输电等级单断口真空断路器理论及其技术电子书

前言

第1章 绪论

1.1 真空断路器发展简介

1.2 输电等级真空断路器的发展

1.2.1 国外输电等级真空断路器的发展

1.2.2 国内输电等级真空断路器的发展

1.3 发展输电等级单断口真空断路器所面临的技术挑战

第2章 长触头间隙真空绝缘特性

2.1 概述

2.2 真空间隙击穿的基本理论

2.2.1 场致发射击穿

2.2.2 微粒击穿

2.3 实验研究的基本装置

2.4 真空灭弧室长真空间隙的工频绝缘特性

2.4.1 实验数据

2.4.2 工频击穿场强分析

2.5 长真空间隙雷电冲击绝缘特性

2.5.1 触头有效面积的影响

2.5.2 触头表面粗糙度和直径的影响

2.5.3 开关操作的影响

2.6 长真空间隙击穿模型

2.6.1 均匀场击穿模型

2.6.2 非均匀场击穿模型

2.7 总结分析

第3章 大开距真空电弧的阳极燃弧模式及控制

3.1 真空电弧的阳极过程

1.扩散弧模式（diffuse arc mode）

2.点状斑点模式（footpoint mode）

3.阳极斑点模式（anodespot mode）

4.强电弧模式（intensearc mode）

3.2 阳极模式图的实验观察与研究

3.2.1 实验概述

3.2.2 实验结果及分析

3.2.3 实验获得的阳极模式分布图

3.3 影响阳极斑点临界电流的主要因素

3.3.1 触头材料的影响

3.3.2 触头立体角的影响

3.3.3 纵向磁场对阳极斑点形成的影响

3.4 阳极斑点对电流过零后电极表面温度的影响

3.4.1 实验概述

3.4.2 电流过零后阳极表面温度

3.4.3 阳极斑点对电流过零后阳极表面温度衰减的影响

3.5 阳极燃弧模式的控制

3.5.1 根据阳极燃弧模式图优化分闸特性的方法

3.5.2 分闸相位对分闸曲线的影响

3.5.3 纵向磁场的影响

3.5.4 126kV真空断路器分闸特性与开断性能的关系

第4章 输电等级真空灭弧室的设计

4.1 真空灭弧室基本结构

4.2 绝缘结构设计

4.3 触头结构设计

4.3.1 纵向磁场线圈结构

4.3.2 纵向磁场杯状结构

4.3.3 纵向磁场马蹄铁结构

4.3.4 横向磁场螺旋线结构

4.3.5 横向磁场杯状结构

4.4 触头材料的选择

4.5 发热分析与设计

4.6 波纹管与套管

第5章 真空间隙弧后介质恢复过程理论研究

5.1 概述

5.1.1 残余等离子体

5.1.2 金属液滴

5.1.3 金属蒸气

5.1.4 触头表面状态

5.2 真空灭弧室弧后中性金属蒸气密度的理论计算与分析

5.2.1 阳极表面温度计算

5.2.2 阳极表面金属蒸气蒸发计算

5.3 真空灭弧室弧后鞘层仿真计算

5.3.1 电势分布及粒子分布随时间的变化

5.3.2 粒子密度对弧后鞘层的影响

5.3.3 粒子初始热运动情况对弧后鞘层的影响

5.3.4 瞬态恢复电压上升率对弧后鞘层的影响

5.3.5 不同开距下的弧后鞘层的发展过程

5.3.6 电子、离子能量分布的仿真结果

5.4 真空灭弧室弧后介质恢复过程的实验对比

5.4.1 小电流时的弧后介质恢复特性

5.4.2 大电流时弧后介质恢复特性

5.4.3 计算结果与实验结果的对比

5.5 真空灭弧室弧后金属蒸气的击穿

5.6 关于真空灭弧室弧后击穿的讨论

5.7 PIC-MCC方法介绍

5.7.1 PIC方法

5.7.2 MCC方法

5.7.3 PIC-MCC方法的计算流程

第6章 输电等级真空断路器的关合过程及其优化控制

6.1 输电等级真空断路器合闸速度的优化

6.1.1 触头间的动熔焊特性

6.1.2 减轻输电等级真空断路器动熔焊效应的合闸速度优化理论

6.2 输电等级真空断路器触头预击穿开距与弹跳的实验测量

6.2.1 预击穿实验

6.2.2 空载关合弹跳特性实验

6.3 126kV真空断路器合闸速度的优化

6.4 关于合闸过程优化设计的分析

6.4.1 预击穿距离的分散性与优化合闸速度

6.4.2 126kV真空断路器同步关合的合闸速度

6.4.3 合闸速度对触头冲击力的影响

6.4.4 关合电流对预击穿和弹跳燃弧时间的影响

第7章 输电等级真空断路器操动机构的设计方法

7.1 真空断路器操动机构概述

7.2 弹簧操动机构的分闸系统设计方法

7.2.1 弹簧操动机构分闸系统

7.2.2 油缓冲器的结构与设计方法

7.2.3 根据特定分闸速度曲线设计缓冲器的方法

7.3 弹簧操动机构的合闸系统设计方法

7.3.1 弹簧操动机构合闸系统

7.3.2 通过合闸特性曲线得到凸轮传动比的方法

7.3.3 凸轮廓线的计算与设计

7.4 永磁操动机构的设计方法

7.4.1 新型分离磁路式永磁操动机构

7.4.2 永磁操动机构特性计算与设计

7.4.3 126kV分离磁路式永磁机构的设计

7.5 永磁操动机构的控制

7.5.1 双线圈变电流控制方法

7.5.2 永磁操动机构时间分散性分析

第8章 真空灭弧室的纳秒连续脉冲老炼技术

8.1 纳秒连续脉冲老炼

8.1.1 纳秒连续脉冲老炼装置

8.1.2 纳秒连续脉冲老炼装置的控制和运行

8.2 纳秒连续脉冲老炼对真空灭弧室特性的影响

8.2.1 触头表面状态分析

8.2.2 耐压水平实验结果

8.2.3 对真空断路器击穿特性的影响效果

第9章 126kV单断口真空断路器试验研究

9.1 研究性试验主要设备

9.1.1 126kV合成回路

9.1.2 126kV可拆式真空灭弧室

9.2 耐压试验

9.2.1 短时工频耐压试验

9.2.2 标准雷电冲击耐压试验

9.3 温升试验

9.4 机械特性试验

9.4.1 机械特性试验目的

9.4.2 机械操作试验

9.4.3 机械寿命试验

9.5 开断试验

9.5.1 出线端故障试验

9.5.2 失步故障试验

9.5.3 异相接地故障试验

9.5.4 近区故障试验

第10章 输电等级真空开断技术发展展望

10.1 陶瓷外壳真空灭弧室

10.2 额定电流提升技术

10.3 采用环境友好型绝缘气体实现外绝缘

10.4 新型操动机构

10.5 “真空开关”组合电器

10.6 液氮绝缘“超导”组合电器

10.7 基于真空断路器的新型高压直流断路器

10.8 252kV真空灭弧室研究与开发

10.9 真空断路器同步控制技术

10.10 超特高压真空断路器

参考文献

后记