Техника высоких напряжений: теоретические и практические основы применения: Пер. с нем./ М. Бейер, В. Бёк, К. Мёллер, В. Цаенгль; Под ред. В. П. Ларионова.— Москва: Энергоатомиздат, 1989.
ISBN 5-283-02460-1
Систематически изложены основные вопросы техники высоких напряжений (ТВН). Рассмотрены проблемы определения электрического поля. Большое внимание уделено физике пробоя. Приведено описание современных способов и устройств получения испытательных высоких напряжений. Показаны тенденции развития ТВН, рассмотрены вопросы изложения основ ТВН при организации обучения специалистов в этой области.
Для инженерно-технических работников, занимающихся разработкой и эксплуатацией установок высокого напряжения энергетического, технологического и электрофизического назначений.
ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА
Техника высоких напряжений получила в последнее время широкое распространение. Диапазон использования ее идей и методов простирается от традиционных вопросов изоляции линий электропередачи и электрооборудования высокого напряжения до современных малоотходных электрофизических технологий и устройств, охраны окружающей среды. Вместе с тем техническая реализация электроустановок и технологических процессов в самых различных областях — будь то электроэнергетика или машиностроение, термоядерная техника или радиоэлектроника — опирается на единую теоретическую и практическую базу. Фундаментальным основам техники высоких напряжений и посвящена настоящая книга, написанная известными специалистами из ФРГ и Швейцарии (В. Бёк — введение, гл. 7; К. Мёллер — гл. 1—6; М. Байер — гл. 8; В. Цаенгль — гл. 9, 10).
В основных разделах книги рассматриваются методы расчета и моделирования электростатических полей, виды, свойства и процессы пробоя газовой, жидкой, твердой и комбинированной изоляции, испытательные установки высокого напряжения и измерительные устройства. В отличие от советских изданий природе электрических воздействий на изоляцию электроустановок во время эксплуатации уделяется относительно мало внимания. Достаточно подробно приводятся лишь количественные характеристики воздействующих перенапряжений.
Как видим, состав рассматриваемых в книге проблем характерен для многих зарубежных изданий. Однако техника и электрофизика высоких напряжений настолько стремительно развиваются, что авторы всегда испытывают трудности в отборе материала. Столкнулись с такой задачей, по их признанию, и авторы предлагаемой читателю книги. При этом они решительно отдали предпочтение вопросам, перспективным для развития теоретических представлений об электрической прочности диэлектриков и практики их применения в изоляционных конструкциях. Например, в главе, посвященной твердым изоляционным материалам, подробно рассматриваются характеристики пластмасс — высокомолекулярных полимеров, термопластов, эластомеров и др. — и приводятся подробные рекомендации по их использованию. Некоторые из этих диэлектрических материалов пока не привлекли внимания наших специалистов. В обзоре методов определения электростатических полей читатель найдет рекомендации по областям применения тех или иных численных методов расчета, а также по оптимизации электродных систем на основе анализа электрических полей. В завершающем разделе книги показаны тенденции развития экспериментальной техники, предназначенной как для испытаний электрической изоляции, так и для электрофизических исследований и решения технологических задач.
Актуальность содержания, глубина анализа, доведенного до конкретных практических рекомендаций, — все это определило решение издать книгу в переводе на русский язык. При этом книга подверглась незначительному сокращению, в основном касающемуся иллюстративного материала по конкретным установкам. Список литературы дополнен основными изданиями по тематике книги на русском языке.
Книга, несомненно, будет полезной для инженерно-технических работников, преподавателей и студентов вузов, занимающихся вопросами техники и электрофизики высоких напряжений, в какой бы отрасли народного хозяйства они не работали.
Проф. доктор техн. наук В. П. Ларионов
ПРЕДИСЛОВИЕ
Когда несколько лет тому назад издательство Springer — Verlag (ФРГ) высказало пожелание одному из авторов этой книги создать новую монографию по технике высоких напряжений, которая должна прийти на смену изданному в 1959 г. учебнику Г. Леша, это намерение было им оценено скептически. Оснований для такого скепсиса было достаточно, а о некоторых из них стоит упомянуть подробнее.
Встает вопрос, что включить в содержание учебника такого рода. Что вообще представляет собой современная техника высоких напряжений? Раньше на подобный вопрос легко можно было ответить, о чем свидетельствуют старые учебники и монографии. В них излагаются конструктивные решения коммутационных аппаратов или других устройств, применяемых в электроэнергетике, теоретические основы расчета электростатических полей, вычисления емкостей типичных электродных систем, даются важнейшие физические основы объяснения диэлектрических свойств разнообразных изоляционных веществ, иллюстрированные экспериментальными данными, описываются коммутационные и колебательные процессы в сетях высокого напряжения и в их отдельных элементах, привлекаемых для объяснения возникновения перенапряжений, поясняется возникновение и развитие молнии, представляющей опасность для электротехнического оборудования и не изученной в деталях и по настоящее время, и, наконец, излагаются процессы в дуге или в коммутационных аппаратах, а также приводятся сведения о специальной испытательной и измерительной технике и оборудовании лабораторий высокого напряжения.
Упомянутые проблемы связаны, несомненно, с применением высоких напряжений. Однако в настоящее время каждая из этих проблем представляет собой самостоятельную область, частично базирующуюся на различных специальных дисциплинах.
В целом техника высоких напряжений так сильно разрослась, что ее полное рассмотрение стало невозможным в пределах одной книги, поэтому и данная книга не претендует на это. Авторы выбрали по своему желанию основные разделы техники высоких напряжений и расположили их в последовательности, соответствующей назначению книги.
По мнению авторов, книга может служить в качестве справочника для инженеров и студентов, она позволит совершенствоваться в области высоких напряжений и будет полезна инженерам, специализирующимся в других областях знаний, но для которых требуется получить представление об этой специальной области. Авторы пытались учесть эту особенность книги при изложении материала. Многие конструктивные решения и частные проблемы вытекают из принципиальных подходов, физических процессов и основ электротехники, которые часто бывает трудно разделить, рассматривая систему в целом. Поэтому в книге отдано предпочтение рассмотрению принципиальных вопросов. Авторы пытались избегать приводить в книге имеющийся обширный количественный материал по рассматриваемой тематике, и поэтому большинство приведенных данных служит лишь для пояснения основных закономерностей. В книге отдано предпочтение относительно простым теоретическим подходам или модельным представлениям вместо сложных выводов в тех случаях, когда они просто и достаточно точно описывают реальные соотношения.
Книга состоит из короткого введения и четырех разделов. В разделе I приведены проблемы, связанные с возникновением перенапряжений на изоляции в сетях высокого напряжения, причем рассмотрение этих проблем не является углубленным. Целью анализа электрических полей (раздел II) было не чисто аналитическое их рассмотрение, которое можно найти во многих специальных книгах, а пояснение основ численных методов, так как расчеты полей в настоящее время базируются преимущественно на этих методах. Важный раздел III посвящен электрической прочности изоляционных веществ, причем в нем главным являются физические основы, хотя ни в коей мере не пренебрегается и проблемами технических применений. В заключительном IV разделе, посвященном получению и измерению высоких испытательных напряжений и импульсных токов, теоретические вопросы примерно в одинаковой мере сочетаются с практическими.
Так как специалистов во всех областях техники высоких напряжений не очень много, то объединились четыре автора с целью придать книге с обширным материалом необходимую глубину, использовав свои специальные знания. При этом нельзя не упомянуть, что первоначально, до своей неожиданной кончины, над книгой также работал коллега Лешанц из технического университета г. Граца. Авторы с благодарностью вспоминают его помощь и поддержку его уважаемых сотрудников, а также благодарят своих сотрудников за помощь в подготовке текста и изготовление иллюстраций.
Ганновер, Мюнхен, Аахен, Цюрих.
Лето 1986 г.
Авторы
ВВЕДЕНИЕ
