超高壓交流輸電工程

前言

　　經(jīng)濟的發(fā)展對電力的需求量越來越大，不僅要求有充足的電力供應(yīng)，還要保證供電質(zhì)量和供電可靠性，這些都給電網(wǎng)提出了很高的要求。為了滿足越來越大的電力需求，建設(shè)超高壓輸電系統(tǒng)是有效的解決途徑之一。通過提高電壓等級的方法，不僅能夠提高電力傳輸能力，還能降低線損、節(jié)約輸電走廊、強化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。但與此同時也帶來其它一些問題，例如高電壓的絕緣問題、過電壓問題、電磁場問題、干擾問題、設(shè)備制造問題等等，這些都是在超高壓、特高壓系統(tǒng)中需要開展深入研究的關(guān)鍵問題?！　∥覈某邏合到y(tǒng)主要有500kV和750kV兩個電壓等級，目前正在建設(shè)1000kV特高壓系統(tǒng)。經(jīng)過多年的建設(shè)和發(fā)展，我國目前已經(jīng)初步形成了具有一定規(guī)模的超高壓系統(tǒng)，大大改善了電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，提高了電能的輸送能力，在經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展過程中發(fā)揮了重要作用。超高壓輸電工程是一項復(fù)雜、巨大、技術(shù)難度較高的綜合性工程，涉及多方面的知識，本書從工程設(shè)計的角度出發(fā)，通過大量的工程實例對超高壓系統(tǒng)設(shè)計、運行所涉及的基本理論和方法進行了廣泛、詳細的介紹，尤其介紹了美國、歐洲、日本等發(fā)達國家的超高壓系統(tǒng)設(shè)計思路和參數(shù)的計算選取，具有很高的參考價值?！　≡瓡幸恍┟黠@的筆誤或印刷錯誤，改正以后并未加以說明。原書的部分符號不符合我國的使用習(xí)慣或國家標(biāo)準，為保持與原書一致，翻譯過程中沒有加以改變。

內(nèi)容概要

　　對超高壓交流輸電相關(guān)的基本原理和工程應(yīng)用進行了系統(tǒng)全面的闡述，內(nèi)容主要包括輸電線路導(dǎo)體的選擇、線路參數(shù)的計算、電壓梯度、電暈產(chǎn)生機理、電暈損耗及影響（可聽噪聲、無線電干擾）、高壓線路靜電場和磁場、行波和駐波的基本理論、雷擊和雷擊保護、過電壓問題、絕緣問題、超高壓測試及實驗設(shè)備等，此外還涉及了超高壓線路設(shè)計、超高壓電纜輸電等一些工程實際應(yīng)用問題。《超高壓交流輸電工程》包含了大量的工程實例，注重基本理論與工程實例的結(jié)合，適合于從事超高壓交流輸電科研、規(guī)劃、設(shè)計、運行的工程師以及高等學(xué)校電氣工程及其自動化專業(yè)的學(xué)生和教師閱讀。

書籍目錄

譯者序原書序言原書第3版前言原書第1版前言第1章 超高壓交流輸電介紹1.1 超高壓交流輸電的任務(wù)1.2 能源及其發(fā)展簡介1.3 本書主旨介紹復(fù)習(xí)題第2章 輸電線路趨勢及基礎(chǔ)知識2.1 標(biāo)準輸電電壓2.2 線路參數(shù)的平均值2.3 電力傳輸能力及線損2.4 大型聯(lián)合電力系統(tǒng)及線路數(shù)量實例2.5 輸電線路和設(shè)備的成本2.6 線路的機械特性復(fù)習(xí)題第3章 線路及接地參數(shù)的計算3.1 導(dǎo)體電阻3.2 導(dǎo)體溫度升高及載流能力3.3 分裂導(dǎo)線特性3.4 超高壓輸電線路的電感3.5 線路電容計算3.6 序電感及序電容3.7 線路的傳播模式參數(shù)3.8 接地回路的電阻和電感復(fù)習(xí)題第4章 導(dǎo)體的電壓梯度4.1 靜電學(xué)4.2 球隙場4.3 線電荷電場及其特性4.4 多導(dǎo)體線路的電荷-電位關(guān)系4.5 導(dǎo)體表面電壓梯度4.6 導(dǎo)體實例及實際線路的最大表面電壓梯度4.7 梯度因數(shù)及其應(yīng)用4.8 分裂導(dǎo)線子導(dǎo)體上的電壓梯度分布4.9 用于電暈實驗的圓柱籠設(shè)計復(fù)習(xí)題第4章附錄 鐵塔上存在地線的情況下導(dǎo)體上的電壓梯度第5 章電暈效應(yīng)I：功率損耗和可聽噪聲5.1 I（2）R損耗和電暈損耗5.2 電暈損耗公式5.3 電荷一電壓（q-V)關(guān)系圖和電暈損耗5.4 電暈損耗導(dǎo)致的行波衰減5.5 可聽噪聲的產(chǎn)生及特性5.6 對可聽噪聲的限制5.7 可聽噪聲的測量和儀表5.8 可聽噪聲公式和在設(shè)計中的應(yīng)用5.9 單相和三相可聽噪聲水平之間的關(guān)系5.1 0白天.夜晚等效噪聲水平5.1 1來自超高壓線路上的可聽噪聲水平實例復(fù)習(xí)題第6章 電暈效應(yīng)Ⅱ：無線電干擾6.1 電暈脈沖的產(chǎn)生及特性6.2 脈沖序列和濾波響應(yīng)特性6.3 無線電干擾場的限制6.4 線路無線電干擾場的頻譜6.5 無線電干擾剖面圖和傳播模式6.6 CIGRE公式6.7 無線電干擾激勵函數(shù)6.8 無線電干擾、無線電感應(yīng)電壓和激勵函數(shù)的測量6.9 激勵函數(shù)的測量6.10 濾波器設(shè)計6.11 電視干擾復(fù)習(xí)題第7章 超高壓線路的靜電場和磁場7.1 電沖擊和門檻電流7.2 長物體的電容7.3 交流輸電線路靜電場的計算7.4 高靜電場對人類、動物和植物的影響7.5 靜電場的測量和儀表7.6 不帶電雙回線路上的靜電感應(yīng)7.7 絕緣地線上的感應(yīng)電壓7.8 磁場效應(yīng)7.9 三相線路的磁場7.10 六相線路的磁場7.11 工頻磁場對人體健康的影響復(fù)習(xí)題第8章 行波和駐波理論8.1 工頻下的行波和駐波8.2 一般情況下的差分公式和解8.3 駐波和自然頻率8.4 末端開路線路：雙指數(shù)響應(yīng)8.5 末端開路線路：正弦激勵響應(yīng)8.6 在帶有殘余電荷電壓的情況下對線路充電8.7 電暈損耗和有效并聯(lián)電導(dǎo)8.8 傅里葉變換方法8.9 行波的反射和折射8.10 串并聯(lián)集中參數(shù)和分布參數(shù)線路的暫態(tài)響應(yīng)8.11 超高壓線路的行波保護原理復(fù)習(xí)題第9章 雷擊和雷擊保護9.1 線路的雷電沖擊9.2 雷擊的機制9.3 雷擊保護問題的一般原理9.4 鐵塔接地電阻9.5 絕緣子閃絡(luò)和耐受電壓9.6 雷擊電流產(chǎn)生的可能性9.7 避雷器及其保護特性9.8 動態(tài)電壓升高和避雷器額定參數(shù)9.9 避雷器的工作特性9.10　基于雷擊的絕緣配合復(fù)習(xí)題第10章 超高壓系統(tǒng)開關(guān)操作過電壓10.1 過電壓的產(chǎn)生和種類10.2 短路電流和斷路器10.3 恢復(fù)電壓和斷路器10.4 切斷低感應(yīng)電流導(dǎo)致的過電壓10.5 切斷容性電流10.6 鐵磁諧振過電壓10.7 操作過電壓計算——單相等效電路10.8 電源給分布參數(shù)線路供電10.9 單相系統(tǒng)的一般表達式10.10 三相系統(tǒng)的一般公式10.11 一般情況下的傅里葉反變換10.12 減少超高壓系統(tǒng)操作過電壓10.13 操作過電壓實驗研究和計算結(jié)果復(fù)習(xí)題第11章 長氣隙絕緣特征11.1 用于超高壓系統(tǒng)的電極結(jié)構(gòu)類型11.2 長氣隙的擊穿特性11.3 短氣隙和長氣隙的擊穿機理11.4 非均衡電場下長氣隙的擊穿模型11.5 正操作過電壓閃絡(luò)——飽和問題11.6 長氣隙的cFO和耐受電壓——統(tǒng)計步驟11.7 長氣隙的cFO電壓——Paris理論復(fù)習(xí)題第12章 工頻電壓控制和過電壓12.1 工頻下存在的問題12.2 通用常數(shù)12.3 無負荷電壓條件和充電電流12.4 功率圓圖及其使用12.5 使用同步調(diào)相機的電壓控制12.6 補償元件的級聯(lián)——并聯(lián)和串聯(lián)補償12.7 在串聯(lián)電容補償線路中的次同步諧振12.8 靜止無功補償系統(tǒng)（靜止VAR）12.9 多相輸電復(fù)習(xí)題第13章 超高壓測試和實驗室設(shè)備13.1 標(biāo)準規(guī)范13.2 測試用的標(biāo)準波形13.3 雙指數(shù)波形的特性13.4 α、β、E的計算步驟13.5 波形形成電路：理論和原理13.6 帶電感的脈沖發(fā)生器13.7 變壓器測試開關(guān)涌流的產(chǎn)生13.8 脈沖電壓發(fā)生器的實際電路13.9 脈沖發(fā)生器的能量13.10 脈沖電流的產(chǎn)生13.11 交流測試高電壓的產(chǎn)生13.12 直流高電壓的產(chǎn)生13.13 高電壓的測量13.14 超高壓實驗室的總體布置復(fù)習(xí)題第14章 基于穩(wěn)態(tài)限制和暫態(tài)過電壓的超高壓線路設(shè)計14.1 介紹14.2 在穩(wěn)態(tài)下的設(shè)計因素14.3 設(shè)計實例：穩(wěn)態(tài)限制14.4 設(shè)計實例I：400kV，200km，1000Mw14.5 設(shè)計實例Ⅱ：400kV，400km，1000Mw，并聯(lián)補償14.6 設(shè)計實例Ⅲ：400kV，800km，500MW／回，50％串聯(lián)電容器補償，線路兩端由并聯(lián)電抗器補償14.7 設(shè)計實例Ⅳ：750kV，500kin，2000Mw，只有并聯(lián)電抗器補償14.8 基于暫態(tài)過電壓的線路絕緣設(shè)計復(fù)習(xí)題第15章 超高壓電纜輸電15.1 超高壓電纜輸電概述15.2 超高壓電纜的電氣特性和電氣強度15.3 電纜絕緣材料的特性15.4 固體絕緣的擊穿和耐受電氣強度——統(tǒng)計步驟15.5 電纜絕緣的設(shè)計基礎(chǔ)15.6 電纜設(shè)計的其它例子15.7 電纜特性的測試15.8 電纜系統(tǒng)的浪涌性能15.9 氣體絕緣的超高壓線路復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題答案參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第1章　超高壓交流輸電介紹　　1.1　超高壓交流輸電的任務(wù)　　世界上的工業(yè)國家對能源的需求很大，其中對電能的需求占據(jù)了大部分。此外，還有其它形式的能源，例如工業(yè)和交通所必需的石油，家庭使用和工業(yè)消耗的天然氣，這些能源的消耗也占據(jù)了較為可觀的比例。電能不是唯一的能源形式，但卻是能源的重要組成部分。迄今距離法拉第發(fā)明發(fā)電機僅僅150年左右的時間，距離愛迪生建立第一個直流電站的時間僅僅120年左右的時間，但在這短短的時間內(nèi)，世界已經(jīng)消耗了其絕大部分天然能源，并且開始尋找除了水和熱之外的其它能源，以滿足日益增長的能源消耗需求，因為當(dāng)前能源的消耗速度已經(jīng)超過了新能源的發(fā)現(xiàn)速度。該趨勢在短時期內(nèi)暫時不會得到緩解，因此為了給子孫后代留下足夠的能源，任何國家和社會都應(yīng)該降低能源消耗的增長速度。第二次世界大戰(zhàn)后，所有國家都獲得了獨立，工業(yè)開始迅猛發(fā)展，尤其是北美、歐洲諸國、前蘇聯(lián)和日本。因此，這些國家的發(fā)展對能源需求極大。水力發(fā)電廠和燃煤電廠或燃油電廠由于種種原因通常位于遠離負荷中心的地方，這就需要將產(chǎn)生的大量電能進行長距離傳輸，且要求有很高的輸電電壓。自20世紀50年代以來，直流輸電技術(shù)的快速發(fā)展為超高壓、超長距離輸電提供了重要的補充作用。交、直流輸電各有不同的作用，為了決定哪種方式對國家經(jīng)濟的發(fā)展更為有利，必須進行詳細的評估。本書僅討論與超高壓交流輸電相關(guān)的一些問題?！　?.2　能源及其發(fā)展簡介　　每一個對輸電感興趣的工程師必須要關(guān)心能源問題。工業(yè)和國內(nèi)發(fā)展所需求的電能可以分為兩大類：1）需要傳輸?shù)碾娔埽?）本地可用的電能。需要傳輸?shù)碾娔苤饕撬姾蛡鹘y(tǒng)的火電，但本地產(chǎn)生和可用的電能數(shù)量眾多。很多國家包括印度，已經(jīng)開始研究和發(fā)展本地電能，安排專用款項開始為期多年的加快本地電能發(fā)展計劃。這也稱作“可替代電能”。下面列出了12種電能形式，當(dāng)然還有其它的一些形式。　　本地可用的電能：　?。?）位于城市內(nèi)負荷中心處的傳統(tǒng)火電；

編輯推薦

　　國際電氣工程先進技術(shù)譯叢，傳播國際最新技術(shù)成果，搭建電氣工程技術(shù)平臺。　　現(xiàn)代電力系統(tǒng)輸電所采用的電壓等級一般都介于交流345～1150kV之間。輸電距離的加長和輸電容量的提高要求必須使用超高壓（EHv）和特高壓（UHV）輸電。如此高電壓的輸電線路給自然界所帶來的問題主要包括：線路附近的靜電場、可聽噪聲，無線電干擾、電暈損耗，載波和電視干擾、高電壓梯度、導(dǎo)體尺寸過大、使用可投切的并聯(lián)電抗器進行工頻電壓控制時給系統(tǒng)注入的諧波、投切電容器，雷電和開關(guān)操作帶來的過電壓、對于操作浪涌呈現(xiàn)較弱絕緣特性的長氣隙、大地回路的影響等。對于高達1200kV的超高壓電纜輸電的重要主題是發(fā)展普及充油式、PPLP、xLPE和SF6式絕緣?！　”緯w了從理解、運行和使用超高壓交流輸電架空線路以及地下電纜所有必須考慮的問題，詳細介紹了所有問題的理論分析以及實際應(yīng)用。此外還包括了超高壓實驗室設(shè)備、測試以及用于脈沖測量的數(shù)字記錄、光纖等。每一章都有很多工程實例對理論進行解釋和鞏固，所有的例子都盡可能來源于工程實際。

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