高压开关电器发展前沿技术

前言
第1章绪言1
11开关电器的智能化技术1
12环境友好型电器3
13直流开断技术的新发展4
14真空断路器的容性负荷投切和相控开断6
15开关电器中的电工新材料和新器件7
16开关电器的机构可靠性理论与方法7
第2章开关电器智能化技术9
21国内外进展情况9
211智能电器的主要技术特征9
212高压开关设备的智能化10
213新型电流传感技术12
214混合式电力开断技术14
215智能电器的主要发展趋势15
22电力系统大电流测量理论与技术15
221电流传感技术的发展现状16
222磁传感器阵列式电流传感器19
223基于磁传感器阵列的时域电流测量方法21
23基于超声波的液压机构压力测量技术29
231高压断路器液压机构超声测量方案30
232液压测量系统的硬件结构34
233液压测量系统的软件实现38
24超高频局部放电检测技术41
241UHF法理论分析42
242天线理论基础42
243UHF天线的结构与尺寸44
244UHF天线性能参数46
245天线系数的标定49
246UHF天线局部放电测试实验50
25智能电器控制单元的EMC设计51
251概述51
252智能电器控制单元电路板的EMC设计52
253时域宏模型结合电路仿真的混合设计方法57
26暂态电磁干扰对智能电器控制单元的耦合效应分析64
261概述64
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65
263外场激励下多芯屏蔽电缆的传输特性研究71
27本章小结85
28参考文献85
第3章高压直流开断技术87
31高压直流断路器发展概述87
311中国直流输电工程建设87
312高压直流断路器综述89
313高压直流断路器的研究难点91
32高压直流断路器的发展现状92
321机械式直流断路器的发展现状92
322全固态式直流断路器的发展现状94
323混合式直流断路器的发展现状95
324限流式直流断路器的发展现状98
33高压直流断路器的分类和开断原理101
331机械式直流断路器开断原理101
332全固态式直流断路器开断原理104
333混合式直流断路器开断原理104
334限流式直流断路器开断原理106
34高压直流断路器的关键参数106
341电流电压定义106
342时间定义107
343额定电流开断108
344高压直流故障108
345系统稳定性113
35高压直流断路器的测试方法114
351直接测试方法114
352间接测试方法115
36参考文献118
第4章高电压等级真空开断技术123
41真空开断技术在高电压等级中的应用123
411真空开断技术简介123
412高电压等级真空断路器的发展124
42高电压等级真空开断的关键技术125
421真空灭弧室绝缘耐压特性研究125
422大电流真空电弧研究133
423真空断路器温升研究142
424真空断路器操作特性研究144
43高电压等级真空开断技术最新动态149
431陶瓷外壳真空灭弧室149
432额定电流提升技术149
433SF6替代气体外绝缘151
434新型操动机构技术151
435“真空”组合电器153
436“超导”组合电器153
437新型高压直流断路器154
438超特高压真空断路器155
44本章小结156
45参考文献156
第5章真空断路器容性开断技术165
51概述165
52容性投切的电路暂态过程166
521容性合闸过程166
522容性分闸过程170
53真空断路器容性开断研究现状172
531合闸预击穿过程的研究173
532分闸重击穿过程的研究174
54容性电流开断实验回路177
541采用LC振荡和变压器方式的容性合成实验回路177
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179
543采用变压器方式的同步容性合成实验回路181
55容性电流开断技术研究184
551涌流控制技术184
552双断口技术184
553带固定断口真空断路器技术186
554触头材料与制备工艺186
555相控合分闸技术186
556分合闸速度控制技术187
56老炼技术对容性开断性能的改善189
561真空灭弧室老炼技术概述189
562纳秒连续脉冲老炼装置及其控制190
563纳秒连续脉冲老炼效果及分析193
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195
57本章小结196
58参考文献196
第6章相控合分技术201
61概述201
62相控合分技术的基本原理202
621并联电容器组的相控合分203
622并联电抗器的相控合分203
623空载变压器的相控合分205
624空载长线的相控合分208
625短路电流的相控开断209
63相控合分技术对电力开关的技术要求211
631电气性能要求211
632机械性能要求213
633相控控制器的性能要求214
64适用于相控操作的快速真空断路器216
641基于电磁斥力操动机构的快速真空断路器216
642快速真空断路器的机械性能219
643快速真空断路器的相控开断性能222
65基于BP神经网络的短路电流过零点预测算法231
651BP神经网络232
652BP神经网络的优缺点及改进方法233
653神经网络的构建与训练236
654基于BP神经网络的过零点预测算法优化237
66参考文献238
第7章操动机构可靠性研究242
71概述242
72CIGRE关于运行中高压断路器的可靠性调查243
721术语和定义243
722运行中断路器可靠性调查243
73国内外高压断路器可靠性研究现状248
74断路器可靠性物理和失效物理249
741金属材料失效机理249
742冲击载荷作用下金属材料的疲劳断裂251
743可靠性物理和失效物理（RP/PoF）介绍253
75126kV真空断路器操动机构可靠性研究255
751弹簧操动机构机械可靠性255
752分离磁路式永磁操动机构机械可靠性258
753快速斥力机构机械可靠性261
76本章小结263
77参考文献263
第8章超导技术在开关设备中的应用264
81国内外研究现状264
811超导限流器的国内外研究现状264
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267
82超导限流直流开断方案研究269
821限流直流开断的拓扑结构269
822限流器的理想限流波形270
823限流器的限流特性270
824限流器对直流断路器开断的影响276
825电阻型超导限流器和直流断路器的配合281
83直流超导限流器的限流特性282
831直流超导限流器中超导线圈的绕制设计282
832直流超导限流器的限流特性测试285
8410kV超导限流直流断路器的设计和实验287
84110kV超导限流单元设计287
84210kV直流断路器单元设计291
84310kV超导限流直流断路器实验方法293
84410kV超导限流直流断路器实验结果295
85本章小结297
86参考文献297
第9章高压开关设备中SF6气体替代研究303
91引言303
92常规气体305
93SF6混合气体309
94新型环保气体312
941八氟环丁烷（cC4F8）312
942三氟碘甲烷（CF3I）315
943氟化腈类气体319
944氟化酮类气体325
95干燥空气绝缘+真空开断技术330
96本章小结332
97参考文献332
第10章直流熔断器技术及应用341
101概述341
1011直流熔断器的应用与发展342
1012直流熔断器的国家标准343
102当前直流熔断器研究的关键技术344
1021直流熔断器的过载开断特性344
1022混合式熔断器的研究347
1023直流熔断器的实验方法研究351
1024直流熔断器模型的研究354
1025直流熔断器的发展方向355
103电动汽车用直流熔断器356
1031概述356
1032电动汽车电气系统组成356
1033电动汽车内直流熔断器类型358
1034电动汽车内直流熔断器的选型359
1035电动汽车用直流熔断器的试验364
104光伏用直流熔断器367
1041概述367
1042光伏发电系统的组成与分类367
1043光伏发电系统的保护对象介绍372
1044光伏发电系统内直流熔断器的选型373
1045光伏用直流熔断器的试验378
105城市轨道交通用直流熔断器381
1051概述381
1052城市轨道交通供电系统介绍382
1053轨道交通用直流熔断器的选型384
106参考文献388
第11章电力半导体器件电力开关390
111电力半导体器件390
1111电力半导体器件概述390
1112电力半导体器件的分类及其工作原理391
1113不可控器件——电力二极管392
1114半控型器件——晶闸管393
1115典型全控型器件395
1116宽禁带半导体器件399
1117应用于电力开断的典型电力半导体器件的选择404
112电力半导体器件在电力开断中的应用408
1121固态断路器408
1122混合型断路器412
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426
1131电力半导体器件的保护426
1132电力半导体器件的均压均流427
1133电力半导体器件的散热与冷却429
114参考文献430