电机工程手册--输变电、配电设备卷

电机工程手册是一部系统概括电机工程各专业主要技术内容的大型综合性工具书，第二版共有8卷58篇，分为基础、设备、电力系统、应用、自动化与通信等五大部分。本书属设备部分的输变电、配电设备卷，全卷包括电线电缆篇；变压器、互感器、调压器、电抗器篇；高压开关设备篇；低压电器篇；绝缘子、避雷器篇；电力电容器篇；保护继电器与继电保护装置篇。书后还备有索引。本手册主要供具有中等技术水平以上的广大电机工程

目 录 第二版序 第一版序 第二版编辑说明 第1篇 电线电缆 第1章 概 论 1电线电缆的分类 2电线电缆的基本特性 3电线电缆的加工制造及其专用设备 4电线电缆的发展趋势 第2章 裸电线 1概述 2单线 2・1圆单线 2・2扁线 3绞线 3・1绞线的结构计算 3・2铝绞线 3・3硬铜绞线 3・4铝合金绞线 3・5铝包钢绞线 3・6钢芯铝绞线 3・7钢芯铝合金绞线 3・8钢芯铝包钢绞线 3・9铝合金芯铝绞线 3・10软铜绞线 4特种导线 4・1扩径导线 4・2压缩型导线 4・3自阻尼导线 4・4防冰雪导线 4・5倍容量导线 4・6光纤复合架空地线 4・7钢芯软铝绞线 4・8铜编织导线 5型线 5・1铜接触线 5・2钢铝接触线 5・3铝合金接触线 5・4铜、铝母线 5・5异形铜排 5・6空心铜导线 5・7铜带 6架空导线的主要性能参数及有关 计算 6・1导线强度 6・2应力应变特性 6・3弹性模量 6・4线胀系数 6・5疲劳极限 6・6蠕变值 6・7单位重量 6・8交、直流电阻 6・9载流量 6・10瞬时电流容量 6・11电晕 7架空导线的选用及维护注意事项 7・1导线的选用 7・2安装及维护注意事项 第3章 绕组线 1概述 2漆包线 2・1漆包线的品种、规格、特点和用途 2・2漆包线的性能 3绕包线 3・1绕包线的品种、规格特点和用途 3・2纸包线的性能 3・3纤维绕包线的性能 3・4薄膜绕包线的性能 4无机绝缘绕组线 4・1无机绝缘绕组线的品种、规格、特点和 用途 4・2氧化膜铝线及带（箔）的性能 4・3陶瓷绝缘线的性能 4・4玻璃膜绝缘微细线的性能 5特种绕组线 5・1特种绕组线的品种、规格、特点和 用途 5・2换位导线的特性和结构 5・3聚乙烯绝缘尼龙护套耐水绕组线的 结构与性能 5・4中、高频绕组线 6绕组线选用 第4章 电力电缆 1概述 2电力电缆品种、结构和性能 2・1电力电缆品种 2・2粘性浸渍纸绝缘电缆 2・3塑料绝缘电缆 2・4橡皮绝缘电缆 2・5自容式充油电缆和钢管充油电缆 2・6直流电缆 2・7压缩气体绝缘电缆 2・8低温电缆 2・9超导电缆 3电缆的绝缘性能和力学性能 3・1油浸纸电缆的绝缘特性 3・2交联聚乙烯电缆绝缘特性 3・3直流电缆的绝缘特性 3・4压缩气体绝缘电缆的绝缘特性 3・5电缆绝缘的寿命 3・6电缆的热机械特性 4电缆的载流量计算 4・1电缆长期允许载流量 4・2电缆周期负载载流量 4・3电缆短时过载载流量 4・4电缆的允许短路电流 5电缆附件的品种、结构和性能 5・1终端 5・2连接盒 5・3供油箱 5・4电缆护层保护器 6电缆附件的绝缘设计 6・1普通连接盒和绝缘连接盒的内绝缘 设计 6・2塞止连接盒的内绝缘设计 6・3户外式终端的内、外绝缘设计 6・4封闭式终端内绝缘设计 7电力电缆的选用、安装和维护 7・1最大允许敷设位差 7・2电缆外护层的选择 7・3电缆的最小弯曲半径 7・4电缆敷设时的环境温度 7・5单芯电缆护层的接地及其感应电压 7・6充油电缆线路的需油量及供油长度 7・7水底电缆的敷设 7・8高落差电缆的敷设 7・9电缆终端及连接盒的安装 7・10电缆的竣工试验及预防性试验 8电缆线路的故障和检测 8・1电缆线路故障的一般原因 8・2电缆故障的分类和检测 8・3充油电缆线路漏油点的检测 第5章 电气装备用电线电缆 1概述 1・1用途和分类 1・2电线电缆用主要材料 1・3基本结构 1・4型号的说明 2固定敷设配电电线电缆 2・1品种系列、结构和性能 2・2使用要点 2・3超薄型电缆的发展 3通用供电软电线电缆 3・1品种系列、结构和性能 3・2使用要点 4信号、控制电缆 4・1品种系列、结构和性能 4・2使用要点 4・3特种信号、控制电缆 5仪器、设备连接线 5・1品种系列、结构和性能 5・2使用要点 6电机绕组引接软电缆和软线 6・1品种系列、结构和性能 6・2使用要点 7公路车辆用电线电缆 7・1品种系列、结构和性能 7・2使用要点 8铁路机车车辆用电线电缆 8・1品种系列、结构和性能 8・2使用要点 9船用电力电缆 9・1品种系列、结构和性能 9・2使用要点 10航空、航天用电线电缆 10・1品种系列、结构和性能 10・2使用要点 11石油测井和开采用电缆 11・1品种系列、结构和性能 11・2使用要点 12矿用电缆 12・1品种系列 结构和性能 12・2使用要点 13直流高压软电缆 13・1品种系列、结构和性能 13・2使用要点 14加热电缆 14・1品种系列 结构和性能 14・2使用要点 15补偿导线 16特种电缆 第6章 通信电缆和通信光缆 1概述 2通信电缆 2・1通信电缆的分类和适用范围 2・2通信电缆的基本结构 2・3通信电缆的品种和主要电气性能 2・4通信电缆的选用和敷设 3通信光缆 3・1光纤概述 3・2光纤的分类 3・3光纤的制造 3・4光纤的特性 3・5光缆的结构 3・6光缆的分类 3・7光缆的主要品种和用途 3・8光缆的光学及传输特性 3・9光缆的力学性能 3・10光缆的环境性能 3・11光缆的接续 3・12光缆的试验 参考文献 第2篇 变压器、互感器、调压器、电抗器 第1章 电力变压器 1概述 1・1用途和分类 1・2技术条件 2运行原理 2・1空载特性 2・2阻抗特性 2・3短路电流 2・4电压调整率 2・5运行效率 2・6三绕组变压器 2・7自耦变压器 3结构 3・1铁心 3・2绕组 3・3绝缘结构 3・4冷却装置和温升标准 3・5分接开关 3・6储油柜 3・7压力释放阀 3・8气体继电器 3・9三相变压器绕组联结方法 4变压器试验 4・1绕组直流电阻测量 4・2电压比测量和相角位移检验 4・3短路阻抗和负载损耗测量 4・4空载损耗和空载电流测量 4・5绝缘耐压试验 4・6有载分接开关试验 4・7温升试验 4・8三相变压器零序阻抗测量 4・9变压器承受短路能力的验证方法 4・10变压器的空载噪声测定 4・11空载电流谐波分量测量 5运输验收、贮存 安装和试 运行 5・1运输 5・2验收检查 5・3贮存保管 5・4现场安装 5・5交接验收 5・6试运行 6运行与维护 6・1过载运行 6・2并联运行 6・3监测运行状态 第2章 特种变压器 1干式变压器 1・1用途和特点 1・2结构特征 1・3试验 1・4使用维护 2变流（整流、换流）变压器 2・1主要技术参数和技术要求 2・2结构特征 2・3平衡电抗器 2・4换流变压器 3电炉变压器 3・1用途和特点 3・2结构特征 3・3计算要点 4高压试验变压器 4・1用途和特点 4・2主要技术要求 4・3结构型式 4・4计算要点 4・5试验变压器的串级 4・6成套高压试验设备 4・7串联谐振高压试验装置 5矿用变压器 5・1矿用一般型变压器 5・2矿用隔爆型干式变压器 5・3矿用隔爆型移动变电站 6牵引变压器 6・1牵引变电所供电变压器 6・2机车牵引变压器 7其他特种变压器 7・1船用变压器 7・2中频变压器 7・3接地变压器 第3章 互感器 1概述 2 电压互感器 2・1原理和基本性能特点 2・2结构特点 2・3设计要点和基本计算公式 2・4试验 2・5电压互感器选用 2・6安装、使用与维护 3电流互感器 3・1原理和基本性能特点 3・2 结构特点 3・3设计要点和基本计算公式 3・4试验 3・5电流互感器选用 3・6安装、使用与维护 4特种互感器 4・1剩余电流互感器 4・2直流互感器 4・3组合式互感器和计量箱 第4章 调压器 1接触调压器 1・1工作原理 1・2结构 1・3漏抗与补偿绕组 1・4电刷组并联与平衡电抗器 1・5电刷与匝电压、电刷接触面电流 密度 1・6电刷与二次侧的输出方式 2感应调压器 2・1工作原理 2・2结构特点 2・3常用联结法 2・4计算要点 3磁性调压器 3・1结构与工作原理 3・2调压特性 3・3计算要点 4移圈调压器 4・1结构与工作原理 4・2励磁磁动势及磁通分布 4・3空载调压特性和短路阻抗电压特性 5感应自动调压器 5・1工作原理 5・2主回路 5・3控制回路 6接触自动调压器 6・1工作原理 6・2主回路 6・3控制回路 7净化稳压器 7・1系统工作原理 7・2主回路 7・3抗干扰系统 7・4稳压控制系统 8调压器与自动调压器的选用、运行和 维护 8・1调压器的选用 8・2自动调压器的选用 8・3调压器的安装 运行和维护 第5章 电抗器 1概述 1・1空心式电抗器 1・2铁心式电抗器 1・3饱和式电抗器 2限流电抗器 3并联电抗器 4消弧线圈 5直流控制的饱和电抗器与自饱和电 抗器 5・1饱和电抗器 5・2自饱和电抗器 6其他用途电抗器 6・1阻尼电抗器 6・2起动电抗器 6・3电弧炉装置中的串联电抗器 6・4静止无功补偿装置中的相控电抗器 6・5三相均衡用电抗器 66平波电抗器 67滤波电抗器 6・8阻波器 6・9中性点接地电抗器 6・10静止补偿用自饱和电抗器 7电抗器的设计计算 7・1空心限流电抗器的设计计算 7・2铁心电抗器的设计计算 7・3直流控制自饱和电抗器的设计计算 参考文献 第3篇 高压开关设备 常用符号表 第1章 概 论 1高压开关设备的功能、用途及分类 2高压开关的基本构成及其结构 3技术发展 第2章 高压开关设备通论 1高压开关设备的温升 1・1高压开关设备的发热计算 1・2电接触联结与接触电阻 1・3高压开关设备的散热计算 1・4高压开关设备零部件温升的计算 1・5长期工作时导体中电流密度的选择 1・6短时通过短路电流的发热一 高压开关 设备的热稳定性 2电流的电动力效应 2・1电流电动力的计算 2・2 触头上的电动力 2・3短路时载流导体所承受的电动力 2・4高压开关设备的电动稳定性 3电弧及其熄灭 3・1气体电弧现象 3・2气体电弧的温度及电流密度沿弧柱横 截面的分布 3・3直流气体电弧的燃烧与熄灭 3・4交流气体电弧的燃烧与熄灭 3・5交流电弧的熄灭方法 3・6电弧在油中燃烧与熄灭 3・7电弧在六氟化硫（SF6）气体及压缩空气 中的燃烧和熄灭 3・8电弧在真空中的燃烧和熄灭 3・9交流高压开关中的其他灭弧方法 4高压交流电路的关合与开断 4・1短路的关合与开断 4・2开合容性电流 4・3开断小电感电流 4・4开合负载电流 4・5断路器断口上并联电阻改善关合开断 性能 5绝缘与绝缘结构 5・1绝缘分类与特点 5・2绝缘尺寸的计算 5・3绝缘结构中的一些常见问题 6传动及运动特性 6・1传动系统的主要功能、要求和类型 6・2机械传动 6・3高压开关分合闸速度及其计算 6・4液压传动 6・5压缩空气传动 6・6缓冲与缓冲装置 第3章 断路器 1概述 1・1分类 1・2断路器的发展趋向 2六氟化硫（SF6）断路器 2・1特点及分类 2・2典型结构 2・3设计要求 2・4使用与维护 3真空断路器 3・1特点与分类 3・2真空断路器的结构 3・3真空灭弧室 34真空断路器设计要点 3・5使用与维护 3・6使用寿命 3・7维护与检查 3・8操作过电压及其抑制 4油断路器 4・1分类及其特点 4・2灭弧装置及灭弧特性的主要影响 因素 4・3设计要点 4・4安装、运行与检修 5压缩空气断路器 5・1简述 5・2结构示例 5・3使用与维修 第4章 隔离开关、接地开关与 敞开式组合电器 1隔离开关与接地开关 1・1简述 1・2结构简介 1・3设计要点 1・4安装、运行与维护 2敞开式组合电器 2・1简述 2・2结构示例 2・3设计要点 第5章 负荷开关、接触器熔 断器及其功能组合 1负荷开关 1・1分类与特点 1・2结构设计及使用要点 2接触器 2・1用途、分类与特点 2・2结构 设计及使用要点 3熔断器 3・1分类与特点 3・2限流式熔断器 3・3喷射式熔断器 3・4新型熔断器 3・5使用与维护 4功能组合及结构示例 第6章 重合器与分段器 1概述 2交流高压自动重合器 2・1功能 2・2分类及主要特点 2・3设计要点 3交流高压自动分段器 3・1用途与功能 3・2分类 3・3设计要点 4重合器与分段器的应用 4・1熔断器－重合器配合 4・2重合器－熔断器配合 4・3重合器－分段器配合 4・4重合器－重合器配合 4・5断路器－重合器配合 第7章 操动机构 1概述 2慢速操动机构 2・1手力操动机构 2・2电动机－机械操动机构 2・3电动机－液压操动机构 3断路器、负荷开关的本体与操动机 构之间机械特性的配合 3・1断路器、负荷开关的机械负载特性 3・2操动机构的输出特性 4电磁操动机构 5弹簧操动机构 5・1具有合 分闸脱扣装置的弹簧操动 机构 5・2只能进行单分及单合操作的弹簧操动 机构 6液压操动机构 6・1高压气－液动力液压操动机构 6・2强力弹簧－液动力液压操动机构 6・3常充压式液压操动机构的慢分问题 7气动操动机构 8分合闸脱扣装置或起动装置 8・1脱扣元件 8・2脱扣器 9操动机构的可靠性及设计制造运行 维护中需注意的问题 第8章 防爆配电装置 1概述 1・1爆炸危险环境与防爆措施 1・2分类与特点 2产品特点与结构示例 2・1组成 2・2特点 2・3结构示例 3设计要点 3・1隔爆结构 3・2隔爆腔法兰的计算 3・3电气间隙与爬电距离 3・4联锁与警告标志 4使用与维护 第9章 金属封闭开关设备 1概述 2典型结构 2・1固定式金属封闭开关设备 2・2移开式金属封闭开关设备 3设计要点 3・1总体结构 3・2一次导电回路 3・3绝缘 3・4柜体结构 3・5机械传动 锁定及联锁 4使用与维护 第10章 气体绝缘金属封闭 开关设备 1概述 1・1发展简况 1・2结构特点 1・3分类 2主结线及总体配置 2・1主结线 2・2总体配置 3构成元件 3・1高压开关元件 3・2计量与保护元件 3・3关联元件 4气体系统 4・1额定气压确定 4・2气体隔室划分 4・3气体监视 4・4气体密封 5绝缘配合与绝缘结构 5・1过电压及其保护方案 5・2GIS绝缘结构特点 5・3气体绝缘间隙设计要点 5・4固体绝缘件设计要点 6外壳 6・1作用、要求与种类 6・2圆筒外壳结构强度设计要点 6・3柜形外壳强度与结构设计要点 7接地系统 7・1基本要求 7・2外壳接地方式 7・3接地装置设计要点 8安装与维护 8・1安装调试 8・2维护与维修 8・3在线监测与故障点定位 第11章 预装式变（配）电站 1概述 1・1发展方向 1・2分类 1・3设计一般要求 2户内型预装式电站 2・1结构示例 2・2设计要点 3户外型预装式电站 3・1结构示例 3・2设计要点 4特殊环境条件下的预装式电站 4・1结构示例 4・2设计要点 5使用与维护 第12章 试验 1概述 2机械性能试验 2・1机械操作试验 2・2机械特性试验 2・3机械耐久试验 2・4密封试验 2・5防雨试验 2・6严重冰冻条件下的操作试验 2・7高低温试验 2・8抗地震试验 3载流性能试验 3・1温升试验 3・2回路电阻的测量 3・3短时和峰值耐受电流试验 4开断与关合能力试验 4・1开断与关合能力试验的目的 4・2失步开断与关合试验 4・3电容电流的开断与关合试验 4・4小电感电流的开合试验 4・5近区故障开断试验 4・6负荷电流的开合试验 4・7母线转换电流开合试验 4・8内部故障试验 5绝缘性能试验 6环境适应性试验 6・1湿热带气候条件试验 6・2高原气候条件试验 6・3严酷气候条件试验 参考文献 第4篇 低压电器 常用符号表 第1章 概 论 1低压电器的用途与分类 2低压电器的基本特点 3低压电器的发展动向 第2章 低压电器通论 1电流的热效应与电动力效应 1・1 概述 1・2电器的允许温度和温升 1・3电器的热源和散热方式 1・4发热过程和发热计算 1・5电动力的计算 1・6短路故障电流下的热效应与电动力 效应 2电接触与电弧 2・1概述 2・2接触电阻 2・3触头的基本参数 2・4栓接接触 2・5触头材料 2・6低压电器的电弧和灭弧装置 3电磁机构 3・1电磁机构的磁路 3・2磁路计算 3・3电磁机构的静态特性 3・4电磁机构的动态特性 3・5电磁机构设计 3・6电磁机构和电器的计算机辅助设计 4低压电器可靠性 4・1概述 4・2低压电器可靠性指标及其试验评定 4・3小容量交流接触器的失效机理和可靠性 增长 第3章 配电电器 1断路器 1・1概述 1・2万能式断路器 1・3塑料外壳式断路器 1・4限流断路器 1・5直流快速断路器 1・6家用断路器 1・7低压真空断路器 1・8设计要点 1・9选用 1・10维修 2剩余电流（漏电）动作保护器 2・1概述 2・2剩余电流动作断路器 2・3剩余电流动作保护开关 2・4剩余电流动作继电器 2・5设计要点 2・6剩余电流动作保护器的选用 2・7剩余电流动作保护器的维修 3熔断器 3・1概述 3・2一般工业用熔断器 3・3保护半导体器件熔断器 4・4微波保护装置与光纤保护装置 5电气化铁路用馈线保护 6微机线路保护 6・1微机线路保护的特点 6・2WXH－11型微机线路保护装置 第4章 主设备保护装置 1发电机、变压器的内部短路保护 1・1发电机纵差保护 1・2发电机匝间短路保护 1・3变压器纵差保护 2发电机、变压器的后备保护 3发电机接地保护 3・1发电机定子单相接地保护 3・2励磁回路一点接地保护 4发电机负序电流保护 5发电机欠励磁保护 5・1按异步阻抗圆判据构成的保护 5・2按静稳边界判据构成的保护 6异常运行保护 6・1过励磁保护 6・2逆功率保护 6・3失步保护 7发电机变压器组保护的配置 8发电机变压器组的微机保护 9母线保护 第5章 安全及监控自动化装置 1安全稳定控制装置 1・1失步解列装置 1・2频率异常控制装置 1・3自动重合闸 1・4切机与安全自动装置 2故障动态过程记录装置 2・1硬件原理 2・2装置的起动 2・3记录过程 2・4记录输出形式 3监控系统 3・1硬件的构成 3・2软件 4电力系统远动装置 4・1按信息传送方式分类 4・2微机远动装置 5自动准同步装置 5・1恒定导前时间的自动准同步装置 5・2同步预测的微机自动准同步装置 参考文献 索 引

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