术

5.5.4 触头材料与制备工艺

5.5.5 相控合分闸技术

5.5.6 分合闸速度控制技术

5.6 老炼技术对容性开断性能的改善

5.6.1 真空灭弧室老炼技术概述

5.6.2 纳秒连续脉冲老炼装置及其控制

5.6.3 纳秒连续脉冲老炼效果及分析

5.6.4 纳秒连续脉冲老炼对真空断路器重击穿概率的影响

5.7 本章小结

5.8 参考文献

第6章 相控合分技术

6.1 概述

6.2 相控合分技术的基本原理

6.2.1 并联电容器组的相控合分

6.2.2 并联电抗器的相控合分

6.2.3 空载变压器的相控合分

6.2.4 空载长线的相控合分

6.2.5 短路电流的相控开断

6.3 相控合分技术对电力开关的技术要求

6.3.1 电气性能要求

6.3.2 机械性能要求

6.3.3 相控控制器的性能要求

6.4 适用于相控操作的快速真空断路器

6.4.1 基于电磁斥力操动机构的快速真空断路器

6.4.2 快速真空断路器的机械性能

6.4.3 快速真空断路器的相控开断性能

6.5 基于BP神经网络的短路电流过零点预测算法

6.5.1 BP神经网络

6.5.2 BP神经网络的优缺点及改进方法

6.5.3 神经网络的构建与训练

6.5.4 基于BP神经网络的过零点预测算法优化

6.6 参考文献

第7章 操动机构可靠性研究

7.1 概述

7.2 CIGRE关于运行中高压断路器的可靠性调查

7.2.1 术语和定义

7.2.2 运行中断路器可靠性调查

7.3 国内外高压断路器可靠性研究现状

7.4 断路器可靠性物理和失效物理

7.4.1 金属材料失效机理

7.4.2 冲击载荷作用下金属材料的疲劳断裂

7.4.3 可靠性物理和失效物理（RP/PoF）介绍

7.5 126kV真空断路器操动机构可靠性研究

7.5.1 弹簧操动机构机械可靠性

7.5.2 分离磁路式永磁操动机构机械可靠性

7.5.3 快速斥力机构机械可靠性

7.6 本章小结

7.7 参考文献

第8章 超导技术在开关设备中的应用

8.1 国内外研究现状

8.1.1 超导限流器的国内外研究现状

8.1.2 超导限流器在直流系统中与断路器配合的国内外研究现状

8.2 超导限流直流开断方案研究

8.2.1 限流直流开断的拓扑结构

8.2.2 限流器的理想限流波形

8.2.3 限流器的限流特性

8.2.4 限流器对直流断路器开断的影响

8.2.5 电阻型超导限流器和直流断路器的配合

8.3 直流超导限流器的限流特性

8.3.1 直流超导限流器中超导线圈的绕制设计

8.3.2 直流超导限流器的限流特性测试

8.4 10kV超导限流直流断路器的设计和实验

8.4.1 10kV超导限流单元设计

8.4.2 10kV直流断路器单元设计

8.4.3 10kV超导限流直流断路器实验方法

8.4.4 10kV超导限流直流断路器实验结果

8.5 本章小结

8.6 参考文献

第9章 高压开关设备中SF6 气体替代研究

9.1 引言

9.2 常规气体

9.3 SF6混合气体

9.4 新型环保气体

9.4.1 八氟环丁烷（c-C4F8）

9.4.2 三氟碘甲烷（CF3I）

9.4.3 氟化腈类气体

9.4.4 氟化酮类气体

9.5 干燥空气绝缘+真空开断技术

9.6 本章小结

9.7 参考文献

第10章 直流熔断器技术及应用

10.1 概述

10.1.1 直流熔断器的应用与发展

10.1.2 直流熔断器的国家标准

10.2 当前直流熔断器研究的关键技术

10.2.1 直流熔断器的过载开断特性

10.2.2 混合式熔断器的研究

10.2.3 直流熔断器的实验方法研究

10.2.4 直流熔断器模型的研究

10.2.5 直流熔断器的发展方向

10.3 电动汽车用直流熔断器

10.3.1 概述

10.3.2 电动汽车电气系统组成

10.3.3 电动汽车内直流熔断器类型

10.3.4 电动汽车内直流熔断器的选型

10.3.5 电动汽车用直流熔断器的试验

10.4 光伏用直流熔断器

10.4.1 概述

10.4.2 光伏发电系统的组成与分类

10.4.3 光伏发电系统的保护对象介绍

10.4.4 光伏发电系统内直流熔断器的选型

10.4.5 光伏用直流熔断器的试验

10.5 城市轨道交通用直流熔断器

10.5.1 概述

10.5.2 城市轨道交通供电系统介绍

10.5.3 轨道交通用直流熔断器的选型

10.6 参考文献

第11章 电力半导体器件电力开关

11.1 电力半导体器件

11.1.1 电力半导体器件概述

11.1.2 电力半导体器件的分类及其工作原理［3，4］

11.1.3 不可控器件——电力二极管

11.1.4 半控型器件——晶闸管

11.1.5 典型全控型器件

11.1.6 宽禁带半导体器件

11.1.7 应用于电力开断的典型电力半导体器件的选择

11.2 电力半导体器件在电力开断中的应用

11.2.1 固态断路器

11.2.2 混合型断路器

11.3 电力半导体器件应用于电力开断所面临的问题及解决方案

11.3.1 电力半导体器件的保护

11.3.2 电力半导体器件的均压均流

11.3.3 电力半导体器件的散热与冷却

11.4 参考文献