具体描述
本书是在总结220～500kV变电所设计、运行实践经验的基础上，结合我国国情并参考国外资料和文献而写成的。本书全面、系统、综合地论述了变电所电气一次、二次接线方面的问题，全面、详细地讲述了220～500kV变电所电气接线设计所涉及到的各方面问题，包括电气主接线、无功补偿、自用电、控制、保护、计算机应用、互感器、直流系统等。本书内容丰富、技术先进，并且紧密联系实际。除了文字论述外，书中还有大量的图表、公式以及工程应用的实例供读者参考。
本书可供从事220～500kV变电所电气设计、运行、管理的工程技术人员阅读使用，也可供各行业从事电气专业设计、运行安装、调试人员阅读参考，还可作为高等院校电力工程专业教学参考书。
深入探索电力系统前沿：高压输变电设备的集成与优化 本书并非聚焦于220~500kV变电站的电气接线设计本身，而是将视角投向了支撑现代电力基础设施更宏观、更复杂的领域：超高压输电系统中的关键技术、新兴设备集成、电网的智能化升级以及极端条件下的可靠性保障。本书旨在为电力系统工程师、规划人员及高级研究人员提供一个超越传统接线图范畴的知识体系，探讨如何在日益增长的负荷需求和环境约束下，构建更具韧性、效率和适应性的国家电网。 第一部分：特高压（UHV）技术与直流输电系统的前沿挑战 本部分将详尽阐述当前电力传输技术的极限——特高压（UHV，通常指1000kV及以上交流和±800kV及以上直流）系统的设计原则与关键瓶颈。 1.1 特高压交流系统（UHVAC）的电磁环境与绝缘配合： 不同于传统500kV系统，UHVAC系统面临着空前的高电场强度和严重的电磁干扰问题。我们将深入分析： 电晕放电控制与滤波技术： 探讨在超高电压下，如何设计导线截面、优化导线排列（如多层复合导线簇）以有效抑制电晕损耗和无线电干扰（RFI/TVI）。重点介绍新型吸音材料在绝缘子串和附件上的应用。 暂态过电压的抑制与选择： 详细解析操作过电压（如空载线路线路合闸）和雷电过电压的特性。分析引入特高压阀组（如MOV）在不同电压等级下的最优布置策略，以及与传统避雷器配合的动态协调机制。 线路稳定性和阻尼： 探讨UHVAC系统特有的低频振荡模式，以及为维持系统稳定所必需的先进的动态无功补偿装置（SVC/STATCOM）的容量配置与控制策略。 1.2 ±800kV及以上高压直流输电（HVDC）技术： 直流输电作为远距离、大容量输电的首选方案，其技术壁垒远高于传统的交流系统。本书将侧重于现代多端柔性直流（MTDC）和电压源换流器直流（VSC-HVDC）技术的集成应用。 VSC换流站的拓扑结构与控制： 对模块化多电平换流器（MMC）的结构优势、脉冲等效性进行深入剖析。重点讨论VSC在异步交流电网并网时的暂态响应控制、故障穿越能力及其与传统电流源换流器（CSC）的性能差异。 直流电网的故障隔离与保护： 阐述直流短路电流的超快上升特性，以及如何利用高速直流断路器（如真空或半导体器件）在微秒级内隔离故障，以防止故障蔓延至整个直流网络。 换流阀的可靠性与寿命管理： 探讨大功率晶闸管（SCR）和IGBT器件的退化机制，以及基于状态监测（Condition Monitoring）的预测性维护策略在换流站中的应用。 第二部分：智能电网与高级保护控制系统 本部分关注如何利用数字化和信息技术，提升传统电力设备群的智能化水平和自愈能力。 2.1 基于先进量测的同步相量测量单元（PMU）应用： 本书将详细介绍PMU在广域监测系统（WAMS）中的部署规范，并着重于其在非传统保护中的应用。 暂态过程的深度分析： 利用PMU提供的同步高频数据，对电网小扰动稳定性和暂态稳定进行实时评估，建立基于数据驱动的故障诊断模型。 先进保护算法的验证： 探讨如何使用PMU数据来校验和优化基于阻抗或电压突变的传统距离保护，特别是针对含有大量分布式电源并网点的电网。 2.2 高级保护与故障定位技术： 超越传统的继电保护配置，本书探讨了更精细、更快速的故障隔离方案。 多终端保护的协同性： 针对高压直流和柔性交流输电系统，研究分布式保护单元之间的信息交互机制和保护动作的优先级排序，避免“拒动”或“误动”。 故障定位的精度提升： 结合机器学习算法，分析故障点的电流、电压波形特征，实现对线路和设备故障位置的亚米级精准定位，从而极大缩短检修时间。 第三部分：高压设备环境适应性与状态评估 本部分聚焦于电力设备在非理想运行环境下的长期可靠性维护，特别是针对新型材料和在线监测技术。 3.1 气体绝缘设备（GIS/GIL）的寿命预测与气体管理： 虽然GIS/GIL具有高可靠性，但其内部状态的监测和维护是关键。 SF6替代气体的研究与应用： 探讨环保压力下，新型低GWP（全球变暖潜势）绝缘气体（如干空气或真空技术）在电压等级提升后的性能验证和工程化挑战。 局部放电（PD）信号的智能解耦： 介绍超高频（UHF）和声学传感器在复杂金属封闭（GIS）环境下的信号采集与解析技术，如何将背景噪声与真实故障PD信号有效分离。 3.2 变压器绕组健康评估与热力学建模： 深入探讨变压器寿命管理的核心——绕组绝缘和铁心的健康状况。 油中溶解气体分析（DGA）的动态预测： 不仅停留在DGA指标的识别，更侧重于如何结合负载历史和温度数据，建立热力学模型，预测特定故障模式（如瓦斯积聚或局部过热）的发生概率。 绕组振动监测与机械应力分析： 分析短路故障对绕组产生的巨大电动力，以及利用激光位移传感器或加速度计在线监测绕组位移和松动程度，评估其抗短路能力衰减情况。 第四部分：电网韧性与极端天气下的运行保障 本部分从系统安全角度出发，探讨如何应对气候变化和突发灾害对电力系统的冲击。 4.1 韧性（Resilience）设计理念： 本书区分了“可靠性”（Reliability，避免故障）和“韧性”（Resilience，快速从故障中恢复）。 灾害情景下的网络重构： 建立基于图论和优化算法的灾后快速恢复模型，确定最优的隔离点和恢复供电顺序，以最小化停电时间和影响范围。 多类型能源互补与微电网集成： 探讨大规模风电、光伏接入后，如何利用储能系统（如飞轮、电池）和智能微电网技术，增强局部电网的“孤岛”运行能力，减少对主电网故障的敏感性。 4.2 极端气象条件下的设备防护： 覆冰与异物闪络的防治： 针对高海拔或寒冷地区的覆冰问题，分析不同防冰技术（如加热、喷涂）的能耗比和维护成本，并研究异物（如风筝、无人机）引起的闪络特性。 本书内容广博而深入，为专业人士提供了一套集成电力电子、控制理论、材料科学和系统工程的综合性技术参考，旨在推动我国高压电网向更高电压等级、更智能化和更具韧性的方向发展。
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