描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装-胶订是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787111615088
这是一本完全解决使用挤包绝缘电缆高压直流（HVDC）连接工程技术问题的书籍。 它涵盖了电缆线路、绝缘材料和附件的设计和工程技术，以及电缆性能、寿命和可靠性问题。
《高压直流挤包绝缘电力电缆系统及其工程应用》从讨论高压直流电缆传输原理入手，主要内容包括：
?·电缆和附件（接头和终端），它们都能影响电缆系统的性能。
?·高压直流电缆的基本设计，包括不滴流电缆和挤包绝缘高压直流电缆的比较。
?·HVDC电缆设计的理论基础——强调HVAC与HVDC的区别。
?·空间电荷相关问题，对高压直流应用的挤包绝缘有重要影响。
?·近年来用于高压直流电缆（如添加剂和纳米填料）挤包绝缘化合物的研究进展。
?·改进后的高压直流电缆系统的设计——重点是与附件相关的设计方面。
?·电缆线路可靠性问题及其对电缆系统设计的影响。
·《高压直流挤包绝缘电力电缆系统及其工程应用》一共包括200多个插图，为电力电缆领域的工程师提供了完整的、*新的、关于高压直流电缆和挤包绝缘电缆的指导。
译者序
原书序
原书前言
第1章概述1
参考文献6
第2章HVDC电缆输电基础9
2.1 HVDC输电的历史9
2.2 HVAC与HVDC输电系统的经济比较15
2.3 HVDC输电系统的配置和运行模式16
2.4 CSC和VSC整流器20
2.4.1 线性整流电流源换流器的运行20
2.4.2 自整流电压源换流器的操作21
2.4.3 CSC与VSC:它们如何影响电缆绝缘23
2.5 HVDC输电电缆23
2.5.1 陆上和海底电缆输电23
2.5.2 不同类型HVDC电缆25
2.5.3 HVDC电缆绝缘30
参考文献32
第3章HVDC挤包绝缘电缆设计的主要原则35
3.1 HVAC和HVDC挤包型绝缘电缆的差异35
3.1.1 结构差异35
3.1.2 HVDC挤包型绝缘电缆的典型结构36
3.1.3 电场分布的差异41
3.2 瞬态直流电场分布53
3.2.1 到达稳态直流电场分布的时间54
3.2.2 HVDC电缆运行阶段的定义55
3.2.3 不同阶段的电场分布56
3.3 环境温度对HVDC挤包电缆稳态电场的影响63
3.4 叠加在直流电压上的脉冲64
3.5 HVDC电缆冲击电压实验的统计方法66
3.6 受陷阱空间电荷效应影响的应力分布修正72
3.7 HVDC挤包电缆电介质74
3.8 PE形态及其对电性能的影响78
参考文献80
第4章HVDC挤包绝缘中的空间电荷:存储效应和测量方法
4.1 HVDC电缆绝缘中的空间电荷85
4.2 绝缘聚合物中电荷注入和转换90
4.2.1 低场传导90
4.2.2 高场传导94
4.3 空间电荷积累99
4.3.1 电荷产生99
4.3.2 电荷陷阱105
4.4 HVDC挤包绝缘的空间电荷测试方法108
4.4.1 热测法111
4.4.2 压力波法118
4.4.3 陷阱深度和空间电荷迁移率的评估技术130
4.5 空间电荷测量技术的进展135
4.5.1 热阶跃脉冲法在HVDC电缆空间
电荷测试中的应用135
4.5.2 PEA技术在HVDC电缆空间电荷测量中的应用141
4.5.3 压力波法的进展158
4.6 电力电缆空间电荷测量方法的比较:PEA与TSM对比159
参考文献165
第5章HVDC挤包电缆系统的改进设计172
5.1 HVDC电缆的挤出聚合物绝缘的改善研发趋势173
5.1.1 HVDC挤包绝缘的改善有待解决的问题173
5.1.2 HVDC电缆聚合物绝缘材料的性能优化174
5.1.3 HVDC挤包绝缘的开发历史175
5.2 交流场合用的LDPE?XLPE或HDPE电缆混合物未加改进直接用于HVDC应用领域177
5.3 无电应力反转或电应力反转受限的直流电缆178
5.4 抑制聚合物内部空间电荷的发展179
5.4.1 改善电极绝缘界面特性179
5.4.2 整体绝缘性能的改善180
5.5 HVDC挤出电缆改进设计方面的进一步要求188
5.6 HVDC挤包电缆的改进设计190
5.6.1 首例改进设计的HVDC挤包电缆191
5.6.2 哥特兰岛项目的电缆设计191
5.6.3 默里连接项目相关的电缆设计192
5.6.4 跨湾工程项目的电缆设计194
5.6.5 其他改进的电缆设计195
5.7 HVDC挤包电缆系统用附件的改进设计197
5.7.1 哥特兰岛项目相关的附件设计201
5.7.2 默里连接项目相关的附件设计202
5.7.3 HVDC挤包电缆附件目前的工艺水平203
5.8 电缆系统设计的改进207
5.9 HVDC挤包绝缘电缆系统的试验208
参考文献211
第6章HVDC电缆挤包绝缘寿命模型219
6.1 基本原理219
6.1.1 绝缘寿命模型的传统方法221
6.1.2 HVDC挤包绝缘寿命模型的可能性框架229
6.2 基于空间电荷的挤包HVDC电缆寿命模型242
6.2.1 电场限制空间电荷模型243
6.2.2 空间电荷DMM模型245
6.3 从空间电荷到局部放电:基于微小空隙损伤发展的寿命模型249
6.3.1 PE-空隙界面的电荷积累及向空隙内的电荷注入250
6.3.2 空隙内热电子雪崩形成251
6.3.3 空隙-PE界面向PE内部的损伤发展252
6.3.4 模型在挤出HVDC绝缘失效时间估算方面的应用253
6.4 空间电荷:老化的原因还是结果256
参考文献262
第7章世界上主要的HVDC挤包绝缘电缆系统268
7.1 概述268
7.2 运行中的挤包绝缘电缆系统272
7.2.1 哥特兰岛联网工程272
7.2.2 默里连接工程274
7.2.3 纽约长岛电缆工程276
7.2.4 TrollA天然气平台277
7.2.5 Estlink联网工程278
7.2.6 BorWin1联网工程279
7.2.7 美国跨湾工程279
7.2.8 日本北海道—本州联络线工程282
参考文献283
目前，尚无关于HV DC挤包电缆系统的技术专著，因而我们编写这本书，介绍HVDC挤包电缆系统研发活动的进展，满足了解HVDC输电发展状况的需求。如果能达到这一- 目的，那也应感谢各方面的支持，包括科技文献中的重要论文，以及全球主要HVDC电缆系统制造商提供的宝贵资料。因此，我们衷心感谢论文的作者或资料的提供者，是他们使本书成稿变为可能。为此，我们还在每章末尾认真汇编了参考文献列表。
然而，关于HVDC挤包电缆系统的技术文献非常广泛,很难提及这一主题的所有信息来源。此外，为了将篇幅控制在合理范围，在这本书众多可能的议题中，我们选择了那些更有创新、更符合HVDC挤包电缆系统的特性，而只提到高压电缆技术的一-些重要 方面。因此，如果-些提供的资料(尽管很出色)没有在书中包含，那么我们致以诚挚的歉意。此外，如果您发现书中有遗漏的重要内容，请尽管告知，这些建议对我们今后的工作会很有帮助。
我们已经尽力编撰大量的参考资料，并清楚地呈现给读者。因此，我们常从这类参考资料中直接提供引用和数据，尽量避免个人的解释或思路，从而让读者形成自己的观点。
基于上述原因，可认为本书首先面向来自电力公司和输电系统运营商的电力工程师，也适用于电缆制造行业。更广泛地说，它适合来自业界和学术界、从事HVDC输配电工作的人们，包括现场工程师和研究人员。此外,本书还可作为电力专业研究生和高年级本科生的背景阅读材料。
Giovanni Mazzanti Massimo Marzinotto
然而，正如鲍勃.迪伦的著名歌曲所唱，“时代在变革( The times they area – changin)”。电网不再是的，而是将欧洲各个国家、美国各州和中国各省连接。它已经趋向于泛州际的电网，典型面积可达千万平方公里，距离超过4000km。但电网的输电线路很少超过100km,部分原因是交流输电的容性和感性限制，且缺乏其他设计经验。网络变得H益拥挤，有时比利时电网输送容量的90%都不是比利时人在使用，它仅是穿越该国电网，而把两则的邻国连接起来。
目前，输电网与没有高速公路(或州际高速)的路网相似，它需要电力高速路，以实现跨州的远距离大容量输送，这在一定程度上将用户与持续电源连接。例如，欧洲北部的多风潮湿气候提供了风电和水电资源;阳光充沛的南部供给着光伏和太阳能热。人们通常避开潮湿、多风和炎热的气候，以及需要长距离输电连接能源中心和人口中心。或许出于安全考虑，核电站一般远离城市。例如中国宜昌的三峡大坝，也同样需要跨越上千公里，将接近10个核电站的发电容量输送至上海。跨越东西的州际电力高速通道可实现“电力削峰填谷”。美国大陆的4000km宽度–般可达地球圆周长度的10%，因而存在2.5h的时差。住在西部的居民早上打开电热水壶的时候，东部居民可能还在睡觉;西部居民烧饭的时候，东部居民或许正在洗碗。因此，东部与西部之间输电能够降低区城发电峰值的要求。电网发展已进人21世纪，HVDC 输电系统可为远距离送电提供合适的技术方案，满足较低损耗和缩减通道空间的要求。
因为现有电网相互连接，所以还存在其他问题。对于大规模互联交流网络系统，连锁故障(某个网络的故障影响另一个关联网络，产生多米诺骨牌效应，致使其他关联网络接连故障)难以控制。2003年8月，连锁故障导致美国东北部、中西部及加拿大安大略的550万人停电。交流电网间的HVDC背靠背连接可成为有效屏障，防止类似大范围故障的发生。放松管制与私有化、智能电网以及一-些可再生能源(如风能)将导致供需变化更快的系统，响应需要更为迅速。与交流系统相比，直流系统没有相位同步问题，更容易满足这些要求。
当然，HVDC的发展带来了一些技术挑战。20 世纪80年代以来，聚合物挤包绝缘(-般为交联聚乙烯)的高压交流(HVAC)电力电缆已经成功实现大规模应用。这些电缆能承受几十至几百千伏的电压，承载上千安的电流。三相系统可将大型电站的所有电能全部送出。早期挤包电缆的可靠性问题已通过三层共挤和超净材料技术克服，前者实现聚合物的导体屏蔽与绝缘屏蔽同时挤出;后者通过采用先进工艺，避免水分、杂质和微孔的出现，有效控制了界面凸起。受几何参数影响，绝缘内越靠近导体，电场越高，但变化不是很大。尽管靠近导体的绝缘温度显著高于外层屏蔽，但只对交流电缆的电场分布略有影响，这是因为电场主要受介电常数影响，受温度影响较小。因此，电场强度通常定义为外加电压与其几何参数的比值，这很重要，因为高场强使劣化加速,可导致击穿。在直流条件下,情形完全不同。电场与电导有关(电导与温度密切关联)，而绝缘内积聚的电荷( 空间电荷)可使电场增加。HVDC挤包电力电缆的制造与应用需要深入理解这些现象。
伴随HVDC输电系统应用再次兴起，本书出版正当其时。我相信，这本书会引起这类系统运营商和制造商的极大兴趣。尽管有些问题尚待解决，尤其是更高电压和更大容量下运行的探索，而本书将为其提供指导。它还将全面介绍该领域的研究者，以及那些新电缆材料和系统的开发者。
在2012年IEEE电气绝缘与介电现象会议上,我很荣幸受Giovanni Mazzanti邀请来为本书作序。感谢参与编写工作的所有人!
John Fothergil伦敦城市大学
译者序
《高压直流挤包绝缘电力电缆系统及其工程应用》是一本完整阐述HVDC挤包绝缘电缆系统的技术专著,并且对HVDC 电缆挤包绝缘寿命模型进行了阐述。《高压直流挤包绝缘电力电缆系统及其工程应用》内容丰富,由浅入深,共分为7章,主要内容包括HVDC电缆输电基础,HVDC挤包绝缘电缆设计的主要原则,HVDC挤包绝缘中空间电荷的存储，效应以及测量方法,HVDC挤包电缆系统的改进设计,HVDC电缆挤包绝缘寿命模型,以及世界上主要的HVDC挤包绝缘电缆系统。《高压直流挤包绝缘电力电缆系统及其工程应用》适合从事电力电缆,特别是HVDC电缆的研究、制造、工程设计、运
行维护等工作的人员学习使用,也可以作为电线电缆相关专业研究生和本科生的参考书。
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