SF6气体绝缘与电气设备

课程编码：180093080803P2002H 英文名称：SF6 Gas Insulation and Gas Insulated Electrical Equipment 课时：40 学分：2.00 课程属性：专业核心课 主讲教师：张国强

本课程是电气工程学科研究生的专业课或专业核心课，讲述绝缘气体的基本理论、SF6气体及其环保替代气体的关键技术；SF6气体是电力行业中最重要的气体绝缘介质，已在超高压、特高压气体绝缘封闭式组合电器、气体绝缘变电站、气体绝缘变压器、气体绝缘管道母线中获得广泛应用。然而，随着温室效应问题的日益严峻，环境友好型 SF6替代气体的研究受到越来越广泛地关注，分子合成技术及性能评估技术将在本课程中详细讲述。此外，本课程还将讲述与智能电网、分布式微网的源网荷储、可再生能源、电力电子、新型智能交通、特高压输变电、生物电磁、电化学储能电站等紧密相关的新型传感技术、在线监测技术，全面讲述电气设备在线监测技术和方法，具体内容包括各种传感器、各类在线监测仪器或检测系统的基本工作原理和数据处理基础知识等，并着重介绍在线监测技术在各种电力设备（包括电机、变压器、气体绝缘封闭式组合电器和断路器、互感器、架空线与电缆、变流器与逆变器、避雷器、锂离子电池与电化学储能电站等）中的具体应用。此外，还介绍了该领域国内外的最新进展。

电工学、电磁场或高电压

第一章 绪论 3.0学时 张国强
第1节 可再生能源发电与常规能源发电与能量存储技术
第2节 光伏发电原理、光伏转换效率的四大影响因素
第3节 光热发电原理、光热转换效率的技术瓶颈
第4节 风能发电原理及技术发展趋势
第5节 海洋能发电原理及技术发展趋势
第6节 输变电设备分类及作用
第7节 工业用电设备分类及作用
第8节 高电压与绝缘技术的研究领域及电气设备在线监测
第9节 基于光学、声学、化学的先进传感器与检测技术在电力行业的应用现状
第二章 量子力学、量子化学及分子合成技术 3.0学时 张国强
第1节 量子力学概述、黑体辐射、光电效应简介
第2节 量子化学概述、薛定谔方程简介
第3节 密度泛函理论简介
第4节 高斯软件及分子合成计算
第5节 应用实例：环保绝缘气体的分子合成、环保绝缘气体的故障分解路径计算、锂离子电池、固体绝缘失效机理、新型直流绝缘材料、超级电容器电极材料
第三章 环保气体的量子化学计算及基础研究 3.0学时 张国强
第1节 量子化学、分子构建理论及性能评估方法
第2节 环保气体的电气性能
第3节 环保气体、缓冲气体与协同效应
第4节 环保气体分解特性与故障诊断方法
第5节 气固材料相容性检测方法及评估方法
第6节 环保气体绝缘电力设备运维技术
第四章 SF6气体绝缘电气设备关键技术 3.0学时 张国强
第1节 电力设备绝缘介质概述
第2节 SF6物理性能、化学性能、传热性能、低温冷凝性能
第3节 绝缘与灭弧性能
第4节 SF6气体绝缘电力设备（GIS、GIL、GIT）
第5节 SF6分解特性及检测技术
第6节 SF6气体泄漏检测技术与方法
第7节 基于分解气体法的六氟化硫气体绝缘设备故障诊断方法
第8节 SF6混合气体
第五章 绝缘老化与真空度监测的原子发射光谱法 3.0学时 张国强
第1节 原子发射光谱与原子吸收光谱的基本原理
第2节 激光诱导击穿光谱法
第3节 克希荷夫（Kirchhoff）、本生（Bunsen）实验
第4节 材料烧蚀与老化检测、合金成份分析等十余项工业应用
第六章 油中溶解气体检测的色谱法与光声光谱法 3.0学时 张国强
第1节 变压器的典型火灾事故及对策
第2节 变压器直流电阻、绝缘电阻、油化验、差动保护与瓦斯保护、油中气体检测
第3节 局部放电检测的基本原理：脉冲电流法、特高频法、高频法、地电位抬升法、超声波法
第4节 阻抗电压检测及频响特性对比
第5节 气相色谱基本原理
第6节 光声光谱基本原理
第7节 油中溶解气体检测与大卫三角法故障判据
第8节 可调谐二极管激光吸收光谱法基本原理
第七章 电力设备温度分布检测的红外热像法 2.0学时 张国强
第1节 红外辐射和赫歇尔实验
第2节 太阳能全光谱及红外光谱段的选择
第3节 红外光谱成像技术
第4节 高光谱成像技术
第八章 电力设备放电检测的紫外成像法 1.0学时 张国强
第1节 紫外光谱和里特实验
第2节 光电倍增管、雪崩二极管、硅光电倍增管
第九章 空气电离分解物检测的紫外吸收法及化学发光法 3.0学时 张国强
第1节 空气放电的光谱特性
第2节 SF6放电的光谱特性
第3节 电化学传感器的分类及特性
第4节 电化学反应及信号检测与校准
第5节 空气电离分解特性
第6节 紫外吸收法
第7节 化学发光法
第十章 交直流复合电场检测的电光效应和雷电波检测的磁光效应、微量氢测量技术及永磁体失磁检测技术 3.0学时 张国强
第1节 克尔电光效应
第2节 泡克尔斯电光效应
第3节 法拉第磁光效应
第4节 电场强度测量及雷电冲击电流测量实例
第5节 钯合金特性
第6节 氢燃料电池氢气泄漏检测技术
第7节 钕铁硼永磁体特性、充磁与失磁
第8节 永磁电机的失磁检测
第十一章 微弱振动与位移检测的光学干涉仪 3.0学时 张国强
第1节 光学干涉技术基本理论及分类
第2节 迈克尔逊 Michelson 干涉仪原理
第3节 法布里帕罗 Fabry-Perot 干涉仪原理
第4节 马赫-曾德尔 Mach-Zehnder 干涉仪原理
第5节 萨格纳克 Sagnac 干涉仪基本原理
第6节 微弱振动与加速度光学测量
第7节 特高压输电线路的直流电流测量及光电互感器
第十二章 光纤技术在电气工程中的应用、海底光缆、离子流场 3.0学时 张国强
第1节 光纤材料及特性
第2节 单模光纤与多模光纤
第3节 瑞利散射、布里渊散射及拉曼散射
第4节 布拉格光纤光栅检测局部放电
第5节 光纤测温原理及应用
第6节 海底电缆与城市地下管廊
第7节 交联聚乙烯电缆
第8节 电缆终端的局部放电检测技术
第9节 输电走廊设计原则
第10节 离子流场检测及生物电磁现象对人体健康的影响
第十三章 霍尔效应及磁场成像仪 0.5学时 张国强
第1节 霍尔效应及磁场可视化成像技术
第十四章 锂离子电池及储能电站的电池管理系统及早期故障预警 0.5学时 张国强
第1节 锂离子电池的分类
第2节 电池管理系统与电化学储能电站
第3节 锂离子电池分解气体检测技术
第十五章 声学检测及声像仪 2.0学时 张国强
第1节 声谱、麦克风与扬声器基础知识
第2节 声学指纹的识别与检测
第3节 压电陶瓷传感器与电学麦克风及声像仪
第4节 声表面波技术
第十六章 局部放电检测技术 1.0学时 张国强
第1节 超声波、特高频、高频和脉冲电流等局部放电定位技术
第十七章 课堂辅导 1.0学时 张国强
第1节 课堂辅导
第十八章 考试 2.0学时 张国强
第1节 考试

张国强，男，1964年生，中国科学院电工研究所 研究员，博士生导师，主要从事高电压与绝缘技术方面的研究。曾获得“国科大优秀指导教师”称号。