音像SF6高压电器设计(第5版)(高压电器设计.研发思路的总结)黎斌

章SF6的基本特111SF6的物理能112SF6的气体状态参数213SF6的化学能3131SF6具有良好的热稳定3132SF6电弧分解过程4133SF6与开关灭弧室材料的化学反应4134水和氧等杂质产生酸有害物质4135SF6电弧分解物中有剧毒的S2F10吗?514SF6的绝缘特5141SF6气体间隙的绝缘特5142SF6中绝缘子的沿面放电特11143减小金属微粒危害的措施1315SF6气体的熄弧特15151SF6气体特创造了良好的熄弧条件15152SF6中的气流特17第2章SF6电器的气体管理2021SF6气体的杂质管理20211SF6气体的毒20212生物试验方法20213电弧分解气体的毒及处理2122SF6气体的湿度管理221水分进入开关的途径222水分对开关能的影响2温度对SF6湿度测量值的影响25224SF6湿度测量值的温度折算28225用相对湿度标定湿度限值科学准确28226SF6湿度限值与国标GB/T 8905的修改30227SF6湿度测量方法30228SF6湿度控制方法31229运行开关的水分处理32SF气体的密封管理321SF6开关设备的密封结构322密封环节的清擦与装配32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)324SF6密度的监控及误差分析37附录2ASF6湿度测量值的温度折算表41附录2B充SF6检漏一个密封环节允许漏气浓度增量ΔC及单点允许漏气率F吸的计算46附录2C充氦检漏允许泄漏率计算48第3章GCB/GIS总体设计4931设计思想的更新4932简单就是可靠、简单就是效益49目录SF6高压电器设计第5版33GCB/GIS总体设计的核心5034GCB/GIS总体结构设计要求50341GCB灭弧室及操动机构的选择50342罐式与瓷柱式GCB的合理分工51343高低档参数有机搭配51344结构整体化设计545环境因素的影响55GCB/GIS可靠的验试验53351电寿命试验53352机械强度试验53353高低温环境下的操作试验53354耐风沙、暴雨、冰雪及污秽试验53第4章T·GCB/GIS出线套管设计5441405～145kV出线套管内绝缘设计54411中心导体设计54412允许雷电冲击场强值E1的选择554225～kV出线套管内绝缘设计5643550～1100kV出线套管内绝缘设计57431中间电位内屏蔽的作用57432中间电位内屏蔽的设计58433中间电位及接地屏蔽设计尺寸的验算59434中间屏蔽支持绝缘子设计6044套管外绝缘设计60441瓷件基本尺寸及耐受电压的计算60442高海拔、防污秽型瓷套设计62443瓷套外屏蔽设计6245瓷套机械强度设计64451瓷套法兰胶装比64452瓷质与工艺64453瓷套内水压与抗弯强度设计6546550kV SF6电流互感器支持套管中间电位屏蔽设计实例66461中间电位屏蔽尺寸的优化设计66462中间电位屏蔽的加工工艺方案设计67第5章硅橡胶复合绝缘子的特点和设计6951复合绝缘子的特点和应用6952伞裙材料的选用7053绝缘子芯体(筒、棒)材料的选择7154复合绝缘子设计的四点要求72541机械强度设计要求73542刚度设计要求74543电气能设计要求74544胶装及密封设计要求7555复合绝缘子长期运行的可靠76551绝缘子表面亲(疏)水与污闪76552硅橡胶疏水的迁移与运行可靠76553HTV硅橡胶的高能硅氧键与运行可靠77554抗电蚀能力与运行可靠77555硅橡胶护套及伞裙组装工艺设计与运行可靠77556水分入侵芯体对复合绝缘子机械强度的影响78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7961SF6气隙绝缘结构设计79611气隙电场设计基准79612SF6气隙中电极优化设计7962环氧树脂浇注件设计81621绝缘件电场设计基准81622典型的绝缘筒(棒)结构设计826绝缘筒(棒)机械强度设计84624盆式绝缘子设计10个要点86625盆式绝缘子强度要求9663真空浸渍环氧玻璃丝管(筒)设计96631真空浸渍管(筒)能96632真空浸渍管（筒）绝缘件电气结构设计97633真空浸渍管(筒)绝缘件机械强度设计99第7章合闸电阻及并联电容器设计10171合闸电阻额定参数的选择101711电阻值R101712电阻投入时间t102713电压负荷U102714电阻两次投入的时差Δt10272电阻片的特参数10273合闸电阻设计计算103731设计步骤103732计算实例(一)103733计算实例（二）10574合闸电阻的触头及传动装置设计106741合闸电阻投切动作原理106742电阻片安装方式设计107743电阻触头及分合闸速度设计10875并联电容器设计110751并联电容器容量设计（800kV双断口串联T·GCB计算例）110752电容元件及电容器参数选择111753电容器组的结构设计112第8章GCB/GIS的电接触和温升11381接触电阻11382梅花触头设计114821动触头设计114822触头弹簧圈向心力计算1148触片设计115824触指电动稳定设计115825触指热稳定设计11683自力型触头设计117831导电截面及触指数设计117832接触压力计算117833触头材料及许用变形应力118834旋压成形插入式触头(自力型触头的进化)118835铜钨触头及其质量控制11884表带触头的设计与制造工艺119841表带触头的特点119842表带触头的设计119843表带触头的材料、制作工艺及表面处理120844电动稳定与热稳定核算12085螺旋弹簧触头设计121851螺旋弹簧触头的特点121852螺旋弹簧触头及弹簧槽设计121853触头通流能力核算125854接触压力、接触电阻与热稳定核算125855单圈接触压力的测试值126856单圈接触电阻的测试值127857弹簧触头焊点强度分析及焊点结构设计128858弹簧触头不能用于隔离开关主触头130859铜丝线径d0的选择1308510弹簧触头安放位置的选择1308511弹簧触头接触电阻的稳定1308512弹簧触头的选用和表面处理13286导体发热与温升计算132第9章GCB灭弧室数学计算模型的设计与估算13591平均分闸速度vf的设计13592触头开距lk及全行程l0设计13793喷嘴设计137931上游区设计138932喉颈部设计139933下游区设计142934喷嘴材料14394气缸直径的初步设计144941气缸直径Ｄc与机构操作力F144942气缸直径Dc的经验设计值14595分闸特及其与喷嘴的配合146951分闸初期应有较大的加速度146952分闸速度对自能式灭弧室开断能的影响147953分闸后期应有平缓的缓冲特147954分闸特与喷嘴的配合147955调整分、合闸速度特的方法14796缓和断口电场的屏蔽设计14897双气室自能式灭弧室的发展148971405～145kV单动双气室自能式灭弧室逐步完善稳定148972触头双动灭弧室的产生149973双动双气室灭弧室设计要点149974对双气室和单气室灭弧室的评价15098近似量化类比分析法在灭弧室设计中的应用151981252kV、40kA灭弧室开断试验结果分析与改进151982252kV、50kA单气室自能式灭弧室的增容设计154983800kV灭弧室设计要领155984特高压GCB灭弧室设计思路15699机构操作功及传动系统强度计算158991运动件等效质量计算158992机构操作功计算160993弹簧机构的分、合闸弹簧设计162994液压机构储能碟簧设计162995开关操作系统强度计算1650章密封结构设计167101密封机理167102影响SF6电器泄漏量的因素167103O形密封圈和密封槽的设计1701031O形密封圈直径（外径D）与线径d0的配合1701032密封圈材质的选用1701033密封圈表面要求1721034密封槽尺寸设计172104SF6动密封设计1731041转动密封唇形橡胶圈设计1731042X形动密封圈设计1731043矩形密封圈直动密封设计175105高严气密封设计175106密封部位的防水防腐蚀设计1761章GIS中的DS、ES和母线设计178111三工位隔离开关的基本结构178112DS及ES断口开距设计179113DS断口触头屏蔽设计180114DS分合闸速度设计1811151100kV GS—S、ES设计的特殊问题181116快速接地开关设计183117GIS母线设计1841171波纹管设计1851172可拆卸母线外壳设计1861173绝缘支持件设计1862章SF6电器壳体设计188121壳体电气能要求188122壳体材质及加工工艺选择1881壳体电气尺寸设计189124焊接壳体设计与计算1891241焊接壳体强度设计因素1891242焊接壳体壁厚设计1901243焊接圆筒端盖(法兰)及盖板厚度设计1911244焊接圆筒端部封头强度设计1911245焊接结构及焊缝位置设计191125铸铝壳体设计与计算1931251铸铝壳体强度设计因素1931252铸造壳体厚度设计193126壳体耐电弧烧蚀能力设计195127壳体加工质量监控设计1951271壳体强度监控1951272焊缝气密监控1951273铸件壳体气密监控195128壳体制造的质量管理1963章吸附剂及爆破片设计197131吸附剂设计1971311F—03吸附剂能简介1971312F—03吸附剂活化处理1971313吸附剂用量设计198132爆破片设计1991321爆破片的选型与安装1991322爆破压力设计19913压力泄放口径设计1994章环温对SF6电器设计的影响200141日照对SF6电器及户外隔离开关温升的影响2001411考虑方法2001412日照温升试验2001413试验值分析2001414结论201142高寒地区产品的设计与应用2021421降低额定参数使用2021422开关充SF6+N2混合气体20314

黎斌，原西安高压开关厂主任设计师，教授级高工。1962年于华中科技大学，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教育委员会、原机械工业部颁发的科技进步奖和各种荣誉10多项，发表专业50余篇。

第5版前言在幅员辽阔的国土上，从北向南、从西向东、纵横交错的超/特高压输电网为我国经济持续发展提供着强大的动力。为适应电力建设快展的需要，我国高压电器行业也面临着由制造大国跃升为制造强国的变革。本书是SF6高压电器理论探讨、制造与运行经验交流的园地，理当与时俱进，不断修改完善，为高压电器这一重大变革提供理论支撑。为此，作者对第4版做了较大的调整与增补，分述如下。（1）鉴于目前可供SF6电器使用的微水传感器都是用湿敏薄膜制作的，传感器内残留水分的脱附十分困难，使湿度测量数据重复太差，无法使用。借鉴露点检测仪在GIS体外测量SF6水分的使用经验，在第5版7章中介绍了基于“冷镜”露点测湿原理采用微机电系统（MEMS）技术制作微型化、低成本的微水传感器的设想，希望GIS/GIL制造运行单位与上海微系统与信息技术研究所合作将这一创新技术设想做成产品，为GIS/GIL和未来的环保气体高压电器实现湿度在线监测做出贡献。（2）针对我国一些电站GIS/GIL在配置局部放电监测装置时，对局放检测装置能了解不够，对传感器的配置、局放信号的传输损失和检测裕度未研究、未计算，导致现场运行时故障多发：或平安无事的产品局放检测仪却谎报“军情”，或产品局放严重发展，绝缘件都了，局放检测仪还在“睡大觉”。为解决这些问题，本书第5版在8章中补充了局放检测仪的灵敏度与传感器配置的相关知识与计算，并使用检测灵敏度较高、适于在线监测与GIS/GIL体外巡检的介窗式局放检测系统。（3）关于断路器灭弧室电寿命监测，本书做过详细分析。武汉华工先舰电器公司根据本书9章所述的相对剩余电寿命计算式开发的电寿命分析软件装在Onsage-BK型高压断路器在线监测装置中已运行多年，能稳定，是智能式GIS的装置。近年来一些GCB/GIS使用单位企图通过断路器的分闸动态电阻和动态弧触头接触行程的测量来监视灭弧室电寿命。本书在第5版9章对此增写了专题论述——负荷电流频繁操作断路器电寿命监测。（4）为满足电力建设快展对交/直流GIL的多种需求，第5版2章增写了超/特高压过江河隧道GIL和大城市地下综合管廊GIL的可靠和适设计；对直流高压GIL/GIS的绝缘设计（如直流绝缘件形状优化设计、如何应对绝缘件表面电荷不良影响等）作了介绍，并提出了直流GIL/GIS必须重视的7项重要的绝缘研究课题。第5版前言SF6高压电器设计第5版（5）直流超/特高压输电的快展，使高压电器制造行业感受到了不小的压力与鞭策，至今国内外还没有适于交流滤波电容器和补偿电容器操作的专用断路器（ACF断路器），用常规的线路保护断路器不适应这种特殊的操作工况，事故多发。本书第5版第章增写了开发专用ACF断路器的必要和具体的设计措施，对ACF断路器切容负荷时可能出现的非自持击穿（NSDD）现象提出了新见解和深入研究的建议。（6）SF6高压电器已为世界各国的电力建设服务了半个多世纪，其不可磨灭的贡献应载入世界电力科技发展史册。但是，SF6是典型的温室气体，为保护人类生存环境，减少SF6用量、寻找新的环保型替代气体，已成为全世界相关行业科技人员的研究热点。本书第5版第26章综述并点评了国内外SF6混合气体和SF6替代气体的主要研究成果，提出了环保气体高压电器设计的6项研究课题，为我国环保高压电器的研发拉开序幕。（7）SF6混合气体及SF6替代气体产品开发的难点是熄弧能的研究，是环保型高压断路器灭弧室的结构设计。环保电器的研发和设计需要相关理论的支撑，也需要计算机计算的力。本书第5版第25章简介了沈阳工业大学在SF6及其混合气体中开断电弧的计算的成果。感谢全国高压电器研究、制造和使用的广大科技人员，近20年来在SF6高压电器设计这块园地共同耕耘与收获，也感谢机械工业出版社职工为其播种倾注热情、灌溉汗水。作者多次强调：本书不完全是纯理论的专著，其中还涉及产品设计、运行经验的总结以及高压电器前沿新技术的探讨，难免有不当之处。望读者与时俱进、去伪存真地吸收营养。为利于工作，希望读者封存旧版本，使用新的第5版本。作者想干的事太多太多，但已进入力不从心之年，必须遵从人生交替传承的自然法则，只能把这只标有环保电器彩标的接力棒交给后来者，盼你们接稳棒朝着既定目标奋力奔跑吧！黎斌2019年8月于西安版代序高压电器制造业已走过了半个世纪的历程。在这50年中，建立起我国自己的产品系列，满足了电力系统和工业部门各个方面的需要。西安高压开关厂承担了一大部分高压和超高压电器的开发工作，近10多年来又与日本三菱公司合作生产126～550kV SF6 GCB和GIS，这些产品遍及全国各地，运行于各大电站之中，而SF6电器仍将是今后高压和超高压领域的产品和致力于开发的方向。高压开关的设计，过去多依赖于经验和试验中的验，于是经验的积累对于产品的开发有着极其重要的意义，随着技术的进步和大型计算机的应用，电弧物理和开断技术的研究有了广阔的前景，这是十分可喜的事。然而对于灭弧室的设计，不论对作用于其内的等离子体的物理过程掌握得如何，仍然要通过反复模拟、计算和实物验来确定结构和尺寸。因而在实际工作中，认真总结经验教训，将感知识理化起来，实为不断开发新产品和提高学术水平的不二法则。黎斌同志将生精力贡献在西安高压开关厂，主管过多种新产品的科研、设计和试制工作，尤其在SF6电器方面他涉足较早、经历得多、考虑尤深，所以他的著作《SF6高压电器设计》一书，当能对现代电力装备的设计、制造、运行和科技管理具有启迪和先导作用。对于产品设计，经验是具有普遍意义的，但不是全部；只有重视经验，又不囿于经验，善于学习，勇于探索，才能持续深入地把工作或事业推向前进。这些就是我所想的，也是寄希望于后来同仁的。

本书理论分析精炼，设计计算方法适用。·作者50多年对SF6高压电器研究成果与设计经验的总结；·详尽介绍SF6高压电器的结构设计经验和设计计算方法；·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见解；·对困惑高压电器行业多年的技术难题，作了比较科学的回答；·是高压电器研究、设计人员，以及相关专业师生的好帮手！