●前言
章緒言1
1.1開關電器的智能化技術1
1.2環境友好型電器3
1.3直流開斷技術的新發展4
1.4真空斷路器的容性負荷投切和相控開斷6
1.5開關電器中的電工新材料和新器件7
1.6開關電器的機構可靠性理論與方法7
第2章開關電器智能化技術9
2.1國內外進展情況9
2.1.1智能電器的主要技術特征9
2.1.2高壓開關設備的智能化10
2.1.3新型電流傳感技術12
2.1.4混合式電力開斷技術14
2.1.5智能電器的主要發展趨勢15
2.2電力繫統大電流測量理論與技術15
2.2.1電流傳感技術的發展現狀16
2.2.2磁傳感器陣列式電流傳感器19
2.2.3基於磁傳感器陣列的時域電流測量方法21
2.3基於超聲波的液壓機構壓力測量技術29
2.3.1高壓斷路器液壓機構超聲測量方案30
2.3.2液壓測量繫統的硬件結構34
2.3.3液壓測量繫統的軟件實現38
2.4超高頻局部放電檢測技術41
2.4.1UHF法理論分析42
2.4.2天線理論基礎42
2.4.3UHF天線的結構與尺寸44
2.4.4UHF天線性能參數46
2.4.5天線繫數的標定49
2.4.6UHF天線局部放電測試實驗50
2.5智能電器的EMC設計51
2.5.1概述51
2.5.2智能電器電路板的EMC設計52
2.5.3時域宏模型結合電路仿真的混合設計方法57
2.6暫態電磁干擾對智能電器的耦合效應分析64
2.6.1概述64
2.6.2暫態電磁干擾通過電子式電流互感器的傳導耦合效應研究65
2.6.3外場激勵下多芯屏蔽電纜的傳輸特性研究71
2.7本章小結85
2.8參考文獻85
第3章高壓直流開斷技術87
3.1高壓直流斷路器發展概述87
3.1.1中國直流輸電工程建設87
3.1.2高壓直流斷路器綜述89
3.1.3高壓直流斷路器的研究難點91
3.2高壓直流斷路器的發展現狀92
3.2.1機械式直流斷路器的發展現狀92
3.2.2全固態式直流斷路器的發展現狀94
3.2.3混合式直流斷路器的發展現狀95
3.2.4限流式直流斷路器的發展現狀98
3.3高壓直流斷路器的分類和開斷原理101
3.3.1機械式直流斷路器開斷原理101
3.3.2全固態式直流斷路器開斷原理104
3.3.3混合式直流斷路器開斷原理104
3.3.4限流式直流斷路器開斷原理106
3.4高壓直流斷路器的關鍵參數106
3.4.1電流電壓定義106
3.4.2時間定義107
3.4.3額定電流開斷108
3.4.4高壓直流故障108
3.4.5繫統穩定性113
3.5高壓直流斷路器的測試方法114
3.5.1直接測試方法114
3.5.2間接測試方法115
3.6參考文獻118
第4章高電壓等級真空開斷技術123
4.1真空開斷技術在高電壓等級中的應用123
4.1.1真空開斷技術簡介123
4.1.2高電壓等級真空斷路器的發展124
4.2高電壓等級真空開斷的關鍵技術125
4.2.1真空滅弧室絕緣耐壓特性研究125
4.2.2大電流真空電弧研究133
4.2.3真空斷路器溫升研究142
4.2.4真空斷路器操作特性研究144
4.3高電壓等級真空開斷技術最新動態149
4.3.1陶瓷外殼真空滅弧室149
4.3.2額定電流提升技術149
4.3.3SF6替代氣體外絕緣151
4.3.4新型操動機構技術151
4.3.5“真空”組合電器153
4.3.6“超導”組合電器153
4.3.7新型高壓直流斷路器154
4.3.8超特高壓真空斷路器155
4.4本章小結156
4.5參考文獻156
第5章真空斷路器容性開斷技術165
5.1概述165
5.2容性投切的電路暫態過程166
5.2.1容性合閘過程166
5.2.2容性分閘過程170
5.3真空斷路器容性開斷研究現狀172
5.3.1合閘預擊穿過程的研究173
5.3.2分閘重擊穿過程的研究174
5.4容性電流開斷實驗回路177
5.4.1采用LC振蕩和變壓器方式的容性合成實驗回路177
5.4.2采用LC振蕩方式的直流恢復電壓容性合成實驗回路179
5.4.3采用變壓器方式的同步容性合成實驗回路181
5.5容性電流開斷技術研究184
5.5.1湧流控制技術184
5.5.2雙斷口技術184
5.5.3帶固定斷口真空斷路器技術186
5.5.4觸頭材料與制備工藝186
5.5.5相控合分閘技術186
5.5.6分合閘速度控制技術187
5.6老煉技術對容性開斷性能的改善189
5.6.1真空滅弧室老煉技術概述189
5.6.2納秒連續脈衝老煉裝置及其控制190
5.6.3納秒連續脈衝老煉效果及分析193
5.6.4納秒連續脈衝老煉對真空斷路器重擊穿概率的影響195
5.7本章小結196
5.8參考文獻196
第6章相控合分技術201
6.1概述201
6.2相控合分技術的基本原理202
6.2.1並聯電容器組的相控合分203
6.2.2並聯電抗器的相控合分203
6.2.3空載變壓器的相控合分205
6.2.4空載長線的相控合分208
6.2.5短路電流的相控開斷209
6.3相控合分技術對電力開關的技術要求211
6.3.1電氣性能要求211
6.3.2機械性能要求213
6.3.3相控控制器的性能要求214
6.4適用於相控操作的快速真空斷路器216
6.4.1基於電磁斥力操動機構的快速真空斷路器216
6.4.2快速真空斷路器的機械性能219
6.4.3快速真空斷路器的相控開斷性能222
6.5基於BP神經網絡的短路電流過零點預測算法231
6.5.1BP神經網絡232
6.5.2BP神經網絡的優缺點及改進方法233
6.5.3神經網絡的構建與訓練236
6.5.4基於BP神經網絡的過零點預測算法優化237
6.6參考文獻238
第7章操動機構可靠性研究242
7.1概述242
7.2CIGRE關於運行中高壓斷路器的可靠性調查243
7.2.1術語和定義243
7.2.2運行中斷路器可靠性調查243
7.3國內外高壓斷路器可靠性研究現狀248
7.4斷路器可靠性物理和失效物理249
7.4.1金屬材料失效機理249
7.4.2衝擊載荷作用下金屬材料的疲勞斷裂251
7.4.3可靠性物理和失效物理（RP/PoF）介紹253
7.5126kV真空斷路器操動機構可靠性研究255
7.5.1彈簧操動機構機械可靠性255
7.5.2分離磁路式永磁操動機構機械可靠性258
7.5.3快速斥力機構機械可靠性261
7.6本章小結263
7.7參考文獻263
第8章超導技術在開關設備中的應用264
8.1國內外研究現狀264
8.1.1超導限流器的國內外研究現狀264
8.1.2超導限流器在直流繫統中與斷路器配合的國內外研究現狀267
8.2超導限流直流開斷方案研究269
8.2.1限流直流開斷的拓撲結構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限流器對直流斷路器開斷的影響276
8.2.5電阻型超導限流器和直流斷路器的配合281
8.3直流超導限流器的限流特性282
8.3.1直流超導限流器中超導線圈的繞制設計282
8.3.2直流超導限流器的限流特性測試285
8.410kV超導限流直流斷路器的設計和實驗287
8.4.110kV超導設計287
8.4.210kV直流斷設計291
8.4.310kV超導限流直流斷路器實驗方法293
8.4.410kV超導限流直流斷路器實驗結果295
8.5本章小結297
8.6參考文獻297
第9章高壓開關設備中SF6氣體替代研究303
9.1引言303
9.2常規氣體305
9.3SF6混合氣體309
9.4新型環保氣體312
9.4.1八氟環丁烷（c-C4F8）312
9.4.2三氟碘甲烷（CF3I）315
9.4.3氟化腈類氣體319
9.4.4氟化酮類氣體325
9.5干燥空氣絕緣+真空開斷技術330
9.6本章小結332
9.7參考文獻332
0章直流熔斷器技術及應用341
10.1概述341
10.1.1直流熔斷器的應用與發展342
10.1.2直流熔斷器的國家標準343
10.2當前直流熔斷器研究的關鍵技術344
10.2.1直流熔斷器的過載開斷特性344
10.2.2混合式熔斷器的研究347
10.2.3直流熔斷器的實驗方法研究351
10.2.4直流熔斷器模型的研究354
10.2.5直流熔斷器的發展方向355
10.3電動汽車用直流熔斷器356
10.3.1概述356
10.3.2電動汽車電氣繫統組成356
10.3.3電動汽車內直流熔斷器類型358
10.3.4電動汽車內直流熔斷器的選型359
10.3.5電動汽車用直流熔斷器的試驗364
10.4光伏用直流熔斷器367
10.4.1概述367
10.4.2光伏發電繫統的組成與分類367
10.4.3光伏發電繫統的保護對像介紹372
10.4.4光伏發電繫統內直流熔斷器的選型373
10.4.5光伏用直流熔斷器的試驗378
10.5城市軌道交通用直流熔斷器381
10.5.1概述381
10.5.2城市軌道交通供電繫統介紹382
10.5.3軌道交通用直流熔斷器的選型384
10.6參考文獻388
1章電力半導體器件電力開關390
11.1電力半導體器件390
11.1.1電力半導體器件概述390
11.1.2電力半導體器件的分類及其工作原理391
11.1.3不可控器件——電力二極管392
11.1.4半控型器件——晶閘管393
11.1.5典型全控型器件395
11.1.6寬禁帶半導體器件399
11.1.7應用於電力開斷的典型電力半導體器件的選擇404
11.2電力半導體器件在電力開斷中的應用408
11.2.1固態斷路器408
11.2.2混合型斷路器412
11.3電力半導體器件應用於電力開斷所面臨的問題及解決方案426
11.3.1電力半導體器件的保護426
11.3.2電力半導體器件的均壓均流427
11.3.3電力半導體器件的散熱與冷卻429
11.4參考文獻430
內容簡介
本書針對近年來高壓開關設備發展的前沿技術進行介紹，為從事這個領域的科技工作者和工程師提供近期新的資訊。本書分為11章，章是緒言，概要介紹了高壓開關技術發展中的一些熱點問題和解決問題的思路，第2~11章分別介紹了開關電器智能化技術、高壓直流開斷技術、高電壓等級真空開斷技術、真空斷路器容性開斷技術、相控合分技術、操動機構可靠性研究、超導技術在開關設備中的應用、高壓開關設備中SF6氣體替代研究、直流熔斷器技術、電力半導體器件電力開關等內容。本書可供高壓電器研究、設計人員，電力部門研究、設計和管理人員閱讀，也可供高等院校相關專業教師、研究生參考。
