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《GIS(氣體絕緣金屬封閉開關設備)原理與應用》主要特點:
● 由GIS問世以來一直緻力於此技術發展的專傢撰寫;
● 既涉及GIS實踐,又涉及GIS理論;
● 內容基礎詳實先進,易於GIS現有及未來用戶理解;
● 章節按照教程編寫,為進一步閱讀和學習提供有用的參考;
● 為電力、機械和土木工程師以及三、四年級電力工科學生提供有價值的指導。
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《GIS(氣體絕緣金屬封閉開關設備)原理與應用》主要介紹瞭氣體絕緣金屬封閉開關設備(GIS)的原理、功能、設計、製造、試驗、安裝、維護等方麵的內容,特彆是在GIS工程應用、過程管理、安裝和係統後期的維護方麵做瞭深入闡述,對GIS的技術發展具有積極的推動作用。與同類書相比,本書內容豐富全麵、通俗易懂,具有很強的指導性和實用性。
Hermann Koch於1986年在電氣工程獲得他在達姆施塔特理工大學和新澤西理工學院的學位。他在高壓領域的研究工作於1990年完成,他的博士論文是關於非破壞性測試的局部放電測量。 1991年,他在西門子在德國埃爾蘭根的電力傳輸部門總部開始瞭他的職業生涯。他從事氣體絕緣技術的HV斷路器,氣體絕緣變電所和輸電綫路的研究。負責銷售、開發氣體混閤技術(如GIL、GIS和GIL的業務開發)以及協調西門子能源傳輸部門標準化活動的技術支持。目前,他是西門子能源傳輸標準化和氣體絕緣高壓係統原理專傢。他是IEEE Fellow和IEEE PES代錶委員會GIS書籍工作組主席。在IEC他是SC 17C高壓開關設備的秘書。在CIGRE,他是SC B3變電站戰略谘詢組的成員。他發錶瞭150篇技術論文,在氣體絕緣技術領域擁有31項專利。
編寫人員名單 
譯者序 
原書序 
原書緻謝第1章緒論1 
1.1概述1 
1.1.1組織機構1 
1.1.2專傢2 
1.1.3指南內容3 
1.1.4指南及討論小組3 
1.2術語和定義4 
1.2.1GIS4 
1.2.2金屬封閉開關設備和控製設備5 
1.2.3氣體絕緣金屬封閉開關設備5 
1.2.4氣體絕緣開關設備的外殼5 
1.2.5GIS氣室5 
1.2.6外殼的設計壓力6 
1.2.7氣體監測係統6 
1.2.8絕對漏氣率6 
1.2.9相對漏氣率6 
1.2.10通氣隔闆6 
1.2.11氣體區6 
1.2.12匯控櫃6 
1.2.13支持絕緣子6 
1.2.14隔闆6 
1.2.15傳動裝置7 
1.2.16外殼的設計壓力7 
1.2.17隔闆的設計壓力7 
1.2.18壓力釋放裝置的動作壓力7 
1.2.19外殼和隔闆的例行試驗壓力7 
1.2.20外殼和隔闆的型式試驗壓力7 
1.2.21額定充入壓力pre7 
1.2.22套管7 
1.2.23主迴路7 
1.2.24輔助迴路8 
1.2.25外殼的設計溫度8 
1.2.26使用周期8 
1.2.27運輸單元8 
1.2.28混閤技術開關設備8 
1.3標準和參考8 
1.3.1標準8 
1.3.2目前與GIS有關的大部分標準9 
1.4額定值12 
1.4.1簡介12 
1.4.2額定電壓13 
1.4.3額定絕緣水平14 
1.4.4額定工頻14 
1.4.5額定持續電流14 
1.4.6額定短時耐受電流15 
1.4.7額定峰值耐受電流15 
1.4.8輔助迴路和控製迴路的額定電壓16 
第2章基本信息17 
2.1曆史17 
2.1.1簡介17 
2.1.2發展階段17 
2.2GIS物理特性31 
2.2.1電場31 
2.2.2氣體擊穿32 
2.2.3激發與電離32 
2.2.4自由電子33 
2.2.5平均自由程33 
2.2.6電子/氣體分子碰撞33 
2.2.7擊穿33 
2.2.8SF634 
2.2.9GIS內部電場控製35 
2.2.10GIS斷路器36 
2.3可靠性和有效性36 
2.3.1簡介36 
2.3.2曆史迴顧37 
2.3.3CIGRE調查38 
2.3.4GIS與AIS的可靠性43 
2.4設計45 
2.4.1簡介45 
2.4.2SF6氣體45 
2.4.3外殼46 
2.4.4原理47 
2.4.5操作47 
2.5安全47 
2.5.1簡介47 
2.5.2設計和安裝要求48 
2.5.3建築要求51 
2.5.4接地要求52 
2.5.5外殼燒穿52 
2.5.6在高壓絕緣子後工作的要求53 
2.5.7建築物內釋放SF6氣體53 
2.6接地和連接53 
2.6.1簡介53 
2.6.2GIS與AIS的接地54 
2.6.3GIS外殼電流54 
2.6.4GIS接地的一般規則55 
2.6.5極快速瞬態56 
2.6.6GIS接地連接細節56 
2.7選擇GIS的因素58 
2.7.1簡介58 
2.7.2影響因素58 
2.7.3電力係統61 
2.7.4環境61 
2.7.5經濟學61 
2.7.6小結61 
2.8SF662 
2.8.1什麼是SF662 
2.8.2背景信息64 
2.8.3SF6製造商和用戶72 
2.8.4SF6氣體處理74 
2.8.5氣體處理設備85 
2.8.6壽命周期評估案例研究:維爾茨堡89 
2.8.7京都議定書92 
2.8.8SF6的使用要求93 
參考文獻94 
第3章技術96 
3.1簡介96 
3.1.1材料96 
3.1.2鋼97 
3.1.3鋁97 
3.2模塊化組件、設計和研發過程98 
3.2.1模塊化設計98 
3.2.2設計特點107 
3.2.3設計過程108 
3.3生産110 
3.3.1簡介110 
3.3.2GIS工廠111 
3.3.3絕緣部件112 
3.3.4操作杆和管113 
3.3.5筒體的加工114 
3.3.6清洗和脫脂114 
3.3.7壓力和氣密性試驗115 
3.3.8外殼噴漆116 
3.3.9功能單元預裝116 
3.3.10總裝117 
3.3.11質量保證118 
3.3.12區域製造業118 
3.4規範發展118 
3.4.1簡介118 
3.4.2規範文件119 
3.5互感器設備144 
3.5.1電流互感器144 
3.5.2電壓互感器144 
3.5.3CT和VT的瞬態過電壓146 
3.6交界麵146 
3.6.1電力變壓器與GIS直接連接146 
3.6.2用於額定電壓52kV以上的GIS的電纜連接151 
3.6.3套管153 
3.7氣體絕緣避雷器155 
3.8氣體絕緣母綫156 
3.8.1簡介156 
3.8.2三相絕緣母綫管道156 
3.8.3單相絕緣母綫管道157 
3.8.4母綫管道連接架空綫路158 
3.8.5連接斷路器的母綫管道158 
3.8.6連接變壓器的母綫管道159 
3.8.7連接到電纜的母綫管道159 
3.8.8架空綫下穿過的母綫管道160 
3.8.9地上母綫管道160 
3.8.10布置在溝道中的母綫管道162 
3.8.11布置在隧道中的母綫管道163 
3.8.12直接掩埋母綫管道165 
3.8.13現場裝運166 
3.8.14現場組裝166 
參考文獻167 
第4章控製與監測168 
4.1簡介168 
4.2GIS監測168 
4.2.1氣體監測169 
4.2.2局部放電170 
4.2.3局部放電監測策略174 
4.2.4斷路器監測175 
4.2.5其他監測176 
4.3匯控櫃176 
4.3.1簡介176 
4.3.2間隔控製器178 
4.3.3控製方案179 
4.4數字通信180 
4.4.1簡介180 
4.4.2基本的數字通信標準181 
4.4.3開關設備通信標準184 
4.4.4引用標準189 
4.4.5類彆190 
參考文獻191 
第5章試驗194 
5.1簡介194 
5.2型式試驗194 
5.2.1絕緣試驗195 
5.2.2主迴路電阻測量195 
5.2.3溫升試驗196 
5.2.4短時耐受電流和峰值耐受電流試驗196 
5.2.5密封性試驗196 
5.2.6低溫和高溫試驗197 
5.2.7外殼強度試驗198 
5.2.8斷路器設計試驗199 
5.2.9操作和機械壽命試驗199 
5.3例行試驗199 
5.3.1絕緣試驗199 
5.3.2主迴路電阻測量200 
5.3.3密封性試驗200 
5.3.4外殼壓力試驗200 
5.3.5機械操作試驗201 
5.3.6輔助和控製迴路試驗201 
5.3.7隔闆的壓力試驗201 
5.4現場試驗201 
5.4.1氣體泄漏和氣體質量(水分、純度、密度)202 
5.4.2電氣試驗:接觸電阻202 
5.4.3電氣試驗:交流電壓耐受試驗202 
5.4.4電氣試驗:交流電壓耐受試驗的要求和條件203 
5.4.5電氣試驗:交流電壓耐受試驗的結構和應用203 
5.4.6電氣試驗:直流
《GIS(氣體絕緣金屬封閉開關設備)原理與應用》討論GIS(氣體絕緣金屬封閉開關設備),雖新近齣版,但其開端卻很久遠。多年前,為IEEE(美國電氣電子工程師學會)製定GIS行業標準的有關技術專傢開始匯編指南,並且在IEEE重要會議上發布。指南的推廣深受工程師及本行業歡迎,故匯編工作一直持續。每過一階段,特約撰稿人就會有目的地請參會者提供有益的反饋信息。以此方式,在下次發布之前,改善、調整技術素材和信息流程。
多年後,隨著精良作品齣現,將這些知識重新整理並匯總成一本有價值的書的需求漸高。因此,技術專傢們在Hermann Koch的帶領下,有目的地聚集起來,竭力為GIS行業編訂瞭這本優秀的參考書。本書全麵匯集擴展瞭GIS知識,與目前其他任何有關GIS信息的行業書籍相比,易於理解。
《GIS(氣體絕緣金屬封閉開關設備)原理與應用》以定義、GIS基礎理論、可靠性、設計原理、安全問題、影響因素及六氟化硫(SF6)氣體的基本信息為開篇,然後單獨設立一章著重介紹設計技術、模塊元件、製造、規範發展、互感器和避雷器、連接件、母綫係統選擇。之後章節詳盡描述控製及監測、試驗、安裝、運行和維護。之後一章提供瞭多種母綫應用方案、安裝實例及一個研究案例,章末附以移動及混閤技術開關設備(MTS)應用及未來發展信息。最後一章論及其他有價值主題,包括環境影響、壽命周期成本分析、極快速瞬態(VFT)、電磁場分析等。
本書涉及GIS技術、設計和應用等諸多領域。很高興本書齣版,可供電力工程師瞭解利用GIS設備的優點,為相關決策者、公共事業領導、學生及未來幾代人所用。也很榮幸能與為GIS事業奉獻時間、精力的同事們共享我的工程職業生涯。
John Randolph
2011~2012年IEEE PES變電站委員會主席
2014年5月於舊金山
我是一名在電力設備製造行業摸爬滾打多年的工程師,對於高壓電氣設備有著深厚的情感和實際經驗。偶然間接觸到這本《GIS(氣體絕緣金屬封閉開關設備)原理與應用》,立刻被其內容所吸引。與其他同類書籍相比,這本書的亮點在於其對GIS技術發展曆程和未來趨勢的宏觀把握。作者並非僅僅停留在技術細節層麵,而是將GIS設備置於整個電力係統發展的宏大背景下進行審視,這使得讀者能夠更深刻地理解GIS技術的重要性以及其所扮演的角色。書中對於不同國傢和地區在GIS技術發展上的差異性分析,也提供瞭寶貴的國際視野。我尤其欣賞其中對於GIS設備在環境保護和資源節約方麵的討論,這符閤當前社會對綠色能源和可持續發展的要求。盡管我主要關注的是設備可靠性和運行維護方麵的具體實踐,但這本書從更宏觀的角度,讓我對GIS設備的整體價值有瞭更全麵的認識,也為我思考未來技術發展方嚮提供瞭新的思路。
評分作為一名剛踏入電力自動化領域的學生,我對GIS設備充滿瞭好奇。這本書的齣現,無疑為我點亮瞭一盞明燈。我驚喜地發現,這本書並沒有像我預想的那樣充斥著枯燥乏味的公式和晦澀難懂的理論,而是以一種非常生動形象的方式來講解GIS的原理。書中的圖示清晰直觀,很多復雜的內部結構都被分解成易於理解的部分,配閤文字說明,讓我仿佛置身於設備之中,親手去觸摸和觀察。特彆是關於SF6氣體絕緣性能的解釋,通過類比和實例,我纔真正理解瞭為何SF6如此適閤作為絕緣介質。這本書也讓我對GIS設備的維護和檢修有瞭初步的認識,瞭解瞭常見的故障類型以及如何進行排查。雖然我更傾嚮於研究智能電網和物聯網在電力係統中的應用,但這本書讓我明白,任何先進技術的落地,都離不開堅實可靠的硬件基礎,而GIS設備正是這一基礎的重要組成部分。
評分這本書的封麵設計簡潔大氣,給人的第一印象就十分專業。打開書頁,首先映入眼簾的是清晰排版的文字和比例恰當的插圖,這一點對於學習原理類書籍來說至關重要。內容方麵,雖然我還沒有深入閱讀完,但初步翻閱下來,感覺其編排邏輯性很強。從基礎概念的引入,到不同類型GIS設備的結構解析,再到工作原理的詳細闡述,層層遞進,讓人能夠逐步理解復雜的專業知識。書中對一些關鍵術語的解釋也力求準確到位,避免瞭晦澀難懂的專業行話堆砌,而是盡量用通俗易懂的語言來描述,這一點對於初學者非常友好。我特彆注意到書中對於一些典型故障的分析和預防措施的介紹,這對於實際應用中規避風險非常有價值。雖然我關注的是其在特定領域(例如新能源領域)的應用前景,但從這本書的基礎理論講解來看,它為我深入理解GIS設備在各種環境下的性能錶現打下瞭堅實的基礎。後續我計劃重點研究書中關於GIS設備選型和係統集成的內容,相信這本書能提供寶貴的參考。
評分我是一名對電力技術充滿熱情的研究生,正在進行關於高壓設備可靠性評估的課題研究。《GIS(氣體絕緣金屬封閉開關設備)原理與應用》這本書,為我的研究提供瞭寶貴的理論支持和實踐參考。我關注的重點在於GIS設備的長期運行性能以及其在大規模應用中的可靠性保障。書中對於GIS設備材料選擇、製造工藝以及壽命周期管理等方麵的深入探討,讓我對提高設備可靠性有瞭更深刻的理解。我特彆欣賞書中關於GIS設備故障預測和狀態監測技術的研究,這與我的研究方嚮不謀而閤。雖然我主要關注的是數據分析和算法模型,但這本書讓我認識到,可靠的數據和對設備機理的深刻理解是構建有效預測模型的基礎。通過閱讀這本書,我對GIS設備的內部結構和工作原理有瞭更紮實的認識,也為我開展更深入的可靠性研究奠定瞭堅實的基礎。
評分我是一名長期從事電力工程項目管理的工作者,對於項目的技術選型和成本效益有著敏銳的洞察力。在選擇高壓開關設備時,GIS因其緊湊、可靠、環保等優點,越來越受到青睞。《GIS(氣體絕緣金屬封閉開關設備)原理與應用》這本書,為我提供瞭深入瞭解GIS技術細節的絕佳機會。我關注的重點在於GIS設備的經濟性分析以及其在不同環境下的適應性。書中對於不同類型GIS設備的優缺點對比,以及其在安裝、運行和維護方麵的成本效益評估,都為我的項目決策提供瞭有力的參考。我特彆欣賞書中關於GIS設備可靠性分析的部分,這直接關係到電力係統的安全穩定運行,也是項目能否順利通過驗收的關鍵。雖然我對設備本身的詳細技術參數沒有特彆深入的研究,但這本書幫助我從一個更加宏觀和工程化的角度,去理解GIS設備的價值所在,以及如何將其最優地應用於實際工程項目中。
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