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第1章 变压器理论1

1.1 引言1

1.2 理想变压器——电压比1

1.3 漏电抗——变压器阻抗3

1.4 铁心和绕组的损耗4

1.5 额定容量8

1.5.1 单相变压器8

1.5.2 三相变压器8

1.5.3 单相变压器8

1.5.4 三相变压器9

1.5.5 三相星形联结9

1.5.6 三相三角形联结9

1.6 电压调整率9

第2章 设计基础11

2.1 变压器类型11

2.2 相位关系——联结组标号14

2.2.1 星形／星形联结变压器15

2.2.2 曲折形联结15

2.2.3 自耦变压器16

2.3 每匝电压和磁通密度17

2.4 分接17

2.5 阻抗18

2.6 带有第三绕组的多绕组变压器21

2.7 零相序阻抗25

2.8 双二次绕组变压器26

2.9 三绕组变压器的基本情况27

第3章 基本材料31

3.1 介电材料31

3.2 铁心用电工钢片31

3.2.1 热轧电工钢片33

3.2.2 晶粒取向电工钢片34

3.2.3 高导磁电工钢片35

3.2.4 磁畴细化的电工钢片36

3.2.5 非晶合金38

3.2.6 微晶钢片40

3.2.7 采用改进的钢片40

3.2.8 铁心电工钢片的牌号41

3.2.9 更多信息41

3.3 绕组导线41

3.3.1 负载损耗41

3.3.2 高导电铜的生产过程43

3.3.3 铜的电气性能和热性能44

3.3.4 高导电铜合金44

3.3.5 铜绕线46

3.4 绝缘材料46

3.4.1 牛皮纸47

3.4.2 棉纤维49

3.4.3 特殊用纸50

3.4.4 纸压板53

3.4.5 成型绝缘件54

3.4.6 其他绝缘材料57

3.5 变压器油58

3.5.1 绝缘油作冷却介质59

3.5.2 绝缘油作绝缘介质59

3.5.3 黏度和倾点59

3.5.4 挥发性和闪点60

3.5.5 化学稳定性60

3.5.6 油的选择——提纯60

3.5.7 油的类型61

3.5.8 石油炼制62

3.5.9 关于油品分类的补充说明63

3.5.10 绝缘油的技术指标65

3.5.11 变压器油的物理性能66

3.5.12 油的化学性能68

3.5.13 变压器油的电气性能70

3.5.14 添加剂和抗氧化油72

3.5.15 油的混合性75

3.5.16 油中水分76

3.5.17 变压器吸湿系统78

3.5.18 其他绝缘液体78

参考文献81

第4章 变压器结构82

4.1 铁心结构83

4.1.1 设计特点83

4.1.2 铁心制造90

4.1.3 阶梯搭接接缝92

4.1.4 铁心接地93

4.1.5 漏磁通与磁屏蔽93

4.2 变压器绕组95

4.2.1 绕组结构99

4.2.2 低压绕组99

4.2.3 导线换位100

4.2.4 连续换位导线101

4.2.5 高压绕组103

4.2.6 分接绕组107

4.3 绕组的位置布置114

4.4 冲击强度120

4.5 变压器热性能126

4.5.1 铁心、引线和内部钢结构件131

4.5.2 变压器油的冷却132

4.6 分接与分接开关135

4.6.1 分接开关的使用135

4.6.2 阻抗变化139

4.6.3 分接开关机构144

4.6.4 利用电抗器过渡的有载分接变换146

4.6.5 采用切换开关的电抗式有载分接开关147

4.6.6 采用真空开关的电抗式有载分接开关148

4.6.7 分流电阻式分接开关149

4.6.8 带真空切换开关的箱内式有载分接开关154

4.6.9 油浸电阻式瞬变分接开关156

4.6.10 介电试验164

4.6.11 无励磁分接开关169

4.6.12 分接开关的结构172

4.6.13 有载分接开关的控制176

4.6.14 移圈调压器183

4.6.15 布伦特福德线性调压器185

4.7 绕组短路力和短路特性188

4.7.1 热效应188

4.7.2 机械效应190

4.7.3 短路力计算193

4.7.4 辐向电磁力195

4.7.5 轴向电磁力196

4.7.6 各种分接结构的轴向电磁力201

4.8 油箱与辅助设备205

4.8.1 变压器油箱205

4.8.2 安装在油箱上的散热器222

4.8.3 单独安装的散热器组223

4.8.4 水冷却变压器227

4.8.5 冷却器的控制231

4.9 变压器处理和器身干燥235

参考文献237

附录4.A 变压器典型结构图238

第5章 变压器试验257

5.1 制造过程中的试验和质量保证257

5.2 成品试验259

5.2.1 欧洲标准规定的试验259

5.2.2 电压比和极性试验260

5.2.3 电压比测试仪法260

5.2.4 绕组极性和联结组标号261

5.2.5 负载损耗和阻抗试验261

5.2.6 绝缘电阻试验265

5.2.7 绕组电阻265

5.2.8 铁心损耗和空载电流试验266

5.2.9 绝缘试验：绕组269

5.2.10 感应耐压试验276

5.2.11 外施耐压试验278

5.2.12 变压器的雷电冲击试验279

5.2.13 数字信息收集系统290

5.2.14 温升试验——油浸变压器291

5.2.15 声级试验308

5.2.16 试验合格证明书308

5.3 重要变压器的附加试验308

5.3.1 工频过电压试验309

5.3.2 负载电流运行313

5.3.3 短路试验314

5.4 运输、安装和投运315

5.4.1 运输315

5.4.2 现场安装316

5.4.3 注油和投运准备318

5.4.4 现场干燥319

5.4.5 试运行324

5.4.6 干式变压器的安装326

第6章 运行和维护327

6.1 变压器安装的设计和布局327

6.1.1 户外变电站327

6.1.2 由油浸变压器引发的火灾327

6.1.3 将火灾降到最低限度328

6.1.4 集油329

6.1.5 隔离和分离329

6.1.6 变电站布置的其他要求330

6.1.7 户内变压器332

6.2 中性点接地335

6.2.1 高压系统接地336

6.2.2 多点接地337

6.2.3 变压器中性点死接地或通过阻抗接地338

6.2.4 三角形联结变压器的接地338

6.2.5 接地阻抗值340

6.2.6 中性点接地装置340

6.2.7 接地连接342

6.2.8 低压系统的接地343

6.2.9 接地系统的设计343

6.3 变压器噪声346

6.3.1 基本理论346

6.3.2 噪声的主观性346

6.3.3 噪声的测量方法347

6.3.4 确定响度349

6.3.5 声级测量仪350

6.3.6 变压器的声级测量351

6.3.7 计算声功率级355

6.3.8 计算单独的声功率级355

6.3.9 变压器噪声说明356

6.3.10 现场降低噪声359

6.3.11 噪声衰减361

6.3.12 噪声的谐波分量364

6.3.13 变压器安装位置364

6.4 并联运行365

6.4.1 变压器端子标记、端子位置和相量图365

6.4.2 多相变压器385

6.4.3 电网（包括变压器）的并联运行394

6.5 变压器的瞬变现象396

6.5.1 高压和高频电磁波对变压器的影响397

6.5.2 合闸冲击电流408

6.5.3 短路电流418

6.5.4 由地磁场产生的感应电流423

6.6 变压器保护424

6.6.1 针对系统故障变压器应当采取的保护424

6.6.2 变压器的冲击保护430

6.6.3 对变压器故障采取的保护442

6.6.4 对循环电流的保护444

6.6.5 由偏磁差动谐波限制器对电力变压器快速保护450

6.6.6 变压器双偏磁差动保护452

6.6.7 取代电磁继电器461

6.7 运行维护471

6.7.1 采样程序472

6.7.2 油中溶气分析477

6.7.3 实际诊断483

6.7.4 气体监测器490

6.7.5 其他监测系统496

6.8 在非正常条件下运行500

6.8.1 在非额定负载或非EN 60076规定环境下运行501

6.8.2 油浸变压器的IEC负载导则506

6.8.3 在非额定电压和频率下运行513

6.8.4 在不平衡负载下运行514

6.9 变压器联结方式对三次谐波电压和电流的影响520

6.9.1 对称三相系统的三次谐波原理521

6.9.2 变压器中三次谐波电压和电流的起因522

6.9.3 三次谐波的不良影响529

6.9.4 关于三次谐波与星形／星形联结的进一步说明530

参考文献538

第7章 特种用途变压器的特殊性能540

7.1 发电机变压器540

7.1.1 特殊要求540

7.1.2 甩负载542

7.1.3 一般设计特点542

7.1.4 单相发电机变压器544

7.1.5 试运行549

7.1.6 性能和可靠性550

7.2 其他电厂用变压器550

7.2.1 电厂用变压器（起动／备用变压器）550

7.2.2 机组用变压器（单元变压器）553

7.3 联络变压器和自耦变压器555

7.4 高压直流换流变压器556

7.4.1 绕组连接557

7.4.2 绝缘设计560

7.4.3 绝缘的影响因素561

7.4.4 谐波561

7.4.5 换向电抗和短路电流563

7.4.6 分接绕组和分接开关563

7.4.7 套管及其连接564

7.4.8 HVDC变压器试验565

7.5 移相变压器和正交增压变压器566

7.6 系统变压器572

7.7 曲折形联结的接地变压器576

7.8 配电变压器579

7.8.1 设计问题580

7.8.2 安装587

7.8.3 干式变压器和树脂浇注式变压器590

7.8.4 树脂浇注变压器的可燃性试验596

7.8.5 220级绝缘干式变压器596

7.9 斯考特接线变压器和雷布兰克接线变压器599

7.9.1 斯考特接线599

7.9.2 雷布兰克接线602

7.10 整流变压器605

7.11 交流电弧炉变压器608

7.12 牵引变压器613

7.12.1 低压系统电压613

7.12.2 额定容量和阻抗614

7.12.3 冲击电压试验615

7.12.4 结构616

7.13 发电机中性点接地变压器617

7.13.1 接地变压器的实用结构619

7.13.2 负载电阻621

7.14 静电除尘用变压器623

7.15 电抗器625

7.15.1 并联电抗器625

7.15.2 串联电抗器628

参考文献633

第8章 变压器询价和投标634

8.1 变压器询价634

8.1.1 技术规定635

8.1.2 技术规定的起草635

8.1.3 范围639

8.1.4 标准和运行条件639

8.1.5 特殊要求640

8.1.6 额定容量640

8.1.7 额定电压比641

8.1.8 磁通密度641

8.1.9 绝缘水平642

8.1.10 分接642

8.1.11 系统接地和短路水平643

8.1.12 甩负载643

8.1.13 阻抗644

8.1.14 损耗644

8.1.15 声功率级和振动644

8.1.16 变压器结构645

8.1.17 清理和涂漆645

8.1.18 油646

8.1.19 组件646

8.1.20 电流互感器端子和布置649

8.1.21 控制箱649

8.1.22 结构650

8.1.23 照明和灯口引线650

8.1.24 连接电缆651

8.1.25 试验651

8.1.26 型式试验651

8.1.27 例行试验652

8.1.28 油箱真空和密封试验652

8.2 标书评估652

8.2.1 最初选择程序653

8.2.2 标书询问655

8.3 经济主权和运行656

8.3.1 典型的工业方面的损耗成本656

8.3.2 试验贴现率659

8.3.3 网络变压器660

8.3.4 核定资本值662

附录664

附录A 变压器等效电路664

附录B 变压器相量图的几何形状671

附录C 变压器圆图676

附录D 变压器电压调整率679

附录E 不平衡三相系统的对称分量682

附录F 并联变压器接地故障的对称分量研究701

附录G 用有限元法计算变压器的漏磁场和介电应力分布750

附录H 与电力变压器有关的国家和国际标准一览表773

附录I 与变压器有关的国际大电网会议报告和文献表778

附录J 由英国电气研究协会（ERA）技术有限公司提出的与变压器及涌流现象有关的报告一览表780

汉英名词索引（以汉语拼音为序）785