本書涵蓋高電壓與絕緣技術的基本理論和試驗技術，以及相關交叉學科的新知識，包含5部分內容：①氣、液、固三類電介質的放電理論（第1～5章）；②耐壓絕緣試驗（第6、7章）；③輸電線路和繞組中的波過程（第8章）；④雷電和過電壓及其防護（第9～11章）；⑤絕緣配合與電磁環境（第12章）。其中第1部分在介紹電介質放電理論的基礎上，加入了一定的工程應用實例和發展前沿技術；第2部分主要介紹高電壓試驗基礎及規程，另外將在線監測的相關技術基礎引入本書，旨在增強本書的實用性和適用性；第3部分詳細介紹了輸電線路和繞組中的波過程理論；第4部分在傳統的防雷和防護技術基礎上，增加了新型防雷技術及設備的內容，并擴展了其應用領域和范圍；第5部分結合國家對能源發展的要求和電力系統的發展現狀，對絕緣配合與電磁環境進行了闡述。 本書既可作為電氣工程等相關專業的教材，也可作為專業技術人員從工程實際向融合創新提升的基礎知識參考書。
張嘉偉，博士，教授。2000年9月至2004年7月，東北電力大學，學士；2005年9月至2008年3月，東北電力大學碩士；2008年8月至2012年3月，法國里昂國立應用科學院 博士；2004年7月至2019年6月，東北電力大學，講師，副教授；2013年2月至2014年2月，意大利博洛尼亞大學，博士后研究員；2015年10月至2015年11月，日本福岡大學，訪問學者；2019年1月至2019年2月，德國海德堡大學，訪問教授；2019年7月至今 西安理工大學，教授。
目錄
緒論 1
第1章 氣體放電的基本物理過程 5
1.1 帶電粒子的產生和消失 6
1.1.1 氣體放電的主要形式 6
1.1.2 帶電粒子的產生 7
1.1.3 帶電粒子的消失 11
1.2 電子崩的形成和發展過程 12
1.2.1 非自持放電和自持放電 12
1.2.2 電子崩的形成和發展 13
1.2.3 自持放電的條件 14
1.2.4 氣體擊穿與帕邢定律 17
1.3 流注的發展過程 18
1.3.1 空間電荷對原有電場的影響 19
1.3.2 流注的形成 20
1.3.3 電負性氣體的情況 22
1.4 不均勻電場中的放電過程 22
1.4.1 稍不均勻電場和極不均勻電場的放電特性 23
1.4.2 極不均勻電場中的電暈放電 24
1.4.3 電暈放電的起始場強 25
1.4.4 極不均勻電場中的極性效應 29
1.5 長氣隙擊穿過程 31
1.5.1 放電時間 31
1.5.2 沖擊電壓波形的標準化 32
1.5.3 沖擊電壓下的氣隙擊穿特性 34
1.6 放電等離子體 36
1.6.1 等離子體基本參數 36
1.6.2 等離子體鞘層 37
1.6.3 等離子體的應用 39
第2章 氣體間隙的擊穿特性 40
2.1 均勻和稍不均勻電場氣隙的擊穿特性 41
2.2 極不均勻電場氣隙的擊穿特性 45
2.2.1 直流電壓 46
2.2.2 工頻交流電壓 47
2.2.3 雷電沖擊電壓 48
2.2.4 操作沖擊電壓 49
2.3 大氣條件對氣隙擊穿特性的影響及其校正 52
2.3.1 對空氣密度的校正 53
2.3.2 對濕度的校正 53
2.3.3 對海拔高度的校正 54
2.4 提高氣體介質電氣強度的方法 54
2.4.1 改進電極形狀以改善電場分布 55
2.4.2 利用空間電荷改善電場分布 56
2.4.3 采用屏障 57
2.4.4 采用高氣壓 59
2.4.5 采用高電氣強度氣體 60
2.4.6 采用高真空 61
2.5 絕緣氣體和氣體絕緣電氣設備 61
2.5.1 SF6氣體的絕緣性能 62
2.5.2 SF6氣體理化特性方面的若干問題 64
2.5.3 SF6混合氣體 65
2.5.4 氣體絕緣電氣設備 67
第3章 液體電介質的電氣性能 69
3.1 液體電介質的極化和損耗 70
3.1.1 液體電介質的介電常數 70
3.1.2 液體電介質的損耗 71
3.2 液體電介質的電導 72
3.2.1 液體電介質的離子電導 72
3.2.2 液體電介質的電泳電導與華爾頓定律 74
3.2.3 液體電介質在強電場下的電導 75
3.3 液體電介質的擊穿 76
3.3.1 高度純凈去氣液體電介質的電擊穿理論 76
3.3.2 含氣純凈液體電介質的氣泡擊穿理論 77
3.3.3 工程用液體電介質的雜質擊穿 78
3.3.4 減小雜質影響的措施 81
3.4 變壓器油及其特性 82
3.4.1 變壓器油的主要作用 83
3.4.2 變壓器油的性能要求 83
3.4.3 礦物油和植物油的對比 84
第4章 固體電介質的電氣性能 86
4.1 固體電介質的極化和損耗 87
4.1.1 固體電介質的介電常數 87
4.1.2 固體電介質的損耗 89
4.2 固體電介質的電導 91
4.2.1 固體電介質的離子電導 91
4.2.2 固體電介質的電子電導 92
4.2.3 固體電介質的表面電導 92
4.3 固體電介質的擊穿 95
4.3.1 電擊穿的基本理論 96
4.3.2 熱擊穿的基本理論 97
4.3.3 電化學擊穿的基本理論 98
4.4 固體電介質的老化 100
4.4.1 固體電介質的環境老化 100
4.4.2 固體電介質的電老化 101
4.4.3 固體電介質的熱老化 101
4.5 常見固體電介質 103
4.5.1 電工陶瓷 103
4.5.2 硅橡膠 104
4.5.3 交聯聚乙烯 105
4.5.4 環氧樹脂 105
4.5.5 纖維材料 107
第5章 沿面放電和組合絕緣 108
5.1 不同電場均勻度下的沿面放電 109
5.1.1 界面電場分布的典型情況 109
5.1.2 均勻電場中的沿面放電 110
5.1.3 具有強垂直分量時的沿面放電 112
5.1.4 具有弱垂直分量時的沿面放電 114
5.2 不同電場均勻度下的沿面放電 117
5.2.1 受潮表面的沿面放電 117
5.2.2 臟污表面的沿面放電 119
5.3 絕緣子結構及其關鍵技術 124
5.3.1 瓷質絕緣子 124
5.3.2 玻璃絕緣子 125
5.3.3 復合絕緣子 126
5.4 組合絕緣 126
5.4.1 各組分間的相互滲透 127
5.4.2 油紙絕緣結構 129
5.4.3 組合絕緣的優化方式 130
第6章 絕緣預防性試驗 133
6.1 絕緣電阻、吸收比和泄漏電流的測量 134
6.1.1 絕緣電阻和吸收比的測量 134
6.1.2 泄漏電流的測量 137
6.2 介質損耗角正切值測量 139
6.2.1 謝林電橋測量原理 139
6.2.2 可發現的缺陷及其局限性 142
6.2.3 謝林電橋測量的影響因素 142
6.3 局部放電的測量 144
6.3.1 局部放電測量基礎 144
6.3.2 局部放電電氣測量方法 146
6.4 絕緣油性能測量 147
第7章 電氣設備絕緣的高電壓試驗 151
7.1 工頻高電壓試驗 152
7.1.1 工頻高電壓的產生 152
7.1.2 工頻高電壓的測量 154
7.1.3 絕緣的工頻耐壓試驗 160
7.2 直流高電壓試驗 161
7.2.1 直流高電壓的產生 162
7.2.2 直流高電壓的測量 165
7.2.3 絕緣的直流耐壓試驗 170
7.3 沖擊電壓試驗 173
7.3.1 沖擊電壓的產生 173
7.3.2 沖擊電壓的測量 177
7.3.3 絕緣的沖擊耐壓試驗 186
7.4 高電壓的光電與數字化測量技術 188
7.4.1 光電測量技術 188
7.4.2 數字化測量技術 189
7.5 電氣設備的在線檢測和故障診斷 191
7.5.1 傳統的在線檢測和故障診斷技術 191
7.5.2 典型電氣設備的在線檢測和故障診斷 194
7.5.3 新技術在電氣設備在線檢測和故障診斷中的應用 199
第8章 輸電線路和繞組中的波過程 205
8.1 波沿均勻無損耗單導線的傳播 206
8.1.1 線路方程及解 206
8.1.2 波速和波阻抗 208
8.1.3 均勻無損耗單導線波過程的基本概念 212
8.2 行波的折射和反射 213
8.2.1 折射系數和反射系數 213
8.2.2 幾種特殊端接情況下的波過程 215
8.2.3 集中參數等值電路（彼得遜法則） 216
8.3 行波的多次折射、反射 221
8.4 波在多導線系統中的傳播 223
8.5 波在有損耗線路上的傳播 227
8.5.1 線路電阻和絕緣電導的影響 228
8.5.2 沖擊電暈的影響 228
8.6 變壓器繞組中的波過程 230
8.6.1 單相繞組中的波過程 230
8.6.2 變壓器對過電壓的內部保護 234
8.6.3 三相繞組中的波過程 235
8.6.4 波在變壓器繞組間的傳遞 236
8.7 旋轉電機繞組中的波過程 237
8.8 傳輸線理論及其應用 238
8.8.1 傳輸線的基本類型和參數 239
8.8.2 傳輸線組合 243
8.8.3 傳輸線的實例與發展 243
第9章 雷電及防雷裝置 247
9.1 雷電放電過程 248
9.1.1 雷電參數 249
9.1.2 雷電過電壓的形成 254
9.1.3 雷電過電壓的危害 255
9.2 避雷針、避雷線、避雷器 256
9.2.1 避雷針的保護范圍 256
9.2.2 避雷線的保護范圍 258
9.2.3 避雷器 259
9.3 接地裝置 265
9.3.1 接地和接地裝置 265
9.3.2 接地電阻的測量 266
9.3.3 降低接地電阻的措施 269
9.4 接地裝置防腐 271
9.4.1 接地裝置腐蝕的危害 271
9.4.2 接地裝置腐蝕的產生 272
9.4.3 腐蝕診斷 273
9.4.4 接地裝置的防腐措施 274
第10章 雷電過電壓及其防護 277
10.1 輸電線路的防雷保護 278
10.1.1 輸電線路防雷的原則和措施 278
10.1.2 線路感應過電壓 280
10.1.3 線路直擊雷電過電壓 282
10.1.4 輸電線路雷擊跳閘率 287
10.1.5 架空絕緣線路防雷技術措施 289
10.2 發電廠和變電所的防雷保護 290
10.2.1 發電廠和變電所的直擊雷保護 291
10.2.2 發電廠和變電所的行波保護 293
10.2.3 主要設備的防雷保護 299
10.2.4 智能變電站的防雷保護 301
10.2.5 氣體絕緣變電所的防雷保護 303
10.2.6 旋轉電機的防雷保護 305
10.3 特殊建筑及設施的防雷保護 308
10.3.1 古建筑的防雷保護 308
10.3.2 飛機的防雷保護 311
第11章 內部過電壓 314
11.1 暫時過電壓 315
11.1.1 工頻電壓升高 315
11.1.2 諧振過電壓 322
11.2 操作過電壓 325
11.2.1 中性點不接地系統電弧接地引起的過電壓 326
11.2.2 空載線路合閘引起的過電壓 329
11.2.3 切除空載線路引起的過電壓 332
11.2.4 切除空載變壓器產生的過電壓 335
11.3 快速瞬態過電壓 336
11.3.1 VFTO產生的機理及特性 337
11.3.2 VFTO的危害及防護 339
11.3.3 VFTO的測量與抑制 341
第12章 絕緣配合與電磁環境 360
12.1 絕緣配合 361
12.1.1 絕緣配合的概述 361
12.1.2 中性點接地方式對絕緣水平的影響 365
12.1.3 絕緣配合慣用法 365
12.2 電磁環境 369
12.2.1 交流輸電線路的電磁環境 369
12.2.2 變電站的電磁環境 373
12.2.3 直流輸電線路的電磁環境 376
12.2.4 換流站的電磁環境 379
12.2.5 電力系統電磁環境的一般性防護方法 380
參考文獻 382
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