高壓斷路器——理論、設(shè)計(jì)與試驗(yàn)方法

本書充分反映近年來國(guó)際范圍內(nèi)高壓斷路器基礎(chǔ)理論、工作原理、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、試驗(yàn)技術(shù)方面的當(dāng)前進(jìn)展，對(duì)現(xiàn)代高壓斷路器及開關(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行和科技管理具有積極的推動(dòng)作用！

作者團(tuán)隊(duì)與KEMA建立了數(shù)十年的關(guān)系，經(jīng)常依靠KEMA為其設(shè)計(jì)提供認(rèn)證和研究試驗(yàn)。原書英文版正是由KEMA組織出版的。

本書呈現(xiàn)了國(guó)外產(chǎn)品的最新發(fā)展，詳盡說明了IEC標(biāo)準(zhǔn)及其他標(biāo)準(zhǔn)，特別闡述了高壓斷路器的最新試驗(yàn)方法，包括很多KEMA獨(dú)有、專有的試驗(yàn)技術(shù)和方法以及試驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容。

3.1.8 電流零區(qū)測(cè)量

在上升率非常高的瞬態(tài)恢復(fù)電壓的情況下，例如開斷近區(qū)故障后，電流零區(qū)的電弧現(xiàn)象是很關(guān)鍵的，因此研究人員和開發(fā)人員往往用各種方法付出極大的努力來測(cè)量電流過零階段的相關(guān)現(xiàn)象。

在商用斷路器的原型中，通過測(cè)量可以得到的參數(shù)僅有電流和電壓。

與開斷前的電流（數(shù)十千安）和開斷后的電壓（數(shù)百千伏）相比，電流零區(qū)的電流和電壓（數(shù)安，數(shù)千伏）都很小，從而產(chǎn)生了動(dòng)態(tài)范圍的問題，不得不采用專門的測(cè)量方法。另外，在亞微秒等級(jí)上相關(guān)處理方法是有效的，并且在時(shí)間上的測(cè)量分辨率也應(yīng)足夠高。

電弧電流具有最寬的動(dòng)態(tài)范圍（從電流尖峰的100kA到接近電流零點(diǎn)的1A），并且在過去已經(jīng)做出多次努力來解決這一動(dòng)態(tài)帶寬問題。

一套測(cè)量系統(tǒng)主要由傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成，接下來將討論這兩方面的內(nèi)容。

3.1.8.1 電流測(cè)量

1.分流器

最早的嘗試是利用分流器來完成的，它是一個(gè)意義明確的電阻性元件，置于主電流路徑或者合成試驗(yàn)的引入電流路徑（該位置可以避免全部電流通過分流器）中（95，256—260）。

譯者序

2011年10月，第一屆電力設(shè)備開斷技術(shù)國(guó)際會(huì)議在西安交通大學(xué)成功舉辦，該會(huì)議是由中日韓聯(lián)合創(chuàng)建的電力設(shè)備方面的系列國(guó)際會(huì)議，對(duì)該領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研究和發(fā)展具有里程碑式的意義。在長(zhǎng)達(dá)2年的籌備期間，國(guó)際、國(guó)內(nèi)各方面專家、學(xué)者給予了熱情的支持和積極的幫助。國(guó)際知名電力設(shè)備專家、荷蘭KEMA實(shí)驗(yàn)站的Smeets教授從一開始就對(duì)此次會(huì)議充滿了熱情，不斷從各個(gè)方面給予支持和幫助。在會(huì)議召開期間，作為重要的禮品，他向我贈(zèng)送并鄭重推薦了此書的英文版《High Voltage Circuit Breakers》，同時(shí)也希望能夠在中國(guó)推廣這本書。我當(dāng)即被書中豐富的內(nèi)容、深入而專業(yè)的題材所吸引，我感到這本書對(duì)于中國(guó)的電力設(shè)備領(lǐng)域?qū)I(yè)人士必定會(huì)有極大的幫助，會(huì)有力促進(jìn)中國(guó)高壓電力裝備在技術(shù)水平上進(jìn)一步提高。我立即提出將此書翻譯成中文出版的建議，Smeets教授給予了積極和熱情的反饋。隨后我們與機(jī)械工業(yè)出版社電工電子分社進(jìn)行了溝通，得到了他們的積極支持。機(jī)械工業(yè)出版社與國(guó)外出版社進(jìn)行了版權(quán)談判，取得了在中國(guó)翻譯出版的權(quán)利，并委托西安交通大學(xué)組織翻譯。

本書內(nèi)容十分豐富，從高壓斷路器的基本原理、結(jié)構(gòu)，到開關(guān)電弧的物理模型，從各種工作狀況，到全面的試驗(yàn)方法，對(duì)于電力裝備開發(fā)制造領(lǐng)域的人士極具價(jià)值，對(duì)于相關(guān)專業(yè)的本科生和研究生也是極好的教科書。

在本書的翻譯過程中，西安交通大學(xué)的閆靜博士付出了大量時(shí)間和心血，他完成了本書的初稿翻譯工作。西安交通大學(xué)的榮命哲教授、耿英三教授、劉志遠(yuǎn)教授也對(duì)書稿進(jìn)行了審校，提出了很多寶貴的意見。他們對(duì)完成本書的翻譯起到了十分重要的作用。

由于本書涉及內(nèi)容十分廣泛豐富，在高壓斷路器試驗(yàn)方面涉及大量國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和專門的試驗(yàn)方法，內(nèi)容十分專業(yè)，在翻譯過程中難免有錯(cuò)誤和不當(dāng)之處，敬請(qǐng)指正。在此也對(duì)所有長(zhǎng)期以來支持和幫助西安交通大學(xué)電器學(xué)科的各位專家、學(xué)者和朋友們一并表示感謝！

王建華博士

西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院教授

電力設(shè)備電氣絕緣國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任

2014年9月于西安

原書序

原書序

2003年，Mirsad Kapetanovi教授在薩拉熱窩舉行的CIGRE研究委員會(huì)A3（高壓設(shè)備）會(huì)議上向與會(huì)國(guó)際專家介紹了他的著作“Visokonaponski Prekida i”（波斯尼亞語，譯為《高壓斷路器》）。

在近35年的時(shí)間里，Kapetanovi教授為薩拉熱窩的動(dòng)力投資公司（Energoinvest）積極參與了高壓斷路器的研究、開發(fā)與試驗(yàn)，屬于“熱情的斷路器愛好者”的核心圈成員。

雖然我并不精通波斯尼亞語，但還是立即被書中關(guān)于開斷和關(guān)合內(nèi)容的覆蓋范圍和深度所吸引。

2008年，KEMA邀請(qǐng)Kapetanovi教授用英語編寫本書的最新和擴(kuò)展版本。由Lou van der Sluis教授（Delft大學(xué)）、PKnol先生（KEMA）和我本人（KEMA）組成的編委會(huì)對(duì)這一過程進(jìn)行管理。

該著作綜述了斷路器技術(shù)現(xiàn)狀：涵蓋其歷史、開關(guān)電弧的相關(guān)物理現(xiàn)象、電力系統(tǒng)中開關(guān)操作的影響、技術(shù)以及最新但決非次要的試驗(yàn)技術(shù)。

另外，很多KEMA專有的試驗(yàn)技術(shù)和試驗(yàn)結(jié)果的展示方法在本版本中進(jìn)行了描述。

由于經(jīng)常依靠KEMA為其設(shè)計(jì)提供認(rèn)證和研究試驗(yàn)，Kapetanovi教授的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)與KEMA建立了數(shù)十年的關(guān)系。我們享受在許多場(chǎng)合熱烈討論，詳細(xì)質(zhì)詢?cè)S多已廣泛接受的試驗(yàn)原理，例如合成試驗(yàn)與直接試驗(yàn)的等效性。Kapetanovi教授渴望采用KEMA提供的新技術(shù)，例如電流零區(qū)技術(shù)，用于檢驗(yàn)在斷路器設(shè)計(jì)中使用的模型。作為薩拉熱窩大學(xué)電氣工程系的教授，他將這方面的知識(shí)傳授給他的學(xué)生并通過本書傳授給更多的讀者。

試驗(yàn)要堅(jiān)實(shí)地建立在三個(gè)支柱上：標(biāo)準(zhǔn)、有能力的專家和充足的試驗(yàn)設(shè)備。只有通過這樣的支持，試驗(yàn)才能為元件性能提供高質(zhì)量的驗(yàn)證。

作為高壓設(shè)備試驗(yàn)和認(rèn)證領(lǐng)域中全球市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者，自1927年起KEMA一直努力保持這一堅(jiān)實(shí)地位。

本書旨在使讀者認(rèn)識(shí)到高壓斷路器并非“即插即用”設(shè)備，每一特定應(yīng)用都有其獨(dú)特性。

為這一涉獵廣泛技術(shù)領(lǐng)域提供引導(dǎo)是作者、編輯委員會(huì)和KEMA的真正使命。

René Smeets博士、教授

KEMA輸配電試驗(yàn)服務(wù)部

阿納姆

2010年10月31日