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本书在全面介绍电力系统用高压电器和低压电器国内外发展状况的基础上，对高压电器和低压电器的用途、结构特点、技术参数、试验方法及设计原则进行了系统介绍，对目前新研制的高压电器和低压电器的产品及其设计技术的发展水平和动向进行了讲述。本书包括“电力系统对高低压电器的基本要求、低压电器和高压电器”三篇，书中的大量示例由国内外的行业企业提供。 本书具有系统性、全面性、实用性和先进性的特点。本书既可作为高等院校电气类专业的教材，也可供从事高压电器、低压电器制造业的管理人员和设计人员以及电力系统的运行与维护人员参考。^[1]

前言

第1篇电力系统及其对高低压电器的基本要求

第1章电力系统及其短路故障的

计算1

1.1概述1

1.1.1动力系统、电力系统和电力网间

的关系1

1.1.2电力系统中的电能质量标准参数2

1.1.3电力系统的接线3

1.2电力系统的关合与开断4

1.2.1电力系统关合与开断的类型5

1.2.2电力系统关合与开断时电弧的

燃烧与熄灭6

1.3电力系统短路故障6

1.3.1电力系统短路电流的定义6

1.3.2电力系统短路故障的形式7

1.3.3电力系统短路故障的关合7

1.3.4电力系统短路故障的开断8

1.3.5电力系统开断短路故障时的瞬态

恢复电压9

1.4短路故障关合与开断的计算12

1.4.1单相短路故障的关合12

1.4.2单相短路故障的开断14

1.4.3三相短路故障的开断18

1.5电容负荷的关合与开断22

1.5.1空载长线关合与开断时的过

电压23

1.5.2无功补偿用电容器组关合与

开断时的过电压25

1.6开断小电感电流电路时的过电压27

1.6.1小电感电流的出现27

1.6.2开断空载变压器时的过电压28

1.7开断近区故障时的过电压与限制

措施28

1.7.1开断近区故障时的过电压28

1.7.2开断近区故障时限制过电压的

措施31

1.8失步故障的开断31

1.8.1失步故障与联络用高压断路器31

1.8.2单相反相开断时的失步故障

电流32

1.8.3单相反相开断时高压断路器断口上

的瞬态恢复电压32

1.8.4三相反相开断时首开相的工频

恢复电压32

思考题与习题33

第2章电力系统中的高低压电器及其

设计技术综述34

2.1概述34

2.1.1高低压电器的定义34

2.1.2行业与产品的发展历程35

2.1.3高低压电器的技术发展37

2.2电力系统对高低压电器的基本要求37

2.2.1电力系统对低压电器的基本

要求38

2.2.2电力系统对高压电器的基本

要求38

2.3高低压电器与用电设备间的特性

配合41

2.3.1保护电器与被保护对象的特性

配合41

2.3.2高低压电器之间的保护特性

配合41

2.3.3高低压电器的保护特性42

2.4关于高低压开关设备的解释性说明43

2.5低压电器研发新技术及应用44

思考题与习题44第2篇低 压 电 器

第3章低压电器概述45

3.1低压电器类型45

3.2低压电器市场45

3.3低压电器行业46

3.3.1行业状况46

3.3.2产品现状46

3.3.3发展趋势47

3.4低压电器技术的发展47

3.4.1标准47

3.4.2已应用的技术47

3.4.3待研究的技术51

思考题与习题52

第4章低压配电电器53

4.1低压配电电器的定义、分类和性能53

4.1.1定义53

4.1.2分类53

4.1.3性能要求53

4.2低压开关类电器55

4.2.1类型55

4.2.2用途55

4.2.3典型产品55

4.3低压熔断器类电器59

4.3.1原理59

4.3.2类型60

4.3.3结构61

4.3.4主要技术参数61

4.3.5产品选择62

4.3.6典型产品63

4.4低压断路器类电器64

4.4.1概述64

4.4.2分类64

4.4.3基本特性与技术参数66

4.4.4工作原理68

4.4.5低压断路器设计技术89

4.4.6典型产品的设计技术95

4.5终端电器100

4.5.1概况100

4.5.2特征101

4.5.3分类101

思考题与习题105

第5章低压控制电器107

5.1定义与分类107

5.2接触器109

5.2.1定义109

5.2.2分类109

5.2.3结构111

5.2.4工作原理113

5.2.5技术现状115

5.3继电器117

5.3.1概况117

5.3.2中间继电器118

5.3.3时间继电器119

5.3.4热继电器121

5.3.5电流继电器和电压继电器123

5.3.6速度继电器124

5.4起动器125

5.5主令电器125

5.6变阻器和电阻器128

5.7电磁铁128

5.7.1概况128

5.7.2电磁铁的设计与优化129

5.8低压电器用银基触头材料135

思考题与习题136

第6章低压电器试验技术138

6.1概述138

6.2一般检查139

6.3动作范围试验144

6.3.1概述144

6.3.2动作特性试验144

6.3.3保护特性试验146

6.4温升试验149

6.4.1概述149

6.4.2试验条件149

6.4.3试验依据151

6.4.4试验方法152

6.4.5试验类型153

6.4.6试验电路154

6.4.7试验结果的判定154

6.5绝缘介电性能试验154

6.5.1概述154

6.5.2绝缘电阻的测量155

6.5.3冲击耐受电压试验156

6.5.4工频耐受电压试验159

6.6额定接通与分断能力试验160

6.6.1概述160

6.6.2接触器的额定接通与分断能力

试验160

6.6.3低压断路器的额定接通与分断

能力试验161

6.7短路接通与分断能力试验162

6.8短时耐受电流能力试验163

6.9寿命试验164

6.9.1机械寿命试验164

6.9.2电寿命试验164

思考题与习题168第3篇高 压 电 器

第7章高压电器概述169

7.1高压电器的定义169

7.2高压电器的作用和特点170

7.3电力系统对高压电器的要求及高压

电器的工作条件170

7.3.1电力系统的两类工作状态170

7.3.2电力系统对高压电器的要求170

7.3.3高压电器的工作条件171

7.4高压电器的工作环境171

7.5高压电器的分类172

7.6高压电器的基本技术参数177

7.6.1电压178

7.6.2电流179

7.6.3开断时间180

7.6.4额定绝缘水平181

7.7高压电器设备的发展182

思考题与习题183

第8章电力系统短路故障的关合与

开断184

8.1综述184

8.2短路故障的关合184

8.3单相短路故障的开断186

8.4三相短路故障的开断188

8.4.1三相不接地短路故障的开断188

8.4.2三相接地短路故障的开断189

8.5电力系统的瞬态恢复电压特性190

8.5.1双频电路190

8.5.2电力系统的瞬态恢复电压191

8.6近区故障的开断193

8.7失步故障的开断195

8.7.1单相反相故障的开断195

8.7.2三相反相故障开断时首开相的

工频恢复电压196

8.8电容负荷的关合与开断196

8.9大电感负荷的开断200

思考题与习题201

第9章高压断路器及其操动机构202

9.1高压断路器的定义和组成203

9.1.1高压断路器的定义203

9.1.2高压断路器的组成203

9.2电力系统对高压断路器的基本要求203

9.3高压断路器的种类、结构与主要技术

参数206

9.3.1高压断路器的分类206

9.3.2高压断路器的主要技术参数209

9.3.3高压断路器参数的选择211

9.4高压电器产品型号的编制211

9.4.1产品型号的内容211

9.4.2产品型号的命名原则212

9.4.3产品型号的组成212

9.5高压断路器的操动机构214

9.5.1定义和工作原理214

9.5.2基本要求214

9.5.3分类方式215

9.5.4分闸方式216

9.5.5技术要求217

9.6高压断路器中的其他装置217

9.7高压断路器的发展方向217

思考题与习题218

第10章六氟化硫高压断路器和全封闭

组合电器220

10.1概况220

10.1.1六氟化硫气体220

10.1.2SF6高压断路器221

10.1.3六氟化硫全封闭组合电器223

10.2SF6高压断路器的种类及其工作

原理223

10.2.1按结构形式不同的分类223

10.2.2按断口数量不同的分类226

10.2.3按使用场所不同的分类226

10.2.4按灭弧室壳体绝缘方式不同的

分类226

10.2.5按灭弧原理不同的分类227

10.3SF6高压断路器的操动机构234

10.3.1功能要求235

10.3.2原理和应用235

10.3.3优缺点比较238

10.3.4发展趋势239

10.4六氟化硫全封闭组合电器(GIS)241

10.4.1概况241

10.4.2GIS的组成元件243

10.4.3GIS的三相共筒化、复合化和

小型化247

10.4.4GIS的二次系统现代化和

智能化247

思考题与习题248

第11章高压真空开关电器249

11.1真空电弧的特性249

11.1.1真空间隙的击穿249

11.1.2真空电弧的两种形态与熄灭

原理250

11.1.3真空电弧的伏安（ui）特性

曲线251

11.1.4截断电流和过电压的限制252

11.2真空灭弧室254

11.2.1概况254

11.2.2结构255

11.3高压真空断路器264

11.3.1概 述264

11.3.2现状265

11.3.3应用266

11.3.4构成267

11.3.5特点267

11.3.6型号268

11.3.7设计268

11.3.8高压真空断路器的技术进步270

11.3.9高压真空断路器标准271

11.3.10影响高压真空断路器技术参数

的因素271

11.3.11高压真空断路器的分类274

11.3.12高压真空断路器的常见产品及

问题287

11.3.13高压真空断路器的操动机构289

11.3.14操作过电压298

11.4高压真空接触器299

思考题与习题301

第12章其他高压电器302

12.1高压隔离开关302

12.1.1定义、用途与分类302

12.1.2结构型式303

12.1.3产品技术304

12.2中压级自动转换开关306

12.3高压接地开关307

12.4高压负荷开关308

12.4.1定义308

12.4.2技术参数308

12.4.3种类及其性能309

12.4.4应用315

12.5高压熔断器315

12.5.1定义315

12.5.2特性315

12.5.3结构316

12.6高压避雷器318

12.6.1用途318

12.6.2间隙放电特性318

12.6.3管式避雷器319

12.6.4阀型避雷器320

12.6.5磁吹阀式避雷器320

12.6.6金属氧化物避雷器（压敏

电阻）320

12.7重合器与分段器322

思考题与习题322

第13章高压开关设备试验323

13.1概况323

13.2高压开关设备试验的类型323

13.3高压开关设备试验的方法326

13.4绝缘试验328

13.4.1工频耐压试验328

13.4.2冲击电压试验329

13.4.3局部放电试验330

13.4.4人工污秽试验330

13.4.5泄漏电流试验330

13.4.6无线电干扰试验(RIV)330

13.5大容量试验331

13.5.1概述331

13.5.2开断和关合能力试验331

13.5.3出线端进行短路开断和关合

试验332

13.5.4近区故障的开断和关合试验339

13.5.5电容电流的开断和关合能力

试验339

13.6短时和峰值耐受电流试验340

13.7温升和机械性能试验341

13.7.1温升试验341

13.7.2回路电阻试验344

13.7.3机械性能试验344

13.8电磁兼容（EMC）试验345

思考题与习题345

附录346

参考文献349