电力变压器手册（第2版）
2014-07-25 16:33阅读：
978-7-111-46903-2
谢毓城 主编
201407 298元
本手册介绍了电力变压器的基本概念和基本理论，变压器的短路阻抗、温升、短路强度和噪声等主要参数的论述和计算；变压器铁心、绕组、器身绝缘、引线绝缘、油箱及结构件的强度、刚度及主要部件所用的材料，各种结构型式的性能特点、选择原则和有关的设计计算；电力变压器所用的分接开关、套管、冷却装置、测量和保护用的装置及仪器仪表等组件的国内外众多生产厂家的产品型号、性能；变压器的铁心、油箱、绝缘件、绕组和总装配等比较先进的加工方法及装备；变压器产品的主要试验项目、试验接线和方法；变压器的运输、安装和投运前的交接试验；特种变压器中的部分产品：换流变压器、整流变压器和并联电抗器的基本概念、基本理论和电力变压器有显著不同部分作了介绍，在相关章节中也有所论述；最后还对变压器电磁场和瞬态电磁场数值分析基本原理和方法进行了概念性的介绍。
本手册是变压器安装、运行人员以及制造厂设计和工艺技术人员不可缺少的得力工具，也可以作为大专院校有关专业师生的主要参考资料。
第2版前言
第1版前言
第1章概论1
1.1电力变压器在电力工业中的
地位和作用1
1.1.1电力变压器的发展历史1
1.1.2电力变压器在国民经济中的
作用2
1.2电力变压器的基本结构3
1.2.1铁心3
1.2.1.1晶粒取向电工钢带3
1.2.1.2非晶合金4
1.2.2绕组5
1.2.2.1导体材料5
1.2.2.2绕组结构6
1.2.3油浸式变压器油箱6
1.2.4变压器的热性能7
1.2.5变压器耐受短路的能力8
1.2.5.1变压器耐受短路的热稳定
能力8
1.2.5.2变压器耐受短路的动稳定
能力9
1.2.5.3变压器的短路试验9
1.3电力变压器按结构分类11
1.3.1心式变压器11
1.3.2壳式变压器12
1.4电力变压器按绝缘和冷却介质
分类14
1.4.1油浸式变压器14
1.4.2聚氯联苯绝缘变压器15
1.4.3充硅油变压器15
1.4.4β油绝缘变压器16
1.5干式变压器16
1.5.1树脂型干式变压器17
1.5.1.1树脂加填料浇注17
1.5.1.2树脂浇注17
1.5.1.3树脂缠绕式18
1.5.1.4树脂真空压力浸渍18
1.5.2聚酰芳胺绝缘变压器19
1.5.3SF6气体绝缘变压器20
1.5.3.1SF6气体的绝缘性能23
1.5.3.2SF6气体的散热及变压器的
冷却24
1.5.3.3SF6气体绝缘变压器组件25
1.5.3.4SF6的温室效应问题26
1.5.4电缆型干式变压器27
1.6组合式变压器29
1.7电力变压器的型号和参数29
1.7.1电力变压器的型号29
1.7.2产品型号字母排列及涵义30
1.7.3三相油浸式电力变压器
损耗水平代号32
1.7.4标准GB/T 6451—200835
1.7.4.16kV、10kV电压等级35
1.7.4.235kV电压等级37
1.7.4.366kV电压等级38
1.7.4.4110kV电压等级39
1.7.4.5220kV电压等级41
1.7.4.6330kV电压等级45
1.7.4.7500kV电压等级48
1.7.5干式电力变压器损耗水平
代号50
1.7.6无励磁分接开关的型号51
1.7.7无励磁分接开关的型号字母
排列及涵义52
1.7.8有载分接开关的型号字母
排列及涵义53
第2章变压器的基本原理55
2.1变压器的工作原理55
2.1.1理想变压器的工作原理55
2.1.2变压器实际的工作状态56
2.1.3变压器的阻抗参数和
标幺值56
2.2变压器的效率58第3章变压器短路阻抗与电压
调整率59
3.1引言59
3.2高度相等磁动势均布的双绕组
心式变压器的短路阻抗计算59
3.3多绕组变压器的等效漏电抗
计算62
3.3.1双绕组变压器62
3.3.1.1高低高结构62
3.3.1.2高低低高结构63
3.3.1.3低高低高结构64
3.3.1.4两绕组自耦结构64
3.3.2三绕组变压器64
3.3.2.1普通三绕组变压器64
3.3.2.2三绕组自耦变压器65
3.3.2.3中性点带调压绕组的
三绕组自耦变压器66
3.3.3分裂变压器66
3.3.4对称交叠式线圈漏电抗
计算67
3.4短路漏抗的有限元计算方法的
主要公式68
3.5三相双绕组变压器的电压
调整率69
3.6变压器的并联运行69
3.6.1三相联结组和相位关系
配合70
3.6.2电压比的差异及环流71
3.6.3短路阻抗不相等的变压器的
并联运行71
3.6.4并联运行的其他技术内容72
第4章变压器的损耗和温升73
4.1概述73
4.2变压器的损耗73
4.2.1空载损耗73
4.2.1.1磁性钢片（硅钢片）材料73
4.2.1.2我国磁性钢片标准76
4.2.1.3取向钢片的损耗组成76
4.2.1.4日本晶粒取向磁性钢带78
4.2.2变压器的空载损耗81
4.2.2.1铁心片材质81
4.2.2.2铁心的结构82
4.2.2.3铁心的接缝形式82
4.2.2.4铁心叠积加工的影响85
4.2.2.5取向磁性钢片的损耗系数86
4.2.2.6不同频率下的空载损耗86
4.3变压器的负载损耗88
4.3.1绕组的直流电阻损耗88
4.3.2绕组导线在漏磁场中的
涡流损耗88
4.3.3并联导线内不平衡电流的
损耗90
4.3.4引线的损耗90
4.3.5变压器油箱的损耗91
4.3.5.1绕组漏磁通引起的油箱壁的
损耗91
4.3.5.2不同材料的损耗93
4.3.5.3磁屏蔽93
4.3.5.4电磁屏蔽95
4.3.5.5大电流引线在油箱壁产生的
损耗95
4.3.5.6套管电流在开孔箱盖中的
损耗95
4.3.6铁心拉板的损耗97
4.3.7冷却装置的损耗99
4.3.7.1风扇的损耗99
4.3.7.2油泵的损耗99
4.4油浸式变压器的温升99
4.4.1变压器的温升和温度99
4.4.1.1标准规定100
4.4.1.2绝缘材料的老化101
4.4.1.3加权环境温度102
4.4.2变压器的发热和冷却103
4.4.2.1变压器的散热方式103
4.4.2.2变压器的冷却方式107
4.4.3油浸式变压器的发热和
冷却112
4.4.4油浸式变压器绕组的温升115
4.4.4.1绕组内的油流115
4.4.4.2绕组温升的工程计算方法116
4.4.5变压器油箱的散热119
4.4.5.1对流散热119
4.4.5.2辐射120
4.4.6管式变压器油箱的温升121
4.5变压器油温升的工厂计算法122
4.5.1变压器油箱的有效散热
面积122
4.5.1.1管式油箱122
4.5.1.2波纹油箱122
4.5.1.3带散热器的油箱123
4.5.2油浸自冷和风冷变压器的
油顶层温升计算125
4.5.3强油风冷（水冷）式
变压器的油温升126
4.6铁心的温升127
4.6.1铁心内最热点相对铁心
表面的温升128
4.6.2铁心表面对变压器油的
温升128
4.7变压器的短路温升129
4.8日光辐射对变压器温升的
影响130
4.9干式变压器的温升132
4.9.1非树脂型干式变压器的
温升133
4.9.1.1非树脂型干式变压器的
散热面133
4.9.1.2非树脂型干式变压器的
热负荷137
4.9.1.3非树脂型干式变压器的
温升138
4.9.2树脂型干式变压器的温升139
4.9.2.1树脂型干式变压器铁心的
温升139
4.9.2.2树脂型干式变压器绕组的
温升139
第5章变压器的短路力和
短路强度140
5.1引言140
5.2变压器的短路电流计算140
5.2.1三相稳态短路电流计算140
5.2.2瞬变短路电流141
5.2.3变压器的三相非对称短路143
5.2.4中性点接地的三相三绕组
变压器的短路电流计算144
5.2.4.1系统Ⅱ单相接地故障的
短路电流计算145
5.2.4.2系统Ⅰ单相接地故障的
短路电流计算147
5.2.4.3系统Ⅱ两相接地故障的
短路电流计算148
5.2.4.4系统Ⅰ两相接地故障的
短路电流计算150
5.2.4.5三相短路时绕组Ⅲ的
短路电流计算152
5.3变压器漏磁通分布与短路力的
关系153
5.3.1双绕组变压器漏磁分布的
特点154
5.3.2不平衡安匝产生的辐向
漏磁通155
5.3.3磁场中心不在同一高度时的
辐向漏磁通156
5.3.4三绕组变压器的漏磁通
分布156
5.4动态短路力与静态短路力157
5.4.1短路力是动态力而不是
静态力157
5.4.2动态短路力的频率158
5.4.3用静态的方法计算动态短路
力的先决条件158
5.4.4短路力的静态计算方法158
5.4.5绕组的固有振动频率159
5.4.6短路力的动态计算159
5.4.7轴向预压紧力的选取原则160
5.4.8短路力的超静定计算160
5.5绕组受力情况分析160
5.5.1短路力作用方向的判断
原则160
5.5.2三相双绕组变压器受力情况
分析161
5.5.2.1轴向漏磁分量产生的辐向
短路力161
5.5.2.2磁力线在绕组端部弯曲
产生的轴向短路力164
5.5.2.3安匝不平衡产生的轴向
短路力165
5.5.2.4磁场中心不在同一高度上
产生的轴向短路力167
5.5.2.5绕组的轴向预压紧力必须
始终大于轴向短路力的
合力167
5.5.2.6辐向漏磁分量引起的周向
旋转短路力167
5.5.2.7辐向漏磁分量引起的相间
短路力168
5.5.3三相三绕组变压器的受力
情况分析168
5.5.3.1三相三绕组变压器的辐向
短路力168
5.5.3.2三相三绕组变压器的轴向
短路力168
5.5.4受辐向压缩力与拉伸力
作用的不同绕组的
受力情况比较169
5.6绕组损坏的主要模式169
5.6.1绕组变形导致匝绝缘破裂
从而引起匝间短路169
5.6.2绕组变形导致主绝缘强度
降低进而造成绝缘击穿170
5.6.3绕组的辐向失稳170
5.6.4绕组的轴向失稳170
5.7绕组辐向失稳的分析计算171
5.7.1造成绕组辐向失稳的主要
原因171
5.7.2在计算绕组辐向稳定性时
必须考虑的主要问题172
5.7.3绕组辐向失稳平均临界
应力的计算方法172
5.7.3.1国际大电网会议论文中
经常采用的计算公式172
5.7.3.2前苏联经常采用的计算
公式173
5.7.3.3日本变压器专业委员会
推荐的计算方法174
5.7.3.4波兰电工协会的研究结论176
5.7.4提高绕组辐向稳定性的
主要技术措施176
5.8绕组轴向失稳的分析与计算177
5.8.1绕组轴向失稳的机理177
5.8.2造成轴向失稳的主要原因177
5.8.2.1轴向预压紧力不够是导致
轴向失稳的主要原因
之一177
5.8.2.2垫块的残余（永久）变形
是导致轴向失稳的主要
原因之二178
5.8.2.3当绕组的某一固有频率与
轴向短路力的频率相接
近时会产生谐振178
5.8.3轴向失稳的计算179
5.8.4提高绕组轴向稳定性的主要
措施180
5.8.4.1准确地选取与保持足够的
轴向预压紧力181
5.8.4.2垫块处理181
5.8.4.3绕组恒压干燥处理181
5.8.4.4总装配时轴向预压紧力的
准确控制182
5.9提高绕组抗短路能力应采取的
主要技术措施182
5.9.1设计计算方面182
5.9.2制造工艺方面183
5.9.2.1绝缘件制造方面183
5.9.2.2绕组绕制方面183
5.9.2.3器身装配与整体套装方面183
5.10绕组变形的测量184
5.11变压器短路强度的计算验证184
5.12短路力计算的有限元方法的
主要公式185
5.12.1静态短路力计算185
5.12.2动态短路力计算186
5.12.3绕组短路机械强度计算187
5.12.3.1轴向弯曲应力187
5.12.3.2由纵向漏磁通产生的
外绕组所受的抗拉应力187
5.12.3.3由纵向漏磁通产生的
内绕组的压应力和
弯曲变形188
5.13结束语188
第6章变压器噪声190
6.1变压器噪声的来源190
6.1.1变压器本体噪声190
6.1.2冷却装置的噪声191
6.2变压器噪声的传播路径191
6.3变压器噪声的度量191
6.3.1声压级191
6.3.2声强级192
6.3.3声功率级192
6.3.4响度级和等响度曲线192
6.3.5变压器噪声以A计权方式
度量193
6.4影响变压器噪声的因素193
6.4.1硅钢片的磁致伸缩对噪声的
影响193
6.4.2铁心结构对噪声的影响194
6.4.3铁心装配工艺对噪声的
影响195
6.4.4谐振对噪声的影响195
6.5降低变压器噪声的措施195
6.5.1降低本体噪声195
6.5.1.1降低铁心噪声195
6.5.1.2降低油箱及其结构件噪声196
6.5.2降低冷却装置噪声197
6.5.2.1降低冷却风扇噪声197
6.5.2.2降低自冷式散热器噪声197
6.5.2.3降低油泵噪声197
6.5.3在传播路径上采取隔声
措施197
6.5.4在传播路径上采取消声
措施197
6.6变压器噪声的设计计算198
6.6.1变压器本体噪声的计算198
6.6.1.1自冷式变压器本体噪声198
6.6.1.2变压器噪声在空气中的
衰减198
6.6.2冷却装置噪声的计算199
6.6.3变压器噪声的计算199
6.6.4铁心固有频率的计算199
6.6.5高效隔声板的降噪计算200
6.6.5.1高效隔声板的基本结构200
6.6.5.2高效隔声板隔声量的计算200
6.7变压器噪声的测定201
6.7.1测定方法的选择201
6.7.2测量仪器的校准201
6.7.3被测变压器试验时的负载
状态201
6.7.4测量位置202
6.7.5声压法203
6.7.5.1测量环境203
6.7.5.2测量环境修正值K的确定203
6.7.5.3被试变压器的运行状态204
6.7.5.4平均声压级的计算204
6.7.6声强法205
6.7.6.1测量环境205
6.7.6.2被试变压器的运行状态205
6.7.6.3平均声强级的计算205
6.7.7声功率级的计算205
6.7.8变压器额定负载状态时的
声功率级206
6.8变压器声级206
第7章铁心208
7.1概述208
7.2变压器铁心材料208
7.2.1热轧磁性钢片210
7.2.2冷轧晶粒取向磁性钢片210
7.2.3非晶合金材料212
7.3变压器铁心结构213
7.3.1心式变压器铁心213
7.3.1.1心式变压器铁心叠片图214
7.3.1.2心式变压器夹件217
7.3.1.3铁心拉板219
7.3.1.4铁心柱绑扎带220
7.3.1.5铁心的绝缘221
7.3.1.6铁心的冷却油道221
7.3.1.7铁心的接地222
7.3.2壳式变压器铁心223
7.3.2.1壳式变压器铁心叠片图223
7.3.2.2壳式变压器铁心的夹紧224
7.3.2.3壳式变压器铁心油道和
叠片绝缘224
7.3.3卷铁心225
7.3.3.1单相卷铁心225
7.3.3.2三相卷铁心225
7.4铁心性能参数226
7.4.1铁心的空载损耗226
7.4.2铁心的空载电流227
7.4.3铁心的制造工艺对空载
性能的影响227
7.4.3.1磁性钢片变形和机械应力
对空载损耗的影响227
7.4.3.2铁心片毛刺和绝缘损伤与
空载性能227
7.4.3.3铁心冲孔对空载损耗的
影响227
7.4.3.4铁心接缝尺寸对空载损耗的
影响228
7.4.4铁心设计对空载损耗的
影响228
7.4.4.1铁心叠片图对空载损耗的
影响228
7.4.4.2每叠片数与空载性能230
7.4.4.3交错接缝和阶梯接缝的空载
损耗231
7.4.4.4铁心截面形状对空载损耗的
影响234
7.4.5晶粒取向磁性钢片铁心的
损耗系数236
7.5联结组标号与铁心空载性能236
7.6励磁涌流237
7.7噪声239
7.7.1变压器产生噪声的原因239
7.7.2影响变压器噪声大小的
几个因素240
7.7.2.1变压器噪声和磁性钢片品种
及铁心磁通密度的关系240
7.7.2.2变压器噪声级和铁心
夹紧力的关系240
附录7.A广东海鸿变压器有限公司
立体卷铁心介绍242
第8章绕组244
8.1导体244
8.1.1常规导体材料铜和铝244
8.1.2高温超导材料246
8.2绕组用导线247
8.2.1圆导线247
8.2.2扁导线248
8.2.3组合导线251
8.2.4换位导线251
8.3绕组的分类与结构252
8.3.1变压器绕组结构的一般性
介绍252
8.3.1.1绕组的绕向252
8.3.1.2绕组的连接图和联结组255
8.3.1.3绕组中的换位256
8.3.1.4绕组中的绝缘265
8.3.2变压器绕组结构的分类266
8.3.2.1层式绕组266
8.3.2.2饼式绕组269第9章变压器器身绝缘及
引线绝缘283
9.1变压器的主要绝缘材料及其绝缘
特性283
9.1.1液体绝缘材料283
9.1.1.1变压器油283
9.1.1.2α油、β油291
9.1.1.3复敏绝缘液体293
9.1.1.4聚氯联苯293
9.1.1.5硅油293
9.1.2气体绝缘材料296
9.1.2.1空气296
9.1.2.2SF6气体297
9.1.3固体绝缘材料299
9.1.3.1绝缘纸、绝缘纸板和
纸制品299
9.1.3.2木材和木制品313
9.1.3.3胶纸板、胶布板、胶纸管、
胶布管314
9.1.3.4纤维制品317
9.1.3.5化学制品318
9.1.4油、纸绝缘结构319
9.1.4.1覆盖319
9.1.4.2绝缘层319
9.1.4.3绝缘隔板319
9.2变压器的绝缘水平320
9.2.1变压器绕组及引出线的
绝缘水平320
9.2.2变压器套管对地和套管
之间的空气间隙322
9.2.2.1Um<170kV的绕组322
9.2.2.2中性点套管带电部分的
对地空气间隙322
9.2.2.3Um≥170kV的绕组322
9.3变压器内、外部的典型电场和
典型绝缘结构323
9.3.1变压
